6G w 2030 r.: 5 głównych trendów, 13 kluczowych technologii

Technologia 5G została w pełni skomercjalizowana. Wraz z dalszą penetracją branż pionowych przez 5G, pomysły ludzi dotyczące 6G stopniowo trafiają na agendę. W perspektywie roku 2030+ technologia 6G w pełni wesprze cyfryzację całego świata w oparciu o 5G, w połączeniu z rozwojem sztucznej inteligencji i innych technologii, aby urzeczywistnić powszechną dostępność mądrości, w pełni wzmocnić wszystko, promować społeczeństwo w kierunku świata „cyfrowego bliźniaka”, który łączy wirtualność i rzeczywistość, oraz urzeczywistnić piękną wizję „cyfrowego bliźniaka, wszechobecnej inteligencji”.

Around this overall vision, 6G networks willEnjoy life intelligently,Inteligentna produkcja,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.

Te scenariusze będą wymagać szczytowych prędkości transmisji rzędu terabitów, opóźnień poniżej milisekundy, prędkości mobilnych przekraczających 1,000 km/h oraz nowych możliwości sieciowych, takich jak wewnętrzne zabezpieczenia, wewnętrzna inteligencja i cyfrowe bliźniaki. Aby sprostać wyższym wymaganiom nowych scenariuszy i usług, technologia i architektura interfejsu radiowego 6G wymagają odpowiednich zmian.

01 future network technology

Obecnie, wraz z głęboką integracją technologii informatycznych i komunikacyjnych, dużych zbiorów danych i sztucznej inteligencji, dalszą ekspansją wszechobecności sieci, ciągłym ulepszaniem doświadczeń użytkowników i spersonalizowanych wymagań dotyczących usług oraz ciągłym pojawianiem się wielu nowych technologii wspomagających, przyszłe sieci wykazują również następujące główne cechy i trendy rozwojowe.

1. Komunikacja w pełnym spektrum

Wraz ze wzrostem potrzeb komunikacyjnych, sieci telefonii komórkowej potrzebują coraz większego spektrum. Ponieważ przydzielono pasmo poniżej 6 GHz, pasma fal milimetrowych 26 GHz i 39 GHz również zostały przydzielone dla sieci 5G. Konieczne jest zbadanie wyższych pasm częstotliwości, takich jak THz i światło widzialne, aby sprostać potrzebom związanym z większą przepustowością i ultrawysokimi wskaźnikami transmisji.

Światło widzialne zazwyczaj odnosi się do fali elektromagnetycznej w paśmie częstotliwości 430–790 THz (długość fali 380–750 nm), która ma widmo potencjalne około 400 THz. Teraherce odnoszą się do fali elektromagnetycznej w paśmie częstotliwości 0.1–10 THz (długość fali 30–3000 mikronów), która ma widmo potencjalne około 10 THz. Oba te pasma charakteryzują się dużą szerokością pasma, łatwością w osiągnięciu ultraszybkiej komunikacji i stanowią potencjalne uzupełnienie przyszłych systemów komunikacji mobilnej.

▲Rozkład częstotliwości

2. Integracja nieba, nieba i ziemi

Przyszłe sieci, znacząco poprawiając komfort użytkowania, muszą również spełniać potrzeby związane z internetem w samolotach, na statkach itp., zapewniać ciągłość usług dla szybko poruszających się pojazdów naziemnych, kolei dużych prędkości i innych terminali, wspierać wdrażanie masowych urządzeń IoT, takich jak natychmiastowe działania ratownicze i pomoc w sytuacjach kryzysowych, monitorowanie środowiska, zapobieganie pożarom lasów, inspekcje terenów niezamieszkanych, śledzenie informacji o kontenerach oceanicznych itp., a także zapewniać niedrogie pokrycie w obszarach słabo zaludnionych. Dlatego też, w przyszłości, głównym celem jest rozszerzenie zasięgu sieci na sieci trójwymiarowe w przestrzeniach naturalnych, takich jak kosmos, głębokie góry, głębokie morza i ląd. W związku z tym konieczne jest zbudowanie zintegrowanej sieci obejmującej przestrzeń kosmiczną, przestrzeń kosmiczną i ląd, aby osiągnąć trójwymiarowy „wszechobecny zasięg” sieci komunikacyjnych na całym świecie.

