Gambaran Keseluruhan penyelidikan dan pembangunan 6G global

01Pengenalan

Teknologi komunikasi mudah alih kini telah berkembang ke generasi kelima (5G). Sepanjang sejarah perkembangannya, 2G/3G telah mencapai sambungan mudah alih asas, manakala 4G, yang paling banyak digunakan, telah membawa daya pemprosesan data yang besar melalui popularisasi terminal pintar dan mengubah gaya hidup pengguna. 5G telah menarik banyak perhatian walaupun sebelum ia dikomersialkan sepenuhnya. Matlamatnya bukan sahaja untuk meningkatkan pengalaman perniagaan pengguna tradisional, tetapi juga untuk menggabungkan komunikasi mudah alih dengan industri vertikal untuk mengembangkan bidang perniagaan komunikasi mudah alih dengan ketara. Walaupun 5G masih dalam peringkat awal penggunaan di seluruh dunia, dan kerjasama dengan industri vertikal baru sahaja mula maju, pada masa hadapan, apabila penggunaan dan perkhidmatan terus matang, ia pasti akan membawa kemakmuran kepada pasaran komunikasi mudah alih dan mempercepatkan proses pendigitalan pelbagai industri dan juga seluruh masyarakat.

Walaupun penunjuk sistem dan keupayaan 5G telah dipertingkatkan dengan ketara, dan senario aplikasi semakin pelbagai, masih terdapat batasan. Menghadapi masa depan, masih terdapat daya penggerak yang besar untuk menggalakkan evolusi berterusan rangkaian komunikasi mudah alih. Di satu pihak, ia didorong oleh teknologi baru muncul, seperti kecerdasan buatan, rantaian blok, pengkomputeran awan dan teknologi ICT lain, serta bahan baharu, antena dan proses lain. Sebaliknya, disebabkan oleh evolusi permintaan yang berterusan, dengan pembangunan terminal yang pelbagai dan peningkatan tahap pendigitalan dalam pelbagai industri, perkhidmatan seperti holografik, XR imersif, Internet sentuhan dan kilang pintar telah dicadangkan, yang bukan sahaja memerlukan penambahbaikan dalam penunjuk prestasi tradisional seperti kelajuan, kelewatan, bilangan sambungan dan liputan, tetapi juga membawa dimensi baharu permintaan untuk persepsi, kedudukan dan keselamatan. Oleh itu, penyelidikan mengenai visi, keperluan dan teknologi komunikasi mudah alih generasi akan datang telah dijalankan secara beransur-ansur. Disebabkan oleh perubahan besar dan nilai ekonomi tambahan yang dibawa oleh 5G kepada masyarakat, negara-negara yang kompetitif dan rantaian perindustrian di seluruh dunia amat mementingkan teknologi komunikasi mudah alih. Bukan sahaja organisasi piawaian utama, ahli akademik malah banyak institusi dan industri kebangsaan yang berkaitan telah memulakan pra-kajian, yang bertujuan untuk mempunyai sistem teknikal yang matang dalam tempoh 10 tahun akan datang, iaitu 2030, agar dapat mempunyai sistem teknologi yang matang bagi memenuhi keperluan perniagaan baharu di samping meningkatkan daya saingnya sendiri.

Dengan memberi tumpuan kepada komunikasi mudah alih generasi akan datang, iaitu sistem 6G, artikel ini mengupas latar belakang penyelidikan dan kemajuan berkaitan organisasi piawaian global utama, organisasi serantau dan kebangsaan, serta institusi penyelidikan universiti, menganalisis potensi hala tuju teknologi sisi tanpa wayar dan sisi rangkaian semasa serta kelebihan teknikal yang dibawanya, dan akhirnya meringkaskan kemajuan 6G dan mengemukakan pemikiran tentang visi 6G dan hala tuju pembangunan keseluruhan.

02Global 6G research status

2.1 Organisasi antarabangsa dan serantau

2.1.1 Kesatuan Telekomunikasi Antarabangsa (ITU)

Kumpulan Kajian Sektor Standardisasi Telekomunikasi 13 (ITU-T SG13) di bawah Kesatuan Telekomunikasi Antarabangsa komited terhadap penyelidikan rangkaian masa hadapan dan menubuhkan Kumpulan Fokus Rangkaian NET-2030 pada Julai 2018 untuk meneroka keperluan perkhidmatan rangkaian untuk tahun 2030 dan seterusnya. Kumpulan fokus ini mempunyai tiga subkumpulan, termasuk senario dan keperluan aplikasi, perkhidmatan dan teknologi rangkaian, serta seni bina dan infrastruktur. Ia mengeluarkan dua kertas putih pada tahun 2019, yang memberi tumpuan kepada senario aplikasi dan keupayaan perkhidmatan baharu rangkaian 2030. Ia mencadangkan pelbagai senario baharu seperti Internet holografik dan taktil, serta jurang dan perkhidmatan rangkaian semasa yang memerlukan perhatian paling banyak dalam rangkaian masa hadapan.

