6년 2030G: 5대 트렌드, 13대 핵심기술

5G는 이미 상용화 단계에 접어들었습니다. 5G가 다양한 산업 분야에 확산됨에 따라 6G에 대한 기대감이 점차 높아지고 있습니다. 2030년대 이후, 6G는 5G를 기반으로 전 세계의 디지털화를 완벽하게 지원하고, 인공지능 등 첨단 기술의 발전을 접목하여 지능의 보편적 접근성을 실현하고, 모든 사물에 완전한 권한을 부여하며, 가상과 현실이 융합된 '디지털 트윈' 세상으로 사회를 이끌어 '디지털 트윈, 유비쿼터스 지능'이라는 아름다운 비전을 구현할 것입니다.

Around this overall vision, 6G networks willEnjoy life intelligently,스마트 생산,Zhihuan SocietyThese three aspects have given rise to new application scenarios, such as twin digital humans, holographic interaction, super transportation, synaesthesia interconnection, intelligent interaction, etc.

이러한 시나리오에서는 테라비트급 최고 전송률, 밀리초 미만의 지연 시간, 시속 1,000km를 초과하는 모바일 속도, 그리고 내재적 보안, 내재적 인텔리전스, 디지털 트윈과 같은 새로운 네트워크 기능이 요구됩니다. 새로운 시나리오와 서비스의 높아진 요구 사항을 충족하기 위해서는 6G 무선 인터페이스 기술과 아키텍처 또한 그에 상응하는 변화를 필요로 합니다.

01 future network technology

현재 정보통신기술, 빅데이터, 인공지능의 심층적인 융합, 네트워크 보편성의 더욱 확대, 사용자 경험 및 개인화된 서비스 요구의 지속적인 향상, 그리고 수많은 새로운 핵심 기술의 끊임없는 등장으로 인해 미래 네트워크는 다음과 같은 주요 특징과 발전 추세를 보이고 있습니다.

1. 전체 스펙트럼 통신

통신 수요가 지속적으로 증가함에 따라 이동통신 네트워크에는 더 많은 주파수 대역이 필요합니다. 6GHz 이하의 주파수 대역은 이미 할당되었기 때문에 26GHz와 39GHz의 밀리미터파 대역 또한 5G에 할당되었습니다. 더 높은 용량과 초고속 접속률에 대한 요구를 충족하기 위해서는 테라헤르츠(THz) 및 가시광선과 같은 더 높은 주파수 대역에 대한 연구가 필요합니다.

가시광선은 일반적으로 430~790THz(파장 380~750nm) 주파수 대역의 전자기파를 지칭하며, 약 400THz의 후보 스펙트럼을 가지고 있습니다. 테라헤르츠(THz)는 0.1~10THz(파장 30~3000마이크론) 주파수 대역의 전자기파를 지칭하며, 약 10THz의 후보 스펙트럼을 가지고 있습니다. 두 주파수 대역 모두 넓은 대역폭을 가지며 초고속 통신 구현이 용이하여 미래 이동통신 시스템을 보완할 잠재력을 지니고 있습니다.

▲주파수 분포

2. 하늘, 하늘, 땅의 통합

미래의 네트워크는 사용자 경험 수준을 크게 향상시키는 동시에 항공기, 선박 등의 공중 인터넷 서비스 요구를 충족하고, 고속 이동 차량, 고속철도 등의 단말기에서 서비스 연속성을 보장하며, 즉각적인 구조 및 재난 구호, 환경 모니터링, 산불 예방, 무인지대 점검, 해상 컨테이너 정보 추적 등과 같은 대규모 IoT 기기 배치를 지원하고, 인구 밀도가 낮은 지역에서도 저비용으로 네트워크를 구축해야 합니다. 따라서 미래의 주 형태는 우주, 심해, 육지 등 자연 공간으로 네트워크 범위를 확장하는 3차원 네트워크가 될 것입니다. 이를 위해 우주, 육지, 지상을 아우르는 통합 네트워크를 구축하여 전 세계에 3차원 "유비쿼터스" 통신 네트워크를 구현해야 합니다.