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 disastersi inne cechy.

3. Integracja DOICT

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.

Głęboka integracja ICT sprzyja pełnowymiarowej definiowalności sieci, co stanowi fundament sieci elastycznych. Głęboka integracja DICT sprzyja kompleksowej penetracji sztucznej inteligencji i dużych zbiorów danych do sieci, co stanowi fundament sieci inteligentnych. Głęboka integracja DOICT sprzyja rozwojowi sieci deterministycznych i stanowi fundament systemów automatyki oraz systemów cyfrowych bliźniaków.

DOICT zrealizuje głęboką integrację chmury, sieci, brzegu sieci, terminala i przemysłu w oparciu o przepływ dużych zbiorów danych, stworzy zaufane środowisko z wykorzystaniem środków reprezentowanych przez blockchain, poprawi efektywność wykorzystania zasobów wszystkich stron oraz wspólnie ulepszy możliwości obliczeniowe chmury brzegowej, możliwości sieci, możliwości terminala i możliwości biznesowe.

4. Rekonfigurowalność sieci

Wraz z dynamicznym rozwojem technologii komunikacji mobilnej, potrzeby i scenariusze biznesowe stały się bardziej zróżnicowane i spersonalizowane. W przyszłości sieci 6G będą charakteryzować się bardziej elastyczną, rekonfigurowalną architekturą.

Z jednej strony, w oparciu o współdzielone zasoby sprzętowe, sieć przydziela odpowiednie zasoby sieciowe i interfejsy radiowe różnym usługom różnych użytkowników, realizując kompleksowe usługi na żądanie. Zapewniając najwyższą jakość usług, sieć umożliwia również współdzielenie zasobów, aby zmaksymalizować ich wykorzystanie i obniżyć koszty budowy. Z drugiej strony, minimalistyczna architektura sieci oraz elastyczne i skalowalne funkcje sieciowe zapewniają dużą wygodę późniejszej konserwacji, modernizacji i optymalizacji sieci, dodatkowo redukując koszty operacyjne operatorów. Ponadto, charakterystyczne wymagania związane z inteligencją 6G wymagają również większej mocy obliczeniowej i skalowalności sieci.

5. Integracja percepcja-komunikacja-informatyka

Integracja percepcji, komunikacji i obliczeń odnosi się do kompleksowego systemu technologicznego przetwarzania informacji, który jednocześnie gromadzi i przetwarza informacje w trakcie procesu ich transmisji. Przełamuje on schemat usług informacyjnych komina, obejmujący gromadzenie informacji w terminalach, transmisję informacji w sieci i obliczenia na krawędzi chmury. Jest to wymóg techniczny dla zapewnienia silnie sprzężonych usług percepcji, komunikacji i obliczeń, takich jak bezzałogowe, immersyjne i cyfrowe bliźniaki.

Integrację percepcji, komunikacji i informatyki można podzielić na dwa poziomy: współpracę funkcjonalną i fuzję funkcjonalną. W ramach współpracy funkcjonalnej, informacje sensoryczne mogą zwiększać możliwości komunikacyjne, komunikacja może poszerzać wymiar i głębię percepcji, informatyka może wykonywać wielowymiarową fuzję danych i analizę dużych zbiorów danych, percepcja może zwiększać wydajność modeli i algorytmów obliczeniowych, komunikacja może zapewnić wszechobecność informatyki, a informatyka może realizować komunikację na bardzo dużą skalę.

