Mobiilside järgmine põlvkond: 6G arendus leiab oma põhjatähe

**Maku** · 22. February 2024, 18:48

6G tööstuse ja tehnoloogia ökosüsteem on tõeliselt globaalne. Kui aga juhina välja tuua üksikut riiki, siis võiks väita, et see oleks Soome, eelkõige tänu Oulu linnale.

1 — Te ei saa kunagi süüdistada mobiilsidetööstust loorberitele puhkamises. Alates esimese põlvkonna mobiilside ja teenuste esilekerkimisest 1980. aastate alguses tundub, et isegi enne seda, kui mobiiltehnoloogia põlvkond lahkub oma esialgsest tõusufaasist, on töö järgmise põlvkonna kallal alanud.

・Alates umbes aastast 2000 ja ümberkujundava 3G-mobiilsidestandardi saabumisest 2001. aastal on sidemaailm harjunud uue põlvkonna saabumisega mobiilsidevõrku igal kümnendil. See tähendab, et 2G ja 10 aastat hiljem 3G, siis 4G kümme aastat hiljem ja nüüd 5G pärast samasugust aega. Ja loogiliselt võttes 6G aastaks 2030.

・Iga põlvkonna hüppega on mobiilsidevõrgud edastanud rohkem andmeid, kiiremini, suurenenud võrgu läbilaskevõime ja väiksema latentsusaega, mis avavad mobiilirakendustele ja -teenustele uusi vaateid. Mõelge mobiilse video võimalusele, mille võimaldab 3G, andmeteenuste revolutsioonile, mille võimaldas 4G, ja 5G laiaulatuslikule ühendatud maailmale, mis pakub äritegevusele spetsiaalseid spektrilõike.

・Kuid 6G saabumine pole pelgalt "loogiline" edasiminek. 6G eesmärk on muuta tarbijate, võrkude ja seadmete omavahelist ja omavahelist suhtlemist revolutsiooniliselt ning see moodustab 2030. aasta ühiskondade ja ettevõtete aluse, kuna uued ja integreeritud funktsioonid võivad digiteerimist oluliselt edendada.

・Ja otsustades Soomes näiliselt ebatõenäolises kohas Oulus käimasoleva arendustöö põhjal, muudab 6G seda, kuidas võrgud täidavad selliseid ülesandeid nagu ühine side, tuvastus ja positsioneerimine. See lubab ehitada kriitilisi sildu füüsiliste ja virtuaalsete ruumide vahel, et võimaldada uusi kasutusjuhtumeid, optimeerides samal ajal tööstuse toiminguid.

2 — Põhjamaade tehnoloogiakeskus

・Oulu linnas, mis asub Soome keskosas 65 kraadi põhjanurgas, Helsingist veidi enam kui tunni lennu kaugusel, elab 215 000 elanikku, mis kasvab üle 3000 aastas. See on Soome juhtiv tehnoloogiakeskus.

・Kui vaadata riigi teadus- ja arendustegevuse kulutusi elaniku kohta 2022. aastal, siis Oulus investeeriti 3,437 miljardit eurot, järgnesid Vassa (2,703 miljardit eurot), riigi pealinn Helsingi 2,345 miljardi euroga ja Tampere 2,169 miljardi euroga. Rohkem kui kümnendik Oulu elanikest on üliõpilased ja keskmine vanus on 39,4 aastat. Ühtlasi on see 2026. aasta Euroopa kultuuripealinn.

・Oulu kui tehnoloogiakeskuse kujunemise üks huvitavamaid aspekte on see, et sisuliselt on tegemist ebaõnne võidutsemisega. Linn oli pikka aega Nokia tippkeskus ja seisis silmitsi suure ebakindlusega, kui sidetehnoloogia ja -teenuste hiiglane tabas 2011. aasta paiku finantsprobleeme. Otseselt või kaudselt vastutas ettevõte selles piirkonnas tuhandete töökohtade eest ning pärast Nokia kukkumist üle linna oli tuhandeid telekommunikatsiooniinsenere, kes püüdsid välja mõelda, mida edasi teha.

