6G — все, что известно о новом шестом поколении связи

2G предложил цифровую шифровку звонков и SMS и MMS. 3G принесло улучшенные скорости передачи данных, что позволило использовать Интернет и видеозвонки на мобильных устройствах. 4G предоставило еще более высокие скорости и качество связи и сделало возможным качественный стриминг видео и развитие мобильных приложений. Мир только адаптируется к высокоскоростному 5G и интернету вещей, а ученые уже работают над более впечатляющим форматом связи.

Как выяснил LinDeal, Технология 6G появится примерно к 2025–2030 годам. Она обещает еще более впечатляющие скорости, меньшую задержку и новые услуги — голографические звонки и тактильный интернет. Это будет следующий большой шаг в развитии мобильных сетей, который откроет новые возможности для пользователей и промышленности. Хотите узнать подробности? Читайте далее!

Краткая история от 2G до 5G

Начнем с краткого обзора развития форматов связи.

2G (Второе поколение):

• 1991 год.
• Первые сети 2G предложили цифровую передачу данных, включая текстовые сообщения SMS и зашифрованные разговоры.
• Значительное снижение статического шума и фонового потрескивания при разговоре.

3G (Третье поколение):

• Первые тесты в мае 2001 года, коммерческое использование в Японии в октябре того же года.
• 3G сделал мобильный интернет более доступным, поддерживая скорость передачи информации не менее 0.2 Мбит/с.
• Возможность использования видеозвонков, мобильного ТВ и более высокоскоростного доступа в Интернет.

4G (Четвертое поколение):

• Распространение началось примерно в 2011-2012 годах.
• Улучшенная скорость загрузки и отправки данных, уменьшение задержек, кристально чистые голосовые звонки.
• 4G предоставил основу для развития таких технологий, как LTE (Long Term Evolution), что привело к значительному увеличению скорости и качества связи.

5G (Пятое поколение):

• Первые пробные сети были запущены спустя 8 лет после начала 4G.
• 5G предлагает еще более высокие скорости передачи данных, уменьшенное время отклика и возможность подключения огромного количества устройств.
• Обеспечивает функционирование Интернета вещей и более эффективную передачу больших данных.

Каждое новое поколение связи предлагало значительные улучшения по сравнению с предыдущим, что приводило к культурным и технологическим изменениям в обществе. Например, переход от 2G к 3G позволил людям начать использовать мобильный интернет, а переход к 4G и 5G открыл двери для таких инноваций, как стриминг видео в высоком качестве и развитие смарт-городов.

Появление 6G: следующий шаг в эволюции

6G — это стандарт мобильной связи шестого поколения, который находится в стадии разработки. Ожидается, что сети 6G смогут передавать данные в сотни раз быстрее, чем 5G, с потенциальной скоростью до одного терабита в секунду. Одним из ключевых отличий будет использование терагерцевого диапазона, что позволит значительно расширить зоны покрытия, включая возможность связи под водой, на больших высотах и даже в космосе.

Характеристики и возможности

На данный момент от мобильной связи шестого поколения ожидают следующее:

• Скорость передачи данных: до 1 терабита в секунду.
• Использование терагерцевого диапазона, что позволит значительно расширить зоны покрытия.
• Энергоэффективность: более высокая по сравнению с предыдущими поколениями.
• Интеграция с искусственным интеллектом для создания умных и автономных сетей.

Предполагаемые возможности 6G:

• Ультравысокая пропускная способность: обеспечение сверхбыстрой передачи данных.
• Минимальные задержки: практически мгновенная реакция сети на запрос.
• Поддержка мобильного интерактивного телевидения: возможность трансляции телевизионного контента через мобильную связь.
• Объединение промышленных и бытовых умных устройств: создание единой сети.
• Дистанционная хирургия и оптимизация рабочих процессов в здравоохранении: использование в медицинских приложениях.
• Качественное соединение при высоких скоростях перемещения: поддержка стабильной связи даже при скорости до 1000 км/ч.
• Голографическая и тактильная связь: новые формы взаимодействия и коммуникации.

Виртуальные двойники: создание цифровых копий реальных объектов для различных целей.

Сравнение скоростей передачи данных с предыдущими поколениями

Покажем, как изменялись скорости с каждым новым поколением связи:

• 3G: примерно 2 Мбит/с.
• 4G: повысил скорость до 1 Гбит/с в оптимальных условиях.
• 5G: способны предоставлять скорости до Гбит/с.
• 6G: сможет достигать скоростей до 1 терабита в секунду.