W ramach integracji funkcjonalnej sygnały sensoryczne i sygnały komunikacyjne mogą integrować projektowanie i detekcję przebiegów falowych oraz współdzielić zestaw urządzeń. Technologia integracji komunikacji radarowej stała się obecnie niezwykle popularna. Integracja możliwości detekcji terahercowej i komunikacji, a także integracja obrazowania i komunikacji w świetle widzialnym, stały się potencjalnymi trendami w technologii 6G. Percepcja i przetwarzanie są zintegrowane w sieci uwzględniającej moc obliczeniową, a przetwarzanie i sieć są zintegrowane w celu uzyskania kompleksowej, definiowalnej architektury sieci i mikrousług.

W przyszłości przetwarzanie percepcyjnej komunikacji będzie mogło osiągnąć funkcjonalną rekonfigurację w oparciu o rozwój technologii układów scalonych definiowanych programowo.

▲Perception-communication-computing integrated application scenario

1. Rozproszone MIMO o bardzo dużej skali

Po wprowadzeniu technologii MIMO o bardzo dużej skali, przepustowość sieci 4G/5G uległa znacznej poprawie. Jednak ze względu na utratę sygnału i zakłócenia międzykomórkowe, komfort użytkowania na brzegu sieci nadal wymaga poprawy. Rozproszone MIMO o bardzo dużej skali rozszerza tradycyjną, scentralizowaną metodę wdrażania o wdrożenie rozproszone, wprowadza inteligentną współpracę między wieloma rozproszonymi węzłami oraz realizuje wspólne planowanie zasobów i wspólną transmisję danych, jak pokazano na poniższym rysunku. Dzięki rozproszonemu wdrażaniu i inteligentnej współpracy, z jednej strony skutecznie eliminuje zakłócenia i poprawia jakość odbioru sygnału, z drugiej strony skutecznie zwiększa zasięg, zapewniając użytkownikom bezgraniczną wydajność. W przyszłej sieci 6G, szczególnie w pasmach wyższych częstotliwości i scenariuszach gęstego wdrożeń, technologia ta będzie miała ogromny potencjał aplikacyjny.

▲Distributed ultra-large-scale MIMO diagram

Branża teoretycznie udowodniła zalety rozproszonego MIMO w zwiększaniu przepustowości kanału. Analiza teoretyczna pokazuje, że w tych samych warunkach, przy tej samej łącznej liczbie anten, całkowitej mocy nadawania i zasięgu, wydajność rozproszonego systemu MIMO jest bardziej równomierna niż MIMO scentralizowanego, ponieważ węzły rozproszone zawsze znajdują się bliżej użytkowników, a inteligentna współpraca w zakresie planowania i kształtowania jest wykorzystywana. W szczególności, wzrost wydajności dla użytkowników brzegowych jest bardziej znaczący.

Z uwagi na znaczny wzrost skali anteny i liczby węzłów, rozproszona technologia MIMO o bardzo dużej skali stwarza wyzwania w zakresie możliwości wymiany informacji między węzłami, wyboru węzłów do wspólnej współpracy i projektowania schematów kształtowania, złożoności algorytmów, przetwarzania zakłóceń itp. Jednocześnie spójna transmisja wspólna stawia również wyższe wymagania dotyczące spójności kanałów transceiverów między węzłami, co wymaga dalszych badań nad rozwiązaniami kalibracji interfejsu radiowego.

2. Inteligentna metapowierzchnia

Rekonfigurowalna Inteligentna Powierzchnia (RIS) steruje falami elektromagnetycznymi za pośrednictwem jednostek strukturalnych na powierzchni. Poprzez regulację parametrów i położenia każdej jednostki strukturalnej, może regulować amplitudę i rozkład fazy dowolnego odbicia/wyrzutu fal elektromagnetycznych. Ma to istotne znaczenie w rozwiązywaniu tradycyjnych problemów z komunikacją bezprzewodową, takich jak transmisja poza linią wzroku i redukcja luk w zasięgu.

