6G в 2030 году: 5 основных тенденций, 13 основных технологий

Технология 5G полностью коммерциализирована. По мере того, как 5G продолжает проникать в различные отрасли, идеи людей относительно 6G постепенно выходят на повестку дня. В преддверии 2030 года 6G будет в полной мере поддерживать цифровизацию всего мира на основе 5G, в сочетании с развитием искусственного интеллекта и других технологий, чтобы обеспечить повсеместную доступность интеллекта, всесторонне расширить возможности всего, способствовать переходу общества к миру «цифрового двойника», объединяющему виртуальность и реальность, и реализовать прекрасную концепцию «цифрового двойника, повсеместного интеллекта».

Around this overall vision, 6G networks willEnjoy life intelligently,Умное производство,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.

Для этих сценариев потребуются пиковые скорости терабитного уровня, задержка менее миллисекунды, скорость мобильной связи, превышающая 1,000 км/ч, а также новые сетевые возможности, такие как внутренняя безопасность, внутренний интеллект и цифровые двойники. Для удовлетворения более высоких требований новых сценариев и новых услуг технология и архитектура радиоинтерфейса 6G требуют соответствующих изменений.

01 future network technology

В настоящее время, в условиях глубокой интеграции информационно-коммуникационных технологий, больших данных и искусственного интеллекта, дальнейшего расширения повсеместного распространения сетей, непрерывного улучшения пользовательского опыта и удовлетворения требований к персонализированным услугам, а также постоянного появления множества новых перспективных технологий, будущие сети также демонстрируют следующие основные характеристики и тенденции развития.

1. Полный спектр связи

По мере роста потребностей в связи мобильные сети связи нуждаются в большем количестве спектра. Поскольку спектр ниже 6 ГГц уже выделен, миллиметровые диапазоны частот 26 ГГц и 39 ГГц также были выделены для 5G. Для удовлетворения потребностей в большей пропускной способности и сверхвысокой скорости передачи данных необходимо изучить более высокие частотные диапазоны, такие как терагерцовый диапазон и видимый свет.

Под видимым светом обычно подразумевают электромагнитные волны в диапазоне частот 430–790 ТГц (длина волны 380–750 нм), спектр которых составляет около 400 ТГц. Под терагерцовым диапазоном подразумевают электромагнитные волны в диапазоне частот 0.1–10 ТГц (длина волны 30–3000 мкм), спектр которых составляет около 10 ТГц. Оба диапазона обладают такими характеристиками, как большая полоса пропускания, легкость достижения сверхвысокой скорости связи и потенциальная возможность дополнения к будущим системам мобильной связи.

▲Распределение частот

2. Интеграция неба, небесной сферы и земли.

Помимо значительного повышения качества обслуживания пользователей, будущие сети должны также удовлетворять потребности в сетевых услугах для воздушного интернета на самолетах, судах и т. д., обеспечивать непрерывность обслуживания высокоскоростных наземных транспортных средств, высокоскоростных железных дорог и других терминалов, поддерживать развертывание большого количества устройств IoT, таких как системы экстренного спасения и ликвидации последствий стихийных бедствий, мониторинга окружающей среды, предотвращения лесных пожаров, инспекции необитаемых территорий, отслеживания информации о морских контейнерах и т. д., а также обеспечивать недорогое покрытие в малонаселенных районах. Поэтому основной формой будущего развития является расширение покрытия сети до трехмерных сетей в естественном пространстве, таких как космос, глубокие горы, глубоководные районы и суша. Следовательно, необходимо создать интегрированную сеть космоса, космоса и земли для достижения трехмерного «повсеместного покрытия» коммуникационных сетей по всему миру.

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 disastersи другие характеристики.

3. Интеграция 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.

Глубокая интеграция ИКТ способствует всесторонней детерминированности сети, что является основой гибких сетей. Глубокая интеграция ДИКТ способствует всестороннему внедрению искусственного интеллекта и больших данных в сеть, что является основой интеллектуальных сетей. Глубокая интеграция ДИКТ способствует развитию детерминированных сетей и является основой систем автоматизации и систем цифровых двойников.

DOICT обеспечит глубокую интеграцию облачных вычислений, сетей, периферийных вычислений, терминальных устройств и промышленности на основе потока больших данных, создаст доверенную среду с использованием средств, представленных блокчейном, повысит эффективность использования ресурсов всех сторон и обеспечит совместное совершенствование возможностей облачных и периферийных вычислений, сетевых возможностей, возможностей терминальных устройств и бизнес-возможностей.

