6G năm 2030: 5 xu hướng chính, 13 công nghệ cốt lõi

Công nghệ 5G đã được thương mại hóa hoàn toàn. Khi 5G tiếp tục thâm nhập vào các ngành công nghiệp khác nhau, những ý tưởng về 6G dần được đưa vào chương trình nghị sự. Hướng tới năm 2030+, 6G sẽ hỗ trợ toàn diện quá trình số hóa toàn thế giới trên nền tảng 5G, kết hợp với sự phát triển của trí tuệ nhân tạo và các công nghệ khác, để hiện thực hóa sự phổ biến thông tin ở mọi nơi, trao quyền đầy đủ cho mọi thứ, thúc đẩy xã hội tiến tới một thế giới "bản sao kỹ thuật số" kết hợp giữa ảo và thực, và hiện thực hóa tầm nhìn tươi đẹp về "bản sao kỹ thuật số, trí tuệ phổ quát".

Around this overall vision, 6G networks willEnjoy life intelligently,Sản xuất thông minh,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.

Những kịch bản này sẽ đòi hỏi tốc độ đỉnh ở mức terabit, trải nghiệm độ trễ dưới mili giây, tốc độ di động vượt quá 1,000 km/h và các khả năng mạng mới như bảo mật nội tại, trí tuệ nội tại và bản sao kỹ thuật số. Để đáp ứng các yêu cầu cao hơn của các kịch bản và dịch vụ mới, công nghệ và kiến ​​trúc giao diện không dây 6G cần có những thay đổi tương ứng.

01 future network technology

Hiện nay, với sự hội nhập sâu rộng của công nghệ thông tin và truyền thông, dữ liệu lớn và trí tuệ nhân tạo, sự mở rộng hơn nữa tính phổ biến của mạng lưới, sự cải thiện liên tục về trải nghiệm người dùng và các yêu cầu dịch vụ cá nhân hóa, cùng với sự xuất hiện liên tục của nhiều công nghệ hỗ trợ mới, mạng lưới tương lai cũng thể hiện những đặc điểm và xu hướng phát triển chính sau đây.

1. Truyền thông toàn phổ

Khi nhu cầu liên lạc tiếp tục tăng lên, các mạng truyền thông di động cần nhiều băng tần hơn. Vì băng tần dưới 6GHz đã được phân bổ, các băng tần sóng milimét 26GHz và 39GHz cũng đã được phân bổ cho 5G. Các băng tần cao hơn, chẳng hạn như THz và ánh sáng nhìn thấy, cần được nghiên cứu để đáp ứng nhu cầu về dung lượng cao hơn và tốc độ trải nghiệm cực cao.

Ánh sáng nhìn thấy thường đề cập đến sóng điện từ trong dải tần số 430~790THz (bước sóng 380~750nm), trong đó có khoảng 400THz trong phổ tần số khả thi. Terahertz đề cập đến sóng điện từ trong dải tần số 0.1~10THz (bước sóng 30~3000 micromet), trong đó có khoảng 10THz trong phổ tần số khả thi. Cả hai đều có đặc điểm là băng thông rộng, dễ dàng đạt được tốc độ truyền thông cực cao và là một sự bổ sung tiềm năng cho các hệ thống truyền thông di động trong tương lai.

▲ Phân bố tần số

2. Sự hòa hợp giữa trời, đất và bầu trời

Bên cạnh việc cải thiện đáng kể tỷ lệ trải nghiệm người dùng, các mạng lưới trong tương lai cũng phải đáp ứng nhu cầu dịch vụ mạng Internet trên không trên máy bay, tàu thuyền, v.v., đảm bảo tính liên tục của dịch vụ cho các phương tiện mặt đất di chuyển tốc độ cao, đường sắt cao tốc và các thiết bị đầu cuối khác, hỗ trợ triển khai số lượng lớn thiết bị IoT như cứu hộ và cứu trợ thiên tai tức thời, giám sát môi trường, phòng chống cháy rừng, kiểm tra vùng đất hoang, theo dõi thông tin container đường biển, v.v., và đạt được vùng phủ sóng chi phí thấp ở các khu vực dân cư thưa thớt. Do đó, hình thức chính trong tương lai là mở rộng vùng phủ sóng mạng thành mạng lưới phủ sóng ba chiều trong không gian tự nhiên như không gian vũ trụ, núi cao, biển sâu và đất liền. Vì vậy, cần phải xây dựng một mạng lưới tích hợp không gian, mặt đất và không gian vũ trụ để đạt được "vùng phủ sóng toàn diện" ba chiều của mạng lưới truyền thông trên toàn thế giới.