Это означает, что 6G потенциально будет в 50 раз быстрее 5G и в 1000 раз быстрее 4G, предоставляя невероятные возможности для передачи данных и новых приложений — это дополненная реальность, автономные транспортные средства и многое другое.

Использование терагерцевого и миллиметрового диапазонов

Мы уже писали, что планируется использовать терагерцевый и миллиметровый диапазоны для достижения сверхвысоких скоростей передачи данных и расширения зоны покрытия при 6G. Что это значит?

Терагерцевый диапазон (0.1–10 ТГц):

• Сверхвысокая скорость передачи данных: позволяет достигать скоростей до 1 терабита в секунду, что необходимо для поддержки новых сервисов — это мобильные голограммы и Приложения расширенной реальности (XR).
• Большая пропускная способность: обеспечивает сверхширокую непрерывную полосу пропускания, что позволяет передавать большие объемы данных.

Миллиметровый диапазон (30–300 ГГц):

• Увеличение зоны покрытия: позволяет увеличить зону покрытия, что важно для обеспечения стабильной связи в различных условиях.
• Компромисс между скоростью и покрытием: средний диапазон (7 ГГц – 24 ГГц) является компромиссным выбором, позволяющим поддерживать более высокую скорость передачи данных с хорошим покрытием.

Использование этих диапазонов в 6G позволит реализовать новые сервисы и обеспечить высокую скорость и качество связи, что будет способствовать развитию таких направлений, как интернет вещей (IoT), автономные транспортные средства, индустрия 4.0.

Прогресс в модуляции и кодировании радиоинтерфейса

Хоть проект находится в стадии исследования, он уже обещает быть значительным.

Модуляция:

• Внедрение более продвинутых схем модуляции, которые позволят увеличить пропускную способность и эффективность использования спектра.
• Новые методы модуляции будут поддерживать сверхвысокие скорости передачи данных и минимальные задержки, что критично для реализации таких технологий, как голограммы и виртуальная реальность.

Кодирование:

• Предполагается использование новых алгоритмов, которые обеспечат более высокую надежность передачи данных при экстремальных скоростях.
• Развитие концепции радиоинтерфейса в 6G может включать улучшенные методы коррекции ошибок и оптимизацию для условий с высокой плотностью сети.

Эти улучшения будут способствовать реализации новых сервисов и приложений, требующих высокой пропускной способности и низкой задержки, — интернет вещей, автономные транспортные средства, и интеграция с искусственным интеллектом.

Какие ведутся исследования и разработки?

Не будем забывать, что 6G пока что находится на стадии исследования и разработки. Рассмотрим, как происходит работа с технологией прямо сейчас.

Ключевые компании и исследовательские институты, работающие над 6G

Представим список компаний и научных институтов, которые в настоящее время работают над разработкой технологии 6G:

• Центр компетенций НТИ на базе Сколтеха (Россия). Занимается исследованиями передачи данных в субмиллиметровом и терагерцовом диапазонах, а также разработкой сверхвысокочастотного интегрального электрооптического модулятора для 6G.
• 6G Flagship, Университет Оулу (Финляндия). Крупнейший в мире проект по изучению шестого поколения связи, стратегическим партнером которого выступает компания Nokia.
•  ComSenTer, Калифорнийский университет (Санта-Барбара, США). Работает над новым поколением беспроводных коммуникационных систем, использующих спектр в диапазоне 100 ГГц – 1 ТГц.
•  Фокус-группа FG NET-2030, Международный союз электросвязи. Входит в Сектор стандартизации МСЭ-Т, участие в работе группы открыто для всех.
• Исследовательская программа по изучению 6G (Китай). Включает представителей профильных правительственных министерств и научные институты, телекоммуникационные компании и ученых из тридцати семи китайских университетов.

Вклад различных стран в разработку 6G

Вклад мировых государств в развитие технологии 6G уже значителен и многообразен:

• Финляндия, Австралия, Великобритания, Япония, Канада, Республика Корея, Франция, Швеция, Чехия и США согласовали основные принципы развития сетей передачи данных 6G.
• США, ЕС и Китай активно развивают проекты 6G, которые в скором времени могут стать частью жизни всего человечества.
• Германия запустила государственный проект по исследованиям и стандартизации 6G-сетей.
• Китай планирует запустить первую сеть 6G уже к 2030 году и является лидером по числу патентов на 6G-сети.
• Южная Корея разработала дорожную карту в сфере 6G-сетей.
• Великобритания выделила значительные средства на разработку технологии 6G.