Poniższy rysunek przedstawia schemat systemu komunikacji bezprzewodowej wspomaganej przez RIS. Stacja bazowa steruje RIS, a RIS dostosowuje amplitudę i fazę własnych jednostek strukturalnych na podstawie tego sterowania, uzyskując w ten sposób kontrolowane odbicie sygnału transmitowanego przez stację bazową. W porównaniu z tradycyjną komunikacją przekaźnikową, RIS może pracować w trybie pełnego dupleksu i charakteryzuje się większym wykorzystaniem pasma. RIS nie wymaga łączy radiowych ani rozbudowanego systemu zasilania, a jego zalety to niższe zużycie energii i niższe koszty wdrożenia.

3. Technologia przekładni Super Nyquist

W tradycyjnych systemach komunikacyjnych, w celu uniknięcia interferencji międzysymbolowej (ISI, Inter-Symbol Interference), zazwyczaj stosuje się kryterium Nyquista, ograniczając w ten sposób przesyłaną szybkość transmisji. Błąd techniki transferu Super Nyquista został wykryty, powołując się na źródło. Należy użyć szybszej szybkości transmisji symboli, sztucznie wprowadzić interferencję międzysymbolową (ISI) podczas transmisji, a następnie użyć bardziej zaawansowanego odbiornika, aby wyeliminować interferencję międzysymbolową (ISI) poprzez nadpróbkowanie po stronie odbiorczej, jak pokazano na poniższym rysunku, poprawiając w ten sposób rzeczywistą szybkość transmisji i wykorzystanie widma łącza.

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

4. Przekształć przebieg domeny

Technologia kształtów fal odgrywa ważną rolę w projektowaniu interfejsów radiowych systemów komunikacji bezprzewodowej w poprzednich generacjach. Wydajność kształtów fal OFDM używanych w systemach 4G i 5G zależy od ortogonalności między podnośnymi. Jeśli ortogonalność między podnośnymi zostanie zaburzona przez czynniki takie jak przesunięcie częstotliwości Dopplera, wydajność często znacznie spadnie.

▲Schemat zasady przebiegu w dziedzinie transformacji

▲Transform domain waveform and OFDM performance comparison

5. Łącza fizyczne oparte na sztucznej inteligencji

Od czasu wprowadzenia technologii 5G, inteligencja sieci bezprzewodowych stała się ważnym tematem, mającym na celu osiągnięcie bardziej efektywnej alokacji i wykorzystania zasobów sieciowych. Jako jedna z głównych technologii wspomagających inteligencję sieci bezprzewodowych, technologia sztucznej inteligencji (AI) przenika wszystkie poziomy sieci szkieletowej, zarządzania siecią oraz warstwy fizycznej i stosu protokołów wysokiego poziomu sieci dostępowej. Spośród nich, sztuczna inteligencja w warstwie fizycznej odnosi się zazwyczaj do rozwiązań technicznych wykorzystujących metody sztucznej inteligencji/uczenia maszynowego do realizacji lub usprawnienia funkcji warstwy fizycznej sieci bezprzewodowych.

Sztuczna inteligencja (AI) może być stosowana głównie do przetwarzania CSI, projektowania odbiorników oraz projektowania łączy typu end-to-end na poziomie warstwy fizycznej. Na przykład, sieć neuronowa w uczeniu głębokim służy do nauki skompresowanej reprezentacji wielowymiarowego CSI w komunikacji bezprzewodowej, zmniejszając w ten sposób obciążenie związane ze sprzężeniem zwrotnym CSI; sztuczna sieć neuronowa służy do nauki odwrotnego odwzorowania odebranego sygnału interferencyjnego na sygnał oryginalny, co eliminuje potrzebę jawnej estymacji i korekcji kanału; wspólna optymalizacja nadajnika i odbiornika w określonym środowisku kanałowym pozwala na wykrycie niedoskonałych efektów w kanale i poprawę wydajności transmisji.