・Ebakindlatest väljavaadetest hämardamata leidis Oulu tuhandeid kõrgelt kvalifitseeritud ja kõrgelt haritud töötajaid, kes otsustasid uuesti alustada. See ettevõtlik vaim nägi ette mitme tehnoloogiaettevõtte asutamist, kes olid otsustanud tööd jätkata. Praegu õitseb nende ettevõtete võime traditsioonilises traadita sides.

・Näiteks traditsioonilises raadiotehnoloogias kogutud aastatepikkuseid teadmisi kasutatakse nüüd sektoris, mis on tegelikult renessanss, tänu kasvavale nõudlusele selliste toodete järele tänapäevases kaitsetööstuses. Selgunud on piirkond, mis on täis ettevõtteid, millel on suured sidepatentide portfellid, kes töötavad kõrgelt kvalifitseeritud ja kogenud sideinseneridega selliste projektide juures nagu lühilaineraadio, mis on nüüd taas väga asjakohane ja toodab sidetehnoloogiaid kaasaegsetele digitaalsetele lahinguväljadele.

・Kohaliku ühenduvus- ja raadiolahenduste ettevõtte KNL tegevjuht Toni Lindén ütleb, et selle töö hõlmab lühilaineraadio "uuesti leiutamist" ja selle tagasitoomist tänapäeva.

・„Meie KNL-is pakume täiesti sõltumatut suhtluslahendust [Soome] valitsuse kasutusjuhtudele, kus ebaõnnestumine ei ole võimalik. On olemas taktikaline kasutusjuht, kus teil võib olla tuumikvõrk, mis võib [kasutada] traditsioonilisi kõrgema sagedusega raadiosagedusalasid, kuid see võib ka [toetada] LTE-d ja privaatseid 5G-lahendusi, ”ütleb ta. „Me ühendame need klastrid väga laia tegevuskeskkonna ja piirkonna lõikes. Meie raadiosüsteemi kahe sõlme vaheline kaugus võib olla tuhandeid kilomeetreid, ilma et oleks vaja muud infrastruktuuri.

3 — Oulu Ülikool

・Soome on juba mõnda aega 6G-s mängu ees olnud. Tegelikult sai riigi teadusuuringud ebatõenäolise tõuke Donald Trumpilt, kes USA 5G arengu olukorra üle kurtes nõudis, et riik alustaks 6G-ga. Oulu ülikooli säuts andis 45. presidendile teada, et 6G töö on juba alanud, mistõttu on akadeemilise asutuse veebisaidil näha tohutut liiklust.

・ Oulu Ülikool on ehk ainulaadsel kombel väga hästi loodud mobiilsideuuringuteks. Sellel on ülikoolilinnakus juba 5G mitte-eraldi ja eraldiseisvad võrgud, mis testivad 2-, 4- ja 6-kiire 5G lahendusi ning millel on sageduslitsents 3,5 GHz/60 MHz kogu ülikoolilinnakus. See toetab 5G-d välitingimustes koos makro leviala ja siseseadmetega. Samuti uurib see mobiilset asjade internetti (IoT) ja ülikoolilinnakus on rohkem kui 400 anduriplatvormi, mis toetavad LoRa ja NB-IoT ühenduvust.

・6G avalikul uurimistööl Soomes on kolm põhikomponenti: 6G Soome 6G SNS; 6G sild; ja 6G lipulaev.

・Soome 6G oli 2022. aasta mais moodustatud riikliku 6G koalitsiooni ajendiks, et juhtida 6G poliitikat ja muid strateegilisi arutelusid, samal ajal kui ELi tasandil on 62 põhitehnoloogiate osas, mis hõlmavad 62 projekti, mille rahastamine on Hexa-X-i toetusel rahastatud 380 miljonit eurot. ja Hexa-X-II projektid.

・6G Bridge on Business Finlandi rahastusprogramm, mis kestab 2023. aasta jaanuarist kuni 2026. aasta detsembrini eelarvega 130 miljonit eurot. Praegu toetab see umbes 30 projekti.