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 disastersvà các đặc điểm khác.

3. Tích hợp 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.

Việc tích hợp sâu rộng CNTT thúc đẩy khả năng định nghĩa toàn diện mạng lưới, vốn là nền tảng của các mạng lưới linh hoạt. Việc tích hợp sâu rộng DICT thúc đẩy sự thâm nhập toàn diện của trí tuệ nhân tạo và dữ liệu lớn vào mạng lưới, vốn là nền tảng của các mạng lưới thông minh. Việc tích hợp sâu rộng DOICT thúc đẩy sự phát triển của các mạng lưới xác định và là nền tảng của các hệ thống tự động hóa và hệ thống bản sao kỹ thuật số.

DOICT sẽ hiện thực hóa sự tích hợp sâu rộng giữa điện toán đám mây, mạng lưới, điện toán biên, thiết bị đầu cuối và ngành công nghiệp dựa trên dòng chảy dữ liệu lớn, tạo ra một môi trường đáng tin cậy bằng các phương tiện đại diện bởi công nghệ blockchain, nâng cao hiệu quả sử dụng tài nguyên của tất cả các bên và cùng nhau nâng cấp năng lực điện toán đám mây-điện toán biên, năng lực mạng, năng lực thiết bị đầu cuối và năng lực kinh doanh.

4. Khả năng cấu hình lại mạng

Với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ truyền thông di động, nhu cầu và kịch bản kinh doanh ngày càng đa dạng và cá nhân hóa. Trong tương lai, mạng 6G sẽ áp dụng thiết kế kiến ​​trúc có thể cấu hình lại linh hoạt hơn.

Một mặt, dựa trên tài nguyên phần cứng dùng chung, mạng lưới phân bổ tài nguyên mạng và giao diện không dây tương ứng cho các dịch vụ khác nhau của người dùng, hiện thực hóa dịch vụ theo yêu cầu từ đầu đến cuối. Trong khi cung cấp dịch vụ tối ưu, nó cũng thực hiện chia sẻ tài nguyên để tối đa hóa việc sử dụng tài nguyên và giảm chi phí xây dựng mạng. Mặt khác, kiến ​​trúc mạng tối giản và các tính năng mạng linh hoạt và có khả năng mở rộng mang lại sự thuận tiện lớn cho việc bảo trì, nâng cấp và tối ưu hóa mạng sau này, giúp giảm hơn nữa chi phí vận hành mạng cho các nhà mạng. Ngoài ra, các yêu cầu đặc thù vốn có của công nghệ thông minh 6G cũng đòi hỏi sức mạnh tính toán và khả năng mở rộng mạnh mẽ hơn cho mạng lưới.

5. Tích hợp nhận thức-truyền thông-điện toán

Tích hợp nhận thức-truyền thông-tính toán đề cập đến một khung công nghệ xử lý thông tin đầu cuối, đồng thời thực hiện thu thập thông tin và tính toán thông tin trong quá trình truyền tải thông tin. Nó sẽ phá vỡ khung dịch vụ thông tin khép kín gồm thu thập thông tin tại thiết bị đầu cuối, truyền tải thông tin qua mạng và tính toán tại biên đám mây. Đây là yêu cầu kỹ thuật để cung cấp các dịch vụ liên kết chặt chẽ giữa nhận thức, truyền thông và tính toán, chẳng hạn như hệ thống không người lái, trải nghiệm nhập vai và mô hình kỹ thuật số song sinh.

Sự tích hợp giữa nhận thức, giao tiếp và tính toán được chia cụ thể thành hai cấp độ: cộng tác chức năng và hợp nhất chức năng. Trong khuôn khổ cộng tác chức năng, thông tin cảm giác có thể tăng cường khả năng giao tiếp, giao tiếp có thể mở rộng chiều và độ sâu của nhận thức, tính toán có thể thực hiện hợp nhất dữ liệu đa chiều và phân tích dữ liệu lớn, nhận thức có thể nâng cao hiệu suất mô hình tính toán và thuật toán, giao tiếp có thể mang lại khả năng tính toán phổ biến, và tính toán có thể hiện thực hóa giao tiếp quy mô cực lớn.