Di samping itu, Kumpulan Kerja 5D Sektor Komunikasi Radio (ITU-R WP5D) di bawah ITU melancarkan kerja penyelidikan untuk tahun 2030 dan masa depan (6G) pada mesyuarat yang diadakan di Geneva, Switzerland, pada Februari 2020. Mesyuarat tersebut membentuk jadual penyelidikan awal 6G, termasuk laporan penyelidikan trend teknologi masa depan, cadangan visi teknologi masa depan dan nod perancangan penting yang lain. Pada mesyuarat ini, ITU memulakan penulisan "Laporan Trend Teknologi Masa Depan", yang dijadualkan siap pada Jun 2022. Laporan tersebut menerangkan hala tuju evolusi teknologi sistem IMT selepas 5G, termasuk teknologi evolusi IMT, teknologi kecekapan spektrum tinggi dan penggunaan. Di samping itu, ia juga dirancang untuk melancarkan "Cadangan Visi Teknologi Masa Depan" pada separuh pertama tahun 2021 dan menyelesaikannya menjelang Jun 2023. Cadangan ini mengandungi matlamat keseluruhan sistem IMT untuk tahun 2030 dan masa depan, seperti senario aplikasi, keupayaan sistem utama, dsb. Pada masa ini, ITU masih belum menentukan pelan pembangunan untuk standard 6G.

2.1.2 Institut Jurutera Elektrik dan Elektronik (IEEE)

IEEE melancarkan penyelidikan rangkaian masa depan dengan matlamat "merealisasikan 5G dan seterusnya" pada Ogos 2018. Pada 25 Mac 2019, Sidang Kemuncak Tanpa Wayar 6G pertama di dunia yang ditaja oleh IEEE telah diadakan di Finland. Ramai wakil yang mengambil bahagian daripada industri dan akademia menerbitkan pandangan dan inovasi terkini mengenai 6G, dan membincangkan cabaran teori dan praktikal yang perlu ditangani untuk merealisasikan visi 6G. Kertas kerja dan laporan persidangan tersebut merangkumi pelbagai teknologi seperti imaginasi senario 6G, gelombang milimeter dan terahertz, sambungan pintar, AI pinggir, komunikasi tanpa wayar mesin, dan sebagainya. Sidang Kemuncak Tanpa Wayar 6G kedua juga diadakan dalam talian pada tahun 2020, dengan ucapan dasar, mesyuarat teknikal dan demonstrasi berkaitan oleh industri, pengendali, cendekiawan institusi penyelidikan dan pihak berkepentingan. Sidang Kemuncak 6G ialah acara teknologi global, dengan matlamat untuk menjelaskan visi dan hala tuju pembangunan 6G melalui usaha kolektif pelbagai industri.

2.1.3 Projek Perkongsian Generasi Ketiga (3GPP)

Versi semasa 3GPP yang sedang dibangunkan, R17, masih merupakan evolusi dan peningkatan ciri 5G, tetapi kumpulan permintaan SA1 telah memulakan projek berkaitan untuk perkhidmatan masa hadapan, termasuk grid pintar, komunikasi sentuhan, dan sebagainya, yang berkemungkinan akan membuat peralihan yang lancar kepada sistem komunikasi mudah alih generasi akan datang. Mengikut kemajuan dan rancangan semasa, 3GPP kemungkinan besar akan memulakan kerja pada visi, teknologi dan keperluan 6G dalam R19 (2023), dan memulakan kerja penyeragaman 6G dalam peringkat R21 atau lebih baharu.

2.1.4 6G Flagship

Syarikat Utama 6G, yang ditaja oleh konsortium Finland dan diketuai oleh Universiti Oulu, ditubuhkan pada tahun 2019 dan komited untuk menyediakan teknologi komunikasi piawai dengan "sambungan tanpa wayar hampir serta-merta dan tanpa had". Pada September 2019, ia mengeluarkan kertas putih "Pemacu Utama dan Cabaran Penyelidikan untuk Kecerdasan Tanpa Wayar 6G di Mana-mana", yang pada mulanya menjawab persoalan tentang bagaimana 6G akan mengubah kehidupan orang ramai, ciri teknikal yang dimilikinya, dan kesulitan teknikal yang perlu diselesaikan. Kandungannya merangkumi visi 6G, daya penggerak, aplikasi dan perkhidmatan. Hala tuju penyelidikan tanpa wayar memberi tumpuan kepada kecerdasan buatan, akses tanpa kebenaran baharu, pembentukan isyarat, modulasi analog, permukaan pintar berskala besar, dan sebagainya. Kemajuan dan kesukaran perkakasan tanpa wayar juga dianalisis. Hala tuju penyelidikan rangkaian memberi tumpuan kepada penubuhan rantaian kepercayaan.