4. Возможность переконфигурации сети

В связи с быстрым развитием технологий мобильной связи потребности бизнеса и сценарии использования стали более разнообразными и персонализированными. В будущем сети 6G будут использовать более гибкую реконфигурируемую архитектуру.

С одной стороны, благодаря совместному использованию аппаратных ресурсов, сеть распределяет соответствующие сетевые и радиоинтерфейсные ресурсы между различными сервисами пользователей, обеспечивая сквозное обслуживание по запросу. Предоставляя максимально качественное обслуживание, она также реализует совместное использование ресурсов для максимизации их применения и снижения затрат на строительство сети. С другой стороны, минималистичная сетевая архитектура и гибкие и масштабируемые сетевые возможности обеспечивают большое удобство для последующего обслуживания, модернизации и оптимизации сети, что дополнительно снижает эксплуатационные расходы операторов. Кроме того, специфические требования, присущие интеллектуальным сетям 6G, также требуют большей вычислительной мощности и масштабируемости сети.

5. Интеграция восприятия, коммуникации и вычислений.

Интеграция восприятия, связи и вычислений подразумевает сквозную технологическую структуру обработки информации, которая одновременно выполняет сбор и обработку информации в процессе ее передачи. Это позволит разорвать порочный круг информационных сервисов, включающих сбор информации на терминале, передачу информации по сети и вычисления на периферии облака. Это техническое требование для предоставления высокосвязанных сервисов восприятия, связи и вычислений, таких как беспилотные летательные аппараты, иммерсивные системы и цифровые двойники.

Интеграция восприятия, коммуникации и вычислений подразделяется на два уровня: функциональное взаимодействие и функциональное слияние. В рамках функционального взаимодействия сенсорная информация может улучшить коммуникационные возможности, коммуникация может расширить измерение и глубину восприятия, вычисления могут осуществлять многомерное слияние данных и анализ больших данных, восприятие может повысить производительность вычислительных моделей и алгоритмов, коммуникация может обеспечить повсеместные вычисления, а вычисления могут реализовать сверхмасштабную коммуникацию.

В рамках функциональной интеграции сигналы обнаружения и сигналы связи могут объединять проектирование и обнаружение волновых форм, а также совместно использовать набор аппаратного обеспечения. В настоящее время технология интеграции радиолокационной связи стала актуальной темой. Интеграция возможностей обнаружения в терагерцовом диапазоне и возможностей связи, а также интеграция видимой световой визуализации и связи стали потенциальными тенденциями развития технологии 6G. Восприятие и вычисления интегрируются в вычислительно мощную сеть, а вычисления и сеть объединяются для достижения сквозной определяемой сетевой и микросервисной архитектуры.

В будущем перцептивные коммуникационные вычисления смогут достичь функциональной реконфигурации на основе развития технологии программно-определяемых чипов.

▲Perception-communication-computing integrated application scenario

1. Распределенная сверхбольшая MIMO-система

После внедрения сверхбольшой MIMO пропускная способность сетей 4G/5G значительно улучшилась. Однако из-за потерь на трассе распространения сигнала и межсотовых помех качество обслуживания пользователей на границе соты все еще нуждается в улучшении. Распределенная сверхбольшая MIMO расширяет традиционный централизованный метод развертывания до распределенного развертывания, обеспечивает интеллектуальное взаимодействие между несколькими распределенными узлами и реализует совместное планирование ресурсов и совместную передачу данных, как показано на рисунке ниже. Благодаря распределенному развертыванию и интеллектуальному взаимодействию, с одной стороны, эффективно устраняются помехи и повышается качество приема сигнала; с другой стороны, эффективно расширяется зона покрытия, обеспечивая пользователям безграничное качество работы. В будущих сетях 6G, особенно в высокочастотных диапазонах и сценариях плотного развертывания, она продемонстрирует большой потенциал применения.

▲Distributed ultra-large-scale MIMO diagram

В отрасли теоретически продемонстрированы преимущества распределенной MIMO в повышении пропускной способности канала. Теоретический анализ показывает, что при одинаковых условиях — одинаковом общем количестве антенн, общей мощности передачи и зоне покрытия — производительность распределенной системы MIMO более равномерна, чем у централизованной MIMO, поскольку распределенные узлы всегда находятся ближе к пользователям, и используется интеллектуальное взаимодействие при планировании и формировании сигнала. В частности, прирост производительности для периферийных пользователей более значителен.