Trong khuôn khổ tích hợp chức năng, tín hiệu cảm biến và tín hiệu truyền thông có thể tích hợp thiết kế dạng sóng và phát hiện, đồng thời chia sẻ một bộ thiết bị phần cứng. Hiện nay, công nghệ tích hợp truyền thông radar đang trở thành một điểm nóng. Việc tích hợp khả năng phát hiện terahertz và khả năng truyền thông, cũng như việc tích hợp hình ảnh ánh sáng nhìn thấy và truyền thông, đã trở thành xu hướng công nghệ 6G tiềm năng. Cảm nhận và tính toán được tích hợp vào một mạng lưới nhận biết sức mạnh tính toán, và tính toán và mạng lưới được tích hợp để đạt được kiến ​​trúc mạng và vi dịch vụ có thể định nghĩa từ đầu đến cuối.

Trong tương lai, điện toán giao tiếp nhận thức có thể đạt được khả năng cấu hình lại chức năng dựa trên sự phát triển của công nghệ chip định nghĩa bằng phần mềm.

▲Perception-communication-computing integrated application scenario

1. MIMO phân tán quy mô cực lớn

Sau khi giới thiệu công nghệ MIMO siêu quy mô, dung lượng mạng 4G/5G đã được cải thiện đáng kể. Tuy nhiên, do suy hao đường truyền và nhiễu xuyên ô, trải nghiệm người dùng ở vùng biên của ô vẫn cần được nâng cao. Công nghệ MIMO siêu quy mô phân tán mở rộng phương pháp triển khai tập trung truyền thống sang triển khai phân tán, giới thiệu sự hợp tác thông minh giữa nhiều nút phân tán và thực hiện lập lịch tài nguyên chung cũng như truyền dữ liệu chung, như hình dưới đây. Thông qua triển khai phân tán và hợp tác thông minh, một mặt, nó loại bỏ hiệu quả nhiễu và nâng cao chất lượng thu tín hiệu; mặt khác, nó tăng cường hiệu quả vùng phủ sóng, mang đến cho người dùng trải nghiệm hiệu suất không biên giới. Trong mạng 6G tương lai, đặc biệt là ở các băng tần cao hơn và các kịch bản triển khai dày đặc, nó sẽ thể hiện tiềm năng ứng dụng to lớn.

▲Distributed ultra-large-scale MIMO diagram

Về mặt lý thuyết, ngành công nghiệp đã chứng minh được những ưu điểm của MIMO phân tán trong việc cải thiện dung lượng kênh. Phân tích lý thuyết cho thấy rằng, trong cùng điều kiện về tổng số anten, tổng công suất phát và vùng phủ sóng, hiệu suất của hệ thống MIMO phân tán đồng đều hơn so với MIMO tập trung vì luôn có các nút phân tán gần người dùng hơn và sử dụng sự phối hợp thông minh trong việc lập lịch và định hình. Đặc biệt, hiệu suất tăng lên đáng kể hơn đối với người dùng ở vùng biên.

Do sự gia tăng đáng kể về quy mô anten và số lượng nút, MIMO siêu lớn phân tán đặt ra những thách thức đối với khả năng trao đổi thông tin giữa các nút, việc lựa chọn nút cộng tác chung và thiết kế lược đồ định hình, độ phức tạp của thuật toán, xử lý nhiễu, v.v. Đồng thời, truyền dẫn chung đồng bộ cũng đặt ra yêu cầu cao hơn về tính nhất quán của các kênh thu phát giữa các nút, và cần nghiên cứu thêm về các giải pháp hiệu chỉnh giao diện không dây.

2. Siêu bề mặt thông minh

Công nghệ Bề mặt Thông minh Có thể Cấu hình lại (RIS) điều khiển sóng điện từ thông qua các đơn vị cấu trúc trên bề mặt. Bằng cách điều chỉnh các thông số và vị trí của từng đơn vị cấu trúc, nó có thể điều chỉnh biên độ và phân bố pha của sự phản xạ/phát xạ sóng điện từ bất kỳ. Điều này có ý nghĩa tích cực trong việc giải quyết các vấn đề khó khăn của truyền thông không dây truyền thống như truyền dẫn không theo đường thẳng và giảm thiểu vùng phủ sóng yếu.