The space-space-ground integrated network mainly includes three parts: space bases composed of satellites in different orbits, space bases composed of various aerial vehicles, and ground bases composed of satellite ground stations and traditional ground networks.Wide coverage, flexible deployment, ultra-low power consumption, ultra-high accuracy and not susceptible to ground disasters및 기타 특성.

3. DOICT 통합

6G is a new generation of mobile communication system that is deeply integrated with communication technology, information technology, big data technology, AI technology, and control technology. It shows strong interdisciplinary and cross-field development characteristics.The 6G vision of "digital twins and ubiquitous intelligence" requires end-to-end design from information collection, information transmission, information calculation, and information application. DOICT integration will be the development trend of 6G end-to-end information processing and service architecture.

심층적인 ICT 통합은 네트워크의 전차원적 정의 가능성을 촉진하여 유연한 네트워크의 기반을 마련합니다. 심층적인 DICT 통합은 인공지능과 빅데이터의 네트워크 내 포괄적인 침투를 촉진하여 지능형 네트워크의 기반을 마련합니다. 심층적인 DOICT 통합은 결정론적 네트워크의 발전을 촉진하고 자동화 시스템 및 디지털 트윈 시스템의 토대를 제공합니다.

DOICT는 빅데이터 흐름을 기반으로 클라우드, 네트워크, 엣지, 단말기 및 산업의 심층적인 통합을 실현하고, 블록체인으로 대표되는 수단을 통해 신뢰할 수 있는 환경을 구축하며, 모든 당사자의 자원 활용 효율을 향상시키고, 클라우드-엣지 컴퓨팅 역량, 네트워크 역량, 단말기 역량 및 비즈니스 역량을 협력적으로 강화할 것입니다.

4. 네트워크 재구성 가능성

모바일 통신 기술의 급속한 발전과 함께 비즈니스 요구사항과 시나리오는 더욱 다양해지고 개인화되었습니다. 미래의 6G 네트워크는 더욱 유연하고 재구성 가능한 아키텍처 설계를 채택할 것입니다.

한편으로, 공유 하드웨어 자원을 기반으로 네트워크는 각 사용자의 다양한 서비스에 상응하는 네트워크 및 무선 인터페이스 자원을 할당하여 종단 간 온디맨드 서비스를 구현합니다. 최상의 서비스를 제공하는 동시에 자원 공유를 통해 자원 활용도를 극대화하고 네트워크 구축 비용을 절감합니다. 다른 한편으로, 최소한의 네트워크 아키텍처와 유연하고 확장 가능한 네트워크 기능은 향후 네트워크 유지 관리, 업그레이드 및 최적화를 용이하게 하여 통신 사업자의 네트워크 운영 비용을 더욱 절감합니다. 또한, 6G 인텔리전스에 내재된 특성상 네트워크에는 더욱 강력한 컴퓨팅 성능과 확장성이 요구됩니다.

5. 지각-소통-컴퓨팅 통합

인지-통신-컴퓨팅 통합은 정보 전송 과정에서 정보 수집과 정보 계산을 동시에 수행하는 엔드투엔드 정보 처리 기술 프레임워크를 의미합니다. 이는 단말기 정보 수집, 네트워크 정보 전송, 클라우드 엣지 컴퓨팅으로 구성된 기존의 정보 서비스 계층 구조를 탈피하는 기술입니다. 무인 시스템, 몰입형 환경, 디지털 트윈과 같이 인지, 통신, 컴퓨팅이 고도로 결합된 서비스를 제공하기 위한 필수 요건입니다.

지각-통신-컴퓨팅 통합은 구체적으로 기능적 협업과 기능적 융합의 두 가지 수준으로 나뉩니다. 기능적 협업 프레임워크에서 감각 정보는 통신 기능을 강화하고, 통신은 지각의 차원과 깊이를 확장하며, 컴퓨팅은 다차원 데이터 융합 및 빅데이터 분석을 수행하고, 지각은 컴퓨팅 모델 및 알고리즘 성능을 향상시키며, 통신은 유비쿼터스 컴퓨팅을 구현하고, 컴퓨팅은 초거대 규모 통신을 실현할 수 있습니다.