В связи со значительным увеличением масштаба антенн и количества узлов, распределенная сверхбольшая MIMO-система создает проблемы для возможностей обмена информацией между узлами, совместного выбора узлов и разработки схемы формирования сигнала, сложности алгоритмов, обработки помех и т. д. В то же время, когерентная совместная передача предъявляет более высокие требования к согласованности приемопередающих каналов между узлами, и необходимы дальнейшие исследования решений по калибровке радиоинтерфейса.

2. Интеллектуальная метаповерхность

Реконфигурируемая интеллектуальная поверхность (RIS) управляет электромагнитными волнами посредством структурных элементов на поверхности. Регулируя параметры и положение каждого структурного элемента, можно изменять амплитуду и фазу произвольного отражения/излучения электромагнитных волн. Это имеет важное значение для решения традиционных проблем беспроводной связи, таких как передача в условиях отсутствия прямой видимости и уменьшение зон покрытия.

На рисунке ниже представлена ​​схема беспроводной связи с использованием RIS. Базовая станция управляет RIS, а RIS регулирует амплитуду и фазу своих собственных структурных элементов на основе управления, обеспечивая тем самым контролируемое отражение сигнала, передаваемого базовой станцией. По сравнению с традиционной релейной связью, RIS может работать в полнодуплексном режиме и имеет более высокую эффективность использования спектра. RIS не требует радиочастотных каналов связи и крупномасштабного источника питания, что обеспечивает преимущества с точки зрения энергопотребления и стоимости развертывания.

3. Технология передачи Super Nyquist

В традиционных системах связи для предотвращения межсимвольных помех (ISI, Inter-Symbol Interference) обычно используется критерий Найквиста, что ограничивает скорость передачи символов. Обнаружена ошибка в технике сверхбыстрой передачи Найквиста (см. источник). Используется более высокая скорость передачи символов, искусственно вводятся межсимвольные помехи во время передачи, а затем, как показано на рисунке ниже, используется более совершенный приемник для устранения межсимвольных помех путем передискретизации на приемной стороне, что повышает фактическую скорость передачи и эффективность использования спектра канала связи.

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

4. Преобразование формы сигнала домена

Технология волновых форм играет важную роль в проектировании радиоинтерфейсов беспроводных систем связи прошлых поколений. Производительность волновых форм OFDM, используемых в системах 4G и 5G, зависит от ортогональности между их поднесущими. Если ортогональность между поднесущими нарушается такими факторами, как доплеровское смещение частоты, производительность часто значительно снижается.

▲Схематическое представление принципа преобразования формы сигнала в области преобразования

▲Transform domain waveform and OFDM performance comparison

5. Физические каналы, управляемые искусственным интеллектом

С появлением 5G-связи интеллектуальные функции беспроводных сетей стали важной темой, направленной на более эффективное распределение и использование сетевых ресурсов. Искусственный интеллект (ИИ), как одна из основных технологий, обеспечивающих интеллектуальные функции беспроводных сетей, проникает на все уровни базовой сети, управления сетью, а также физического уровня и высокоуровневого стека протоколов сети доступа. В частности, ИИ физического уровня обычно относится к техническим решениям, использующим методы искусственного интеллекта/машинного обучения для реализации или улучшения функций физического уровня беспроводных сетей.

Искусственный интеллект может применяться главным образом для обработки информации о состоянии канала (CSI), проектирования приемников и проектирования сквозных каналов связи на физическом уровне. Например, нейронная сеть в глубоком обучении используется для изучения сжатого представления многомерной информации о состоянии канала в беспроводной связи, что снижает накладные расходы на обратную связь по CSI; искусственная нейронная сеть используется для изучения обратного отображения от принятого сигнала помех к исходному сигналу, что устраняет необходимость в явной оценке и выравнивании канала; совместная оптимизация передатчика и приемника в конкретной канальной среде позволяет изучать неидеальные эффекты в канале и улучшать характеристики передачи.

Однако использование модулей ИИ для замены традиционных модулей физического уровня в режиме «черного ящика» вряд ли позволит превзойти традиционные конструкции по производительности. Напротив, идея объединения методов искусственного интеллекта со знаниями экспертов является лучшим выбором, позволяющим использовать преимущества обеих сторон. Кроме того, для полной реализации потенциала ИИ в снижении накладных расходов и сложности необходимо соответствующим образом проектировать опорные сигналы и распределение ресурсов интерфейса связи, а также совместно проектировать их между многоканальными модулями, что может оказать большее влияние на существующую структуру интерфейса связи и проектирование сигналов.