2.2 Perspektif dan susun atur kebangsaan

2.2.1 欧盟

Kesatuan Eropah telah melancarkan rundingan mengenai projek penyelidikan dan pembangunan teknologi komunikasi mudah alih generasi ke-6 (6G) pada tahun 2017, bertujuan untuk mengkomersialkan teknologi 6G pada tahun 2030. Pada masa yang sama, Kesatuan Eropah telah melancarkan projek penyelidikan teknologi asas 6G selama tiga tahun. Tugas utama adalah untuk mengkaji teknologi pengekodan pembetulan ralat ke hadapan generasi akan datang, pengekodan saluran lanjutan dan teknologi modulasi saluran yang boleh digunakan dalam rangkaian komunikasi 6G. Organisasi Horizon 2020 EU juga akan melancarkan projek penyelidikan 6G mengenai "rangkaian dan perkhidmatan pintar", yang kini berada dalam peringkat demonstrasi awal dan pra-penyelidikan.Di samping itu, EU secara aktif membiayai universiti dan institusi penyelidikan, termasuk Pusat Penyelidikan Teknikal Kebangsaan Finland dan Universiti Oulu, dengan memberi tumpuan kepada senario aplikasi masa hadapan dan hala tuju teknikal seperti terahertz, akses jalur lebar tanpa wayar, kecerdasan pinggir dan codec.

2.2.2 美国

Kerajaan AS amat mementingkan teknologi 6G dan terus berusaha dalam bidang teknologi integrasi terahertz dan ruang udara-darat. Pada Mac 2019, FCC telah mengisytiharkan peruntukan spektrum dalam jalur THz di Amerika Syarikat: 95 GHz hingga 3THz. Ia percaya bahawa 6G akan bergerak ke arah era frekuensi terahertz. Apabila rangkaian menjadi lebih padat, tiga teknologi utama, termasuk teknologi perkongsian spektrum dinamik dan teknologi pemultipleksan ruang berdasarkan THz dan rantaian blok, menjadi trend teknologi baharu. Universiti New York, Universiti California dan Virginia Tech di Amerika Syarikat semuanya menjalankan kerja pra-penyelidikan dalam terahertz dan arah 6G yang lain. Di samping itu, Space-X, OneWeb, Amazon dan sebagainya telah melancarkan pelan Internet satelit sebagai teknologi pemboleh yang berpotensi untuk 6G seterusnya.

2.2.3 日本

Kerajaan Jepun merancang untuk merangka strategi pembangunan komprehensif untuk 6G masa depan melalui kerjasama awam-swasta. Kementerian Ekonomi, Perdagangan dan Industri telah menubuhkan dana berjumlah 220 bilion yuan untuk mewujudkan projek keutamaan negara utama dan melancarkan penyelidikan dan pembangunan 6G. Ia dipengerusikan oleh presiden Universiti Tokyo, dan gergasi teknologi seperti Toshiba menyediakan sokongan teknikal. Jepun kini mempunyai kelebihan unik dalam bidang terahertz, dan menyenaraikan teknologi terahertz sebagai yang pertama antara "Sepuluh Objektif Strategik Utama Teknologi Rukun Negara". Kumpulan NTT telah mempromosikan pembangunan dua teknologi B5G dan 6G, terahertz dan momentum sudut orbit. Di samping itu, Jepun juga akan menggunakan "semikonduktor optik" sebagai teknologi pemprosesan maklumat untuk menyokong 6G. NTT berkata ia akan bekerjasama dengan 65 syarikat dan berusaha untuk mencapai pengeluaran besar-besaran semikonduktor optik untuk 6G menjelang 2030.