・Oulu ülikooli tegevuse tuumaks on 6G lipulaev, mis väidetavalt on maailma esimene 6G uurimisprogramm. Riiklik teadusuuringute lipulaev, mis algab 2018. aastal – nagu Donald Trump praegu teab – ja mis on jõudnud oma teise faasi 2022. aasta mais, on selle summa 251 miljonit eurot ja see kestab 2026. aasta lõpuni. Praegu hõlmab see 500 teadlast alates 50 rahvusest ja on juba koostanud 13 6G aruannet, 2700 eelretsenseeritud artiklit ja 100 doktoritööd. Umbes 400 uurimisprojekti on lõpetatud või pooleli.

・6G lipulaeva programmi keskmes näeb 6G ette andmepõhise jätkusuutliku tulevikuühiskonna toetamise, mida võimaldab peaaegu kohene piiramatu traadita ühenduvus. Peamised tõukejõud sellistele uurimisvaldkondadele nagu digitaalne kaasamine garanteeritud ühenduvuse kaudu; uued ökosüsteemid ja ärimudelid; lõppkasutaja usaldus; teenusepõhise võrguarhitektuuri arendamine; kohalik ühenduvus, mis võimaldab 6G metaversiooni; ning tehisintellekti (AI) toega võrgud ja rakendused. 6G arendamisel on mitmeid toimivaid eeldusi, näiteks praeguse saidi tiheduse säilitamine 10-kordse andmemahu suurenemisega, kuid vaid poole 5G energiatarbimisega.

・Ülikool loodab oma 6G püüdlustes korrata oma tööd 5G arendamisel ja 4G enne seda. Viimase osas lõi ülikool väidetavalt esimese avatud testvõrgu 4G/LTE jaoks, mis viis 2018. aastal 5G kontseptsiooni tõendini (PoC). Selle töö käigus katsetati 5G mmWave võrke 2018. aasta Pyeongis taliolümpiamängude jaoks. Chang koostöös ETRI ja Soome mobiilitehnoloogia hiiglase Nokiaga, millel on Oulus märkimisväärne kohalolek, sealhulgas ülikooli laborid.

・Olles 2019. aastal algatanud operaatoritasemel reaalajas mikrooperaatori 5G New Radio (NR) võrgu ja 2020. aastal töötanud 5G+ võrkude kallal, töötas ülikool välja oma esimesed 6G PoC seadmed 2023. aastal eesmärgiga arendada oma esimene 6G võrk 2025. aastal – enne Algab 6G standardimine. Ülikoolis on ka energiatarbimise/tootmise mõõtmise keskkond, vaadeldes integratsiooni erinevate vertikaalsete tööstusharudega. Lõppkokkuvõttes toimub tegevuskava areng 6GTesti võrgu (6GTN) suunas.

・6G lipulaeva direktor Matti Latva-Aho usub, et tema asutuse 6G töö erineb oluliselt 13 muust riigi teadusuuringute lipulaevast. "Oleme ainus lipulaev, mida juhib üks organisatsioon," märgib ta. "Me saime valitsuselt 25 miljonit eurot ettemaksu. [see on võimaldanud] meil alustada uusi tegevusi ja teha kriitilisi värbamisi uutele professoritele jne. Ühes teaduskonnas töötab umbes 100 teadlast kuus aastat. Pooled neist keskenduvad traadita sidele ja teine pool vaatlevad erinevaid aspekte alates materjaliteadusest kuni tehisintellekti ja ML [masinõppe] algoritmide, rakenduste ja teenusteni.

4 — Peamised uurimissambad

・6G lipulaevaprogrammil on mitu peamist strateegilist uurimisvaldkonda: traadita ühenduvuslahendused; seadmete ja vooluringide tehnoloogiad; hajutatud intelligentne juhtmeta andmetöötlus; ning jätkusuutlikud inimkesksed teenused ja rakendused. Selle uurimistöö on nüüd jõudnud teise faasi ja pärast 6G tehnoloogia võimaldajate loomist töötab see nüüd 6GTN ja 6G vertikaalsete rakenduste kallal, mille tulemuseks on lõpuks loodetavasti 6G nägemusjuht.

