5G wciąż nabiera tempa. Widzimy, jak operatorzy rozwijają infrastrukturę, spierają się o zasięg i dostosowują się do realiów komunikacji mobilnej nowej generacji. Ale kiedy czekasz na kolejną poprawę sygnału, badacze już mają obsesję na punkcie tego, co będzie dalej. Celem jest 6G.
Obietnica wydaje się prosta na papierze. Wyższa prędkość przesyłania danych. Prawie zerowe opóźnienie. Ale aby to osiągnąć, będziesz musiał wyrzucić stare zasady. Tajną bronią jest zakres częstotliwości terahercowych.
„Następna generacja komunikacji mobilnej ma na celu osiągnięcie wyższych prędkości transmisji i mniejszych opóźnień przy wykorzystaniu terahercowych fal nośnych.”
To nie tylko drobne ulepszenia istniejących wież. Jest to zasadnicza zmiana w sposobie przekazywania danych. Wolfgang Kellerer, który kieruje dużym projektem na Politechnice Monachium (TU München), pracuje nad zdefiniowaniem standardów dla tej przyszłej sieci. Jego badania koncentrują się na tym, jak fale terahercowe mogą funkcjonować w rzeczywistych środowiskach.
Problem z obecnymi sieciami 5G ma charakter fizyczny. Istnieje granica ilości danych, które można upchnąć w falach radiowych, zanim dotrą one do pułapu praw fizyki. Fale terahercowe mieszczą się pomiędzy promieniowaniem mikrofalowym a światłem podczerwonym w widmie elektromagnetycznym. Oferują ogromną przepustowość. Oznacza to więcej danych. Dużo więcej.
Ale przepustowość to tylko połowa sukcesu. Śmierć sygnału to osłabienie. Fale terahercowe mają trudności z przemieszczaniem się na duże odległości. Pochłaniają je powietrze, deszcz, a nawet ściany. Aby 6G było opłacalne, inżynierowie muszą rozwiązać problem propagacji sygnału. Nie można po prostu budować wyższych wież. Potrzebne są nowe typy anten. Potrzebujemy inteligentnych powierzchni. Konieczne jest całkowite przemyślenie sieci dostępu radiowego.
Zespół Kellerera szczegółowo opisuje, jakie standardy mogą poradzić sobie z tym chaosem. Nie chodzi tylko o prędkość. Chodzi o niezawodność. Chodzi o stworzenie sieci, która działa, gdy się poruszasz, gdy pada deszcz, gdy jesteś na zatłoczonym stadionie.
Przejście nie będzie płynne. Przechodzimy ze świata makrokomórek do świata mikrokomórek, a być może nawet przekaźników opartych na dronach. Koszt infrastruktury będzie wysoki. Zużycie energii będzie znaczące. Ale nagrodą jest sieć, która sprawia wrażenie natychmiastowej.
Dlaczego do tego dążymy? Ponieważ obszary zastosowań się zmieniają. Nie chodzi tylko o szybsze przesyłanie strumieniowe wideo. Mówimy o Internecie dotykowym. Chirurgia zdalna. Komunikacja holograficzna. Wymaga to czasu reakcji, którego 5G nie może zagwarantować. Wymagają skoku terahercowego.
Standardy nie zostały jeszcze napisane. Sprzęt nie jest jeszcze produkowany masowo. Ale badania nabierają tempa. Jeśli zespołowi Kellerera uda się ustabilizować te fale o wysokiej częstotliwości, definicja „komunikacji” zmieni się na zawsze.
Patrzymy w przyszłość, w której sieć wtapia się w środowisko. Tam, gdzie dane przepływają tak szybko, wydaje się to magią. Ale magia ma swoją cenę. Wymaga rozwiązań inżynieryjnych, które dopiero zaczynają nabierać kształtu.
Następna generacja komunikacji mobilnej, 6G, obiecuje coś więcej niż tylko szybsze pobieranie danych. Powinien zapewniać transmisję hologramów do komunikacji i zdalnie sterowanych operacji chirurgicznych. Kluczem do tego jest wykorzystanie częstotliwości terahercowych. Te długości fal mieszczą się w widmie pomiędzy promieniowaniem mikrofalowym a promieniowaniem podczerwonym. Są krótsze niż częstotliwości stosowane w obecnych standardach komunikacji mobilnej.