기능 통합 프레임워크에서 감지 신호와 통신 신호는 파형 설계 및 검출을 통합하고 하드웨어 장비를 공유할 수 있습니다. 현재 레이더 통신 통합 기술은 중요한 연구 분야로 떠오르고 있습니다. 테라헤르츠 검출 기능과 통신 기능의 통합, 그리고 가시광선 영상과 통신의 통합은 6G 기술의 유망한 트렌드로 주목받고 있습니다. 인지와 연산은 컴퓨팅 성능을 고려한 네트워크로 통합되고, 연산과 네트워크는 통합되어 종단 간 정의 가능한 네트워크 및 마이크로서비스 아키텍처를 구현합니다.

미래에는 소프트웨어 정의 칩 기술의 발전을 바탕으로 지각 통신 컴퓨팅이 기능 재구성을 실현할 수 있을 것이다.

▲Perception-communication-computing integrated application scenario

1. 분산형 초거대 규모 MIMO

초고속 MIMO(ULSMIMO)의 도입으로 4G/5G 네트워크 용량은 크게 향상되었습니다. 그러나 경로 손실과 셀 간 간섭으로 인해 셀 경계 지역 사용자 경험은 여전히 ​​개선이 필요합니다. 분산형 초고속 MIMO는 기존의 중앙 집중식 구축 방식을 분산형 구축으로 확장하고, 여러 분산 노드 간의 지능형 협업을 도입하여 자원 공동 스케줄링 및 데이터 공동 전송을 구현합니다(아래 그림 참조). 분산형 구축과 지능형 협업을 통해 간섭을 효과적으로 제거하고 신호 수신 품질을 향상시키는 동시에, 커버리지를 효과적으로 확장하여 사용자에게 경계 없는 성능을 제공합니다. 특히 향후 6G 네트워크, 그중에서도 고주파 대역과 고밀도 구축 환경에서 큰 잠재력을 보여줄 것으로 기대됩니다.

▲Distributed ultra-large-scale MIMO diagram

이론적으로 분산형 MIMO는 채널 용량 향상에 유리한 것으로 업계에서 입증되었습니다. 이론적 분석에 따르면, 동일한 안테나 총 개수, 총 송신 전력 및 커버리지 조건에서 분산형 MIMO 시스템은 중앙 집중식 MIMO 시스템보다 성능이 더욱 균일합니다. 이는 사용자에게 더 가까운 노드가 항상 분산되어 있고, 스케줄링과 트래픽 셰이핑에 대한 지능적인 협업이 이루어지기 때문입니다. 특히, 에지 사용자(edge ​​user)의 경우 성능 향상이 더욱 두드러집니다.

안테나 규모와 노드 수가 크게 증가함에 따라, 분산형 초고해상도 MIMO는 노드 간 정보 교환 능력, 공동 협업 노드 선택 및 신호 형성 방식 설계, 알고리즘 복잡성, 간섭 처리 등에서 여러 가지 과제를 제기합니다. 동시에, 코히런트 공동 전송은 노드 간 송수신 채널의 일관성에 대한 요구 사항을 높이고 있으며, 무선 인터페이스 보정 솔루션에 대한 추가 연구가 필요합니다.

2. 스마트 메타표면

재구성 가능한 지능형 표면(RIS)은 표면의 구조 유닛을 통해 전자기파를 제어합니다. 각 구조 유닛의 매개변수와 위치를 조정함으로써 임의의 전자기파 반사/방출의 진폭 및 위상 분포를 조절할 수 있습니다. 이는 비가시선 전송 및 통신 사각지대 해소와 같은 기존 무선 통신의 문제점을 해결하는 데 긍정적인 의미를 갖습니다.

아래 그림은 RIS(Reflection Interference System)를 이용한 무선 통신 시스템 구성도를 보여줍니다. 기지국은 RIS를 제어하고, RIS는 이 제어에 따라 자체 구조 단위의 진폭과 위상을 조정하여 기지국에서 송신된 신호를 제어된 방식으로 반사합니다. 기존 릴레이 통신 방식과 비교했을 때, RIS는 전이중 모드로 동작할 수 있고 주파수 활용률이 높습니다. 또한, RIS는 RF 링크나 대규모 전원 공급 장치가 필요하지 않아 전력 소비 및 구축 비용 측면에서 유리합니다.