2.2.4 韩国

Penyelidikan 6G Korea Selatan tertumpu terutamanya dalam perusahaan dan institusi penyelidikan universiti, termasuk Samsung, SK, LG Electronics, Institut Sains dan Teknologi Lanjutan Korea, dan sebagainya. Antaranya, LG Electronics telah bekerjasama dengan Institut Sains dan Teknologi Lanjutan Korea untuk menubuhkan pusat penyelidikan 6G; Institut Elektronik dan Telekomunikasi telah menandatangani memorandum dengan Universiti Oulu di Finland untuk membangunkan teknologi rangkaian 6G. SK Telecom telah menandatangani perjanjian dengan Nokia dari Finland dan Ericsson dari Sweden untuk memperkukuh kerjasama dalam penyelidikan dan pembangunan rangkaian 6G. Pada bulan Jun 2019, Samsung menubuhkan Pusat Penyelidikan Komunikasi Lanjutan dan memulakan penyelidikan mengenai rangkaian 6G. Pada bulan Julai 2020, Samsung mengeluarkan kertas putih visi 6G "6G: Pengalaman Hiper Terhubung Seterusnya untuk Semua", yang merangkumi visi 6G Samsung, trend evolusi, senario aplikasi, keperluan penunjuk, teknologi calon dan jadual penyeragaman yang dijangkakan.

2.2.5 中国

Pada November 2019, Kementerian Sains dan Teknologi telah mengadakan mesyuarat permulaan untuk kerja penyelidikan dan pembangunan teknologi 6G dan mengumumkan penubuhan kumpulan kerja promosi penyelidikan dan pembangunan teknologi 6G kebangsaan dan kumpulan pakar keseluruhan. Antaranya, kumpulan kerja promosi bertanggungjawab untuk mempromosikan pelaksanaan kerja penyelidikan dan pembangunan teknologi 6G; kumpulan pakar keseluruhan bertanggungjawab untuk mencadangkan cadangan susun atur penyelidikan teknologi 6G dan demonstrasi teknikal, serta menyediakan perundingan dan cadangan untuk keputusan utama. Kementerian Industri dan Teknologi Maklumat juga menubuhkan kumpulan penyelidikan 6G pada tahun 2019, yang kemudiannya dinamakan semula sebagai IMT-2030. Ia mengumpulkan tenaga daripada industri dan universiti, meliputi permintaan, teknologi tanpa wayar dan rangkaian, dan memperkukuh keperluan visi berpandangan jauh dan penyelidikan teknologi, dengan matlamat untuk menjelaskan idea promosi 6G dan hala tuju utama.

03Arah penyelidikan yang berpotensi

Penyelidikan mengenai komunikasi mudah alih generasi akan datang tidak dapat dipisahkan daripada perbincangan tentang teknologi baharu dan seni bina rangkaian baharu. Bab ini menyusun keutamaan penyelidikan semasa organisasi utama, universiti dan institusi penyelidikan, dan membahagikannya kepada tiga kategori: spektrum baharu, teknologi sampingan tanpa wayar baharu, dan seni bina rangkaian baharu serta keupayaan rangkaian. Ia terutamanya memperkenalkan ciri-ciri teknikal dan keperluan sistem 6G berorientasikan, dan menyediakan rujukan asas untuk kerja penyelidikan seterusnya yang lebih banyak dan sistematik.

3.1 Spektrum baharu
In the future, business types and users will become more diversified, and network performance requirements will become higher and higher. At present, low-frequency frequency resources have gradually been fully occupied, so extending the spectrum to higher bands will become the research direction of 6G. The spectrum that currently attracts more attention from the industry includes terahertz and visible light frequency bands.

Terahertz merujuk kepada jalur frekuensi dari 100 GHz hingga 10 THz, dengan julat panjang gelombang 0.03~3 mm. Ia merupakan sinaran elektromagnet antara gelombang radio dan gelombang cahaya. Ia mempunyai ciri-ciri membawa maklumat yang kaya, lebar denyut sub-pikosaat, koheren spatiotemporal yang tinggi, tenaga foton yang rendah, penembusan yang kuat, keselamatan penggunaan yang tinggi, arah yang baik, dan lebar jalur yang tinggi. Aplikasi komunikasi Terahertz boleh dibahagikan kepada dua kategori berdasarkan jarak liputan. Aplikasi liputan jarak jauh termasuk fronthaul/backhaul tanpa wayar berkapasiti besar, pusat data tanpa wayar, aplikasi angkasa lepas, dsb. Jarak liputan adalah pada peringkat ratusan meter hingga kilometer. Aplikasi liputan jarak pendek termasuk komunikasi titik-ke-titik jarak dekat, komunikasi cip, pemantauan kesihatan dan Internet of Things skala nano, dsb., dengan liputan dari milimeter hingga meter. Isu utama dalam penyelidikan terahertz semasa ialah pembangunan peranti teras dan reka bentuk antara muka udara yang fleksibel dan dinamik.

