6G in 2030: 5 grote trends, 13 kerntechnologieën

5G is volledig gecommercialiseerd. Naarmate 5G steeds meer verticale sectoren bereikt, komen ideeën voor 6G steeds meer op de agenda te staan. Met het oog op 2030 en verder zal 6G, voortbouwend op 5G en in combinatie met de ontwikkeling van kunstmatige intelligentie en andere technologieën, de digitalisering van de hele wereld volledig ondersteunen. Dit moet leiden tot alomtegenwoordige beschikbaarheid van intelligentie, alles volledig ondersteunen en de samenleving stimuleren om te evolueren naar een "digitale tweeling"-wereld die virtualiteit en realiteit combineert. Zo wordt de prachtige visie van "digitale tweeling, alomtegenwoordige intelligentie" werkelijkheid.

Around this overall vision, 6G networks willEnjoy life intelligently,Slimme productie,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.

Deze scenario's vereisen pieksnelheden op terabitniveau, een latentie van minder dan een milliseconde, mobiele snelheden van meer dan 1,000 km/u en nieuwe netwerkmogelijkheden zoals endogene beveiliging, endogene intelligentie en digitale tweelingen. Om aan de hogere eisen van nieuwe scenario's en diensten te voldoen, vereisen de 6G-luchtinterfacetechnologie en -architectuur overeenkomstige aanpassingen.

01 future network technology

Momenteel, met de diepe integratie van informatie- en communicatietechnologie, big data en kunstmatige intelligentie, de verdere uitbreiding van de alomtegenwoordigheid van netwerken, de continue verbetering van de gebruikerservaring en de behoefte aan gepersonaliseerde diensten, en de voortdurende opkomst van vele nieuwe ondersteunende technologieën, vertonen toekomstige netwerken ook de volgende belangrijke kenmerken en ontwikkelingstrends.

1. Communicatie over het volledige spectrum

Naarmate de communicatiebehoeften blijven toenemen, hebben mobiele communicatienetwerken meer spectrum nodig. Aangezien het spectrum onder de 6 GHz al is toegewezen, zijn ook de millimetergolffrequentiebanden van 26 GHz en 39 GHz toegewezen aan 5G. Hogere frequentiebanden, zoals THz en zichtbaar licht, moeten nog worden onderzocht om te voldoen aan de eisen van hogere capaciteit en ultrahoge snelheden.

Zichtbaar licht verwijst doorgaans naar elektromagnetische golven in de frequentieband van 430 tot 790 THz (golflengte 380 tot 750 nm), met een potentieel spectrum van ongeveer 400 THz. Terahertz verwijst naar elektromagnetische golven in de frequentieband van 0.1 tot 10 THz (golflengte 30 tot 3000 micron), met een potentieel spectrum van ongeveer 10 THz. Beide frequentiebanden kenmerken zich door een grote bandbreedte, maken ultrasnelle communicatie eenvoudig mogelijk en vormen een potentiële aanvulling op toekomstige mobiele communicatiesystemen.

▲Frequentieverdeling

2. Integratie van hemel, hemel en aarde

Naast een aanzienlijke verbetering van de gebruikerservaring moeten toekomstige netwerken ook voldoen aan de behoeften van internetdiensten aan boord van vliegtuigen, schepen, enz., de continuïteit van de dienstverlening garanderen voor snel rijdende voertuigen, hogesnelheidstreinen en andere terminals, de inzet van een groot aantal IoT-apparaten ondersteunen voor bijvoorbeeld noodhulp en rampenbestrijding, milieumonitoring, bosbrandpreventie, inspectie van onbewoond gebied, het volgen van informatie over zeecontainers, enz., en zorgen voor een goedkope dekking in dunbevolkte gebieden. De belangrijkste toekomstvisie is daarom het uitbreiden van de netwerkdekking naar driedimensionale netwerken in natuurlijke omgevingen zoals de ruimte, diepe bergen, de diepzee en het land. Het is dus noodzakelijk om een ​​geïntegreerd netwerk van ruimte, aarde en land te bouwen om een ​​driedimensionale, alomtegenwoordige dekking van communicatienetwerken wereldwijd te realiseren.

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 disastersen andere kenmerken.

3. DOICT-integratie

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.