3. 슈퍼 나이퀴스트 전송 기술

기존 통신 시스템에서는 심볼 간 간섭(ISI)을 방지하기 위해 나이퀴스트 기준을 일반적으로 사용하므로 전송 심볼 속도가 제한됩니다. (슈퍼 나이퀴스트 전송 기술 오류 발생 원인 출처 참조) 보다 빠른 심볼 전송 속도를 사용하고, 전송 중에 인위적으로 ISI를 발생시킨 후, 수신단에서 오버샘플링을 통해 ISI를 제거하는 고급 수신기를 사용하는 방식(아래 그림 참조)을 통해 실제 전송 속도와 링크의 스펙트럼 활용률을 향상시킬 수 있습니다.

▲Comparison of capacity between super-Nyquist transmission and traditional Nyquist transmission systems

4. 도메인 파형 변환

파형 기술은 지난 세대 무선 통신 시스템의 에어 인터페이스 설계에서 중요한 역할을 해왔습니다. 4G 및 5G 시스템에서 사용되는 OFDM 파형의 성능은 부반송파 간의 직교성에 달려 있습니다. 도플러 주파수 오프셋과 같은 요인으로 인해 부반송파 간의 직교성이 손상되면 성능이 크게 저하되는 경우가 많습니다.

▲변환 영역 파형 원리의 개략도

▲Transform domain waveform and OFDM performance comparison

5. AI 기반 물리적 링크

5G 통신 시대가 도래하면서 무선 네트워크의 지능화는 네트워크 자원의 보다 효율적인 할당 및 활용을 목표로 중요한 화두로 떠올랐습니다. 무선 네트워크 지능화의 핵심 기술 중 하나인 인공지능(AI) 기술은 코어 네트워크, 네트워크 관리, 액세스 네트워크의 물리 계층 및 상위 프로토콜 스택 등 모든 계층에 스며들고 있습니다. 그중에서도 물리 계층 AI는 인공지능/머신러닝 기법을 활용하여 무선 네트워크의 물리 계층 기능을 구현하거나 향상시키는 기술 솔루션을 의미합니다.

인공지능(AI)은 주로 물리 계층에서 채널 상태 정보(CSI) 처리, 수신기 설계 및 종단 간 링크 설계에 적용될 수 있습니다. 예를 들어, 딥러닝의 신경망은 무선 통신에서 고차원 CSI의 압축 표현을 학습하는 데 사용되어 CSI 피드백 오버헤드를 줄입니다. 인공 신경망은 수신된 간섭 신호에서 원래 신호로의 역 매핑을 학습하는 데 사용되어 명시적인 채널 추정 및 등화의 필요성을 없애줍니다. 특정 채널 환경에서 송신기와 수신기를 공동으로 최적화함으로써 채널의 비이상적인 영향을 학습하고 전송 성능을 향상시킬 수 있습니다.

하지만 기존의 물리 계층 모듈을 "블랙박스" 방식으로 AI 모듈로 대체하는 것은 성능 면에서 기존 설계를 능가하기 어려울 것입니다. 오히려 인공지능 기술과 인간 전문가의 지식을 결합하는 것이 양측의 장점을 모두 활용할 수 있는 더 나은 선택입니다. 또한, AI를 통해 오버헤드와 복잡성을 줄이는 잠재력을 최대한 실현하기 위해서는 참조 신호와 무선 인터페이스 자원 할당을 그에 맞춰 설계해야 하며, 멀티링크 모듈 간에 공동으로 설계하는 것도 고려해야 합니다. 이는 기존 무선 인터페이스 프레임워크 및 신호 설계에 더 큰 영향을 미칠 수 있습니다.

6. 플러그 앤 플레이 링크 제어

6G 무선 액세스 네트워크는 3차원 전방위 커버리지를 더욱 완벽하게 구현하기 위해 자동 커버리지 확장 기능을 갖춰야 합니다. 새로운 네트워크 서비스 제공업체가 네트워크에 참여할 때, 신속하게 핸드셰이크 및 플러그 앤 플레이를 통해 커버리지 확장을 달성할 수 있어야 합니다. 플러그 앤 플레이 링크 제어 기술에는 다음과 같은 측면이 포함됩니다.
프로세스 이해:Sense various types of access requests and initiate appropriate handshakes and control signaling processes. Different types of access points need to be accurately identified and accessed quickly to achieve flexible expansion of coverage.