Jednak wykorzystanie modułów AI do zastąpienia tradycyjnych modułów warstwy fizycznej w sposób „czarnej skrzynki” będzie trudne do prześcignięcia tradycyjnych projektów pod względem wydajności. Z kolei połączenie metod sztucznej inteligencji z wiedzą ekspercką człowieka stanowi lepszy wybór, który może wykorzystać zalety obu stron. Ponadto, aby w pełni wykorzystać potencjał AI w zakresie redukcji narzutu i złożoności, sygnały referencyjne i alokacja zasobów interfejsu radiowego muszą być odpowiednio zaprojektowane, a nawet projektowane wspólnie między modułami wielokanałowymi, co może mieć większy wpływ na istniejącą infrastrukturę interfejsu radiowego i projekt sygnalizacji.

6. Sterowanie łączem typu „plug and play”

Sieć dostępu bezprzewodowego 6G musi posiadać funkcje automatycznej rozbudowy zasięgu, aby lepiej zrealizować trójwymiarowy, pełnoscenowy zasięg. Gdy nowy podmiot świadczący usługi sieciowe dołącza do sieci, może on szybko nawiązać połączenie, podłączyć się i korzystać z funkcji „plug and play” i osiągnąć rozszerzenie zasięgu. Technologia sterowania łączami typu „plug and play” obejmuje następujące aspekty:
Świadomość procesu: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. Adaptacyjna kontrola jakości usług (QoS) interfejsu radiowego

Era 6G będzie erą opartą na danych i inteligencjach. Nowe usługi, takie jak obrazowanie holograficzne, usługi XR oraz percepcja i interakcja z przestrzenią wirtualną, stawiają jeszcze bardziej rygorystyczne wymagania w zakresie zapewnienia jakości usług w sieciach 6G.

Adaptacyjne sterowanie QoS interfejsu radiowego opiera się na kompleksowych ograniczeniach QoS. Zapewnia ono gwarancję QoS danych transmisyjnych interfejsu radiowego w oparciu o charakterystykę transmisji interfejsu radiowego w czasie rzeczywistym, stosunkowo ograniczone zasoby interfejsu radiowego, ograniczenia czasowe sprzężenia zwrotnego transmisji itp. Jest to kluczowa technologia dla usług interfejsu radiowego na żądanie i wydajności sieci.

Adaptacyjna kontrola jakości usług interfejsu radiowego obejmuje następujące aspekty:
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.
W obliczu przyszłości wymagania biznesowe sieci 6G stale ewoluują. Mechanizm QoS obejmuje sieć szkieletową, sieć transmisyjną i sieć dostępową. Ujednolicenie i koordynacja mechanizmu QoS z siecią szkieletową, warstwą transportową i siecią dostępową to kwestia, którą należy rozważyć w przyszłości.
03network enabling technologies

1. Lekkie rozwiązanie sygnalizacyjne

Z perspektywy procesu rozwoju sieci 2G, 3G, 4G i 5G, ciągła ekspansja skali sieci i rosnąca złożoność doprowadziły do ​​powstania złożonej i redundantnej architektury sieciowej. Zgodnie z obecnymi trendami rozwoju sieci, złożoność sieci 6G obsługującej Internet Wszechrzeczy będzie rosła wykładniczo. Lekkie rozwiązania sygnalizacyjne są nieuniknionym wyborem w projektowaniu sieci 6G.

Sieć dostępu bezprzewodowego 6G musi zostać zaprojektowana zgodnie z ujednoliconym schematem sygnalizacji i zintegrować wiele technologii dostępu do interfejsu radiowego pod ujednoliconym sterowaniem sygnalizacją, aby uzyskać ujednoliconą kontrolę nad interfejsem radiowym i zmniejszyć złożoność dostępu terminali do sieci. W zakresie projektowania funkcji stosu protokołów, możliwe jest rozważenie zróżnicowanego projektowania funkcji protokołu, optymalizacja dystrybucji funkcji protokołu i projektowania interfejsu, a także połączenie technologii sztucznej inteligencji w celu dalszego udoskonalenia funkcji protokołu.