Hình dưới đây thể hiện sơ đồ hệ thống truyền thông không dây hỗ trợ bởi RIS. Trạm gốc điều khiển RIS, và RIS điều chỉnh biên độ và pha của các đơn vị cấu trúc của chính nó dựa trên sự điều khiển này, từ đó đạt được sự phản xạ có kiểm soát tín hiệu được truyền từ trạm gốc. So với truyền thông chuyển tiếp truyền thống, RIS có thể hoạt động ở chế độ song công toàn phần và có hiệu suất sử dụng phổ cao hơn. RIS không yêu cầu liên kết RF và nguồn điện quy mô lớn, do đó sẽ có lợi thế về mức tiêu thụ điện năng và chi phí triển khai.

3. Công nghệ truyền động Super Nyquist

Trong các hệ thống truyền thông truyền thống, để tránh nhiễu xuyên ký hiệu (ISI, Inter-Symbol Interference), tiêu chuẩn Nyquist thường được sử dụng, do đó giới hạn tốc độ truyền ký hiệu. Kỹ thuật truyền tải Super Nyquist phát hiện lỗi "mùi hôi" (error smell) bằng cách trích dẫn nguồn. Bằng cách sử dụng tốc độ gửi ký hiệu nhanh hơn, cố tình đưa ISI vào trong quá trình truyền, sau đó sử dụng bộ thu tiên tiến hơn để loại bỏ ISI thông qua lấy mẫu quá mức ở đầu thu, như hình dưới đây, từ đó cải thiện tốc độ truyền thực tế và hiệu quả sử dụng phổ tần của liên kết.

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

4. Chuyển đổi dạng sóng miền

Công nghệ dạng sóng đóng vai trò quan trọng trong thiết kế giao diện không dây của các hệ thống truyền thông không dây trong các thế hệ trước. Hiệu suất của các dạng sóng OFDM được sử dụng trong hệ thống 4G và 5G phụ thuộc vào tính trực giao giữa các sóng mang phụ của nó. Nếu tính trực giao giữa các sóng mang phụ bị phá hủy bởi các yếu tố như độ lệch tần số Doppler, hiệu suất thường sẽ giảm đáng kể.

▲ Sơ đồ nguyên lý dạng sóng miền biến đổi

▲Transform domain waveform and OFDM performance comparison

5. Liên kết vật lý được điều khiển bởi AI

Kể từ khi có công nghệ truyền thông 5G, tính thông minh của mạng không dây đã trở thành một chủ đề quan trọng, nhằm mục đích phân bổ và sử dụng tài nguyên mạng hiệu quả hơn. Là một trong những công nghệ then chốt cho tính thông minh của mạng không dây, công nghệ AI đang thâm nhập vào tất cả các cấp độ của mạng lõi, quản lý mạng, cũng như lớp vật lý và chồng giao thức cấp cao của mạng truy cập. Trong đó, AI lớp vật lý thường đề cập đến các giải pháp kỹ thuật sử dụng các phương pháp trí tuệ nhân tạo/học máy để thực hiện hoặc tăng cường các chức năng lớp vật lý của mạng không dây.

Trí tuệ nhân tạo (AI) chủ yếu được ứng dụng vào xử lý thông tin trạng thái kênh (CSI), thiết kế bộ thu và thiết kế liên kết đầu cuối ở lớp vật lý. Ví dụ, mạng nơ-ron trong học sâu được sử dụng để học biểu diễn nén của CSI đa chiều trong truyền thông không dây, từ đó giảm chi phí phản hồi CSI; mạng nơ-ron nhân tạo được sử dụng để học ánh xạ ngược từ tín hiệu nhiễu nhận được sang tín hiệu gốc, loại bỏ nhu cầu ước lượng và cân bằng kênh một cách rõ ràng; việc tối ưu hóa đồng thời bộ phát và bộ thu trong môi trường kênh cụ thể có thể học được các hiệu ứng không lý tưởng trong kênh và cải thiện hiệu suất truyền dẫn.

