- Что такое 6G и чем он отличается от 5G
- Откуда в 6G возьмется такая скорость
- Когда сеть становится сенсором
Прежде всего, для тех, кто не знает (а я, например, недавно еще не знала) — G — это generation, поколение. В случае, когда речь идет о связи, это — правила, по которым работает мобильная сеть.
Телефон — это маленький приемник и передатчик, и он общается с базовой станцией, которая отправляет данные дальше в сеть. Когда мы открываем сайт, мобильная сеть соединяет нас с инфраструктурой, где он работает. Это может быть обычный хостинг сайтов или виртуальный сервер — в зависимости от потребностей сайта. Запрос поступает туда через интернет, а содержимое страницы возвращается к телефону.
Связь с базовой станцией — первая часть этого пути, возможности которой меняются с появлением новых поколений G.
Для связи между телефоном и базовой станцией используются радиоволны различной частоты — разные участки радиочастотного спектра. Частота измеряется в герцах: например, 700 МГц, 3,5 ГГц или 30 ГГц.
Имеет значение также понятие спектра — его можно очень упрощенно представить как пространство, в котором сеть передает данные, а выделенная ей полоса частот — как ширину этого пространства. Чем шире доступная полоса, тем больше данных можно передать за то же время — то есть выше ее пропускная способность. На более высоких частотах легче найти широкие свободные полосы, но сам сигнал хуже преодолевает большие расстояния и препятствия, тогда как на более низких покрытия лучше, но полосы будут более «забитыми».
Также разница между поколениями в том, что эта технология «умеет»:
- 1G — это просто передача голоса радиоканалом.
- 2G уже кодирует голос, позволяет медленно передавать данные и отправлять текстовые сообщения — SMS.
- 5G перестраивает радиоинтерфейс и сетевую архитектуру так, чтобы можно было одновременно решать очень разные задачи: большой трафик, малую задержку, огромное количество устройств и т.д.
Словом, сначала новые G означали переход от аналоговой голосовой связи к цифровой передаче данных. А дальше каждое поколение уже меняет то, сколько данных, как быстро, с какой задержкой и для скольких устройств сеть может передавать одновременно.
Мы все, наверное, помним, как происходил переход на 4G и на 5G. Теперь настает очередь шестого поколения.
Что такое 6G и чем он отличается от 5G
6G — это следующее, шестое поколение мобильной связи. Пока что оно остается в разработке: ITU (Международный союз электросвязи, МСЭ) называет будущую систему IMT-2030, а конкретные технологии, из которых она будет состоять, еще определяются. Если честно, в наше время планы на 2030 год мне кажутся всегда немного самоуверенными, но нас всех к таким абстракциям побуждают обязанности, так почему бы они не побуждали разработчиков мобильных сетей.
5G уже умеет передавать много данных, поддерживать огромное количество устройств и обеспечивать очень малую задержку. 6G должно продвинуть эти характеристики дальше, но одновременно к мобильной сети добавляются новые задачи.
Например, сеть должна не только передавать сигнал, но и точнее определять расположение, движение и расстояние до объектов — то есть частично работать как сенсор. Наземную мобильную связь планируют теснее соединить со спутниковыми и другими неназемными сетями. Отдельным направлением становится работа сети с AI — как для управления самой сетью, так и для передачи данных между устройствами и вычислительными системами.
Меняется и масштаб. Для IMT-2030 сейчас рассматривают такие целевые характеристики:
- Пиковая скорость — 50–200 Гбит/с.
- Задержка — порядка 0,1–1 мс.
- Плотность подключений — до 10⁶–10⁸ на квадратный километр.
- Точность позиционирования — до сантиметров.
Это ориентиры для различных сценариев, а не набор показателей, которые обязательно будут достигаться одновременно. То есть смартфон с поддержкой 6G не будет автоматически показывать 200 Гбит/с.
Кроме того, разница между 5G и 6G не сводится к одной цифре. 5G прежде всего расширил возможности мобильной сети как средства связи. В 6G пытаются сделать саму сеть более сложной системой: она передает данные, определяет характеристики физической среды, объединяет различные типы сетей и все теснее взаимодействует с вычислениями.