Где может применяться 6G?

Широкий интерес к новой технологии связи, прежде всего, вызван широтой ее применений.

Улучшенные сети для поддержки AR/VR и искусственного интеллекта

6G технология обещает стать революционным шагом в развитии мобильной связи, и она будет иметь значительное влияние на такие технологии, как дополненная реальность (AR), виртуальная реальность (VR) и Искусственный интеллект (ИИ).

AR/VR:

• Сверхвысокая скорость и низкая задержка. 6G сети будут предлагать сверхвысокие скорости передачи данных и минимальные задержки, что критически важно для AR- и VR-приложений, требующих мгновенной реакции и обновления в реальном времени.
• Мобильные голограммы и иммерсивные приложения. Спектр 6G позволит реализовать высококачественные мобильные голограммы и по-настоящему погружающие приложения XR (расширенная реальность), которые требуют больших объемов данных и сверхвысокой скорости связи.

ИИ:

• Улучшенная обработка данных. Благодаря большим объемам данных и высокой скорости передачи, 6G обеспечит более быструю и эффективную обработку данных для ИИ, что позволит развивать сложные и интеллектуальные системы.
• Расширенное применение ИИ. 6G ускорит интеграцию искусственного интеллекта в повседневную жизнь, улучшая такие сферы, как промышленность, Логистика, транспорт и Медицина, — благодаря возможности быстрого обмена данными и анализа в реальном времени.

Расширенные возможности для точных локационных услуг

Вот некоторые из ожидаемых возможностей:

• Высокая точность позиционирования. 6G будет использовать субтерагерцовый и миллиметровый диапазоны, что позволит достигать более высокой точности в определении местоположения по сравнению с предыдущими поколениями сетей.
• Интеграция с ИИ. Благодаря возможностям искусственного интеллекта, 6G сможет предоставлять более точные и адаптивные локационные услуги, анализируя большие объемы данных в реальном времени.
• Улучшенное зондирование. 6G объединит связь, вычисления и зондирование в единую систему, что позволит создавать точные и многофункциональные карты местности.
• Поддержка новых приложений. Точные локационные услуги на базе 6G расширят возможности для новых приложений, таких как иммерсивная смешанная реальность, голографическая и мультисенсорная связь.

Повседневная жизнь и Бизнес

Для бизнеса:

• Улучшенная связь. 6G обеспечит сверхбыструю и надежную связь, что позволит компаниям быстрее реагировать на изменения рынка и эффективнее управлять операциями.
• Интеграция с ИИ. Бизнес сможет использовать искусственный интеллект для анализа больших объемов данных, полученных через 6G сети, для принятия более обоснованных решений.
• Автоматизация и роботизация. 6G ускорит развитие автоматизированных и роботизированных систем, особенно в производстве и логистике.

Для повседневной жизни:

• Умные города. 6G поможет в реализации концепции умных городов, где все устройства и сервисы будут взаимосвязаны и оптимизированы для улучшения качества жизни граждан.
• Здравоохранение. Сети 6G позволят дистанционно диагностировать заболевания и проводить мониторинг состояния здоровья, что улучшит доступность и качество медицинских услуг.
• Образование и развлечения. 6G предоставит новые возможности для образовательных и развлекательных приложений, таких как интерактивное телевидение и голографические игры.

Что будет значить 6G для мира?

Стандарт связи шестого поколения — это стратегическая разработка. Представим подробно, что это значит.

Влияние 6G на мировую экономику и безопасность

6G может значительно ускорить передачу данных, что повысит эффективность и производительность во многих отраслях. Ожидается, что новый стандарт станет основой для развития новых инновационных услуг и приложений (расширенная реальность и Интернет вещей), что может стимулировать экономический рост. В целом, появление 6G может привести к созданию новых рабочих мест, к замещению некоторых существующих профессий автоматизацией и искусственным интеллектом.

С увеличением объемов передаваемых данных и сложности сетей, вопросы кибербезопасности станут еще более актуальными. 6G потребует разработки новых методов защиты данных и инфраструктуры.

Нужно помнить: 6G может улучшить возможности военной связи, обеспечивая быструю и надежную передачу больших объемов данных, это повлияет на баланс военных возможностей между государствами. Развитие 6G уже стало полем стратегического соперничества между США и Китаем, что может привести к изменениям в геополитическом балансе.

