- Czym jest 6G i jak różni się od 5G
- Skąd w 6G weźmie się taka prędkość
- Kiedy sieć staje się czujnikiem
Przede wszystkim, dla tych, którzy nie wiedzą (a ja, na przykład, niedawno jeszcze nie wiedziałam) — G — to generation, pokolenie. W przypadku, gdy mowa o łączności, to — zasady, według których działa sieć mobilna.
Telefon — to mały odbiornik i nadajnik, który komunikuje się z stacją bazową, która przesyła dane dalej w sieci. Kiedy otwieramy stronę internetową, sieć mobilna łączy nas z infrastrukturą, w której ona działa. Może to być zwykły hosting stron internetowych lub serwer wirtualny — w zależności od potrzeb strony. Żądanie trafia tam przez internet, a zawartość strony wraca do telefonu.
Łączenie z stacją bazową — to pierwszy odcinek tej drogi, którego możliwości zmieniają się wraz z pojawieniem się nowych pokoleń G.
Do komunikacji między telefonem a stacją bazową używane są fale radiowe o różnych częstotliwościach — różne obszary widma radiowego. Częstotliwość mierzy się w hercach: na przykład, 700 MHz, 3,5 GHz czy 30 GHz.
Ma znaczenie także pojęcie widma — można je bardzo uprościć jako przestrzeń, w której sieć przesyła dane, a przydzielony jej pasmo częstotliwości — jako szerokość tej przestrzeni. Im szersze dostępne pasmo, tym więcej danych można przesłać w tym samym czasie — czyli wyższa jej przepustowość. Na wyższych częstotliwościach łatwiej znaleźć szerokie wolne pasma, ale sam sygnał gorzej pokonuje duże odległości i przeszkody, podczas gdy na niższych pokrycie jest lepsze, ale pasma będą bardziej "zajęte".
Różnica między pokoleniami polega również na tym, co ta technologia "potrafi":
- 1G — to po prostu przesyłanie głosu przez kanał radiowy.
- 2G już koduje głos, pozwala na wolne przesyłanie danych i wysyłanie wiadomości tekstowych — SMS.
- 5G przekształca interfejs radiowy i architekturę sieci w taki sposób, aby można było jednocześnie rozwiązywać bardzo różne zadania: duży ruch, małe opóźnienie, ogromna liczba urządzeń itp.
Krótko mówiąc, na początku nowe G oznaczały przejście od analogowej łączności głosowej do cyfrowego przesyłania danych. A potem każde pokolenie już zmienia to, ile danych, jak szybko, z jakim opóźnieniem i dla ilu urządzeń sieć może przesyłać jednocześnie.
Wszyscy pewnie pamiętamy, jak przebiegało przejście na 4G i 5G. Teraz nadszedł czas szóstego pokolenia.
Czym jest 6G i jak różni się od 5G
6G — to następne, szóste pokolenie łączności mobilnej. Na razie pozostaje w fazie rozwoju: ITU (Międzynarodowy Związek Telekomunikacyjny, ITU) nazywa przyszły system IMT-2030, a konkretne technologie, z których się składa, są jeszcze określane. Szczerze mówiąc, w dzisiejszych czasach plany na 2030 rok wydają mi się zawsze trochę zarozumiałe, ale wszyscy jesteśmy zmuszani do takich abstrakcji, więc czemu nie mieliby oni zmuszać twórców sieci mobilnych.
5G już potrafi przesyłać wiele danych, wspierać ogromną liczbę urządzeń i zapewniać bardzo małe opóźnienie. 6G ma przesunąć te charakterystyki dalej, ale jednocześnie do sieci mobilnej dodawane są nowe zadania.
Na przykład, sieć ma nie tylko przesyłać sygnał, ale także dokładniej określać lokalizację, ruch i odległość do obiektów — czyli częściowo działać jako czujnik. Lądowa łączność mobilna ma być ściślej połączona z sieciami satelitarnymi i innymi niena ziemnymi sieciami. Oddzielnym kierunkiem staje się praca sieci z AI — zarówno do zarządzania samą siecią, jak i do przesyłania danych między urządzeniami a systemami obliczeniowymi.
Zmienia się także skala. Dla IMT-2030 obecnie rozważane są takie docelowe charakterystyki:
- Maksymalna prędkość — 50–200 Gb/s.
- Opóźnienie — rzędu 0,1–1 ms.
- Gęstość połączeń — do 10⁶–10⁸ na kilometr kwadratowy.
- Dokładność pozycjonowania — do centymetrów.
To orientacyjne punkty dla różnych scenariuszy, a nie zestaw wskaźników, które muszą być osiągane jednocześnie. To znaczy, że smartfon z obsługą 6G nie będzie automatycznie pokazywał 200 Gb/s.
Poza tym różnica między 5G a 6G nie sprowadza się do jednej liczby. 5G przede wszystkim rozszerzyło możliwości sieci mobilnej jako środka komunikacji. W 6G starają się uczynić samą sieć bardziej skomplikowanym systemem: przesyła dane, określa cechy fizycznego środowiska, łączy różne typy sieci i coraz ściślej współdziała z obliczeniami.
Skąd w 6G weźmie się taka prędkość
Otóż, 200 Gb/s. Skąd one w ogóle mogą się wziąć?