Spektrum jalur cahaya nampak ialah 420~780 THz, dan julat panjang gelombang ialah 380~780 nm. Ia boleh digunakan tanpa kebenaran. Komunikasi cahaya nampak mempunyai kelebihan menggabungkan pencahayaan dan komunikasi, tiada gangguan elektromagnet, dan mesra alam sekitar. Oleh itu, VLC merupakan cara penting untuk menyelesaikan masalah intervensi rumah dekat dan dianggap sebagai teknologi pilihan untuk sistem komunikasi masa hadapan. Senario aplikasi utama VLC termasuk akses tanpa wayar dalaman, kedudukan dalaman, navigasi dalaman, pengangkutan pintar, aplikasi dalam bidang penerbangan, perkongsian data antara peranti, penghantaran maklumat berkelajuan tinggi, komunikasi bawah air, keselamatan maklumat, dan sebagainya. Walau bagaimanapun, rantaian industri komunikasi cahaya nampak semasa belum cukup matang, dan kesesakan terletak pada peranti transceiver cahaya nampak terminal mudah alih.

3.2 Teknologi sisi tanpa wayar baharu

3.2.1 Permukaan pintar yang besar

Dalam sistem mudah alih sebelumnya, banyak teknologi individu tanpa wayar dikhaskan untuk menyesuaikan diri dengan lebih baik dengan persekitaran saluran tanpa wayar yang berubah-ubah dan menggunakan reka bentuk transceiver yang dioptimumkan (seperti skema bentuk gelombang, skema pengekodan, mekanisme penghantaran frekuensi masa dan ruang, dsb.) untuk meningkatkan kapasiti sistem. Pada masa lalu, kawalan gelombang elektromagnet terhad kepada pemancar dan penerima. Walau bagaimanapun, dalam beberapa tahun kebelakangan ini, kemunculan metasurface pintar telah membolehkan ciri-ciri elektromagnet persekitaran saluran dikawal secara fleksibel, yang telah menarik perhatian meluas daripada ahli akademik dan industri. Metasurface pintar ialah struktur permukaan elektromagnet buatan dengan sifat elektromagnet boleh diprogramkan, biasanya terdiri daripada metamaterial boleh diprogramkan baharu. Metasurface pintar boleh mengawal selia gelombang elektromagnet secara aktif dan bijak melalui pengekodan digital, membentuk medan elektromagnet dengan amplitud, fasa, polarisasi dan frekuensi yang boleh dikawal. Mekanisme ini menyediakan antara muka antara dunia elektromagnet fizikal metasurface pintar dan dunia digital sains maklumat. Kelebihan teknologi metasurface pintar juga termasuk penggunaan tenaga yang rendah, kos perkakasan yang rendah, tiada gangguan kendiri, konfigurasi yang fleksibel dan aplikasi yang luas. Ia boleh mengawal pancaran elektromagnet dalam masa nyata melalui pantulan, penghantaran, penyebaran, dan sebagainya mengikut senario aplikasi yang berbeza, mengubah persekitaran tanpa wayar, meningkatkan kualiti isyarat yang berguna, dan dengan itu mencapai tujuan meningkatkan liputan, meningkatkan kapasiti sistem, dan memudahkan reka bentuk. Ia amat menarik untuk pembangunan komunikasi mudah alih masa hadapan.

3.2.2 New coding and waveforms

Dalam evolusi sistem mudah alih sebelumnya, dari 4G ke 5G, kadar puncak meningkat lebih daripada 10 kali ganda. Boleh diramalkan bahawa dalam generasi sistem mudah alih yang akan datang, trend pertumbuhan kadar masih akan dikekalkan atau dipercepatkan. Keperluan daya pemprosesan penyahkodan mencapai lebih daripada 100 Gbps, dan algoritma penyahkodan dan kod pembetulan ralat perlu direka bentuk semula untuk meningkatkan keselarian penyahkodan. Pada masa yang sama, keperluan kebolehpercayaan semakin meningkat secara beransur-ansur, memerlukan pengekodan mempunyai tahap ralat yang lebih rendah dan mengoptimumkan reka bentuk berkaitan. Teknologi pengekodan yang sedang dikaji lebih lanjut termasuk teknologi pengekodan Spinal, teknologi modulasi indeks, dan prapengekodan tak linear. Pada masa yang sama, kecerdasan buatan juga secara beransur-ansur menarik perhatian dalam pengekodan. Di samping itu, dalam sistem 5G, reka bentuk bentuk gelombang boleh disesuaikan secara fleksibel kepada senario aplikasi yang berbeza. Pada masa hadapan, 6G akan menyokong senario dan perkhidmatan yang lebih kompleks, dan penunjuk prestasi juga akan dipertingkatkan dengan ketara. Reka bentuk dan pengenalan bentuk gelombang baharu adalah penting. Penyelidikan semasa merangkumi reka bentuk berdasarkan bentuk gelombang bukan ortogon, reka bentuk bentuk gelombang domain transformasi, dan sebagainya. Pengekodan dan bentuk gelombang baharu akan memainkan peranan penting dalam sistem masa hadapan dan merupakan hala tuju teknikal yang perlu diterokai.