Cloud-to-edge control and coordination:The cloud provides flexible and precise management and control of edge access points, including access control, automatic allocation of bandwidth resources, and coordination between links. Cloud processing can introduce AI capabilities to support the above functions.

Auto-generated and self-optimized access points:Utilize digital twin/AI and other technologies to conduct fully automated, full life cycle management and monitoring of various access points. When the access point is newly added to the network, it can automatically complete the configuration and realize self-generation; when the access point is running, it can adjust parameters and automatically optimize according to real-time scenarios, and improve services as needed to better meet the needs of users.

7. 적응형 무선 인터페이스 QoS 제어

6G 시대는 고도로 데이터 기반의 지능화된 시대가 될 것입니다. 홀로그램 영상, XR 서비스, 가상 공간 인지 및 상호작용과 같은 새로운 서비스들은 6G 네트워크의 서비스 품질 보장에 더욱 까다로운 요구 사항을 제시하고 있습니다.

적응형 무선 인터페이스 QoS 제어는 종단 간 QoS 제약 조건을 기반으로 합니다. 이는 실시간 무선 인터페이스 전송 특성, 상대적으로 제한된 무선 인터페이스 자원, 전송-피드백 시간 제약 조건 등을 고려하여 무선 인터페이스 전송 데이터의 QoS 보장을 실현합니다. 이러한 기술은 온디맨드 무선 인터페이스 서비스 및 효율적인 네트워크 기능을 위한 핵심 기술입니다.

적응형 무선 인터페이스 QoS 제어에는 다음과 같은 측면이 포함됩니다.
1. Flexible QoS detection mechanism:Combined with AI/big data technology, it can realize QoS detection and modeling of carried services, as well as adaptive adjustment.
2. Deep integration of business QoS and air interface capabilities:Explore a new QoS mechanism that combines business QoS and air interface service capabilities. Based on the precise requirements of the service, the wireless access network matches the service requirements with the real-time air interface status through scheduling and wireless resource management.
3. AS layer end-to-end QoS mechanism:The terminal combines the QoS information provided by the access network to perform more refined QoS management to achieve accurate and efficient transmission of uplink and downlink data over the air interface.
미래를 내다볼 때, 6G 네트워크의 비즈니스 요구사항은 끊임없이 진화하고 있습니다. QoS 메커니즘은 코어 네트워크, 전송 네트워크, 액세스 네트워크를 아우릅니다. 코어 네트워크, 전송 계층, 액세스 네트워크가 통합되고 조화롭게 작동하는 QoS 메커니즘은 향후 반드시 고려해야 할 과제입니다.
03network enabling technologies

1. 경량 신호 솔루션

2G, 3G, 4G에서 5G로 이어지는 발전 과정을 살펴보면, 네트워크 규모의 지속적인 확장과 복잡성 증가는 복잡하고 중복적인 네트워크 아키텍처를 초래해 왔습니다. 현재의 네트워크 개발 추세를 고려할 때, 사물인터넷(IoT)을 지원하는 6G 네트워크의 복잡성은 기하급수적으로 증가할 것입니다. 따라서 경량 신호 처리 솔루션은 6G 설계에 있어 필수적인 선택입니다.

6G 무선 액세스 네트워크는 통일된 신호 체계에 따라 설계되어야 하며, 통일된 신호 제어 하에 다양한 무선 인터페이스 액세스 기술을 통합하여 무선 인터페이스의 통합 제어를 실현하고 단말기의 네트워크 접속 복잡성을 줄여야 합니다. 프로토콜 스택 기능 설계 측면에서는 차별화된 프로토콜 기능 설계를 고려하고, 프로토콜 기능 분배 및 인터페이스 설계를 최적화하며, 인공지능(AI) 기술을 결합하여 프로토콜 기능을 더욱 강화할 수 있습니다.

In terms of network functions, 6G networks can be divided intoWide coverage of signaling layer On-demand data layer. Through the mechanism of separating the signaling plane and the user plane, a unified signaling overlay is used to ensure reliable mobility management and fast service access; through dynamic on-demand data layer loading, the business needs of network users are met. The two work together flexibly to reduce the number of base stations deployed and improve users' service perception experience.