Откуда в 6G возьмется такая скорость
Итак, 200 Гбит/с. Откуда они вообще могут взяться?
Выше мы уже говорили о пропускной способности и ширине полосы. Один из способов передать больше данных за то же время — получить более широкий канал. Проблема в том, что радиочастотный спектр уже давно используется: мобильной связью, телевидением, спутниками, радарами, Wi-Fi и множеством других систем. Найти большой сплошной кусок свободного спектра на привычных частотах непросто.
Поэтому исследователи смотрят выше — в частности, на частоты свыше 100 ГГц и так называемый sub-THz, субтергерцовый диапазон. Там можно получить значительно более широкие каналы.
И тут важное уточнение: более высокая частота сама по себе не означает более высокую скорость. Нам интересна возможность получить там более широкую полосу частот и передавать через нее больше информации.
За это, конечно, приходится платить. Мы в начале уже говорили: чем выше частота, тем сложнее сигналу преодолевать большие расстояния и препятствия. Поэтому для такой связи нужны более сложные антенны и в целом более плотная инфраструктура, формирование направленного радиолуча (beamforming).
Причем 6G не означает, что вся мобильная сеть просто переедет на 100 ГГц или в терагерцевый диапазон. Разные частоты имеют разные преимущества, поэтому будущие сети рассчитаны на использование различных диапазонов.
Читайте также: Хостинг-провайдер, интернет-провайдер и мобильный провайдер — чем они занимаются и как их не путать
Когда сеть становится сенсором
И вот тут начинается, на мой взгляд, очень интересная часть истории про 6G.
Если заглянуть не дальше, чем в Википедию, мы узнаем, например, о китайских экспериментах с технологиями, которые могут стать частью 6G. В Желтом море исследователи испытывали радар на частоте около 110 ГГц и смогли зафиксировать чрезвычайно слабые колебания поверхности воды, вызванные звуком под водой.
Здесь стоит немного разобраться с единицами. Герц — это одно колебание волны в секунду. Гигагерц — миллиард таких колебаний, а терагерц — триллион: 1000 ГГц = 1 ТГц. То есть 110 ГГц — это 0,11 ТГц, уже нижняя граница диапазона, который в исследованиях часто относят к терагерцовому.
И вот на таких частотах радиосигнал можно использовать не только для передачи данных, но и как очень чувствительный сенсор. Мы посылаем сигнал, смотрим, как он отразился и изменился, и из этого получаем информацию о физической среде.
В случае с Желтым морем подводный звук вызывает чрезвычайно слабые колебания поверхности, а радар над водой может их увидеть. То есть приемник даже не нужно опускать в воду, чтобы получить информацию о том, что происходит под ней.
А если перевернуть этот принцип? Колебания можно не только считывать, но и создавать намеренно. Подводный передатчик кодирует информацию в звуковом сигнале, звук доходит до поверхности и заставляет ее едва заметно вибрировать, а радар над водой считывает эти колебания и восстанавливает переданные данные. Фактически получается канал связи из-под воды в воздух без ретранслятора на поверхности.
Связь и зондирование (sensing) здесь начинают сливаться: тот же радиосигнал может передавать данные и одновременно давать сети информацию о физическом мире вокруг нее.
Читайте также: Как интернет изменил мир: ТОП-10 привычных вещей и явлений, которых могло не быть
Конечно, 6G не возникает на пустом месте. За последние поколения мобильные сети научились работать с большими антенными решетками, формировать направленный сигнал — beamforming — и одновременно обслуживать много устройств. А электроника постепенно добралась до частот в десятки и сотни гигагерц, которые ранее оставались преимущественно территорией специализированного оборудования и лабораторных экспериментов. Чем короче волна, тем меньшими могут быть антенные элементы — а значит, их можно разместить больше на небольшой площади и точнее управлять направлением сигнала. Значительная часть того, на чем должна строиться 6G, таким образом, уже была в 5G и 5G Advanced.
Для того чтобы 6G заработал, впереди много работы. Нужны стандарты, проверка технологий и производство, которое позволит изготовить много нужного оборудования по приемлемой цене.
Как именно будет выглядеть 6G в наших телефонах в 2030 году — вопрос открытый. Я продолжаю считать, что планы на 2030 год — вещь несколько самоуверенная.