3.3 Seni bina rangkaian dan keupayaan rangkaian baharu

3.3.1 Integrasi ruang, darat, udara dan laut

Komunikasi satelit memainkan peranan penting dalam meningkatkan kehidupan dalam ekonomi digital masa kini. Berbanding dengan rangkaian terestrial, rangkaian satelit mempunyai liputan permukaan bumi yang lengkap, mobiliti canggih, keselamatan dan kebolehpercayaan yang tinggi, serta jaminan kelewatan penghantaran jarak jauh. Menggabungkan satelit, pesawat dan rangkaian darat untuk mencapai sambungan rangkaian tiga dimensi dan heterogen dapat mencapai pengedaran dan interaksi maklumat jarak jauh, kapasiti besar, dan sambungan besar, memenuhi senario khas seperti sambungan kawasan luar bandar yang terhad, sambungan ruang udara dan kawasan laut, dan pengurusan bencana, mencapai liputan lancar global dan penyerahan yang tidak masuk akal, dan menyediakan jaminan untuk liputan komunikasi mudah alih generasi akan datang dan keperluan sambungan. Cabaran teknikal yang dihadapi oleh sistem teknikal semasa termasuk perubahan yang sangat dinamik dalam pautan penghantaran, tingkah laku spatiotemporal rangkaian yang kompleks, dan perbezaan besar dalam skala perniagaan yang heterogen. Penemuan teknikal dalam rangkaian bersepadu udara, angkasa dan darat serentak, teori penghantaran, penjadualan yang dioptimumkan, dan kerjasama pintar juga memerlukan penemuan teknologi yang hebat.

3.3.2 Rangkaian Deterministik

Rangkaian Deterministik (DetNet - Rangkaian Deterministik) pada asalnya merupakan teknologi yang membantu merealisasikan transformasi rangkaian IP daripada "usaha terbaik" kepada "tepat masa, tepat dan pantas", mengawal dan mengurangkan latensi hujung ke hujung. Ia pada mulanya disasarkan kepada industri menegak seperti industri, tenaga dan Internet Kenderaan yang mempunyai keperluan yang sangat tinggi untuk latensi rangkaian yang rendah, kebolehpercayaan dan kestabilan. Piawaian TSN semasa yang dibangunkan oleh IEEE menyediakan determinisme Ethernet, dan kumpulan kerja rangkaian deterministik yang ditubuhkan oleh IETF komited untuk memperluaskan teknologi yang dibangunkan dalam TSN kepada penghala dan mengembangkan skala rangkaian. Pada masa hadapan, apabila terminal mudah alih dan jenis perkhidmatan yang dibawanya menjadi lebih pelbagai, keperluan "deterministik" seperti penyegerakan masa ketepatan tinggi, kelewatan had atas hujung ke hujung mutlak dan penghantaran paket data kehilangan sifar yang ultra andal akan menjadi keperluan sistem mudah alih generasi akan datang. Bahagian tanpa wayar adalah kunci untuk mencapai kepastian hujung ke hujung dalam sistem mudah alih. Penghantaran tanpa wayar mudah terjejas oleh persekitaran dan kualiti penghantaran sukar untuk dijamin. Dalam era 5G, piawaian 3GPP telah merangka pelan untuk penyepaduan TSN dan 5G. Sistem 5G digunakan sebagai jambatan TSN dan seni binanya disepadukan secara kotak hitam. Walau bagaimanapun, kedua-duanya masih merupakan sistem bebas dan sukar untuk menjamin sepenuhnya prestasi TSN. Pada masa hadapan, dalam sistem komunikasi mudah alih generasi akan datang, ciri-ciri perniagaan akan dipertimbangkan sepenuhnya untuk menjadikan sokongan natif 6G deterministik. Penyelesaian teknikal dan sistem seni bina yang berkaitan perlu diperbaiki lagi.