6. Управление соединением по принципу «подключи и работай»

Для обеспечения полного трехмерного покрытия в любых условиях беспроводной сети доступа 6G необходимы возможности автоматического расширения зоны покрытия. При подключении нового абонента к сети, обеспечивается быстрое установление соединения, подключение по принципу «подключи и работай», а также расширение зоны покрытия. Технология управления соединением по принципу «подключи и работай» включает в себя следующие аспекты:
Осознание процесса: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. Адаптивное управление качеством обслуживания (QoS) в беспроводном интерфейсе

Эпоха 6G станет эпохой, в значительной степени основанной на данных и интеллектуальных технологиях. Новые сервисы, такие как голографическая визуализация, сервисы XR, а также восприятие и взаимодействие в виртуальном пространстве, предъявляют более жесткие требования к обеспечению качества обслуживания в сетях 6G.

Адаптивное управление качеством обслуживания (QoS) в беспроводном интерфейсе основано на сквозных ограничениях QoS. Оно обеспечивает гарантию качества обслуживания данных, передаваемых по беспроводному интерфейсу, с учетом характеристик передачи данных в реальном времени, относительно ограниченных ресурсов интерфейса, ограничений по времени обратной связи при передаче и т. д. Это ключевая технология для предоставления услуг беспроводного интерфейса по запросу и повышения эффективности сетевых возможностей.

Адаптивное управление качеством обслуживания радиоинтерфейса включает в себя следующие аспекты:
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.
В условиях постоянно меняющихся бизнес-требований к сетям 6G в будущем, механизм QoS охватывает базовую сеть, сеть передачи и сеть доступа. Создание единого и скоординированного механизма QoS, охватывающего базовую сеть, транспортный уровень и сеть доступа, является задачей, которую необходимо учитывать в будущем.
03network enabling technologies

1. Легкое сигнальное решение

С точки зрения процесса развития сетей от 2G, 3G, 4G до 5G, непрерывное расширение масштабов сети и возрастающая сложность привели к сложной и избыточной сетевой архитектуре. В соответствии с существующими тенденциями развития сетей, сложность сети 6G, поддерживающей Интернет вещей, будет экспоненциально возрастать. Легковесные сигнальные решения являются неизбежным выбором для проектирования 6G.

Беспроводная сеть доступа 6G должна быть спроектирована в соответствии с единой схемой сигнализации и интегрировать несколько технологий доступа к радиоинтерфейсу под единым управлением сигнализацией для достижения единого управления радиоинтерфейсом и снижения сложности доступа терминалов к сети. В плане проектирования функциональности стека протоколов можно рассмотреть дифференцированное проектирование функций протоколов, оптимизировать распределение функций протоколов и проектирование интерфейсов, а также использовать технологии искусственного интеллекта для дальнейшего повышения функциональности протоколов.

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

▲Легкое управление сигнализацией

2. Комплексный дизайн сервиса

В условиях глубокой интеграции технологий DOICT и появления большого количества новых сервисов операторам необходима сеть, способная быстро реагировать на новые требования и оперативно предоставлять сетевые услуги. Технология облачных сервисов является важной технологией, обеспечивающей указанные возможности и стимулирующей эволюцию протокольных функций в сторону сервисно-ориентированной архитектуры. Протокольная функция, основанная на сервисно-ориентированной архитектуре, способна выполнять свои функции в соответствии с потребностями бизнеса. Технические характеристики отражены в следующих аспектах:

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.

• Предельная эластичность позволяет достигать отклика на уровне секунд или даже миллисекунд;

• Высокоавтоматизированный механизм планирования способен обеспечить эффективное самовосстановление;

• Высокая степень адаптивности обеспечивает возможность крупномасштабного, воспроизводимого развертывания в различных регионах, на разных платформах и даже у разных поставщиков услуг.

Облачные технологии значительно снижают порог доступа к облачным вычислениям, обеспечивают межотраслевое сотрудничество между отделами исследований и разработок, эксплуатации и технического обслуживания, ускоряют процесс итераций и способствуют инновациям в бизнесе. В настоящее время наблюдается бурный рост числа перспективных облачных технологий, включая оркестрацию контейнеров в мультиоблачной среде, облачные серверы, облачные хранилища, облачные сети, облачные базы данных, облачные очереди сообщений, сервисные сетки, бессерверные контейнеры, функции как услуга (FaaS), бэкенд как услуга (BaaS) и т. д.

К телекоммуникационным услугам предъявляются более высокие требования к производительности, низкой задержке, надежности, безопасности и стоимости оборудования. Это требует развития облачных технологий в соответствии с характеристиками телекоммуникационных услуг для соответствия высоким стандартам в этой области.

