`

СПЕЦИАЛЬНІ
ПАРТНЕРИ
ПРОЕКТА

BEST CIO

Определение наиболее профессиональных ИТ-управленцев, лидеров и экспертов в своих отраслях

Человек года

Кто внес наибольший вклад в развитие украинского ИТ-рынка.

Продукт года

Награды «Продукт года» еженедельника «Компьютерное обозрение» за наиболее выдающиеся ИТ-товары

 

Технологія 6G, як її бачить MediaTek

+22
голоса

Внаслідок швидкого розширення доступності 5G у всьому світі переходять до розвитку стандарту мереж наступного покоління – 6G. Архітектура 6G повинна значно покращити економічність мережі та енергоефективність завдяки гетерогенній архітектурі, яка спочатку стирає кордон між виділеною мережевою інфраструктурою та пристроями.

Компанія MediaTek опублікувала свій погляд на розвиток мереж шостого покоління — у ньому наголошується, що успішна реалізація тенденцій 6G буде залежати від поєднання трьох фундаментальних принципів проектування: Simplexity, Optimization та Convergence, або SOC. Наведемо деякі пояснення до цих принципів.

Технологія 6G, як її бачить MediaTek

Simplexity - це поєднання підвищеної складності та простоти. Підвищення складності необхідне для поліпшення продуктивності системи, тобто швидкості передачі, необхідної для нових додатків 6G. Простота потрібна також для досягнення цілей 6G із значно меншою складністю на доставлений біт, щоб зберегти загальні проектні обмеження у реалістичних межах. У той час, як за зниження складності повинен відповідати розробник, стандарти 6G повинні бути ретельно визначені, щоб гарантувати, що пристрої та базові станції не будуть надмірно обмежені. При цьому ретельне стандартне розмежування необхідне всім дисциплінам (наприклад, радіочастотним цифровим, аналоговим, хмарним) та всім рівням протоколів.

Optimization - мережі 6G неминуче будуть оптимізовані, однак цей процес повинен здійснюватися з практичної точки зору, незалежно від того, чи користувач 6G надає або споживає його. Оптимізація спиратиметься на три стовпи. Перший – архітектура, оптимізована для підтримки будь-якого практичного сценарію розгортання, та топології, центральним елементом якої є гетерогенна архітектура радіодоступу. Другий - система, оптимізована для самостійної роботи та управління доступом до ядра без втручання людини завдяки досягненням у галузі ШІ та МО. І третій – система, оптимізована для забезпечення найкращої наскрізної продуктивності додатків з максимальною бажаною ефективністю за рахунок міжрівневого проектування для конкретних прикладних програм.

Технологія 6G, як її бачить MediaTek

Convergence - міждоменна конвергенція відкриє додаткові можливості для розширення простору 6G та забезпечить додаткову продуктивність, покриття та економічну ефективність. Очікується широкий спектр можливостей у рамках бездротового доступу (уніфікований доступ для прямого/зворотного зв'язку, ліцензована/неліцензійна конвергенція), інтеграції наземного та неназемного (наприклад, супутникового) доступу, зв'язку та обчислень та, в основному, конвергенції між пристроями та мережевими вузлами.

Як вважає MediaTek, 6G буде універсальною системою, заснованою на спільній технологічній платформі проектування, яка підтримує практично будь-який сценарій розгортання з використанням наземного, бортового чи супутникового радіодоступу, щоб забезпечити зв'язок у будь-який час та у будь-якому місці. Компанія уявляє собі систему, яка може використовувати безпрецедентний набір ресурсів спектру (від субгігагерців до субтерагерців) та пов'язаних з ними режимів інтелектуальним та гнучким чином, щоб забезпечити найефективніший бездротовий доступ для будь-яких потреб зв'язку. Що стосується фрагментації технологій, що виникає в результаті різних радіоінтерфейсів (наприклад, провайдера інтернет-сервісів Uu та Sidelink), власників спектру, режимів використання спектра та сценаріїв розгортання, то компанія виступає проти такої фрагментації і натомість пропонує поняття уніфікованої технології радіодоступу за допомогою конвергенції бездротового доступу. Подібна конвергенція не тільки забезпечить високу економію за рахунок масштабу, але й привабливу доступну та надійну альтернативу, наприклад, двоточковим, провідним або волоконно-оптичним каналам зв'язку, що спрощує розгортання.

