5G stále nabírá na síle. Jsme svědky toho, že operátoři zavádějí infrastrukturu, dohadují se o pokrytí a přizpůsobují se realitě mobilních komunikací nové generace. Ale zatímco čekáte na další zlepšení signálu, výzkumníci jsou již posedlí tím, co přijde dál. Cílem je 6G.
Slib vypadá na papíře jednoduše. Vyšší rychlost přenosu dat. Téměř nulová latence. Ale abyste toho dosáhli, budete muset zahodit stará pravidla. Tajnou zbraní je terahertzový frekvenční rozsah.
“Příští generace mobilních komunikací se zaměřuje na vyšší přenosové rychlosti a nižší latenci pomocí terahertzových nosných vln.”
Nejde jen o drobné vylepšení stávajících věží. Jde o zásadní posun v tom, jak sdělujeme data. Wolfgang Kellerer, který vede velký projekt na Technické univerzitě v Mnichově (TU München), pracuje na definování standardů pro tuto budoucí síť. Jeho výzkum se zaměřuje na to, jak mohou terahertzové vlny fungovat v reálném prostředí.
Problém současných 5G sítí je fyzický. Existuje limit, kolik dat lze nacpat do rádiových vln, než dosáhne stropu fyzikálních zákonů. Terahertzové vlny spadají mezi mikrovlnné záření a infračervené světlo v elektromagnetickém spektru. Nabízejí obrovskou šířku pásma. To znamená více dat. Mnohem víc.
Ale propustnost je jen polovina příběhu. Smrt signálu je útlum. Terahertzové vlny mají potíže s cestováním na velké vzdálenosti. Jsou absorbovány vzduchem, deštěm a dokonce i stěnami. Aby bylo 6G životaschopné, musí inženýři vyřešit problém šíření signálu. Nemůžete jen tak stavět vyšší věže. Jsou potřeba nové typy antén. Potřebujeme chytré povrchy. Je nutné zcela přehodnotit rádiovou přístupovou síť.
Kellererův tým se ponoří do specifik, jaké standardy tento chaos zvládnou. Není to jen o rychlosti. Jde o spolehlivost. Jde o vytvoření sítě, která funguje, když se hýbete, když prší, když jste na přeplněném stadionu.
Přechod nebude hladký. Posouváme se ze světa makro buněk do světa mikrobuněk a možná i relé na bázi dronů. Náklady na infrastrukturu budou vysoké. Spotřeba energie bude značná. Ale odměnou je síť, která se cítí okamžitě.
Proč o to usilujeme? Protože oblasti použití se mění. Nejde jen o rychlejší streamování videa. Mluvíme o hmatovém internetu. Operace na dálku. Holografická komunikace. To vyžaduje dobu odezvy, kterou 5G nemůže zaručit. Vyžadují terahertzový skok.
Normy ještě nebyly napsány. Zařízení zatím není sériově vyráběno. Výzkum se ale zrychluje. Pokud se Kellererovu týmu podaří stabilizovat tyto vysokofrekvenční vlny, definice „komunikace“ se navždy změní.
Díváme se do budoucnosti, kde se síť rozplyne v prostředí. Tam, kde data proudí tak rychle, to vypadá jako kouzlo. Ale magie má svou cenu. Vyžaduje inženýrská řešení, která se teprve začínají formovat.
Další generace mobilních komunikací, 6G, slibuje víc než jen rychlejší stahování dat. Měl by zajišťovat přenos hologramů pro komunikaci a dálkově řízené chirurgické operace. Klíč k tomu spočívá v použití terahertzových frekvencí. Tyto vlnové délky spadají do spektra mezi mikrovlnným zářením a infračerveným zářením. Jsou kratší než frekvence používané současnými standardy mobilní komunikace.
Kratší vlnové délky však znamenají fyzikální omezení: rozsah šíření. Signály v tomto rozsahu se pohybují na krátké vzdálenosti. To nutí vysílací věže, aby byly umístěny mnohem hustěji. 5G již vyžadovalo více antén s kratšími vzdálenostmi mezi nimi. 6G posouvá tento koncept ještě o krok dále.
Výzkumný přístup TUM
Vědci z Technické univerzity v Mnichově (TUM) v současnosti zkoumají, jak by taková síť mohla fungovat. Projekt „6G Zukunftslabor Bayern“ (6G Future Laboratory v Bavorsku) je největší univerzitní projekt v Německu věnovaný šesté generaci mobilních komunikací. Tým pracuje na vývoji základních mechanismů pro tuto technologii. Cílem je vytvořit plán pro standardizaci.
“Výzkum je méně o rychlostních rekordech a více o spolehlivosti 99,999999999 procent.” — Profesor Wolfgang Kellerer
Tříletá doba trvání projektu je zkrácena. Projekt si klade za cíl dokázat, že 6G není jen teoretický koncept. Měl by položit základy budoucího standardu.
Latence a umělá inteligence
Proč se obtěžovat se spoustou malých antén? Výhodou je latence. Protože signály musí překonat kratší vzdálenosti, dosáhnou cílového zařízení za zlomek milisekundy. Tato extrémní rychlost je kritická pro časově citlivé aplikace.
Autonomní řízení je toho zářným příkladem. Autonomní vozidlo potřebuje zpracovávat reakce v reálném čase. Při použití 6G zaznamenají data sotva znatelné zpoždění. Těží z toho i umělá inteligence. Modely, které se spoléhají na výkon cloud computingu, budou schopny rychleji řešit složitější problémy, pokud se konektivita nestane úzkým hrdlem.
Německo jako průkopník?
