Миновать ли 5G?
Развёртывание сетей 5G ещё далеко от того, чтобы говорить о том, что переход к ним уже завершён. Однако, в последнее время всё больше приходится слышать, что уже пора переходить к сетям 6G и активизировать стандартизацию этих технологий. На первый взгляд, это вызывает скепсис. Несколько лет назад велись похожие дебаты о том, о том, зачем нам 4G LTE, если ещё и 3G есть далеко не везде и его потенциал не исчерпан.
В прессе сообщается о планах сразу переходить на 6G, минуя фазу 5G. В частности HИИ Радио и Сколковский институт науки и технологий (Сколтех) готовят совместный проект по разработке отечественного оборудования связи шестого поколения[1].
Разговоры о том, что нужно сразу переходить к 6G, неоднозначную реакцию отечественных технологических кругов. Например, сам же ректор «Сколтеха» Александр Кулешов заявил, что развитие 6G в России невозможно без появления сетей 5G[2].
Итак, попробуем разобраться – можно ли, и даже нужно ли, сразу заниматься 6G, оставив «за бортом» предыдущее поколение 5G?
Чёт-нечёт
Несколько лет назад главный архитектор сети оператора NTT DoCоMo Сейзо Оно (Seizo Onoe), то ли в шутку, то ли всерьёз, представил свой закон «большого успеха поколений только с чётными числами» (the law of great success only in even-numbered generations)[3].
Закон Сейзо Оно об успешности поколений сотовой связи и четными номерами.
Другой закон, который «открыл» Сейзо Оно, гласит: предыдущее поколение переживает «бум» незадолго до появления следующего (the law of previous generations’ boom just before the next generations)[4].
Главный архитектор DoCoMo Сейзо Оно (сейчас работает в японском региональном отделении ITU).
В случае с «фазовым переходом» от 3G к 4G это выразилось, например, в том, что незадолго до первых проектов LTE, часто можно было слышать и читать о том, что такая технология 3G, как HSPA+ (High Speed Packet Access), сделала неактуальным 4G LTE (Long Term Evolution). В то время как в LTE анонсировалась скорость 100 Мбит/с и больше, HSPA+ в тестовых проектах скорость достигала 60-70 Мбит/с на пользователя, что считалось тогда совершенно достаточным, поэтому многие говорили о том, что переход к 4G не нужен, и лучше продолжать совершенствовать 3G.
Аналогично, и в случае с 2G, перед появлением 3G наблюдался заметный «хайп» технологии доступа в Интернет EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution). Эволюция GSM и в самом деле многое передала WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access) в поколении 3G.
Взгляд назад
Второе поколение сотовой связи 2G GSM (о первом вообще не будем говорить) было, на самом деле, первым очень успешным стандартом, который стал поистине глобальным и широко используется до сих пор. Нелишне будет заметить, что любой смартфон, даже с поддержкой 5G, до сих пор имеет внутри приёмопередатчик 2G, который нужен для речевых вызовов через обычную сотовую сеть, а также для посылки и приема СМС.
Третье поколение (3G UMTS) позиционировалось, прежде всего, для широкополосного мобильного доступа в Интернет. Об этом широко не говорилось, но лет десять назад главный инженер одного индийского оператора открыл мне страшную тайну: ни один проект 3G в мире не был коммерчески успешным! И это несмотря на безудержный хайп технологии 3G в первой декаде 2000-х и заоблачные цены на частоты 3G на аукционах. Основная причина относительного неуспеха 3G – технические проблемы, в частности, с покрытием внутри помещений, а также дороговизна лицензий и оборудования. Однако, технологическая база для появления 4-го поколения быстрого доступа LTE через сети с коммутацией пакетов была заложена именно в 3G.
Напротив, технология 4G LTE быстро стала очень успешной, в т.ч. и в коммерческом отношении. Почему? В LTE были учтены промахи и упущения стандарта 3G и были найдены эффективные решения.