Стратегическое значение 6G для государств

Важное значение разрабатываемой технологии для мировых государств заключается в следующем:

• Государства, которые активно участвуют в разработке и внедрении 6G, могут обеспечить себе технологическое преимущество на международной арене.
• 6G может стать двигателем экономического роста, поскольку новые технологии и услуги, основанные на 6G, создадут новые рынки и рабочие места.
• 6G обещает улучшить системы связи и кибербезопасности, что критически важно для защиты национальных интересов.
• Страны, которые сотрудничают в области исследований и разработок 6G, могут укрепить международные отношения и совместно решать глобальные вызовы.
• Принципы открытости и стандартизации в разработке 6G способствуют созданию глобальных, совместимых и безопасных сетей.

Эти аспекты подчеркивают, что 6G не просто технологическое новшество, но и важный стратегический ресурс, который может определить положение государств в мировой экономике и политике в ближайшие десятилетия.

Перспективы и будущее 6G для каждого человека

Когда будет внедрена новая технология? Когда ее можно будет протестировать на своем устройстве? Ответим теперь на вопросы, волнующие рядовых пользователей.

Планируемые сроки внедрения и коммерциализации

Сроки здесь зависят от многих факторов:

• Стандартизация. 6G вступает в фазу предварительной стандартизации. В конце 2023 года 3GPP приняла обязательство по разработке системы мобильной связи шестого поколения. В марте 2024 года на встречах 3GPP в Маастрихте был определен график стандартизации 6G.
• Международный союз электросвязи. ITU играет ключевую роль в стандартизации, определяя критерии для классификации системы как технологии международной мобильной телекоммуникации (IMT). 6G обозначается как IMT-2030.
• Коммерциализация. По прогнозам, коммерциализация 6G ожидается около 2030 года. Начало разработки международного технического стандарта 6G организацией 3GPP ожидается примерно к 2025 году.

Что следует ожидать от 6G простому пользователю?

Список устройств, с которыми вы сможете использовать новый стандарт связи широк:

• Будущие модели смартфонов будут оснащены новыми чипсетами, способными работать в сетях 6G.
• Умные Часы, фитнес-браслеты и другие носимые гаджеты также будут обновлены для работы с 6G.
• Автономные транспортные средства и системы управления трафиком будут использовать 6G для связи в реальном времени.
• Устройства умного дома и системы безопасности будут подключаться через 6G для повышения эффективности и функциональности.

В обычной жизни мы сможем использовать:

• Голографические и тактильные коммуникации. Приложения, которые позволят взаимодействовать с голограммами и ощущать тактильные эффекты.
• Виртуальных двойников. Создание цифровых копий реальных объектов для различных целей, от обучения до развлечений.
• Трехмерные беспроводные сети. Игры и приложения, использующие пространственное позиционирование для новых взаимодействий.
• Квантовые коммуникации. Приложения, использующие квантовую криптографию для повышения безопасности данных.

Также появлятся улучшения уже существующих технологий и качественно новые возможности:

• Снижение времени отклика приложений, что особенно важно для онлайн-игр и приложений реального времени.
• Увеличение пропускной способности позволит стриминговым сервисам и мультимедийным приложениям предоставлять контент более высокого качества.
• Повышение скорости передачи данных, быстрая загрузка и обмен большими файлами.
• Скорость загрузки до 1 терабита в секунду позволит скачивать объемные файлы, такие как Фильмы в 4K разрешении, за секунды.
• Переход телевидения на мобильные платформы с возможностью интерактивного участия зрителей.
• Умные отражающие поверхности — технологии, позволяющие управлять распространением радиоволн для оптимизации сетевого покрытия.

LinDeal представит, что уже сделано для развития и внедрения нового стандарта связи к моменту написания этой статьи:

• В марте 2024 года на встречах 3GPP в Маастрихте (Нидерланды) был определен график стандартизации 6G, ключевые принципы для дизайна 6G, включая безопасность, открытость и устойчивость.
• На форуме по инновациям 6G, который проходил в Пекине, была представлена прототип-система для верификации сверхбольшого MIMO (Multiple Input Multiple Output), что является технической основой для приложений 6G.
• Прошел «Форум 6G 2024» — это событие было посвящено пути к 6G, с акцентом на последние исследования и разработки технологии шестого поколения.
• На конференции MWC 2024 был сделан акцент на исследованиях и разработках систем беспроводной связи 6G для обеспечения безопасности, надежности и устойчивости на глобальном уровне.

Эти достижения отражают значительный прогресс в разработке технологий 6G и подчеркивают важность международного сотрудничества и стандартизации в данной области.