De diepe integratie van ICT bevordert de volledige definieerbaarheid van het netwerk, wat de basis vormt voor flexibele netwerken. De diepe integratie van DICT bevordert de alomvattende toepassing van kunstmatige intelligentie en big data in het netwerk, wat de basis vormt voor intelligente netwerken. De diepe integratie van DOICT bevordert de ontwikkeling van deterministische netwerken en vormt de basis voor automatiseringssystemen en digitale tweelingsystemen.

DOICT zal de diepe integratie van cloud, netwerk, edge, terminal en industrie realiseren op basis van de stroom van big data, een betrouwbare omgeving creëren met behulp van blockchain, de efficiëntie van het resourcegebruik van alle partijen verbeteren en gezamenlijk de mogelijkheden van cloud-edge computing, netwerken, terminals en bedrijven upgraden.

4. Herconfigureerbaarheid van het netwerk

Door de snelle ontwikkeling van mobiele communicatietechnologie zijn de zakelijke behoeften en scenario's diverser en persoonlijker geworden. In de toekomst zullen 6G-netwerken een flexibeler en herconfigureerbaar architectuurontwerp hanteren.

Enerzijds wijst het netwerk, op basis van gedeelde hardwarebronnen, de bijbehorende netwerk- en draadloze interfacebronnen toe aan de verschillende diensten van verschillende gebruikers, waardoor end-to-end on-demand services worden gerealiseerd. Naast het leveren van de ultieme service, zorgt het ook voor het delen van resources om het resourcegebruik te maximaliseren en de netwerkconstructiekosten te verlagen. Anderzijds bieden de minimalistische netwerkarchitectuur en de flexibele en schaalbare netwerkfuncties veel gemak bij het latere onderhoud, de upgrades en de optimalisatie van het netwerk, waardoor de operationele kosten van het netwerk voor operators verder worden verlaagd. Bovendien vereisen de specifieke eisen die inherent zijn aan 6G-intelligentie ook een grotere rekenkracht en schaalbaarheid van het netwerk.

5. Integratie van perceptie, communicatie en computing

De integratie van perceptie, communicatie en computergebruik verwijst naar een end-to-end informatieverwerkingstechnologie die gelijktijdig informatieverzameling en -berekening uitvoert tijdens het informatieoverdrachtsproces. Het doorbreekt het traditionele raamwerk van informatiediensten, dat bestaat uit informatieverzameling aan de terminal, informatieoverdracht via het netwerk en berekeningen aan de rand van de cloud. Het is een technische vereiste voor het leveren van sterk gekoppelde diensten op het gebied van perceptie, communicatie en computergebruik, zoals onbemande systemen, immersieve systemen en digitale tweelingen.

De integratie van perceptie, communicatie en computergebruik is specifiek onderverdeeld in twee niveaus: functionele samenwerking en functionele fusie. Binnen het kader van functionele samenwerking kan sensorische informatie de communicatiemogelijkheden verbeteren, kan communicatie de dimensie en diepte van perceptie vergroten, kan computergebruik multidimensionale datafusie en big data-analyse uitvoeren, kan perceptie de prestaties van computermodellen en -algoritmen verbeteren, kan communicatie alomtegenwoordig computergebruik mogelijk maken en kan computergebruik communicatie op ultragrootschalige schaal realiseren.

Binnen het functionele integratiekader kunnen sensorsignalen en communicatiesignalen golfvormontwerp en detectie integreren en een set hardwareapparatuur delen. Momenteel is radarcommunicatie-integratietechnologie een hot topic. De integratie van terahertz-detectiemogelijkheden en communicatiemogelijkheden, evenals de integratie van beeldvorming en communicatie met zichtbaar licht, zijn potentiële trends in 6G-technologie. Perceptie en berekening worden geïntegreerd in een rekenkrachtbewust netwerk, en berekening en netwerk worden geïntegreerd om een ​​end-to-end definieerbaar netwerk en een microservice-architectuur te realiseren.

In de toekomst kan perceptuele communicatiecomputing functionele herconfiguratie mogelijk maken op basis van de ontwikkeling van softwaregedefinieerde chiptechnologie.