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

▲Lekka kontrola sygnalizacji

2. Kompleksowy projekt usługi

Wraz z głęboką integracją technologii DOICT i pojawieniem się dużej liczby nowych usług, operatorzy potrzebują sieci, która będzie w stanie szybko reagować na nowe wymagania, aby sprawnie świadczyć usługi sieciowe. Technologia usług oparta na chmurze (Cloud-Native) to ważna technologia, która umożliwia realizację powyższych możliwości i napędza ewolucję funkcji protokołu w kierunku architektury zorientowanej na usługi. Funkcja protokołu oparta na architekturze zorientowanej na usługi umożliwia jej uruchamianie zgodnie z potrzebami biznesowymi. Charakterystyka techniczna znajduje odzwierciedlenie w następujących aspektach:

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.

• Maksymalna elastyczność umożliwia reakcje na poziomie sekund, a nawet milisekund;

• Wysoce zautomatyzowany mechanizm planowania może osiągnąć silne zdolności samonaprawiania;

• Wysoki stopień adaptacji umożliwia wdrażanie rozwiązań na dużą skalę, które można powtarzać w różnych regionach, na różnych platformach, a nawet wśród różnych dostawców usług.

Rozwiązania chmurowe znacznie obniżają próg dla przetwarzania w chmurze, umożliwiają międzydomenową współpracę między działami badawczo-rozwojowymi a działem operacyjnym i konserwacyjnym, przyspieszają proces otwartej iteracji i wspierają innowacje biznesowe. Obecnie technologie chmurowe przeżywają rozkwit, w tym koordynacja kontenerów w wielu chmurach, serwery chmurowe, pamięci masowe chmurowe, sieci chmurowe, bazy danych chmurowe, kolejki komunikatów chmurowych, siatki usług, kontenery bezserwerowe, funkcje jako usługa (FaaS), zaplecze jako usługa (BaaS) itp.

Usługi telekomunikacyjne stawiają wyższe wymagania dotyczące wydajności, niskich opóźnień, niezawodności, bezpieczeństwa i kosztów sprzętu. Wymaga to, aby technologia chmurowa ewoluowała zgodnie ze specyfiką usług telekomunikacyjnych, aby spełnić ich wysokie standardy.

3. Inteligentna funkcja wykrywania

Coraz więcej interaktywnych usług w chmurze charakteryzuje się wyjątkowo niskim opóźnieniem i wysoką przepustowością dla sieci 6G. Obecna „warstwowa” i „kominowa” struktura warstwy aplikacji, warstwy transmisji biznesowej i warstwy sieci komórkowej skutkuje dłuższym czasem transmisji pakietów danych i pogorszeniem komfortu użytkowania.

Aby osiągnąć dokładne dopasowanie w czasie rzeczywistym możliwości transmisji biznesowej i sieciowej, konieczne jest wprowadzenie precyzyjnych pomiarów w czasie rzeczywistym i sprzężenia zwrotnego dla każdej warstwy protokołu sieci typu end-to-end, co umożliwi optymalizację współpracy, a także wprowadzenie inteligentnych funkcji przetwarzania po stronie sieci, w tym inteligentnej estymacji i predykcji. Z jednej strony, dane pomiarowe i interakcyjne są wstępnie przetwarzane w celu redukcji wymiarowości i kompresji. Z drugiej strony, subskrypcja i powiadomienia są realizowane zgodnie z potrzebami warstwy aplikacji i warstwy transmisji biznesowej, co pozwala obniżyć koszty transmisji sieciowej.