Нарощування покриття та пропускної спроможності на високих частотах (міліметрові хвилі) вимагатиме більш високого рівня ущільнення радіовузлів для подолання набагато значніших ефектів затінювання, характерних для цих частотних діапазонів, і, отже, їх непридатності для роботи поза прямою видимістю. Ці радіовузли є результатом конвергенції між пристроями та мережевими вузлами. Такі радіовузли MediaTek називає "гібридними", як показано на рис. 1. Гібридний вузол може взаємодіяти з будь-яким іншим гібридним вузлом, пристроєм чи базовою станцією.

Технологія 6G, як її бачить MediaTek

Рис.1. Гібридний вузол

Гібридні вузли можуть адаптувати свої можливості ретрансляції, наприклад, з можливістю їх налаштування для досягнення компромісу між затримкою і пропускною здатністю. Гібридні вузли змінять спосіб побудови радіопокриття, планування та експлуатації мереж в епоху 6G. Вони відіграватимуть ключову роль в ефективному використанні ресурсів високочастотного спектра ближньої дії.

В основі конвергенції бездротового доступу та основного фактора гібридних вузлів також лежить необхідність єдиного принципу форми сигналу, який повинен бути розроблений із самого початку та служити для виконання вимог до ліній зв'язку доступу, прямих та зворотних каналів зв'язку (принаймні, з точки зору пропускної здатності, дальності зв'язку та надійності), для забезпечення радіозв'язку мережі Uu з кінцевим пристроєм та прямого радіозв'язку між кінцевим пристроєм Sidelink та кінцевим пристроєм в рамках єдиної конвергентної конструкції.

Дотримуючись вищезазначених принципів, конвергенція бездротового доступу дозволить масштабувати 6G відповідно до різних сценаріїв розгортання та використання із самого початку, зменшуючи при цьому зусилля для впровадження, необхідні для цього.

Історично склалося, що стільникові системи були централізовані, а пристрій виступав у ролі клієнта на кордоні керованої оператором мережі, що пропонує послуги з ядра. Все частіше з'являються причини децентралізувати послуги та пропонувати їх у різних точках мережі, наприклад, ближче до точки споживання, щоб звести до мінімуму затримку або ризик перевантаження всередині приватної мережі або безпосередньо між пристроями без участі мережних вузлів (наприклад, для V2X). Ці тенденції вимагають гнучкої моделі споживання даних, у якій система пропонує оптимальний шлях передачі від точки, де пропонується послуга, до точки, де вона споживається.

Це може включати шляхи через різні мережні вузли з використанням різних технологій доступу та/або безпосередньо між пристроями, як показано на рис. 2.

 

Технологія 6G, як її бачить MediaTek

Рис. 2. Гнучка модель споживання даних

 

З цієї гнучкої моделі споживання даних виходить бачення архітектури 6G - це розподілена архітектура, керована програмами, що підтримує гнучку топологію. Це бачення дозволить обробляти дані, що генеруються програмами, з оптимальною ефективністю використання.

Архітектура 6G пропонуватиме вбудовану підтримку функцій для найкращого обслуговування програм. Центральне місце у цьому баченні займають:
a) поява ШІ/МО, особливо для споживчих додатків (наприклад, визначення середовища для додатків доповненої реальності, голосовий переклад у реальному часі) та пов'язана з цим потреба у обчислювальних ресурсах;
b) очікуваний вибух споживчих додатків XR та необхідність локалізації серверів ближче до кінцевих користувачів (наприклад, через вимоги до затримки);
c) пов'язана з цим потреба у високошвидкісному обміні даними з малою затримкою між пристроями, що знаходяться у безпосередній близькості, такими як смартфон та окуляри доповненої реальності.

Ці три варіанти використання уособлюють ключові власні функції архітектури 6G (рис. 3). Вони передбачають включення обчислювальних ресурсів на межі мережі та/або на пристрої, дозвіл функціональності сервера, розділеної між декількома вузлами, які можуть бути розподілені в мережі, та дозвіл включення операцій "пристрій-пристрій".

 

 

Технологія 6G, як її бачить MediaTek

Рис. 3. Ключові функції архітектури, що визначається додатком

 

Ще однією визначальною характеристикою архітектури 6G, обумовленої гнучкою моделлю споживання даних, є гнучка топологія. Ключем до досягнення гнучкої топології є підтримка гібридних вузлів та комірчастих мереж, які вони забезпечують. Гібридні вузли 6G змінять спосіб побудови радіопокриття та планування мереж в епоху 6G. Крім того, гібридні вузли зможуть ізолювати топологію підмережі від топології батьківської мережі, до якої вони належать, що забезпечує безпечну роботу підмереж у батьківській мережі.