▲경량 신호 제어

2. 엔드투엔드 서비스 디자인

DOICT 기술의 심층적인 통합과 수많은 신규 서비스의 등장으로 인해, 통신 사업자는 네트워크가 새로운 요구에 신속하게 대응하여 네트워크 서비스를 빠르게 제공할 수 있는 능력을 갖춰야 합니다. 클라우드 네이티브 기반 서비스 기술은 이러한 능력을 가능하게 하고 프로토콜 기능을 서비스 기반 아키텍처로 진화시키는 중요한 기술입니다. 서비스 지향 아키텍처 기반의 프로토콜 기능은 비즈니스 요구에 따라 프로토콜 기능을 실행할 수 있는 능력을 갖습니다. 이러한 기술적 특징은 다음과 같은 측면에서 나타납니다.

1. Protocol functions driven by cloud native service technology:On the premise of complying with the logical constraint relationships of each protocol layer, the protocol functional entities are reconstructed into flexibly combined modules. Each module can be flexibly combined, deployed and operated as needed to realize new network business service capabilities.
2. Interfaces driven by cloud-native service technology:The internal and external interfaces of the access network are reconstructed based on the cloud-native service-oriented interface form and interface protocols, which already support the flexible combination of protocol function modules and the opening of network capabilities;
3. Capability opening driven by cloud native service technology:Provide third parties with a convenient, fast and unified access network information exchange mechanism and policy adjustment mechanism to achieve a win-win situation through intelligence integration.

• 최고의 탄력성 덕분에 초 단위 또는 심지어 밀리초 단위의 반응이 가능합니다.

• 고도로 자동화된 스케줄링 메커니즘은 강력한 자가 복구 기능을 구현할 수 있습니다.

• 높은 적응성 덕분에 지역, 플랫폼, 심지어 서비스 제공업체에 이르기까지 대규모의 복제 가능한 배포가 가능합니다.

클라우드 네이티브는 클라우드 컴퓨팅의 진입 장벽을 크게 낮추고, 연구 개발과 운영 및 유지 관리 간의 도메인 간 협업을 가능하게 하며, 개방형 반복 개발 속도를 높여 비즈니스 혁신을 촉진합니다. 현재 멀티 클라우드 컨테이너 오케스트레이션, 클라우드 네이티브 서버, 클라우드 네이티브 스토리지, 클라우드 네이티브 네트워크, 클라우드 네이티브 데이터베이스, 클라우드 네이티브 메시지 큐, 서비스 그리드, 서버리스 컨테이너, FaaS(Function as a Service), BaaS(Backend as a Service) 등 클라우드 네이티브 관련 기술들이 폭발적인 성장을 보이고 있습니다.

통신 서비스는 성능, 저지연, 신뢰성, 보안 및 장비 비용 측면에서 높은 요구 사항을 충족해야 합니다. 이러한 요구 사항을 충족하기 위해서는 클라우드 네이티브 기술이 통신 서비스의 특성에 맞춰 발전해야 합니다.

3. 지능형 감지 기능

6G 환경에서 초저지연 및 고대역폭을 지원하는 클라우드 기반 대화형 서비스가 점점 더 많아지고 있습니다. 기존의 애플리케이션 계층, 비즈니스 전송 계층, 모바일 네트워크 계층으로 구성된 "계층형" 및 "굴뚝형" 설계는 데이터 패킷 전송 시간을 길게 만들고 사용자 경험을 저하시킵니다.

비즈니스 전송 능력과 네트워크 능력 간의 정확한 실시간 매칭을 달성하기 위해서는 종단 간 네트워크의 각 프로토콜 계층에 대한 고정밀 실시간 측정 및 피드백을 도입하여 협업 최적화를 가능하게 하고, 네트워크 측에 지능형 예측 및 추정 기능을 포함한 지능형 처리 기능을 도입해야 합니다. 이를 통해 측정 및 상호 작용 데이터를 사전 처리하여 차원 축소 및 압축을 달성하고, 애플리케이션 계층 및 비즈니스 전송 계층의 요구 사항에 따라 구독 및 알림을 수행하여 네트워크 전송 비용을 절감할 수 있습니다.