3. Функция интеллектуального датчика

Всё больше облачных интерактивных сервисов обеспечивают сверхнизкую задержку и высокую пропускную способность для 6G. Существующая многоуровневая (или «дымоходная») архитектура прикладного уровня, уровня передачи данных и уровня мобильной сети приводит к увеличению времени передачи пакетов данных и снижению качества обслуживания пользователей.

Для обеспечения точного сопоставления возможностей передачи данных и сетевых возможностей в режиме реального времени необходимо внедрить высокоточные измерения и обратную связь в реальном времени на каждом уровне протокола сквозной сети для обеспечения совместной оптимизации, а также интеллектуальные функции обработки на стороне сети, включая интеллектуальную оценку и прогнозирование. С одной стороны, данные измерений и взаимодействия предварительно обрабатываются для достижения уменьшения размерности и сжатия. С другой стороны, осуществляется подписка и уведомление в соответствии с потребностями прикладного уровня и уровня передачи данных для снижения стоимости передачи по сети.

4. Система автономности сети на основе цифровых двойников

Технология цифрового двойника подразумевает создание виртуального объекта из объекта физического мира в цифровом мире с помощью цифровых средств, что позволяет осуществлять динамическое наблюдение, анализ, моделирование, управление и оптимизацию объекта физического мира. Технология цифрового двойника сети включает в себя функциональное моделирование, моделирование элементов сети, моделирование сети, моделирование сети, модели параметров и производительности, автоматизированное тестирование, сбор данных, обработку больших данных, анализ данных, машинное обучение с использованием искусственного интеллекта, прогнозирование неисправностей, оптимизацию топологии и маршрутизации. Таким образом, сложные задачи на каждом этапе сети могут быть перенесены в цифровой мир для решения, а автономность сети может быть реализована посредством мониторинга, прогнозирования, оптимизации и моделирования.

▲Digital twins realize network autonomy

5. Детерминированная передача данных

Концепция детерминизма была впервые предложена и стандартизирована IEEE. Рабочая группа IEEE 802.1 создала в 2007 году рабочую группу по аудио-видео мостам (AVB) с целью замены кабелей HDMI, акустических систем и коаксиальных кабелей в домах на Ethernet. Благодаря успешному применению стандарта IEEE 802.1AVB в студиях, спортивных и развлекательных заведениях, эта технология начала привлекать внимание промышленного и автомобильного секторов.
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.
Как видно из вышеизложенного, детерминированная передача для фиксированных сетей предлагается уже 10 лет, но исследования детерминированной передачи для мобильных сетей только начались. Это в основном связано с тем, что: 1. Аудиоинтерфейс легко подвержен влиянию окружающей среды, и качество передачи трудно предсказать; 2. Отсутствует механизм сквозной детерминированной гарантии.
В эпоху 6G детерминированная передача данных станет характерной чертой сетей 6G, обеспечивая такие характеристики, как ограниченная задержка, низкий уровень дрожания, высокая надежность и высокоточная синхронизация времени. К числу трудностей, которые необходимо преодолеть, относятся следующие аспекты:
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. Программируемая сеть

Сеть 6G должна поддерживать программируемость сети и обеспечивать взаимодействие сетей доступа, периферии, ядра, глобальной сети и передачи данных, чтобы телекоммуникационная сеть обладала возможностями полной настройки в различных сценариях для множества услуг, областей и на протяжении всего жизненного цикла. Программируемость сети проявляется на многих уровнях, снизу вверх: программируемость микросхем (например, P4, POF), программируемость таблиц маршрутизации (например, OpenFlow), программируемость таблиц маршрутизации (например, BGP, PCEP), программируемость ОС устройств, программируемость конфигурации устройств (например, CLI, NETCONF/YANG, OVSDB), программируемость контроллеров и программируемость услуг (например, GBP, NEMO).
Сети будущего должны обладать возможностями программирования по четырем направлениям: сетевые элементы, протоколы, сервисы и управление:
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.
В то же время, верхняя программная архитектура состоит из модулей или API с четко разделенными функциями, что позволяет пользователям реорганизовывать эти модули или вызывать интерфейсы для достижения настраиваемых целей, таких как классификация, формирование трафика, QoS и т. д. Сетевые элементы оборудования поддерживают программируемость, что позволяет эффективно поддерживать пользовательскую настройку и непрерывное развитие новых протоколов.
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.

Эта статья воспроизведена с China Electronics Society«В целях защиты прав интеллектуальной собственности, пожалуйста, указывайте первоисточник и автора при перепечатке. В случае обнаружения каких-либо нарушений, пожалуйста, свяжитесь с нами для удаления публикации».