English
version
Задать вопрос

Новости

Все теги
Подписаться на новости

Подпишитесь на рассылку, чтобы всегда быть в курсе последних новостей в мире технологий

Вы успешно подписались!

Мы отправили вам на указанный адрес письмо со ссылкой-подтверждением.

Закрыть
8 июля 2021

Михаэль Пеетерс из imec рассказал о технологиях сетей 6G

8 июля 2021 года — Издание networkcomputing.com опубликовало статью вице-президента imec по исследованиям и разработкам систем связи Михаэля Пеетерса (Michael Peeters) «Пять революционных характеристик сетей 6G завтрашнего дня».

Imec является ведущим мировым исследовательским и инновационным центром в области наноэлектроники и цифровых технологий. Уникальность imec обусловлена сочетанием широко известного лидерства в области технологий изготовления микросхем и большого опыта в области программного обеспечения и информационных технологий. Используя инфраструктуру мирового класса, локальную и глобальную экосистему партнеров во множестве отраслей, imec создает прорывные инновационные технологии в таких областях, как здравоохранение, умные города и мобильность, логистика и производство, энергетика.

Как пишет Михаэль Пеетерс, телекоммуникационная отрасль постоянно разрабатывает инновационные технологии, способные удовлетворить растущий спрос на мобильную передачу данных, который в этом сегменте практически удваивается каждые два года. За последние два десятилетия появились уже три поколения технологий сотовых сетей: развертывание 3G в 2001 году, коммерческое внедрение 4G в 2009 году и, наконец, установка и запуск первых сетей 5G сегодня. Параллельно свое место под солнцем  заняли и другие разновидности мобильной передачи данных, такие как Wi-Fi. Тем не менее, считает Михаэль Пеетерс, все эти новые разработки не способны утолить постоянную жажду большей пропускной способности. К этому следует добавить потребность во все более низких показателях задержки, особенно для промышленного применения, где они стали критически важным требованием к непрерывному выполнению операций.

Прогнозируемое глобальное потребление мобильных данных (эксабайтов в месяц). Источник: Отчет Ericsson о мобильности (Ericsson Mobility Report), ноябрь 2020 г.

Именно поэтому телеком-сектор начал подготовку к следующему этапу — внедрению шестого поколения мобильных сетей (6G). По общему признанию, это самое начало: международные стандарты 6G все еще находятся в разработке. Но уже сейчас ясно, что 6G оставит своих предшественников далеко позади. В подтверждение этого тезиса Михаэль Пеетерс приводит следующие характеристики сетей 6G.

100 гигабит в секунду (Гбит/с)

Для большинства мобильные широкополосные сети — это просто инструмент потоковой передачи фильмов и сериалов на ходу или быстрой загрузки больших файлов, когда и где угодно. Всем нужна только скорость. На протяжении более двух десятилетий скорость была главным преимуществом, которое операторы связи продавали в попытке привлечь клиентов. Дело в том, что мы продолжаем делиться все большим количеством видео (файлов) через интернет. Статистика показывает, например, что просмотры видео на YouTube ежедневно превышают более одного миллиарда часов. И три четверти пользователей YouTube получают доступ к этой платформе с помощью мобильных устройств.

Ключевым моментом для пользователей таких платформ является возможность доступа к  загрузкам в любое время и в любом месте, а также просмотр видео в максимально возможном разрешении. Эта тенденция продолжит свое развитие в сетях 6G — прогнозируемая скорость загрузки достигнет не менее 100 Гбит/с. Это в десять раз быстрее, чем теоретически возможная скорость загрузки в сети 5G, и в 300 раз быстрее, чем в самых продвинутых современных сетях 4G.

Частоты 100 ГГц и более

Чем выше частота, тем больше доступная полоса пропускания. Таким образом, чтобы достичь заданных полос пропускания, нужно будет использовать более высокие радиочастоты. Например, сети 4G ограничены частотами до 2,5 ГГц, а сети 5G работают в диапазонах 28 и 39 ГГц. Ожидается, что следующие поколения мобильных сетей, включая 6G, будут использовать частоты выше 100 ГГц.