Tuy nhiên, việc sử dụng các mô-đun AI để thay thế các mô-đun lớp vật lý truyền thống theo kiểu "hộp đen" sẽ khó có thể vượt qua các thiết kế truyền thống về hiệu năng. Ngược lại, ý tưởng kết hợp các phương pháp trí tuệ nhân tạo với kiến ​​thức chuyên môn của con người là một lựa chọn tốt hơn, có thể tận dụng được ưu điểm của cả hai bên. Ngoài ra, để phát huy tối đa tiềm năng của AI trong việc giảm chi phí và độ phức tạp, tín hiệu tham chiếu và phân bổ tài nguyên giao diện không dây cần được thiết kế phù hợp, thậm chí là thiết kế chung giữa các mô-đun đa liên kết, điều này có thể ảnh hưởng nhiều hơn đến khung giao diện không dây và thiết kế tín hiệu hiện có.

6. Điều khiển liên kết cắm và chạy

Mạng truy cập không dây 6G cần có khả năng tự động mở rộng vùng phủ sóng để hoàn thiện hơn việc phủ sóng toàn diện ba chiều. Khi một thiết bị cung cấp dịch vụ mạng mới tham gia mạng, nó có thể nhanh chóng thiết lập kết nối, cắm và chạy, và đạt được mục tiêu mở rộng vùng phủ sóng. Công nghệ điều khiển liên kết cắm và chạy bao gồm các khía cạnh sau:
Nhận thức về quy trình: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. Điều khiển QoS giao diện không dây thích ứng

Kỷ nguyên 6G sẽ là một kỷ nguyên dựa trên dữ liệu và thông minh cao. Các dịch vụ mới như hình ảnh ba chiều, dịch vụ XR, và nhận thức và tương tác không gian ảo đã đặt ra những yêu cầu khắt khe hơn đối với việc đảm bảo chất lượng dịch vụ của mạng 6G.

Kiểm soát chất lượng dịch vụ (QoS) giao diện không dây thích ứng dựa trên các ràng buộc QoS đầu cuối. Nó đảm bảo chất lượng dịch vụ của dữ liệu truyền tải qua giao diện không dây dựa trên đặc điểm truyền tải giao diện không dây thời gian thực, tài nguyên giao diện không dây tương đối hạn chế, các ràng buộc về thời gian phản hồi truyền tải, v.v. Đây là công nghệ then chốt cho các dịch vụ giao diện không dây theo yêu cầu và khả năng mạng hiệu quả.

Kiểm soát chất lượng dịch vụ (QoS) giao diện không dây thích ứng bao gồm các khía cạnh sau:
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.
Hướng tới tương lai, các yêu cầu kinh doanh của mạng 6G liên tục phát triển. Cơ chế QoS liên quan đến mạng lõi, mạng truyền dẫn và mạng truy cập. Một cơ chế QoS thống nhất và phối hợp giữa mạng lõi, lớp vận chuyển và mạng truy cập là vấn đề cần được xem xét trong tương lai.
03network enabling technologies

1. Giải pháp tín hiệu nhẹ

Từ góc nhìn của quá trình phát triển từ 2G, 3G, 4G đến 5G, sự mở rộng liên tục về quy mô mạng và độ phức tạp ngày càng tăng đã dẫn đến kiến ​​trúc mạng phức tạp và dư thừa. Theo xu hướng phát triển mạng hiện tại, độ phức tạp của mạng 6G hỗ trợ Internet vạn vật sẽ tăng lên theo cấp số nhân. Các giải pháp tín hiệu nhẹ là lựa chọn tất yếu cho thiết kế mạng 6G.

Mạng truy cập không dây 6G cần được thiết kế theo một sơ đồ tín hiệu thống nhất và tích hợp nhiều công nghệ truy cập giao diện không dây dưới sự điều khiển tín hiệu thống nhất để đạt được sự điều khiển thống nhất giao diện không dây và giảm độ phức tạp khi thiết bị đầu cuối truy cập vào mạng. Về thiết kế chức năng chồng giao thức, có thể xem xét thiết kế chức năng giao thức phân biệt, tối ưu hóa phân bổ chức năng giao thức và thiết kế giao diện, đồng thời kết hợp công nghệ AI để tăng cường hơn nữa chức năng của giao thức.