3.3.3 Natif awan

Natif awan bermaksud aplikasi digunakan pada pelayan awan dan mempunyai ciri-ciri pengkontenaan, mikroservis, penghantaran berterusan dan DevOps. Teknologi ini boleh membina sistem gandingan longgar yang toleran ralat, mudah diurus dan mudah diperhatikan. Dalam era 5G, rangkaian teras adalah berdasarkan seni bina berorientasikan perkhidmatan, yang menjadikannya lebih mudah untuk melaksanakan fungsi rangkaian menggunakan pelayan tujuan umum dan mencapai kesan pengawanan di pusat data. Walau bagaimanapun, penggunaan rangkaian teras 5G semasa masih tidak mempunyai ciri-ciri seperti pengkontenaan dan mikroservis. Pada masa hadapan, untuk membina inovasi yang fleksibel, boleh diskala dan pantas dan perkhidmatan rangkaian dalam talian, natif awan boleh menjadi penyelesaian yang sesuai. Walaupun peranti tanpa wayar tradisional dalam rangkaian mudah alih sentiasa sangat tertutup, dan fungsi rangkaian mempunyai keperluan yang sangat tinggi untuk prestasi masa nyata, penyelidikan dan penerokaan yang berkaitan dengan rangkaian mudah alih natif awan telah berkembang maju. Adalah dipercayai bahawa apabila teknologi dan industri terus matang, kelebihannya akan digunakan sepenuhnya pada masa hadapan untuk membina seni bina rangkaian baharu yang fleksibel dan elastik.

3.3.4 Kecerdasan di mana-mana

Kemakmuran berterusan kecerdasan buatan sedang merevolusikan setiap cabang teknologi, dan menggabungkan kecerdasan buatan dengan rangkaian mudah alih generasi akan datang telah menjadi trend yang tidak dapat dihentikan. Pada masa ini, kebanyakan cara menggabungkan kecerdasan dalam bidang komunikasi adalah dengan menggunakan pengumpulan data dan algoritma kecerdasan buatan untuk mengoptimumkan perniagaan selepas sistem digunakan, tetapi tahap dan skop aplikasinya adalah rendah. Pada masa hadapan, dengan evolusi berterusan seni bina rangkaian dan pembangunan sambungan di mana-mana, kecerdasan buatan boleh disepadukan dengan lebih rapat dengan setiap aspek rangkaian. Ia bukan sahaja akan digunakan di awan, tetapi juga menembusi ke tepi dan sisi terminal. Ia bukan sahaja akan digunakan untuk pengoptimuman pintar perkhidmatan tertentu, tetapi juga akan disepadukan dengan lebih meluas dengan reka bentuk sistem, termasuk penggunaan rangkaian, reka bentuk algoritma dan peruntukan kuasa pengkomputeran. Kecerdasan akan dibenamkan dengan lebih meluas dalam rangkaian untuk mencapai kewujudan pintar sebenar dan meningkatkan keupayaan rangkaian mudah alih masa hadapan secara komprehensif.

3.3.5 Keselamatan endogen

Visi perniagaan baharu dan seni bina rangkaian masa hadapan, termasuk XR imersif, holografi, sambungan ubiquitous bersepadu ruang udara-darat, AI, dan sebagainya, akan memperkenalkan lebih banyak titik serangan dan membawa lebih banyak cabaran kepada keselamatan. Model pertahanan keselamatan tradisional adalah jenis tampalan, iaitu, selepas sistem dibina, melalui reka bentuk keselamatan terpencil, penyusunan dan pengukuhan, ia adalah model perlindungan pasif, yang tidak cekap dan tidak ekonomik. Oleh itu, rangkaian mudah alih masa hadapan mesti meneroka model keselamatan baharu. Keselamatan endogen adalah berdasarkan atribut seperti perpaduan, kerjasama dan keaslian, menjadikan keselamatan dicirikan oleh penciptaan asli dan evolusi simbiotik. Keselamatan rangkaian diuruskan melalui pengagregatan protokol keselamatan dan mekanisme keselamatan yang berbeza. Pada masa yang sama, keupayaan perlindungan keselamatan mempunyai daya penggerak bebas untuk menyesuaikan diri dengan perubahan rangkaian secara serentak atau prospektif, untuk memperoleh pertahanan rangkaian yang mantap. Ia bukan lagi tindak balas pasif terhadap ancaman keselamatan dan boleh memainkan peranan penting dalam rangkaian 6G masa hadapan.

04Ringkaskan

Rangkaian 6G merupakan rangkaian yang akan berorientasikan kepada tahun 2030 dan seterusnya. Walaupun kini berada di peringkat awal penyelidikan, ia masih boleh dilihat pada mulanya daripada trend evolusi perniagaan dan teknologi. Rangkaian 6G perlu menyokong lebar jalur yang lebih tinggi, kepastian yang lebih ketat, liputan perkhidmatan masa hadapan yang lebih luas dan mendalam, dan pada masa yang sama, mempertimbangkan untuk menyediakan perkhidmatan rangkaian yang lebih pintar, selamat dan lebih fleksibel. Artikel ini menghuraikan kemajuan dan hala tuju teknikal berpotensi institusi penyelidikan untuk 6G. Walaupun laluan 6G semasa masih belum jelas, hala tuju berpotensi juga mempunyai masalah dalam teori, pelaksanaan fizikal dan rangkaian. Walau bagaimanapun, dengan pelaburan berterusan dalam penyelidikan saintifik dan kemajuan berterusan industri, dipercayai bahawa sistem komunikasi mudah alih generasi akan datang pasti akan membawa perubahan yang lebih dimensi dan subversi yang lebih mendalam!

