- Що таке 6G і чим він відрізняється від 5G
- Звідки в 6G візьметься така швидкість
- Коли мережа стає сенсором
Перш за все, хто не знає (а я, наприклад, нещодавно ще не знала) — G — це generation, покоління. У випадку, коли ідеться про зв’язок, це — правила, за яким працює мобільна мережа.
Телефон — це маленький приймач і передавач, і він спілкується з базовою станцією, яка відправляє дані далі в мережу. Коли ми відкриваємо сайт, мобільна мережа з’єднує нас з інфраструктурою, де він працює. Це може бути звичайний хостинг сайтів або віртуальний сервер — залежно від потреб сайту. Запит надходить туди через інтернет, а вміст сторінки повертається до телефона.
Зв’язок із базовою станцією — перша ділянка цього шляху, можливості якої й змінюються з появою нових поколінь G.
Для зв’язку між телефоном і базовою станцією використовуються радіохвилі різної частоти — різні ділянки радіочастотного спектра. Частота вимірюється в герцах: наприклад, 700 МГц, 3,5 ГГц чи 30 ГГц.
Має значення також поняття спектру — його можна дуже спрощено уявити як простір, у якому мережа передає дані, а виділену їй смугу частот — як ширину цього простору. Що ширша доступна смуга, то більше даних можна передати за той самий час — тобто вища її пропускна спроможність. На вищих частотах легше знайти широкі вільні смуги, але сам сигнал гірше долає великі відстані та перешкоди, тоді як на нижчих покриття краще, але смуги будуть більш «забиті».
Також різниця між поколіннями в тому, що ця технологія «вміє»:
- 1G — це просто передача голосу радіоканалом.
- 2G вже кодує голос, дозволяє повільно передавати дані і надсилати текстові повідомлення — SMS.
- 5G перебудовує радіоінтерфейс і мережеву архітектуру так, щоб можна було одночасно вирішувати дуже різні задачі: великий трафік, малу затримку, величезну кількість пристроїв тощо.
Словом, спочатку нові G означали перехід від аналогового голосового зв’язку до цифрової передачі даних. А далі кожне покоління вже змінює те, скільки даних, як швидко, з якою затримкою і для скількох пристроїв мережа може передавати одночасно.
Ми всі, мабуть, пам’ятаємо, як відбувався перехід на 4G і на 5G. Тепер настає черга шостого покоління.
Що таке 6G і чим він відрізняється від 5G
6G — це наступне, шосте покоління мобільного зв’язку. Поки що воно лишається у розробці: ITU (Міжнародний союз електрозв’язку, МСЕ) називає майбутню систему IMT-2030, а конкретні технології, з яких вона складатиметься, ще визначаються. Якщо чесно, в наш час плани на 2030 рік мені видаються завжди трохи самовпевненими, але нас всіх до таких абстракцій спонукають обов’язки, то чому ж би вони не спонукали розробників мобільних мереж.
5G уже вміє передавати багато даних, підтримувати величезну кількість пристроїв і забезпечувати дуже малу затримку. 6G має посунути ці характеристики далі, але заразом до мобільної мережі додаються нові задачі.
Наприклад, мережа має не тільки передавати сигнал, а й точніше визначати розташування, рух і відстань до об’єктів — тобто частково працювати як сенсор. Наземний мобільний зв’язок планують тісніше поєднати із супутниковими та іншими неназемними мережами. Окремим напрямком стає робота мережі з AI — як для керування самою мережею, так і для передачі даних між пристроями та обчислювальними системами.
Змінюється й масштаб. Для IMT-2030 зараз розглядають такі цільові характеристики:
- Пікова швидкість — 50–200 Гбіт/с.
- Затримка — порядку 0,1–1 мс.
- Щільність підключень — до 10⁶–10⁸ на квадратний кілометр.
- Точність позиціонування — до сантиметрів.
Це орієнтири для різних сценаріїв, а не набір показників, які обов’язково досягатимуться одночасно. Тобто смартфон із підтримкою 6G не показуватиме автоматично 200 Гбіт/с.
До того ж різниця між 5G і 6G не зводиться до однієї цифри. 5G передусім розширив можливості мобільної мережі як засобу зв’язку. У 6G намагаються зробити саму мережу складнішою системою: вона передає дані, визначає характеристики фізичного середовища, об’єднує різні типи мереж і дедалі тісніше взаємодіє з обчисленнями.