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

▲ Điều khiển tín hiệu nhẹ

2. Thiết kế dịch vụ trọn gói

Với sự tích hợp sâu rộng công nghệ DOICT và sự xuất hiện của một lượng lớn các dịch vụ mới, các nhà mạng cần mạng lưới có khả năng phản hồi nhanh chóng trước các nhu cầu mới để cung cấp dịch vụ mạng một cách nhanh chóng. Công nghệ dịch vụ dựa trên điện toán đám mây là một công nghệ quan trọng cho phép các khả năng trên và thúc đẩy sự phát triển của các chức năng giao thức hướng tới kiến ​​trúc hướng dịch vụ. Chức năng giao thức dựa trên kiến ​​trúc hướng dịch vụ có khả năng vận hành chức năng giao thức theo nhu cầu kinh doanh. Các đặc điểm kỹ thuật được thể hiện ở các khía cạnh sau:

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.

• Độ đàn hồi tối ưu cho phép phản hồi ở cấp độ giây hoặc thậm chí ở cấp độ mili giây;

• Cơ chế lập lịch tự động hóa cao có thể đạt được khả năng tự phục hồi mạnh mẽ;

• Khả năng thích ứng cao cho phép triển khai quy mô lớn, có thể nhân rộng trên nhiều khu vực, nền tảng và thậm chí cả nhà cung cấp dịch vụ.

Điện toán đám mây gốc (cloud native) giúp giảm đáng kể rào cản gia nhập điện toán đám mây, cho phép cộng tác đa lĩnh vực giữa bộ phận nghiên cứu và phát triển (R&D) và bộ phận vận hành và bảo trì (Operation and Maintenance), tăng tốc độ lặp lại mở (open iteration), và thúc đẩy đổi mới kinh doanh. Hiện nay, các công nghệ điện toán đám mây gốc đang bùng nổ, bao gồm điều phối container đa đám mây, máy chủ điện toán đám mây gốc, lưu trữ điện toán đám mây gốc, mạng điện toán đám mây gốc, cơ sở dữ liệu điện toán đám mây gốc, hàng đợi tin nhắn điện toán đám mây gốc, lưới dịch vụ, container không máy chủ (Serverless containers), Chức năng như một dịch vụ (Functional as a Service - FaaS), Phần phụ trợ như một dịch vụ (Backend as a Service - BaaS), v.v.

Các dịch vụ viễn thông có yêu cầu cao hơn về hiệu năng, độ trễ thấp, độ tin cậy, bảo mật và chi phí thiết bị. Điều này đòi hỏi công nghệ điện toán đám mây phải phát triển theo đặc điểm của các dịch vụ viễn thông để đáp ứng các tiêu chuẩn cao của lĩnh vực này.

3. Chức năng cảm biến thông minh

Ngày càng có nhiều dịch vụ tương tác dựa trên điện toán đám mây với độ trễ cực thấp và băng thông cao cho mạng 6G. Thiết kế "phân lớp" và "kiểu ống khói" hiện tại của lớp ứng dụng, lớp truyền tải nghiệp vụ và lớp mạng di động dẫn đến thời gian truyền gói dữ liệu lâu hơn và làm giảm trải nghiệm người dùng.

Để đạt được sự khớp nối chính xác theo thời gian thực giữa khả năng truyền tải nghiệp vụ và khả năng mạng, cần phải triển khai đo lường và phản hồi theo thời gian thực với độ chính xác cao ở từng lớp giao thức của mạng đầu cuối nhằm cho phép tối ưu hóa hợp tác, đồng thời triển khai các chức năng xử lý thông minh ở phía mạng, bao gồm ước lượng và dự đoán thông minh. Một mặt, dữ liệu đo lường và tương tác được xử lý sơ bộ để giảm chiều và nén dữ liệu. Mặt khác, việc đăng ký và thông báo được thực hiện theo nhu cầu của lớp ứng dụng và lớp truyền tải nghiệp vụ để giảm chi phí truyền tải mạng.