▲Perception-communication-computing integrated application scenario

1. Gedistribueerde ultragrootschalige MIMO

Na de introductie van ultra-grootschalige MIMO is de capaciteit van 4G/5G-netwerken aanzienlijk verbeterd. Door signaalverlies en interferentie tussen cellen moet de gebruikerservaring aan de rand van de cel echter nog worden verbeterd. Gedistribueerde ultra-grootschalige MIMO breidt de traditionele gecentraliseerde implementatiemethode uit naar een gedistribueerde implementatie, introduceert intelligente samenwerking tussen meerdere gedistribueerde knooppunten en realiseert gezamenlijke planning van resources en gezamenlijke gegevensoverdracht, zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding. Door gedistribueerde implementatie en intelligente samenwerking wordt enerzijds interferentie effectief geëlimineerd en de signaalontvangstkwaliteit verbeterd; anderzijds wordt de dekking effectief vergroot, waardoor gebruikers een grenzeloze gebruikerservaring krijgen. In het toekomstige 6G-netwerk, met name in hogere frequentiebanden en scenario's met een hoge dichtheid, zal dit een groot toepassingspotentieel laten zien.

▲Distributed ultra-large-scale MIMO diagram

De industrie heeft theoretisch de voordelen van gedistribueerde MIMO aangetoond wat betreft het verbeteren van de kanaalcapaciteit. Theoretische analyses tonen aan dat onder dezelfde omstandigheden – hetzelfde totale aantal antennes, hetzelfde totale zendvermogen en hetzelfde bereik – de prestaties van een gedistribueerd MIMO-systeem uniformer zijn dan die van een gecentraliseerd MIMO-systeem. Dit komt doordat er altijd gedistribueerde knooppunten dichter bij de gebruikers zijn en er gebruik wordt gemaakt van intelligente samenwerking bij het plannen en vormgeven van signalen. Met name voor gebruikers aan de rand van het netwerk is de prestatiewinst significant groter.

Door de aanzienlijke toename in antennegrootte en aantal knooppunten brengt gedistribueerde ultragrootschalige MIMO uitdagingen met zich mee voor de informatie-uitwisseling tussen knooppunten, de selectie van knooppunten voor gezamenlijke samenwerking en het ontwerp van vormgevingsschema's, de complexiteit van algoritmen, de verwerking van interferentie, enzovoort. Tegelijkertijd stelt coherente gezamenlijke transmissie ook hogere eisen aan de consistentie van de zend-ontvangstkanalen tussen knooppunten, en is verder onderzoek naar oplossingen voor kalibratie van de luchtinterface noodzakelijk.

2. Slimme metasurface

Een herconfigureerbaar intelligent oppervlak (RIS) regelt elektromagnetische golven via structurele eenheden op het oppervlak. Door de parameters en positie van elke structurele eenheid aan te passen, kan de amplitude- en faseverdeling van willekeurige elektromagnetische golven worden geregeld. Dit is van groot belang voor het oplossen van traditionele problemen in draadloze communicatie, zoals transmissie zonder direct zicht en het verkleinen van dekkingsgaten.

De onderstaande afbeelding toont een systeemdiagram van draadloze communicatie met behulp van RIS. Het basisstation bestuurt de RIS, en de RIS past de amplitude en fase van zijn eigen structurele eenheden aan op basis van deze aansturing, waardoor gecontroleerde reflectie van het door het basisstation uitgezonden signaal wordt bereikt. In vergelijking met traditionele relaiscommunicatie kan RIS in full-duplexmodus werken en heeft het een hogere spectrumbenutting. RIS vereist geen RF-verbindingen en grootschalige stroomvoorziening en biedt voordelen op het gebied van energieverbruik en implementatiekosten.

3. Super Nyquist transmissietechnologie

In traditionele communicatiesystemen wordt, om intersymboolinterferentie (ISI) te voorkomen, meestal het Nyquist-criterium gebruikt, waardoor de transmissiesnelheid van symbolen wordt beperkt. (Er is een fout geconstateerd bij de Super Nyquist-overdrachtstechniek, zie bronvermelding.) Door symbolen met een hogere snelheid te verzenden, wordt er kunstmatig ISI geïntroduceerd tijdens de transmissie. Vervolgens wordt een geavanceerdere ontvanger gebruikt om de ISI te elimineren door middel van oversampling aan de ontvangende kant, zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding. Hierdoor wordt de werkelijke transmissiesnelheid en het spectrumgebruik van de verbinding verbeterd.

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

4. Transformeer domeingolfvorm

Golfvormtechnologie speelt een belangrijke rol in het ontwerp van de luchtinterface van draadloze communicatiesystemen in de afgelopen generaties. De prestaties van OFDM-golfvormen die in 4G- en 5G-systemen worden gebruikt, zijn afhankelijk van de orthogonaliteit tussen de subdragers. Als de orthogonaliteit tussen subdragers wordt verstoord door factoren zoals Doppler-frequentieverschuiving, zullen de prestaties vaak aanzienlijk afnemen.