Profesor Wolfgang Kellerer, vedoucí projektu v TUM, vidí potenciál pro vedoucí roli pro Německo. Otázkou není jen to, kdo postaví první zařízení. Důležitější je, kdo bude definovat infrastrukturu. Do popředí přitom vystupuje bezpečnost spojení.
Požadovaná pravděpodobnost poruchy je nula nula nula nula nula nula nula nula nula devět. To je jiný druh „ideality“. Tady nejde o maximální propustnost. Mluvíme o absolutní spolehlivosti. Pokud robotická paže provádí operaci v zahraničí, spojení by se nemělo přerušovat. Tuto stabilitu by mělo zajistit 6G.
Výzkum se tedy zaměřuje na stabilitu. Ne rychlostí blesku. Na přesnost. Na hustotě.
Zda síť v Bavorsku předjímá budoucnost již dnes, se teprve uvidí.
5G se v mnoha regionech stále rozšiřuje. Výzkumníci jsou však již hluboko ve vývoji 6G. Otázkou není, zda 5G zastará, ale jaké schopnosti jednotlivé standardy poskytují.
5G zůstává pro Průmysl 4.0 zásadní. Umožňuje komunikaci mezi stroji v průmyslovém měřítku. 6G posouvá ohnisko. Zaměřuje se na lidi a jejich nejbližší okolí.
Kromě smartphonu: co 6G skutečně ovládá
Když odborníci mluví o lidech v kontextu 6G, nemluví jen o procházení jejich zpravodajství na telefonu. Technologie se integruje s velkým množstvím vestavěných systémů. S těmito technologiemi budeme přirozeně komunikovat díky vylepšené mobilitě a schopnostem senzorů.
Představte si robotické asistenty v domácnosti. 3D mapy s vysokým rozlišením pro autonomní vozidla. Holografické vizualizace, které vytvářejí efekt přítomnosti během vzdálených rozhovorů. To už nejsou sci-fi pojmy. To jsou technické problémy.
Norma zajistí polohování s milimetrovou přesností. To umožní dálkové ovládání lékařských chirurgických přístrojů. Podporuje aplikace, kde je absolutním požadavkem přesnost.
Terabitové rychlosti a mýtus „dostatečně rychle“
6G pracuje na vyšších frekvencích. To teoreticky podporuje přenosovou rychlost jeden terabit za sekundu. Je to neuvěřitelně rychlé. Rychlost ale není hlavním cílem výzkumu.
“Nastavování rychlostních rekordů nás méně zajímá. Chceme položit základy pro maximální odolnost proti chybám, minimální latenci, nejvyšší energetickou účinnost a nové metody ochrany dat i při použití kvantových počítačů.”
Spolehlivost je skutečným kritériem. V telemedicínských operacích není 99,9procentní spolehlivost přijatelná. Když je v sázce lidský život, prostor pro chyby mizí. Cílová dostupnost sítě 6G je 99,999999999 procent.
Důležitá je také latence. Spolupráce člověka a robota vyžaduje prakticky nulovou latenci. Pokud robot špatně interpretuje signál, může během zlomku sekundy zranit osobu nebo zničit majetek. 6G se zaměřuje na latenci výrazně pod jednu milisekundu. Tyto záruky musí být zachovány ve více sítích, nikoli pouze v rámci infrastruktury jednoho poskytovatele. To je obrovská architektonická výzva.
Chytré sítě a digitální dvojčata
Inteligence v 6G znamená samočinné ladění. Umělá inteligence bude provádět výpočty a dynamicky upravovat výkon. Síť se stává flexibilní. Dodává energii přesně tam, kde ji potřebujete, přesně tehdy, kdy ji potřebujete.
Poprvé bude síť a nespočet senzorů v zařízeních spolupracovat. Roboti a autonomní vozidla přispívají k tomuto ekosystému. Síť sama se stává senzorem. Analýzou rádiových signálů dokáže detekovat objekty mezi vysílačem a přijímačem. AI tato data zpracovává, aby si vytvořila obrázek o okolí uživatele. Podle toho pak upraví síť.
Vývoj architektur, které optimalizují různé vlastnosti senzorů, je náročný. Tyto systémy se musí naučit. Digitální dvojčata jsou ústředním bodem tohoto výzkumu. Jedná se o virtuální kopie fyzických objektů. Výrobci je již využívají k simulaci výrobních závodů. Vědci nyní chtějí vytvořit digitální dvojčata síťových komponent. K jejich optimalizaci použijí strojové učení.
Časové rámce a suverenita
Vývoj nové generace mobilních komunikací obvykle trvá deset let. Aby se počátkem třicátých let 20. století rozběhla koule, výzkum začal dříve. Tím se přeruší normální cyklus. Klíčová je spolupráce s ostatními zainteresovanými stranami.
Platforma Thinknet 6G tuto interakci usnadňuje. Shromažďuje požadavky z ekonomiky a společnosti. Včasné zapojení zajišťuje, že technologie odpovídá skutečným potřebám.
Německo zde vidí vůdčí příležitost. Cílem je vytvořit základ pro perspektivní firmy. Mohou se objevit startupy. Špičkové specialisty lze vzdělávat v rámci akademických programů. Mluvíme o suverenitě. Pokud komponenty selžou, je kritická možnost je vyměnit sami. Závislost na externí infrastruktuře je rizikem. Cílem je soběstačnost.
Posun od rychlosti k přesnosti vše mění. Nejde jen o rychlejší načítání dat. Jde o sítě, které myslí, přizpůsobují se a chrání. Požadovaná infrastruktura je složitá. Sázky jsou vyšší než propustnost.