Сейзо Оно говорит, что, применяя закон «об успехе чётных чисел» к 5G, можно сказать, что отрасль связи будет ожидать следующего поколения 6G, чтобы увидеть, как реализуются вполне очевидные преимущества технологии 5G. То есть, 6G, по сути, будет завершённой формой 5G, технологии, которая продолжит эволюционировать до 2030 года и даже позднее.
То есть, стандартизация и разработка технологий 6G вовсе не будет означать, что 5G будет выброшена на свалку истории. Напротив, пути, намеченные в 5G будут востребованы и будут пройдены. Технологии, опробованные в 5G, получат дальнейшее развитие в 6G.
В этом плане, правы и те эксперты, которые говорят, что развитие 6G невозможно без 5G. Но это не означает революционной смены поколений. И 5G и 6G будет развиваться одновременно, и «нечётное поколение» проложит путь «чётному».
Базовые сервисы 5G и их эволюция к 6G
Система 5G (IMT2020), как известно[5], предоставляет три базовых сетевых услуги:
- eMBB, усовершенствованный многорежимный широкополосный доступ (enhanced Multi-access BroadBand);
- uRLLC, сверхнадёжные коммуникации с низкой задержкой (ultra Reliable Low Latency Communication);
- mMTC, массивные межмашинные коммуникации (massive Machine Type Communication).
На этих трех базовых услугах основано большинство сценариев применения (use cases) 5G, некоторые из которых показаны на рисунке ниже.
Базовые сервисы 5G и некоторые сценарии применения (use cases) на их основе.
6G потребует дальнейшего совершенствования трех базовых услуг 5G (eMBB, uRLLC и mMTC) в следующих направлениях.
Коммуникации, ориентированные на вычисления COC (Communication Oriented Computing). Развитие услуг массивных межмашинных коммуникаций mMTC вызовет появление новых устройств Интернета вещей (IoT) со встроенным искусственным интеллектом (ИИ). В сетях 5G и 6G они будут самостоятельно обрабатывать полученные в технологическом оборудовании или окружающей среде данные, перед отправкой их в центральные аналитические системы, а также для того, чтобы снизить объём трафика через транспортные сети. Такие устройства с ИИ в 6G, будут способны к «федеративному обучению» (federated learning) и будут обладать «интеллектом на границе сети» (edge intelligence).
Контекстно-гибкая связь eMBB CAeC (Contextually Agile eMBB Communications) сделает предоставление услуг eMBB более гибким и адаптивным (Agile) к контексту, включая ситуацию в сети. Например параметры доступа будут регулироваться автоматически, в зависимости от окружающих условий и таких параметров, как нагрузка канала, текущая сетевая топология, контекст физической среды, местоположение и мобильность.
uRLLC, определяемая событиями, EDuRLLC (Event Driven uRLLC). В отличие от сценария uRLLC в 5G (например, виртуальная реальность и промышленная автоматизация), когда подразумевается, что сетевых и вычислительных ресурсов достаточно, в 6G необходимо будет поддерживать uRLLC в экстремальных или чрезвычайных ситуациях с пространственным и временным изменением плотности устройств, моделей трафика, а также доступности спектра и инфраструктуры. Для этого кужна автоматизация управления параметрами сети на основе искусственного интеллекта и машинного обучения.
Таким образом, тенденции развития сетей связи, телекоммуникационных и компьютерных технологий вызывают насущную необходимость комплексной разработки требований и стандартизирующих документов для будущих поколений сетей 6G с учётом развития усовершенствованных версий 5G Advanced. Это будет эволюционный переход, поэтапная трансформация с постепенным повышением требований и технических характеристик по мере появления новых устройств или технологий.
[1] https://www.kommersant.ru/doc/5481106
[2] https://www.ixbt.com/news/2022/08/14/jeto-polnaja-glupost-v-skoltehe-pojasnili-pochemu-nelzja-perejti-k-6g-minuja-5g.html
[3] https://shalaginov.com/2021/07/29/5g-law-of-great-success-only-in-even-numbered-generations/
[4] https://journals.riverpublishers.com/index.php/JICTS/article/view/6457/5225
Telecom & IT 