▲Schematisch diagram van het transformatiedomeingolfvormprincipe

▲Transform domain waveform and OFDM performance comparison

5. Door AI aangestuurde fysieke verbindingen

Sinds de komst van 5G-communicatie is de intelligentie van draadloze netwerken een belangrijk thema geworden, met als doel een efficiëntere toewijzing en benutting van netwerkbronnen. Als een van de belangrijkste technologieën die de intelligentie van draadloze netwerken mogelijk maakt, dringt AI-technologie door tot alle niveaus van het kernnetwerk, netwerkbeheer en de fysieke laag en protocolstack op hoog niveau van het toegangsnetwerk. Fysieke-laag-AI verwijst over het algemeen naar technische oplossingen die gebruikmaken van methoden voor kunstmatige intelligentie/machine learning om de functies van de fysieke laag van draadloze netwerken te realiseren of te verbeteren.

AI kan met name worden toegepast op CSI-verwerking, ontvangerontwerp en end-to-end linkontwerp op de fysieke laag. Zo wordt bijvoorbeeld een neuraal netwerk in deep learning gebruikt om de gecomprimeerde representatie van hoogdimensionale CSI in draadloze communicatie te leren, waardoor de overhead van CSI-feedback wordt verminderd; een kunstmatig neuraal netwerk wordt gebruikt om de inverse mapping van het ontvangen interferentiesignaal naar het originele signaal te leren, waardoor expliciete kanaalschatting en egalisatie overbodig worden; het gezamenlijk optimaliseren van de zender en ontvanger in een specifieke kanaalomgeving kan niet-ideale effecten in het kanaal leren en de transmissieprestaties verbeteren.

Het vervangen van traditionele fysieke laagmodules door AI-modules in een "black box"-achtige configuratie zal echter moeilijk de prestaties van traditionele ontwerpen overtreffen. Het combineren van kunstmatige intelligentie met menselijke expertise is daarentegen een betere keuze, omdat het de voordelen van beide benut. Om het potentieel van AI voor het verminderen van overhead en complexiteit volledig te benutten, moeten referentiesignalen en de toewijzing van resources voor de luchtinterface dienovereenkomstig worden ontworpen, en zelfs gezamenlijk door modules met meerdere verbindingen. Dit kan een grotere impact hebben op het bestaande raamwerk voor de luchtinterface en het signaleringsontwerp.

6. Plug-and-play linkbesturing

Het 6G draadloze toegangsnetwerk moet beschikken over automatische mogelijkheden voor dekkingsuitbreiding om een ​​driedimensionale dekking in alle scenario's te garanderen. Wanneer een nieuwe netwerkservice zich bij het netwerk aansluit, kan deze snel een handshake uitvoeren, plug-and-play toepassen en de dekking uitbreiden. Plug-and-play linkbeheertechnologie omvat de volgende aspecten:
Procesbewustzijn: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. Adaptieve QoS-regeling voor de luchtinterface

Het 6G-tijdperk zal een tijdperk zijn dat sterk gebaseerd is op data en intelligentie. Nieuwe diensten zoals holografische beeldvorming, XR-diensten en virtuele ruimtelijke waarneming en interactie stellen steeds hogere eisen aan de kwaliteitsborging van 6G-netwerken.

Adaptieve QoS-regeling voor de luchtinterface is gebaseerd op end-to-end QoS-beperkingen. Het realiseert QoS-garantie voor dataoverdracht via de luchtinterface op basis van realtime transmissiekarakteristieken, relatief beperkte resources van de luchtinterface, beperkingen in de transmissie- en feedbacktijd, enzovoort. Het is een sleuteltechnologie voor on-demand luchtinterfacediensten en efficiënte netwerkmogelijkheden.