4. 디지털 트윈 기반 네트워크 자율 시스템

디지털 트윈 기술은 물리적 세계의 실체를 디지털 방식으로 디지털 세계에 구현하여, 물리적 세계의 실체를 동적으로 관찰, 분석, 시뮬레이션, 제어 및 최적화하는 기술입니다. 디지털 트윈 네트워크 기술은 기능 모델링, 네트워크 요소 모델링, 네트워크 모델링, 네트워크 시뮬레이션, 파라미터 및 성능 모델링, 자동화 테스트, 데이터 수집, 빅데이터 처리, 데이터 분석, 인공지능 기반 머신러닝, 오류 예측, 토폴로지 및 라우팅 최적화 등을 포함합니다. 이러한 방식으로 네트워크의 각 단계에서 해결하기 어려운 문제들을 디지털 세계로 옮겨 해결할 수 있으며, 모니터링, 예측, 최적화 및 시뮬레이션을 통해 네트워크의 자율성을 실현할 수 있습니다.

▲Digital twins realize network autonomy

5. 결정론적 데이터 전송

결정론 개념은 IEEE에서 처음 제안하고 표준화했습니다. IEEE 802.1 워킹 그룹은 가정에서 HDMI, 스피커, 동축 케이블을 이더넷으로 대체하는 것을 목표로 2007년에 오디오 비디오 브리징(AVB) 태스크 그룹을 설립했습니다. IEEE 802.1AVB 표준이 스튜디오, 스포츠 경기장, 엔터테인먼트 시설 등에서 성공적으로 적용되면서, 이 기술은 산업계와 자동차 업계의 관심을 끌기 시작했습니다.
In 2012, the IEEE 802.1AVB Task Group was renamed the Time-Sensitive Networking (TSN) Task Group. The TSN standard extends AVB technology, has time synchronization, delay guarantee and other mechanisms to ensure real-time performance, and supports traffic scheduling and shaping, reliability, configuration management and other related protocols. In 2015, the IETF established the Deterministic Network (DetNet) Working Group, which is committed to extending Ethernet-based deterministic technology to wide-area IP networks to provide worst-case bounds on delay, packet loss, and jitter to provide deterministic data transmission.
위에서 볼 수 있듯이, 고정 네트워크에서의 결정론적 전송은 10년 전부터 제안되어 왔지만, 이동 네트워크에서의 결정론적 전송에 대한 연구는 이제 막 시작 단계에 있습니다. 이는 주로 다음과 같은 이유 때문입니다. 1. 무선 인터페이스는 환경의 영향을 쉽게 받으며 전송 품질을 예측하기 어렵습니다. 2. 종단 간 결정론적 보장 메커니즘이 부족합니다.
6G 시대에는 결정론적 데이터 전송이 6G 네트워크의 대표적인 기능이 될 것이며, 이를 통해 제한된 지연, 낮은 지터, 높은 신뢰성, 고정밀 시간 동기화와 같은 특징을 구현할 것입니다. 하지만 극복해야 할 과제는 다음과 같습니다.
1. How to achieve flexible resource reservation and real-time scheduling on wireless air interfaces.The unpredictability of the air interface is the main bottleneck in achieving end-to-end deterministic transmission. This requires that in the 6G era, first of all, air interface resources are sufficient and unrestricted, and data packets can be flexibly scheduled in real time within the access network to ensure that packets can be processed and sent out within the specified time.
2. How to implement a wide-area deterministic transmission mechanism.IEEE TSN technology is difficult to apply to wide areas. This is mainly because the CNC in the TSN system cannot perform large-scale path calculations and accurate real-time scheduling, and the time synchronization accuracy becomes lower and lower as the path lengthens.
3. How to achieve cross-layer and cross-domain deterministic mechanism integration.In the 5G era, mobile networks are still a layer of networks carried on top of IP, which poses severe challenges to deterministic transmission scheduling for cross-domain collaboration. In the 6G era, from the beginning of network design, it is hoped to achieve heterogeneous access, fixed-mobile integration, and collaborative management. Mobile networks need to absorb the second- and third-layer deterministic transmission protocols of existing fixed networks to achieve deployment integration, protocol support, and collaborative scheduling, thereby achieving end-to-end cross-layer and cross-domain deterministic data transmission.