Показатель задержки в несколько микросекунд

Пользовательский опыт при использовании мобильной связи зависит не только от объема данных, которые люди могут быстро загрузить. Для многих приложений латентность сети является не менее важным фактором. Например, при просмотре телепрограмм в прямом эфире показатель задержки может непосредственно влиять на пользовательский опыт.

По общему признанию, внедрение сетей 5G, в которых показатель задержки составляет менее одной миллисекунды, уже должно положить конец подобным сбоям. А 6G предлагает еще меньший показатель задержки всего в несколько микросекунд. Что будет особенно необходимо для поддержки растущего числа приложений интернета вещей (IoT).

Это открывает путь к дальнейшему развитию систем управления с обратной связью, которые независимо управляют машинами и сложными производственными процессами на основе данных, получаемых с датчиков в реальном времени, а также чувствительных ко времени медицинских приложений интернета вещей, таких как обработка и интерпретация сигналов электрокардиограммы (ЭКГ) или электроэнцефалограммы (ЭЭГ).

Десять миллионов подключенных устройств на км²

Возможности интернета вещей определяются количеством подключенных датчиков и устройств. Здесь также прогнозируется колоссальный рост. Исследовательская компания Statista опубликовала прогноз, согласно которому к 2025 году интернет вещей будет состоять из почти 31 миллиарда устройств по сравнению с 12-13 миллиардами устройств сегодня. С постоянно растущим числом устройств возникает проблема подключения к интернету как можно большего числа устройств (на м² или км²). Этот показатель называется плотностью подключения.

Сегодняшние сети 4G достигают плотности подключения около 100 000 устройств на км². 5G уже справляется намного лучше, позволяя подключать 1 миллион устройств на км². А с внедрением сетей 6G вполне достижимой становится цифра в 10 миллионов подключенных устройств на км².

Энергопотребление менее 1 наноджоуля на бит

Как уже говорилось, сети 6G должны будут использовать более высокие радиочастоты, чтобы удовлетворить потребность в растущей пропускной способности. Но одна из проблем заключается в том, что микрочипы не могут пока работать в этих частотных диапазонах энергоэффективным образом. При этом энергоэффективность является одной из основных проблем телекоммуникационной отрасли.

В своем недавнем отчете компания Ericsson отметила, что потребление энергии мобильными сетями действительно может резко возрасти, и результатом может стать как нанесение урона окружающей среде, так и увеличение общих затрат на развертывание сетей.

Телекоммуникационная отрасль уже принимает меры: по данным оператора связи Orange, внедрение новых технологий и программного обеспечения может снизить энергопотребление сетей 5G в 10 раз (на один передаваемый гигабит) к 2025 году по сравнению с 4G. А к 2030 году этот показатель может достичь 20 раз.

Сегодняшние усилия по увеличению энергоэффективности мобильных сетей рискуют быть нивелированы быстро растущими объемами данных, которые необходимо передавать. В течение многих лет аналогичная битва шла в центрах обработки данных — она касалась использования оптоволоконных соединений, которые должны обрабатывать как можно больше данных при сохранении высокой энергоэффективности. Сегодня в испытательных установках волоконная оптика потребляет несколько сотен фемтоджоулей на бит (1 фемтоджоуль равен 10 в минус 15-ой степени джоулям). В случае с сетями 6G разработчики  поставили цель снизить потребление энергии до менее 1 наноджоуля (10 в минус девятой степени джоулей) на бит.

Разработчики возлагают большие надежды на новые материалы типа III-V, такие как фосфид индия (InP), хотя они еще не поддаются интеграции на кремниевую платформу. Поэтому исследовательское сообщество изучает гибридные подходы с использованием материалов типа III-V/КМОП, исследуя возможности гетерогенного комбинирования материалы III-V с технологией КМОП — то, как эти материалы работают с точки зрения надежности, какие вступают в силу механизмы деградации и т.д.

Таким образом, ученые стремятся создать технологию мобильных устройств, которая могла бы эффективно и экономично работать на частотах 100 ГГц и выше.

Источник

Теги
Мы в соцсетях
Задать вопрос




    ×