Історично склалося так, що з початком нового десятиліття з’являється інформація про нові поколіннях мобільного зв’язку. У 20-х роках (нехай 5G і не реалізовано повною мірою) вже з’являється інформація про шостому поколінні мобільного зв’язку — 6G. Для всіх бажаючих дізнатися про перспективи бездротових мереж в «далекому» майбутньому — welcome.
Швидкості в мережах шостого покоління
Завдяки розвитку технології MIMO і переходу в міліметровий діапазон, 5G існує в тому вигляді, в якому ми спостерігаємо його зараз. Очевидно, що міліметрові хвилі залишаться ключовим рішенням в реалізації можливостей мереж наступного покоління. Вже зараз розробляються концепти мереж 6G, які обіцяють бути ще швидше, розумніші і зручніше в порівнянні з мережами п’ятого покоління. Давайте розберемося, які переваги матимуть мережі 6G в порівнянні зі своїм попередником? Основна відмінність полягатиме в значно збільшеній швидкості передачі даних — до 1 Тб/с, що в 1000 разів швидше, ніж швидкість передачі даних в 5G. Підвищення швидкості передачі призведе до посилення вимог по затримці сигналів до тисячних часток мілісекунди.
Технічні рішення для мереж 6G
Точки «зростання» швидкостей передачі даних в бездротових мережах давно визначені і зарекомендували себе. Основний упор буде зроблений на технологію MIMO. Якщо зараз можна почути про такі рішення як Massive MIMO, то в 6G мова йде про так званому голографическом MIMO. Про технологію голографічного MIMO ми розповімо в окремій статті, поки лише відзначимо, що це новий підхід передачі даних, який полягає у впливі на форму променя діаграми спрямованості.
У плані частотного діапазону тенденція залишається та ж — перехід в ще більш високочастотну частину спектру. Зараз ніщо не заважає з технологічної точки зору працювати з хвилями 30, 40 і 50 ГГц міліметрового діапазону. Протягом наступних 20 років цей діапазон розшириться до 700 або 800 ГГц. Крім розширення спектра частот, потрібно буде працювати і над більш ефективним використанням спектра нижче 6 ГГц. Недавній переклад діапазону 6 ГГц в неліцензований є тому підтвердженням.
Для створення високошвидкісних мереж знадобиться більш широке використання ІІ і машинного навчання. Інтелектуальні мережі можуть самі керувати собою і робити це з набагато більшою ефективністю, ніж сучасні мобільні мережі. Під обмін «сигнального» трафіку планується використовувати окрему частину спектра в діапазоні 3,6 ГГц. У цьому діапазоні буде проводиться управління і саморегулювання бездротових мереж. Завдяки такому підходу значно розширяться можливості мереж.
Інтелектуальні мережі також дозволять більш плавно здійснити перехід до до бессотового мереж 6G. В даний час покриття мобільної мережі забезпечується сотнями осередків — сот, розкиданих по території, як показано на малюнку нижче.
З приходом мереж 5G кожна з цих осередків оснащена масивом MIMO для обслуговування користувачів всередині стільники. Але мережі 6G на увазі установку величезної кількості точок доступу працюють в межах однієї стільники, тим самим відходячи від звичного розуміння стільники і забезпечуючи перехід до бессотового мереж.
У такій системі не буде меж, які утворюють осередок, тому, коли користувач буде переміщатися по місту, не буде перемикання між сотами. Все місто буде представляти собою одну велику клітинку. Всі люди, що користуються послугами мобільного зв’язку в місті, отримають «контент» через безліч точок доступу, що працюють під управлінням єдиної мережі.
Хоча все це звучить страхітливо з точки зору традиційних мобільних мереж, варто врахувати той факт, що пристрої в системах розумного будинку і Інтернету речей (IoT) вже працюють подібним чином в локальних бездротових мережах. Концепція бессотового мереж має на увазі перехід до декількох сотень пов’язаних між собою пристроїв. Саме така локальна зв’язок безлічі пристроїв і є відправною точкою в розвитку бессотового мереж шостого покоління.
Давайте уявимо, що ми футуристи
Давайте спробуємо уявити, якими можуть бути бездротові технології майбутнього, скажімо років через 10-20, тобто про те, які можливості і вимоги будуть пред’являтися до бездротових мереж 6G і навіть 7G?
Припущення № 1 — мережі 6G вирішуватимуть питання електроживлення
При всіх тих даних, які ми маємо на сьогоднішній день, можна припустити, що чекати мережі 6G варто ближче 2030 році. У мережах шостого покоління зміняться умови роботи антен, зміняться використовувані частоти і, найімовірніше, з’являться нові технології.
Наприклад, найбільш очікуване — передача енергії по бездротових мережах. Уже можна зустріти ряд рішень, що дозволяють заряджати пристрої без проводів. Більш того, це вже не здається чимось незвичайним. І цілком можливо, що мережі 6G вирішуватимуть питання не тільки передачі даних даних, але і електроживлення в тому числі.
Припущення № 2 — мережі 7G об’єднають між собою Землю і космічні об’єкти
Передумови до підкорення «зв’язківцями» космосу вже є. В рамках серії проектів NASA, Nokia і 13 інших компаній, включаючи SpaceX, уклали п’ятирічні контракти на загальну суму понад 370 млн. $ Для розробки ключових інфраструктурних технологій на поверхні Місяця. NASA має на меті зробити Місяць сходинкою для подальших досліджень Сонячної системи, починаючи з Марса.
На сьогоднішній день на Місяці планується розгортати мережу 4G. Місячна мережу 4G дозволить виконувати управління місяцеходами і космічними літальними апаратами на відстані. Мережі будуть не тільки передавати повідомлення на Землю через ретранслятори на космічних станціях і супутниках на орбіті, але і поширювати сигнали на поверхні Місяця.
Є звичайно ряд факторів, які ускладнюють роботу обладнання зв’язку в суворих умовах, наприклад, антени і базові станції повинні бути посилені для роботи в суворих місячних умовах під дією радіації. Крім того, протягом типового місячного циклу день-ніч (28 земних днів) мережева інфраструктура буде стикатися з екстремальними змінами температури в більш ніж 250° C (від -173° C до 117° C на екваторі). Nokia вже веде розробку компактних базових станцій 4G, призначених для доставки на Місяць.
Однак на Місяці модель поширення електромагнітних хвиль виглядає значно простіше, ніж на Землі. Відсутність атмосфери, а також відсутність типових земних перешкод, таких як дерева і будівлі, ймовірно, будуть означати більш просте поширення сигналу, а значить і менші витрати на будівництво базових станцій.
Висновок
Розвиток бездротових мереж не стоїть на місці. Якими будуть мережі наступного покоління, які можливості будуть в них закладені провідними виробниками обладнання та розробниками стандартів — час покаже. Потенціал великий, а найголовніше — технічні можливості для реалізації найсміливіших ідей вже не здаються такими, що не реалізованими, як, наприклад 10-15 років тому. Можливо ми і правда зможемо незабаром оплачувати підписку не тільки на гігабітний бездротовий інтернет, але і прокачувати «кіловатний обсяги енергії» через свої смартфони, ноутбуки та побутову техніку. Джерело