4. Hệ thống tự chủ mạng dựa trên mô hình song sinh kỹ thuật số

Công nghệ bản sao kỹ thuật số đề cập đến việc thiết lập một thực thể ảo từ thực thể trong thế giới vật lý ở thế giới kỹ thuật số thông qua các phương tiện kỹ thuật số, từ đó thực hiện quan sát, phân tích, mô phỏng, điều khiển và tối ưu hóa động thực thể trong thế giới vật lý. Công nghệ mạng bản sao kỹ thuật số bao gồm mô hình hóa chức năng, mô hình hóa phần tử mạng, mô hình hóa mạng, mô phỏng mạng, mô hình tham số và hiệu suất, kiểm thử tự động, thu thập dữ liệu, xử lý dữ liệu lớn, phân tích dữ liệu, học máy trí tuệ nhân tạo, dự đoán lỗi, tối ưu hóa cấu trúc liên kết và định tuyến. Bằng cách này, các vấn đề khó giải quyết ở mỗi giai đoạn của mạng có thể được chuyển sang thế giới kỹ thuật số để giải quyết, và tính tự chủ của mạng có thể được hiện thực hóa thông qua giám sát, dự đoán, tối ưu hóa và mô phỏng.

▲Digital twins realize network autonomy

5. Truyền dữ liệu xác định

Khái niệm về tính xác định (determinism) lần đầu tiên được đề xuất và chuẩn hóa bởi IEEE. Nhóm làm việc IEEE 802.1 đã thành lập Nhóm công tác Cầu nối Âm thanh Video (AVB) vào năm 2007 với mục tiêu thay thế HDMI, loa và cáp đồng trục trong gia đình bằng Ethernet. Với việc ứng dụng thành công tiêu chuẩn IEEE 802.1AVB trong các studio, địa điểm thể thao và giải trí, công nghệ này đã bắt đầu thu hút sự chú ý của cộng đồng công nghiệp và ô tô.
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.
Như đã thấy ở trên, việc truyền dẫn xác định cho mạng cố định đã được đề xuất trong 10 năm, nhưng nghiên cứu về truyền dẫn xác định cho mạng di động mới chỉ bắt đầu. Điều này chủ yếu là do: 1. Giao diện không dây dễ bị ảnh hưởng bởi môi trường và chất lượng truyền dẫn khó dự đoán; 2. Thiếu cơ chế đảm bảo xác định từ đầu đến cuối.
Trong kỷ nguyên 6G, truyền dữ liệu xác định sẽ trở thành khả năng tiêu biểu của mạng 6G, đạt được các đặc điểm như độ trễ giới hạn, độ nhiễu thấp, độ tin cậy cao và đồng bộ hóa thời gian chính xác cao. Những khó khăn cần khắc phục bao gồm các khía cạnh sau:
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. Mạng lập trình được

Mạng 6G cần hỗ trợ khả năng lập trình mạng và hiện thực hóa sự hợp tác giữa mạng truy cập, mạng biên, mạng lõi, mạng diện rộng và mạng dữ liệu, để mạng viễn thông có khả năng tùy chỉnh toàn diện trên nhiều dịch vụ, nhiều lĩnh vực và toàn bộ vòng đời. Khả năng lập trình mạng được thể hiện ở nhiều cấp độ, từ dưới lên trên: lập trình chip (như P4, POF), lập trình FIB (như OpenFlow), lập trình RIB (như BGP, PCEP), lập trình hệ điều hành thiết bị, lập trình cấu hình thiết bị (như CLI, NETCONF/YANG, OVSDB), lập trình bộ điều khiển và lập trình dịch vụ (như GBP, NEMO).
Các mạng lưới trong tương lai cần đáp ứng khả năng lập trình từ bốn khía cạnh: các thành phần mạng, giao thức, dịch vụ và quản lý:
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.
Đồng thời, kiến ​​trúc phần mềm phía trên được cấu tạo từ các mô-đun hoặc API với các chức năng được phân chia rõ ràng, cho phép người dùng sắp xếp lại các mô-đun này hoặc gọi các giao diện để đạt được các mục đích tùy chỉnh, chẳng hạn như phân loại, định hình, QoS, v.v. Các phần tử mạng thiết bị hỗ trợ khả năng lập trình, giúp hỗ trợ hiệu quả việc tùy chỉnh của người dùng và sự phát triển liên tục của các giao thức mới.
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.

Bài viết này được sao chép từ"China Electronics SocietyĐể ủng hộ việc bảo vệ quyền sở hữu trí tuệ, vui lòng ghi rõ nguồn gốc và tác giả khi in lại. Nếu phát hiện vi phạm, vui lòng liên hệ với chúng tôi để gỡ bỏ.