Rujukan

【1】Dang S , Amin O , Shihada B , et al. Apakah 6G yang sepatutnya?[J]. Nature Electronics，2020（3）：20-29.
【2】Klaus D, Hendrik B. Visi dan Keperluan 6G: Adakah Ada Keperluan untuk Melebihi 5G?[J]. Majalah Teknologi Kenderaan IEEE, 2018, 13(3):72-80.
【3】Yastrebova A , Kirichek R , Koucheryavy Y , et al. Rangkaian Masa Depan 2030: Seni Bina & Keperluan[C]// Kongres Antarabangsa mengenai Telekomunikasi Ultra Moden & Sistem Kawalan & Bengkel. 2019.
【4】Kertas putih. Pemacu utama dan cabaran penyelidikan untuk kecerdasan wayarles 6G Ubiquitous.2019
【5】Gao Fang, Li Mengwei. Universiti Oulu di Finland mengeluarkan kertas putih yang pada mulanya mencadangkan visi dan cabaran 6G [J]. Sains dan Teknologi China, 2019(12).
【6】Liu Junfeng, Liu Shuo, Fu Xiaojian, dkk. Maklumat bahan meta dan permukaan meta Terahertz [J]. Jurnal Radar, 2018.
【7】Liu Yang, Peng Mugen. Keselamatan endogen 6G: seni bina dan teknologi utama [J]. Sains Telekomunikasi, 2020(1):11-20.
【8】Zhang X , Wang J , HV Lemah . Pemodelan Gangguan dan Memaksimumkan Maklumat Bersama Lebih 6G THz Wireless Ad-Hoc Nano-Networks[C]// GLOBECOM 2020 - 2020 Persidangan Komunikasi Global IEEE. IEEE, 2020.
【9】Xie Sha, Li Haoran, Li Lingxiang, dkk. Satu tinjauan penyelidikan mengenai teknologi komunikasi terahertz untuk rangkaian 6G [J]. Komunikasi Mudah Alih, 2020(6):36-43.
【10】Yu M , Tang A , Wang X , et al. Penjadualan Bersama dan Peruntukan Kuasa untuk 6G Terahertz Mesh Networks[C]// 2020 International Conference on Computing, Networking and Communications (ICNC). 2020.
【11】Li Xin, Wang Qiang. Perbincangan tentang kemajuan penyelidikan 6G dan prospek aplikasi teknologi calon utama [J]. Telecommunications Express, 2020, No.593(11):10-13.
【12】You X , Wang CX , Huang J , et al. Ke arah rangkaian komunikasi wayarles 6G: visi, teknologi yang membolehkan dan anjakan paradigma baharu[J]. Sains China. Sains Maklumat, 2021, 64(1).
【13】Chen S , Liang YC , Sun S , et al. Visi, Keperluan dan Trend Teknologi 6G: Cara Menangani Cabaran Liputan Sistem, Kapasiti, Kadar Data Pengguna dan Kelajuan Pergerakan[J]. Komunikasi Tanpa Wayar IEEE, 2020.
【14】Guang Y, Liu Y, Huang N, et al. Visi, Keperluan dan Seni Bina Rangkaian Rangkaian Mudah Alih 6G selepas 2030[J]. 中国通信, 2020, 17(9):100-112.
【15】Rout SP . Komunikasi Wayarles 6G: Visi, Daya Maju, Aplikasi, Keperluan, Teknologi, Pertemuan dan Penyelidikan[C]// 2020 Persidangan Antarabangsa ke-11 mengenai Teknologi Pengkomputeran, Komunikasi dan Rangkaian (ICCCNT). 2020.
【16】Zhang Z, Xiao Y, Ma Z, et al. Rangkaian Wayarles 6G: Visi, Keperluan, Seni Bina dan Teknologi Utama[J]. Majalah Teknologi Kenderaan IEEE, 2019 (99):1-1.
【17】Chowdhury MZ, Shahjalal M, Ahmed S, et al. Sistem Komunikasi Wayarles 6G: Aplikasi, Keperluan, Teknologi, Cabaran dan Arahan Penyelidikan[J]. IEEE Open Journal of the Communications Society, 2020, PP(99):1-1.