Якщо проблеми зі складністю РЧ вдасться зрештою подолати, щоб виправдати можливість майбутнього гібридного формування променю стати більш цифровим, ніж аналоговим, це може дати можливість гнучкіше мультиплексувати трафік даних для різних користувачів і просуватися далі.

Ще одна проблема полягає у забезпеченні прийнятного енергоспоживання в мобільних пристроях з обмеженим акумулятором через додаткові радіочастотні гілки та обробку MIMO, що працює в мобільному пристрої для підтримки більш оптимального відстеження променю.

Вищевикладені аспекти та додаткове посилення формування променю у більш високих діапазонах частот та підвищення чутливості до спрямованості сигналу призведе архітектуру мережі радіодоступу 6G до посиленої централізації функцій обробки/планування MIMO. Це дозволить різним променям від різних радіовузлів динамічно робити внесок у сигнал у міру того, як пристрій переміщається або при зміні умов навколо користувача, тому рекомендується безшовний підхід до проектування «без комірок».

Комірчаста мережа та можливість для пристроїв працювати як гібридні вузли дозволить знизити витрати на ущільнення радіовузлів, а також розширити зону покриття. У контексті роботи MIMO очікується, що такі гібридні вузли будуть використовуватися будь-яким розгортанням розподіленої мережі MIMO з максимальним ефектом, щоб максимізувати розширення покриття та повсюдність взаємодії з користувачем у межах географічної області. Приклад цієї топології показано на рис. 4 нижче.

 

Технологія 6G, як її бачить MediaTek

Рис. 4. Приклад 6G гетерогенної топології MIMO

 

Передбачається, що 6G надаватиме імерсійні додатки в реальному часі для майбутніх додатків, таких як голографічний і тактильний користувальницький досвід, з контентом, який зазвичай обробляється на прикордонному сервері і доставляється на пристрої через високопродуктивний бездротовий зв'язок.

Однак застарілий дизайн стека протоколів орієнтований на доставку даних без втрат, і це не підходить для високоінтерактивних імерсійних додатків: немає принципової практичної різниці між втраченим пакетом і простроченим пакетом, наприклад, в аудіо- та відеопотоках, оскільки прострочені пакети будуть все одно відкидатися кодеком на стороні, що приймає.

Вищі рівні протоколу в 5G та попередніх поколіннях стільникового зв'язку (RLC або PDCP) були визначені з упором на доставку без втрат по порядку, щоб подолати залишкові втрати PDU MAC близько 1%. Доставка без втрат і по порядку особливо важлива для запобігання запуску керування перевантаженням програми стеком TCP/IP. На жаль, керування перевантаженням TCP не було задумане для бездротових середовищ, і згодом це призводить до різкого зниження швидкості передачі даних, як тільки виявляється втрата невеликих пакетів даних. Доставка без втрат коштує дорого, тому що повторні передачі RLC PDU мають великі пов'язані з ними затримки прийому-передачі. Гірше того, надлишковий рівень повторної передачі TCP може викликати ще один цикл затримок повторної передачі. На рис. 5 показано затримки повторної передачі в комунікаційному стеку 5G.

 

Технологія 6G, як її бачить MediaTek

Рис.5. Ретрансмісійні затримки у комунікаційному стеку 5G

Для боротьби з новими факторами, що порушують взаємодію з користувачем у високоінтерактивних імерсійних програмах, потрібен інший підхід.

 

Динамічна взаємна поінформованість між рівнями радіотранспорту та програми є багатообіцяючим та необхідним кроком уперед для подолання факторів, описаних у попередньому розділі. Рис. 6 ілюструє бачення концепції міжрівневого API.

 

 

 

Технологія 6G, як її бачить MediaTek

Рис. 6. Міжрівнева концепція API

 

Що стосується стека протоколів площини користувача для зв'язку 6G, то він повинен бути ретельно перероблений, щоб гарантувати, що проблеми, що порушують роботу користувачів, будуть усунуті. Нижні рівні в комунікаційному стеку повинні мати можливість прогнозувати продуктивність, яка може бути гарантована, та передавати цю інформацію додаткам для врахування. Важливо ретельно спроектувати стек протоколів, щоб задовольнити вимоги сценаріїв використання 6G, не збільшуючи при цьому пов'язані з цим витрати та енергоспоживання під час передачі даних.