・Oulu uurimisrühm näeb tulevaste 6G-uuringute osas kolme põhivektorit. Üldlevinud ühenduvus on üks; tehisintellekt (AI) ja sidesüsteemid on teine; ja kolmas on integreeritud tajumine ja suhtlemine. Üks näide tuvastustööst on täpse asukoha määramine kuni mõne sentimeetrini, sealhulgas sisekeskkonnas.

・Uurimisprogrammide peamisi tehnoloogilisi suundi selgitades ütleb Latva-Aho, et teadusuuringute põhisammast on neli. Traadita ühenduvus on neist suurim ja keskendub sellele, milline näeb välja 6G raadiojuurdepääsu tulevik. „Kuidas me raadiosignaale edastame? Milliseid võrgufunktsioone me vajame? Siis seadmeid ja milliseid tehnoloogiaid vaadata,” selgitab ta. “Kuidas me varustust rakendame? Kuidas rakendame raadioid ja muid tulevasi skeemitehnoloogiaid, mida vajame? Kuidas seda kõike energiasäästlikult teha?

・Seoses 6G vertikaalsete rakendusvaldkondade uurimistööga püüab Oulu meeskond vastata vajadustele ja tulevaste tehnoloogiate eksklusiivsele kasutuselevõtule valitud stsenaariumides. Esialgsed huvipakkuvad teemad on tervis ja meditsiin, energeetika, julgeolek ja kaitse.

・Viimase kohta ütleb Latva-Aho: „Ülikoolil on kaitsealaste teadusuuringute alal pikk ajalugu ja ta on paljude aastate jooksul arendanud operatiivseid sidesüsteeme sõjaliste koormuste jaoks. See on valdkond, mis nõuab suurt töökindlust ja minimaalset latentsust. Kaitserakendusvaldkonnaga sarnaseid valdkondi on palju ja samad tehnilised nõuded. Üks kõige rangemate nõuetega valdkondi on olnud meditsiin.

・Latva-Aho soovib rõhutada, et 6G võrkude üldlevinud globaalse katvuse kujundamise kontekstis peavad kõik rääkima jätkusuutlikkuse arengu eesmärkidest.

・„See demokratiseerib teenused kõigile, olenemata sellest, kus te elate, kui olete rikas jne. Kaugpiirkondade ühenduvusprobleemidega tegelemine pole sageli üldsegi tehniline, vaid poliitiline, majanduslik ja sotsiaalne. Kui teil on oma uurimisprogrammile selline mitu vaadet, on tõenäoliselt kaks erinevat suunda. Mõned neist on traadita tehnoloogia valdkonna uusimad edusammud, teised [millegi väljatöötamine] on vastupidavad, piisavalt odavad ja taskukohased, ”ütleb ta.

・"Uuringud on andnud meile palju mõtlemisainet. IBM on aktiivselt proovinud vaidlustada olemasolevat mobiilioperaatori domeeni. Oleme rääkinud kohalikest 6G kontseptsiooni spektrilitsentsidest, mida võiks anda igaüks, kes teeb infrastruktuuriinvesteeringuid, nagu kaubanduskeskused, ülikoolilinnakud, lennujaamad, haiglad. Kellelgi on stiimul investeerida millessegi konkreetsesse, mis nõuab midagi ainulaadset.

5 — 6G teenuste eelised

・See kasutab ära 6G võrkude olemuslikku tehnilist olemust. Asukoht ja, mis kõige tähtsam, asukoha kontekst on väga olulised. Kas kasutaja on tehases? Haigla? Kuhu tehases või haiglas? See on oluline ja tähendab, et võrk võib toetada väga spetsiifilisi rakendusi, mis võivad erinevates kohtades erineda. Selle tagajärjeks on see, et 6G ökosüsteem vajab rohkem ja üsna tõenäoliselt uusi mängijaid.

・Teine Oulu uurimisprogrammi põhiaspekt ja alus on see, et arendusmeeskonna arvates on rõhk uutel 6G teenustel, mis on ühiskondlikult kasulikud. Kohalikule näitele viidates märgib Latva-Aho, et tervishoiukulud on Soomes tavaliselt kõrged ja arendatava 6G tehnoloogiaga saaks neid vähendada.