Jednak krótsze fale oznaczają fizyczne ograniczenie: zasięg propagacji. Sygnały w tym zakresie przemieszczają się na krótkie odległości. Wymusza to znacznie gęstsze rozmieszczenie wież transmisyjnych. Sieć 5G wymagała już większej liczby anten i krótszych odległości między nimi. 6G idzie o krok dalej w tej koncepcji.
Podejście badawcze TUM
Naukowcy z Politechniki Monachium (TUM) badają obecnie, jak taka sieć mogłaby funkcjonować. Projekt „6G Zukunftslabor Bayern” (Laboratorium Przyszłości 6G w Bawarii) to największy projekt uniwersytecki w Niemczech poświęcony komunikacji mobilnej szóstej generacji. Zespół pracuje nad opracowaniem podstawowych mechanizmów tej technologii. Celem jest stworzenie planu działania na rzecz standaryzacji.
„Badania mniej skupiają się na rekordach prędkości, a bardziej na 99,999999999 procentach niezawodności”. — Profesor Wolfgang Kellerer
Trzyletni czas trwania projektu jest skrócony. Celem projektu jest udowodnienie, że 6G to nie tylko koncepcja teoretyczna. Powinno to położyć podwaliny pod przyszły standard.
Opóźnienie i sztuczna inteligencja
Po co zawracać sobie głowę mnóstwem małych anten? Korzyścią jest opóźnienie. Ponieważ sygnały muszą pokonywać krótsze odległości, docierają do urządzenia docelowego w ułamku milisekundy. Ta ekstremalna prędkość jest krytyczna w przypadku zastosowań, w których liczy się czas.
Doskonałym przykładem jest autonomiczna jazda. Pojazd autonomiczny musi przetwarzać reakcje w czasie rzeczywistym. Podczas korzystania z 6G dane będą doświadczać ledwo zauważalnych opóźnień. Korzysta na tym także sztuczna inteligencja. Modele korzystające z mocy obliczeniowej w chmurze będą w stanie szybciej rozwiązywać bardziej złożone problemy, jeśli łączność nie stanie się wąskim gardłem.
Niemcy pionierem?
Profesor Wolfgang Kellerer, kierownik projektu w TUM, widzi potencjał do objęcia wiodącej roli dla Niemiec. Pytaniem nie jest tylko to, kto zbuduje pierwsze urządzenia. Ważniejsze jest to, kto zdefiniuje infrastrukturę. Jednocześnie na pierwszy plan wysuwa się bezpieczeństwo połączenia.
Wymagane prawdopodobieństwo awarii wynosi punkt zerowy zero zero zero zero zero zero zero zero zero dziewięć. To inny rodzaj „idealności”. Tu nie chodzi o maksymalną przepustowość. Mówimy o absolutnej niezawodności. Jeśli ramię robota wykonuje operację za granicą, połączenie nie powinno być przerywane. 6G powinno zapewnić tę stabilność.
Dlatego badania koncentrują się na stabilności. Nie z prędkością błyskawicy. Na dokładność. O gęstości.
Czas pokaże, czy sieć w Bawarii już dziś przewiduje przyszłość.
Sieć 5G wciąż jest wdrażana w wielu regionach. Jednak badacze są już głęboko zajęci rozwojem 6G. Pytanie nie brzmi, czy 5G stanie się przestarzałe, ale jakie możliwości zapewnia każdy standard.
5G pozostaje kluczowy dla Przemysłu 4.0. Umożliwia komunikację pomiędzy maszynami na skalę przemysłową. 6G zmienia punkt ciężkości. Koncentruje się na człowieku i jego najbliższym otoczeniu.
Poza smartfonem: co naprawdę kontroluje 6G
Kiedy eksperci mówią o ludziach w kontekście 6G, nie mają na myśli tylko przewijania aktualności na telefonie. Technologia integruje się z ogromną liczbą systemów wbudowanych. Będziemy naturalnie wchodzić w interakcję z tymi technologiami, dzięki lepszej mobilności i możliwościom czujników.
Wyobraź sobie robotów-asystentów w domu. Mapy 3D o wysokiej rozdzielczości dla pojazdów autonomicznych. Wizualizacje holograficzne, które tworzą efekt obecności podczas rozmów zdalnych. To już nie są koncepcje science fiction. To są problemy inżynierskie.