У попередніх поколіннях стільникового зв'язку еволюція напівпровідникових технологій призвела до значного збільшення продуктивності у поєднанні із значним зниженням енергоспоживання. У минулому ці покращення енергоефективності напівпровідників компенсували збільшення складності пристроїв та базових станцій. Хоча ця тенденція до підвищення енергоефективності збережеться, очікувана швидкість поліпшення з часом навряд чи буде достатньою, щоб компенсувати вимоги варіанту використання 6G для забезпечення екстремального досвіду користувача (підвищення швидкості передачі даних в 10-100 разів, скорочення затримки, більш високий порядок MIMO, низька ефективність субтерагерцового ВЧ та ін.).

Очікується, що компактніші форм-фактори пристроїв стануть більш поширеними в 6G, наприклад, для розширеної телеприсутності, голографічного зв'язку, інтернету почуттів і т. д. Ці нові формати можуть мати ще більш суворі обмеження, ніж смартфони, не тільки через їх форм-фактори, але також через те, що їх тримають у руках, а не носять (тобто ще жорсткіші вимоги до відведення тепла через тривалий контакт зі шкірою).

Енергетичний слід мережі 5G вже викликає занепокоєння не тільки через його вплив на навколишнє середовище, але через вплив оператора мережі на експлуатаційні витрати. Якщо не буде вжито цілеспрямованих дій, то на рівні радіозв'язку два основних незалежні фактори призведуть до значного збільшення енергоспоживання: очікувана додаткова складність у розрахунку на одну базову станцію та очікуване ущільнення базових станцій. На додаток до цього, розподілена хмара може призвести до подальшого збільшення енергоспоживання.

Можливості для компромісу з цього питання обмежені, і в деяких випадках може знадобитися пожертвувати максимальною продуктивністю або гнучкістю мережі, щоб вирішити проблеми з енергоспоживанням. Енергозберігаючі пристрої та мережеві операції не можуть бути другорядними, як це було в попередніх поколіннях стільникового зв'язку. Потрібні серйозні дослідження в галузі енергоспоживання у всіх технічних дисциплінах (проектування радіочастотних ланцюгів, цифрові технології, проектування форм сигналів, розширений MIMO, процедури фізичного рівня тощо), та розгляду енергоспоживання як фундаментального KPI з першого дня.

6G, технологія IMT2030 та пізніших версій, буде комерційно доступна приблизно в 2030 р. в результаті глобального стандарту, який буде ініційований 3GPP. Цей стандарт бездротового зв'язку наступного покоління буде визначено для розширення цифрової трансформації нашого суспільства, чи то для людей, підприємств чи урядів на різних споживчих та професійних ринках.

Система 6G буде відрізнятися відносною складністю порівняно з 5G, наприклад, з точки зору типу трафіку та пристроїв, спектральних діапазонів та режимів, а також мережевої топології. ШІ та МО дозволять спростити розгортання та експлуатацію 6G за рахунок інтеграції у всі аспекти роботи мережі та пристроїв, ітеративного навчання для систематичного підвищення продуктивності системи 6G у режимі реального часу (наприклад, адаптація каналу, планування), майже у режимі реального часу (наприклад, балансування навантаження, керування перешкодами) або не в реальному часі (наприклад, планування мережі). Це призначено для підтримки загальних цілей, таких як максимальна зручність для користувачів, оптимізація ефективності витрат та мінімізація споживаної енергії.

Енергоефективність буде як проблему, так і можливість для 6G реально змінити ситуацію. Що стосується пристрою, то необхідно буде вирішити проблеми з тепловим режимом та накопиченням енергії, щоб забезпечити більш високі практичні швидкості передачі даних та нові форм-фактори пристроїв для просунутих іммерсивних додатків. Для задоволення цих потреб потрібне істотне зрушення в дослідницькій культурі — як з точки зору бездротових дослідницьких дисциплін, так і напівпровідникових технологій — з енергоефективністю як фундаментальне KPI.

 

Як протидіяти DDoS та цілеспрямованим атакам на інфраструктуру

+22
голоса

Напечатать Отправить другу

Читайте также

 
 

  •  Home  •  Рынок  •  ИТ-директор  •  CloudComputing  •  Hard  •  Soft  •  Сети  •  Безопасность  •  Наука  •  IoT