Wyżej już mówiliśmy o przepustowości i szerokości pasma. Jednym ze sposobów na przesłanie większej ilości danych w tym samym czasie — jest uzyskanie szerszego kanału. Problem polega na tym, że widmo radiowe jest już od dawna wykorzystywane: przez łączność mobilną, telewizję, satelity, radary, Wi-Fi i wiele innych systemów. Znalezienie dużego ciągłego kawałka wolnego widma na zwykłych częstotliwościach nie jest łatwe.
Dlatego badacze patrzą wyżej — w szczególności na częstotliwości powyżej 100 GHz i tzw. sub-THz, subterahercowy zakres. Tam można uzyskać znacznie szersze kanały.
I tutaj ważne jest doprecyzowanie: wyższa częstotliwość sama w sobie nie oznacza wyższej prędkości. Interesuje nas możliwość uzyskania tam szerszego pasma częstotliwości i przesyłania przez nie większej ilości informacji.
Za to, oczywiście, trzeba płacić. Już na początku mówiliśmy: im wyższa częstotliwość, tym trudniej sygnałowi pokonywać duże odległości i przeszkody. Dlatego do takiej łączności potrzebne są bardziej skomplikowane anteny i ogólnie gęstsza infrastruktura, formowanie kierunkowego promienia radiowego (beamforming).
Przy czym 6G nie oznacza, że cała sieć mobilna po prostu przeniesie się na 100 GHz czy w zakres terahercowy. Różne częstotliwości mają różne zalety, dlatego przyszłe sieci są zaprojektowane do wykorzystania różnych zakresów.
Przeczytaj także: Dostawca hostingu, dostawca internetu i dostawca mobilnego — czym się zajmują i jak ich nie mylić
Kiedy sieć staje się czujnikiem
I tutaj zaczyna się, moim zdaniem, bardzo interesująca część historii o 6G.
Jeśli zajrzymy do Wikipedii, dowiemy się na przykład o chińskich eksperymentach z technologiami, które mogą stać się częścią 6G. W Morzu Żółtym badacze testowali radar na częstotliwości około 110 GHz i byli w stanie zarejestrować niezwykle słabe wibracje powierzchni wody, spowodowane dźwiękiem pod wodą.
Warto tutaj nieco rozjaśnić jednostki. Hertz — to jedno wibracje fali na sekundę. Gigaherc — miliard takich wibracji, a teraherc — trylion: 1000 GHz = 1 THz. To znaczy, że 110 GHz — to 0,11 THz, już dolna granica zakresu, który w badaniach często odnosi się do terahercowego.
I na takich częstotliwościach sygnał radiowy można wykorzystywać nie tylko do przesyłania danych, ale także jako bardzo czuły czujnik. Wysyłamy sygnał, patrzymy, jak się odbił i zmienił, i na tej podstawie uzyskujemy informacje o fizycznym środowisku.
W przypadku Morza Żółtego dźwięk podwodny wywołuje niezwykle słabe wibracje powierzchni, a radar nad wodą może je zobaczyć. To znaczy, że odbiornik nawet nie musi być zanurzony w wodzie, aby uzyskać informacje o tym, co się pod nią dzieje.
A jeśli odwrócić tę zasadę? Wibracje można nie tylko odczytywać, ale także tworzyć celowo. Podwodny nadajnik koduje informacje w sygnale dźwiękowym, dźwięk dociera do powierzchni i sprawia, że ona ledwo drży, a radar nad wodą odczytuje te wibracje i odtwarza przesłane dane. W rzeczywistości powstaje kanał komunikacyjny z pod wody do powietrza bez retransmitera na powierzchni.
Łączność i sondowanie (sensing) zaczynają się tutaj zlewać: ten sam sygnał radiowy może przesyłać dane i jednocześnie dostarczać sieci informacji o fizycznym świecie wokół niej.
Przeczytaj także: Jak internet zmienił świat: TOP-10 zwykłych rzeczy i zjawisk, których mogłoby nie być
Oczywiście, 6G nie powstaje w próżni. W ciągu ostatnich pokoleń sieci mobilne nauczyły się pracować z dużymi siatkami antenowymi, formować kierunkowy sygnał — beamforming — i jednocześnie obsługiwać wiele urządzeń. A elektronika stopniowo dotarła do częstotliwości w dziesiątkach i setkach gigaherców, które wcześniej pozostawały głównie terytorium specjalistycznego sprzętu i eksperymentów laboratoryjnych. Im krótsza fala, tym mniejsze mogą być elementy antenowe — a zatem można ich umieścić więcej na małej powierzchni i dokładniej kierować kierunkiem sygnału. Znaczna część tego, na czym ma się opierać 6G, w ten sposób już była obecna w 5G i 5G Advanced.
Aby 6G mogło działać, przed nami wiele pracy. Potrzebne są standardy, weryfikacja technologii i produkcja, która pozwoli na wytwarzanie wielu potrzebnych urządzeń w akceptowalnej cenie.
Jak dokładnie będzie wyglądać 6G w naszych telefonach w 2030 roku — to otwarte pytanie. Nadal uważam, że plany na 2030 rok to rzecz nieco zarozumiała.