4. System autonomii sieciowej oparty na cyfrowych bliźniakach

Technologia cyfrowego bliźniaka odnosi się do ustanowienia wirtualnego bytu ze świata fizycznego w świecie cyfrowym za pomocą środków cyfrowych, realizując w ten sposób dynamiczną obserwację, analizę, symulację, kontrolę i optymalizację bytu świata fizycznego. Technologia sieciowa cyfrowego bliźniaka obejmuje modelowanie funkcjonalne, modelowanie elementów sieci, modelowanie sieci, symulację sieci, modele parametrów i wydajności, automatyczne testowanie, gromadzenie danych, przetwarzanie dużych zbiorów danych, analizę danych, uczenie maszynowe z wykorzystaniem sztucznej inteligencji, predykcję błędów, optymalizację topologii i routingu. W ten sposób trudne do rozwiązania problemy na każdym etapie sieci mogą zostać przeniesione do świata cyfrowego w celu rozwiązania, a autonomia sieci może zostać osiągnięta poprzez monitorowanie, predykcję, optymalizację i symulację.

▲Digital twins realize network autonomy

5. Deterministyczna transmisja danych

Koncepcja determinizmu została po raz pierwszy zaproponowana i znormalizowana przez IEEE. Grupa Robocza IEEE 802.1 utworzyła w 2007 roku Grupę Roboczą ds. Mostkowania Audio-Video (AVB), której celem było zastąpienie kabli HDMI, głośników i kabli koncentrycznych w domu siecią Ethernet. Dzięki udanemu zastosowaniu standardu IEEE 802.1AVB w studiach, obiektach sportowych i rozrywkowych, technologia ta zaczęła przyciągać uwagę środowisk przemysłowych i motoryzacyjnych.
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.
Jak widać z powyższego, deterministyczna transmisja dla sieci stacjonarnych była proponowana od 10 lat, ale badania nad deterministyczną transmisją dla sieci komórkowych dopiero się rozpoczęły. Wynika to głównie z: 1. Interfejs radiowy jest podatny na wpływ środowiska, a jakość transmisji jest trudna do przewidzenia; 2. Braku kompleksowego, deterministycznego mechanizmu gwarancyjnego.
W erze 6G deterministyczna transmisja danych stanie się reprezentatywną cechą sieci 6G, zapewniając takie cechy, jak ograniczone opóźnienie, niski jitter, wysoka niezawodność i precyzyjna synchronizacja czasu. Trudności, które należy pokonać, obejmują następujące aspekty:
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. Sieć programowalna

Sieć 6G musi obsługiwać programowalność sieci i umożliwiać współpracę sieci dostępowych, brzegowych, rdzeniowych, rozległych i danych, aby sieć telekomunikacyjna miała pełne możliwości konfiguracji w ramach wielu usług, obszarów i całego cyklu życia. Programowalność sieci przejawia się na wielu poziomach, od najniższego do najwyższego: programowalność chipów (takich jak P4, POF), programowalność FIB (takich jak OpenFlow), programowalność RIB (takich jak BGP, PCEP), programowalność systemu operacyjnego urządzenia, programowalność konfiguracji urządzenia (takich jak CLI, NETCONF/YANG, OVSDB), programowalność kontrolera i programowalność usługi (takich jak GBP, NEMO).
Przyszłe sieci muszą spełniać wymagania programowalności w czterech wymiarach: elementy sieciowe, protokoły, usługi i zarządzanie:
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.
Jednocześnie górna architektura oprogramowania składa się z modułów lub interfejsów API o wyraźnie podzielonych funkcjach, co pozwala użytkownikom na reorganizację tych modułów lub wywoływanie interfejsów w celu osiągnięcia niestandardowych celów, takich jak klasyfikacja, kształtowanie, QoS itp. Elementy sieciowe urządzeń obsługują programowalność, umożliwiając efektywne wspieranie personalizacji przez użytkowników i ciągłą ewolucję nowych protokołów.
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.

Ten artykuł jest reprodukowany z"China Electronics Society„Wspieramy ochronę praw własności intelektualnej. Prosimy o podanie oryginalnego źródła i autora przy przedruku. W przypadku naruszenia prosimy o kontakt w celu usunięcia.