Adaptieve QoS-regeling voor de luchtinterface omvat de volgende aspecten:
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.
Met het oog op de toekomst evolueren de zakelijke eisen van 6G-netwerken voortdurend. Het QoS-mechanisme omvat het kernnetwerk, het transmissienetwerk en het toegangsnetwerk. Een QoS-mechanisme dat is geïntegreerd en gecoördineerd met het kernnetwerk, de transportlaag en het toegangsnetwerk is een kwestie die in de toekomst aandacht verdient.
03network enabling technologies

1. Lichtgewicht signaleringsoplossing

Vanuit het perspectief van de ontwikkeling van 2G, 3G, 4G naar 5G hebben de voortdurende schaalvergroting van netwerken en de toenemende complexiteit geleid tot complexe en redundante netwerkarchitecturen. Volgens de huidige trends in netwerkontwikkeling zal de complexiteit van het 6G-netwerk dat het Internet of Everything ondersteunt exponentieel toenemen. Lichtgewicht signaleringsoplossingen zijn daarom een ​​onvermijdelijke keuze voor het ontwerp van 6G-netwerken.

Het 6G draadloze toegangsnetwerk moet worden ontworpen volgens een uniform signaleringsschema en meerdere draadloze interface-toegangstechnologieën integreren onder uniforme signaleringscontrole om uniforme controle van de draadloze interface te bereiken en de complexiteit van de toegang van terminals tot het netwerk te verminderen. Wat betreft het ontwerp van de protocolstackfuncties kan worden overwogen om gedifferentieerde protocolfuncties te ontwerpen, de verdeling van protocolfuncties en het interfaceontwerp te optimaliseren, en AI-technologie te combineren om de protocolfuncties verder te verbeteren.

In terms of network functions, 6G networks can be divided intoWide coverage of signaling layerenOn-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.

▲Lichtgewicht signaalbesturing

2. End-to-end serviceontwerp

Door de diepe integratie van DOICT-technologie en de opkomst van een groot aantal nieuwe diensten, hebben operators een netwerk nodig dat snel kan inspelen op nieuwe eisen en snel netwerkdiensten kan leveren. Cloud-native servicetechnologie is een belangrijke technologie die deze mogelijkheden biedt en de evolutie van protocolfuncties naar een servicegerichte architectuur stimuleert. De protocolfunctie, gebaseerd op een servicegerichte architectuur, kan worden uitgevoerd op basis van de bedrijfsbehoeften. De technische kenmerken komen tot uiting in de volgende aspecten:

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.

• De ultieme elasticiteit maakt reacties op seconde- of zelfs millisecondenniveau mogelijk;

• Het sterk geautomatiseerde planningsmechanisme beschikt over een krachtig zelfherstellend vermogen;

• De hoge mate van aanpasbaarheid maakt grootschalige, reproduceerbare implementatie mogelijk in verschillende regio's, op verschillende platforms en zelfs bij verschillende serviceproviders.

Cloud native verlaagt de drempel voor cloud computing aanzienlijk, maakt samenwerking tussen R&D en operationeel beheer en onderhoud mogelijk, versnelt open iteratie en stimuleert bedrijfsinnovatie. Momenteel is er een explosieve groei in cloud native-technologieën, waaronder multi-cloud containerorkestratie, cloud native servers, cloud native storage, cloud native netwerken, cloud native databases, cloud native message queues, service grids, serverloze containers, Function as a Service (FaaS), Backend as a Service (BaaS), enzovoort.

Telecommunicatiediensten stellen hogere eisen aan prestaties, lage latentie, betrouwbaarheid, beveiliging en apparatuurkosten. Dit vereist dat cloudtechnologie zich ontwikkelt in lijn met de kenmerken van telecommunicatiediensten om aan de hoge eisen van deze diensten te voldoen.

3. Intelligente sensorfunctie

Er komen steeds meer cloudgebaseerde interactieve diensten met ultralage latentie en hoge bandbreedte voor 6G. Het bestaande "gelaagde" en "schoorsteen"-ontwerp van de applicatielaag, de bedrijfstransmissielaag en de mobiele netwerklaag resulteert in langere dataoverdrachtstijden en een verminderde gebruikerservaring.

Om een ​​nauwkeurige realtime afstemming van de transmissiemogelijkheden van zakelijke gegevens en de netwerkmogelijkheden te bereiken, is het noodzakelijk om zeer nauwkeurige realtime metingen en feedback van elke protocollaag van het end-to-end-netwerk te introduceren. Dit maakt gezamenlijke optimalisatie mogelijk en zorgt voor intelligente verwerkingsfuncties aan de netwerkzijde, waaronder intelligente schatting en voorspelling. Enerzijds worden de meet- en interactiegegevens voorbewerkt om dimensionaliteitsreductie en compressie te realiseren. Anderzijds worden abonnementen en notificaties uitgevoerd op basis van de behoeften van de applicatielaag en de transmissielaag van zakelijke gegevens om de kosten van netwerktransmissie te verlagen.