Звідки в 6G візьметься така швидкість
Отже, 200 Гбіт/с. Звідки вони взагалі можуть узятися?
Вище ми вже говорили про пропускну спроможність і ширину смуги. Один зі способів передати більше даних за той самий час — отримати ширший канал. Проблема в тому, що радіочастотний спектр уже давно використовується: мобільним зв’язком, телебаченням, супутниками, радарами, Wi-Fi та купою інших систем. Знайти великий суцільний шматок вільного спектра на звичних частотах непросто.
Тому дослідники дивляться вище — зокрема на частоти понад 100 ГГц і так званий sub-THz, субтерагерцовий діапазон. Там можна отримати значно ширші канали.
І тут важливе уточнення: вища частота сама по собі не означає вищу швидкість. Нам цікава можливість отримати там ширшу смугу частот і передавати через неї більше інформації.
За це, звісно, доводиться платити. Ми на початку вже говорили: що вища частота, то складніше сигналу долати великі відстані й перешкоди. Тому для такого зв’язку потрібні складніші антени і загалом щільніша інфраструктура, формування спрямованого радіопроменя (beamforming).
Причому 6G не означає, що вся мобільна мережа просто переїде на 100 ГГц чи в терагерцовий діапазон. Різні частоти мають різні переваги, тому майбутні мережі розраховані на використання різних діапазонів.
Читайте також: Хостинг-провайдер, інтернет-провайдер та мобільний провайдер — чим вони займаються і як їх не плутати
Коли мережа стає сенсором
І от тут починається, на мій смак, дуже цікава частина історії про 6G.
Якщо сунути носа не далі, ніж у Вікіпедію, ми дізнаємося, наприклад, про китайські експерименти з технологіями, які можуть стати частиною 6G. У Жовтому морі дослідники випробовували радар на частоті близько 110 ГГц і змогли зафіксувати надзвичайно слабкі коливання поверхні води, спричинені звуком під водою.
Тут варто трохи розібратися з одиницями. Герц — це одне коливання хвилі на секунду. Гігагерц — мільярд таких коливань, а терагерц — трильйон: 1000 ГГц = 1 ТГц. Тобто 110 ГГц — це 0,11 ТГц, уже нижня межа діапазону, який у дослідженнях часто відносять до терагерцового.
І от на таких частотах радіосигнал можна використовувати не тільки для передачі даних, а й як дуже чутливий сенсор. Ми посилаємо сигнал, дивимося, як він відбився і змінився, і з цього отримуємо інформацію про фізичне середовище.
У випадку з Жовтим морем підводний звук викликає надзвичайно слабкі коливання поверхні, а радар над водою може їх побачити. Тобто приймач навіть не потрібно опускати у воду, щоб отримати інформацію про те, що відбувається під нею.
А якщо перевернути цей принцип? Коливання можна не тільки зчитувати, а й створювати навмисно. Підводний передавач кодує інформацію у звуковому сигналі, звук доходить до поверхні й змушує її ледь помітно вібрувати, а радар над водою зчитує ці коливання і відновлює передані дані. Фактично виходить канал зв’язку з-під води в повітря без ретранслятора на поверхні.
Зв’язок і зондування (sensing) тут починають зливатися: той самий радіосигнал може передавати дані і заразом давати мережі інформацію про фізичний світ навколо неї.
Читайте також: Як інтернет змінив світ: ТОП-10 звичних речей та явищ, яких могло не бути
Звісно, 6G не виникає на порожньому місці. За останні покоління мобільні мережі навчилися працювати з великими антенними решітками, формувати спрямований сигнал — beamforming — і одночасно обслуговувати багато пристроїв. А електроніка поступово дісталася частот у десятки й сотні гігагерців, які раніше лишалися переважно територією спеціалізованого обладнання та лабораторних експериментів. Що коротша хвиля, то меншими можуть бути антенні елементи — а отже, їх можна розмістити більше на невеликій площі й точніше керувати напрямком сигналу. Значна частина того, на чому має будуватися 6G, таким чином, уже була присутня в 5G і 5G Advanced.
Для того ж, щоб 6G запрацював, попереду чимало роботи. Потрібні стандарти, перевірка технологій і виробництво, яке дозволить виготовляти багато потрібного обладнання за прийнятною ціною.
Як саме виглядатиме 6G у наших телефонах у 2030 році — питання відкрите. Я продовжую вважати, що плани на 2030 рік — річ дещо самовпевнена.