6. 프로그래밍 가능한 네트워크

6G 네트워크는 네트워크 프로그래밍 기능을 지원하고 액세스, 에지, 코어, 광역 네트워크 및 데이터 네트워크의 협업을 실현하여 통신 네트워크가 다양한 서비스, 다양한 분야 및 전체 수명 주기에 걸쳐 시나리오별로 맞춤 설정 가능한 기능을 갖추도록 해야 합니다. 네트워크 프로그래밍 기능은 하위 수준에서 상위 수준으로까지 여러 계층에 걸쳐 구현됩니다. 여기에는 칩 프로그래밍(예: P4, POF), FIB 프로그래밍(예: OpenFlow), RIB 프로그래밍(예: BGP, PCEP), 장치 OS 프로그래밍, 장치 구성 프로그래밍(예: CLI, NETCONF/YANG, OVSDB), 컨트롤러 프로그래밍 및 서비스 프로그래밍(예: GBP, NEMO)이 포함됩니다.
미래의 네트워크는 네트워크 요소, 프로토콜, 서비스 및 관리라는 네 가지 차원에서 프로그래밍 가능성을 충족해야 합니다.
1. Equipment network elements are programmable:As data service types become more diversified and personalized, and users have ever-increasing demands for new network functions, the protocol stacks of equipment network elements support limited network functions, and the network card chips used cannot predict all possible network functions in the next few years. As the basic component of the network, the network element needs its hardware architecture to allow users to redefine functions and complete different types of protocols, encapsulation and decapsulation processing as needed.
동시에 상위 소프트웨어 아키텍처는 기능이 명확하게 구분된 모듈 또는 API로 구성되어 있어 사용자가 이러한 모듈이나 호출 인터페이스를 재구성하여 분류, 트래픽 제어, QoS 등과 같은 맞춤형 목적을 달성할 수 있습니다. 장비 네트워크 요소는 프로그래밍 기능을 지원하므로 사용자 맞춤 설정과 새로운 프로토콜의 지속적인 발전을 효율적으로 지원할 수 있습니다.
2. Network protocol is programmable:The functional division of telecommunications networks and data networks is becoming increasingly blurred, and network protocols and architectures are also interpenetrating each other. As application scenarios continue to evolve, new demands for network protocol stack functions emerge one after another, and the evolution and innovation of network protocols continue to emerge (such as NewIP, SRv6, QUIC, etc.). Faced with the long-term coexistence of old and new protocols, it is inevitable that protocols within and between end-to-end networks can support synchronous switching, and even end-to-end network protocols for slicing can be selected on demand based on user service types and quality requirements. This will enable smooth switching from the post-5G+ network to the 6G network.
3. Business paths are programmable:As end-to-end networks carry more and more services, we need to see that there is a sequence of time for the network or network elements to complete new service upgrades. It supports on-demand configuration of different user data and use of different business processing paths. It can not only adopt the reuse and transformation scheme, but also realize the gradual diversion to innovative network architecture, smooth switching, and meet the unlimited expansion of user needs on the basis of limited cost. Furthermore, the forwarding path from the terminal, access network, core network, wide area network, to the entire data center network is measurable and adjustable, so that end-to-end business, network, and edge collaboration can be truly realized, and end-to-end network assurance can be achieved.
4. The management method is programmable:As telecommunications networks become increasingly complex, intra-network operation and maintenance costs remain high, and inter-network operation and maintenance barriers have not yet been cleared, resulting in insufficient commercial monetization capabilities and slowing down the launch of new services. Management method programming means that in terms of monitoring and management methods, network elements in the network should support multiple or customized management methods to promote the three improvements of resource efficiency, energy efficiency, and operation and maintenance efficiency, and achieve a closed-loop autonomous network system oriented to user experience.
We previously reported on the application of 5G in 21 vertical industries. As 5G continues to become more popular, the demand for future-oriented communications will become clearer. Related fields of new businesses, new applications, new services, and new materials are developing rapidly, and new technologies such as cloud computing, big data, blockchain, and artificial intelligence are constantly integrating with communication technologies. These urgent needs combine with the latest changes and development trends to continuously promote the design and research of 6G. Although the current ideas for 6G may seem a bit fanciful, the development speed of technology often exceeds people's expectations.

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