4. Netwerkautonomiesysteem gebaseerd op digitale tweelingen

Digitale tweelingtechnologie verwijst naar het creëren van een virtuele entiteit van een fysieke entiteit in de digitale wereld door middel van digitale middelen. Hierdoor worden dynamische observatie, analyse, simulatie, besturing en optimalisatie van de fysieke entiteit mogelijk. Digitale tweelingnetwerktechnologie omvat functionele modellering, modellering van netwerkelementen, netwerkmodellering, netwerksimulatie, parameter- en prestatiemodellen, geautomatiseerd testen, dataverzameling, big data-verwerking, data-analyse, machine learning met kunstmatige intelligentie, foutvoorspelling, topologie- en routeringsoptimalisatie. Op deze manier kunnen complexe problemen in elke fase van het netwerk worden overgeplaatst naar de digitale wereld voor oplossing, en kan de autonomie van het netwerk worden gerealiseerd door middel van monitoring, voorspelling, optimalisatie en simulatie.

▲Digital twins realize network autonomy

5. Deterministische gegevensoverdracht

Het concept van determinisme werd voor het eerst voorgesteld en gestandaardiseerd door IEEE. De IEEE 802.1 Working Group richtte in 2007 de Audio Video Bridging (AVB) Task Group op met als doel HDMI, luidsprekers en coaxkabels in huis te vervangen door Ethernet. Dankzij de succesvolle toepassing van de IEEE 802.1 AVB-standaard in studio's, sport- en entertainmentlocaties, heeft deze technologie ook de aandacht getrokken van de industrie en de automobielsector.
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.
Zoals hierboven blijkt, wordt deterministische transmissie voor vaste netwerken al tien jaar voorgesteld, maar onderzoek naar deterministische transmissie voor mobiele netwerken is nog maar net begonnen. Dit komt voornamelijk doordat: 1. De draadloze interface gemakkelijk wordt beïnvloed door de omgeving en de transmissiekwaliteit moeilijk te voorspellen is; 2. Er geen mechanisme bestaat voor een end-to-end deterministische garantie.
In het 6G-tijdperk zal deterministische gegevensoverdracht de kenmerkende eigenschap van 6G-netwerken worden, met kenmerken zoals beperkte vertraging, lage jitter, hoge betrouwbaarheid en zeer nauwkeurige tijdsynchronisatie. De volgende uitdagingen moeten worden overwonnen:
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. Programmeerbaar netwerk

Het 6G-netwerk moet netwerkprogrammeerbaarheid ondersteunen en de samenwerking tussen toegangs-, edge-, core-, wide area- en datanetwerken mogelijk maken, zodat het telecomnetwerk volledig aanpasbare mogelijkheden biedt voor diverse scenario's, meerdere domeinen en de gehele levenscyclus. Netwerkprogrammeerbaarheid komt op vele niveaus tot uiting, van onder naar boven: programmeerbaar op chipniveau (zoals P4, POF), programmeerbaar op FIB-niveau (zoals OpenFlow), programmeerbaar op RIB-niveau (zoals BGP, PCEP), programmeerbaar op apparaatbesturingssysteemniveau, programmeerbare apparaatconfiguratie (zoals CLI, NETCONF/YANG, OVSDB), programmeerbaar op controllerniveau en programmeerbaar op serviceniveau (zoals GBP, NEMO).
Toekomstige netwerken moeten voldoen aan programmeermogelijkheden op vier vlakken: netwerkelementen, protocollen, services en beheer.
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.
Tegelijkertijd is de bovenliggende softwarearchitectuur opgebouwd uit modules of API's met duidelijk afgebakende functies, waardoor gebruikers deze modules of aanroepinterfaces kunnen reorganiseren om specifieke doelen te bereiken, zoals classificatie, vormgeving, QoS, enzovoort. De netwerkelementen van de apparatuur ondersteunen programmeerbaarheid, waardoor gebruikersaanpassingen efficiënt kunnen worden ondersteund en de continue ontwikkeling van nieuwe protocollen mogelijk is.
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.

Dit artikel is overgenomen uit"China Electronics SocietyWij steunen de bescherming van intellectuele eigendomsrechten. Vermeld bij herpublicatie de oorspronkelijke bron en auteur. Neem bij inbreuk contact met ons op zodat we de betreffende inhoud kunnen verwijderen.