・Kuid selleks, et see juhtuks, möönab ta, et ökosüsteem vajab uusi tegijaid, kes mitte ainult ei rakenda selliseid tehnoloogiaid, vaid osalevad ka võimaldamisfaasis. Jällegi, tervishoiurakendustele viidates, rõhutab Latva-Aho, et kõigi jaoks toimimiseks peab ribalaius ja võrgu kättesaadavus ja võimekus olema kõikjal olemas. Ta nendib, et 6G edukaks toimimiseks on tööstuse vertikaalsed mängijad üliolulised.

・"5G idee oli proovida lisada uus vertikaalne ala. [6G-ga] peame rikastama rakendusruumi ja võimalusi, et kasutada ära seda, mis meie ühiskonda tõhusamaks muudab. Peame tõsisemalt mõtlema, kuidas kaasata kriitilist tööd, kui inimesed [vajavad] kaasa lööma. Need vertikaalsed kihid peavad jagama ka [tulu] kooki ja sellele peame lisama usaldust. Kui saame, on meil IoT-tüüpi seadmeid, millel on masinapõhine side, kõikjal erineva ühenduvusega.

・Latva-Aho märgib ka, et 6G teenuste arendamise käigus ilmuvad ka uued Wi-Fi versioonid, mille Wi-Fi 7 massiline kasutuselevõtt on peagi käes, ning et selle uue traadita ühenduse standardi tehnilised eesmärgid ei erine nii palju kui praegu. vaatasid telekommunikatsioonimängijad 6G-ga.

・Inimesed ei hooli sellest, millist ühenduvusmeetodit nad kasutavad, lisab ta. See tähendab, et arendajad peavad keskenduma teenuse kontekstile. Taas kord, Latva-Aho jaoks on asukohakontekst võtmeks. Lennujaamades, spordiareenidel, haiglates ja kodus pakutakse erinevaid teenuseid.

・„Kasutame kontekstist sõltuvat kõige tõhusamat traadita juurdepääsu lahendust. Mõnikord soovite kasutada Wi-Fi-d, mõnikord 6G-d või isegi patenteeritud IoT-d. [Meil] võib olla positiivne võimalus kohandada raadioühenduse lahendusi mõne kõige olulisema ja kriitilise tähtsusega vertikaalse rakenduse jaoks ning seejärel kohandub süsteem automaatselt. Seega toimub teenusevoog ja võrguarhitektuur – võib-olla aeglasemalt, kui me arvame, kuid see juhtub.

・Ülikool usub ka, et üks peamisi 6G revolutsiooni elluviimise võimaldajaid on kiirete biosensorite olemasolu. Selleks töötab ülikool välja ja arendab selliseid andureid, et need töötaksid ühenduvuslahenduste üle "äärmuslikel" kiirustel. Ja tarkvaraside on üks neist valdkondadest, sest 6G sagedusribal peab tõesti suure andmeedastuskiiruse tagamiseks olema piisavalt ribalaiust. Seda arengut ei toimu praegustes olemasolevates sagedusalades, mis on kasutusel alla 6 GHz.

・Vaadates tööd tehisintellekti ja masinõppe valdkonnas, võtab ülikool kasutusele kahesuunalise lähenemisviisi. Kõigepealt uuritakse, kuidas kasutada AI-d ja ML-i, et optimeerida paremaid võrgufunktsioone automatiseeritud viisil. Teine uurib viise, kuidas kasutada ära traadita võrkude hajutatud olemust, et teha paremaid tehisintellektist inspireeritud rakendusi.

・Uuring märgib suurt hulka juba olemasolevaid traadita seadmeid, mis koguvad reaalajas andmeid, ja uuritakse, kuidas need AI- ja ML-algoritmid reaalajas paremaks muuta. See nõustub sellega, et need ei ole kunagi täiesti reaalajas, kuid kindlasti on see tulevase töö tugisammas.

https://www.computerweekly.com/featu...its-north-star