Standard zapewni pozycjonowanie z milimetrową precyzją. Umożliwi to zdalne sterowanie medycznymi urządzeniami chirurgicznymi. Obsługuje aplikacje, w których dokładność jest absolutnym wymogiem.
Prędkości terabitowe i mit „wystarczająco szybko”
6G działa na wyższych częstotliwościach. Teoretycznie obsługuje to szybkość transmisji danych wynoszącą jeden terabit na sekundę. Jest niesamowicie szybki. Jednak prędkość nie jest głównym celem badań.
“Jesteśmy mniej zainteresowani ustanawianiem rekordów prędkości. Chcemy położyć podwaliny pod maksymalną odporność na awarie, minimalne opóźnienia, najwyższą efektywność energetyczną i nowe metody ochrony danych, nawet przy użyciu komputerów kwantowych. “
Niezawodność jest prawdziwym kryterium. W operacjach telemedycznych nie można zaakceptować niezawodności na poziomie 99,9%. Kiedy w grę wchodzi ludzkie życie, margines błędu znika. Docelowa dostępność sieci 6G wynosi 99,999999999 procent.
Opóźnienie jest również krytyczne. Współpraca człowieka z robotem wymaga praktycznie zerowego opóźnienia. Jeśli robot błędnie zinterpretuje sygnał, może w ułamku sekundy zranić osobę lub zniszczyć mienie. 6G dąży do opóźnienia znacznie poniżej jednej milisekundy. Gwarancje te muszą być utrzymywane w wielu sieciach, a nie tylko w infrastrukturze jednego dostawcy. To ogromne wyzwanie architektoniczne.
Inteligentne sieci i cyfrowe bliźniaki
Inteligencja w 6G oznacza samodostrajanie. Sztuczna inteligencja będzie wykonywać obliczenia i dynamicznie dostosowywać wydajność. Sieć staje się elastyczna. Dostarcza moc dokładnie tam, gdzie jej potrzebujesz, dokładnie wtedy, gdy jej potrzebujesz.
Po raz pierwszy sieć i niezliczone czujniki w urządzeniach będą współpracować. Roboty i pojazdy autonomiczne przyczyniają się do tego ekosystemu. Sama sieć staje się czujnikiem. Analizując sygnały radiowe, może wykryć obiekty znajdujące się pomiędzy nadajnikiem a odbiornikiem. AI przetwarza te dane, aby stworzyć obraz otoczenia użytkownika. Następnie odpowiednio dostosowuje sieć.
Opracowywanie architektur optymalizujących różne właściwości czujników jest wyzwaniem. Systemów tych trzeba się uczyć. Cyfrowe bliźniaki odgrywają kluczową rolę w tych badaniach. Są to wirtualne kopie obiektów fizycznych. Producenci już wykorzystują je do symulacji zakładów produkcyjnych. Naukowcy chcą teraz stworzyć cyfrowe bliźniaki komponentów sieciowych. Wykorzystają uczenie maszynowe do ich optymalizacji.
Ramy czasowe i suwerenność
Rozwój nowej generacji komunikacji mobilnej trwa zwykle dziesięć lat. Aby rozpocząć prace na początku lat trzydziestych XXI wieku, badania rozpoczęto wcześniej. To przerywa normalny cykl. Kluczowa jest współpraca z innymi zainteresowanymi stronami.
Platforma Thinknet 6G ułatwia tę interakcję. Zbiera żądania ze strony gospodarki i społeczeństwa. Zaangażowanie na wczesnym etapie zapewnia dopasowanie technologii do rzeczywistych potrzeb.
Niemcy widzą w tym szansę na przywództwo. Celem jest stworzenie podstaw dla obiecujących firm. Mogą pojawić się start-upy. W ramach programów akademickich można kształcić najlepszych specjalistów. Mówimy o suwerenności. Jeśli komponenty ulegną awarii, możliwość ich samodzielnej wymiany ma kluczowe znaczenie. Uzależnienie od infrastruktury zewnętrznej stanowi ryzyko. Celem jest samowystarczalność.
Przejście z szybkości na dokładność zmienia wszystko. Nie chodzi tylko o szybsze ładowanie danych. Chodzi o sieci, które myślą, dostosowują się i chronią. Wymagana infrastruktura jest złożona. Stawka jest wyższa niż przepustowość.
