فناوری 6G چیست؟ — همه چیز درباره اینترنت نسل ششم

فناوری 6G چیست؟ فناوری 6G نسل آینده ارتباطات بی‌سیم است که پس از 5G به توسعه خواهد رسید و قرار است به مراتب از نسل‌های قبلی سریع‌تر، هوشمندتر و قابل اطمینان‌تر باشد. این فناوری به دنبال تحقق اهدافی همچون اتصال سریع‌تر داده‌ها، کاهش تاخیر بیشتر و ارائه شبکه‌های با پهنای باند بالا برای تامین نیازهای آینده کاربران است. علاوه بر این، فناوری 6G به استفاده گسترده از هوش مصنوعی، اینترنت اشیا (IoT) و اتصالات فراگیر برای ایجاد یک اکوسیستم هوشمند و یکپارچه در تمام زمینه‌ها می‌پردازد. این شبکه قادر خواهد بود به طور همزمان تعداد بیشتری دستگاه را به هم متصل کرده و امکان پشتیبانی از برنامه‌های نوآورانه‌ای چون واقعیت افزوده و واقعیت مجازی را فراهم سازد.

مقدمه

یکی از ویژگی‌های کلیدی فناوری 6G، توانایی آن در ایجاد شبکه‌های خودتنظیم و خودبهبود است. این قابلیت‌ها به این معنا هستند که شبکه قادر به تشخیص مشکلات خود و انجام اقدامات اصلاحی بدون دخالت انسان خواهد بود. همچنین، فناوری 6g به دنبال استفاده از باندهای فرکانسی جدید و پیشرفته‌تری است که امکان ارتباطات با سرعت‌های فوق‌العاده بالا و ظرفیت‌های گسترده را فراهم می‌کند. این فناوری می‌تواند تاثیرات عمیقی بر صنایع مختلف مانند پزشکی، حمل‌ونقل، آموزش و سرگرمی بگذارد و تجربه‌ای کاملا جدید از ارتباطات را برای کاربران به ارمغان آورد.

فناوری 6G چیست

فناوری 6G جانشین فناوری سلولی 6G است. شبکه‌های 6G قادر خواهند بود از فرکانس‌های بالاتری نسبت به شبکه‌های 5G استفاده کنند و ظرفیت بسیار بیشتری همراه با تأخیر بسیار کمتری ارائه دهند. یکی از اهداف اینترنت 6G پشتیبانی از ارتباطات با تأخیر یک میکروثانیه است. این میزان هزار برابر سریع‌تر — یا هزارم تأخیر — نسبت به گذردهی یک میلی‌ثانیه‌ای است.

انتظار می‌رود بازار فناوری 6G پیشرفت‌های بزرگی را در حوزه‌های تصویربرداری، فناوری حضور و آگاهی مکانی امکان‌پذیر کند. زیرساخت محاسباتی 6G، در تعامل با هوش مصنوعی (AI)، قادر خواهد بود بهترین مکان برای انجام محاسبات را شناسایی کند؛ این شامل تصمیم‌گیری درباره ذخیره‌سازی داده، پردازش و اشتراک‌گذاری آن می‌شود. شایان توجه است که فناوری 6g هنوز یک فناوری عملیاتی نیست. در حالی که برخی فروشندگان در حال سرمایه‌گذاری بر روی استاندارد بی‌سیم نسل بعدی هستند، مشخصات صنعتی برای محصولات شبکه مبتنی بر 6G هنوز سال‌ها با تحقق فاصله دارد.

فناوری 6G — ویژه ارائه کلاسی

کلیک کنید

مزایای 6G در مقایسه با 5G چیست؟

فناوری 6G چیست؟ شبکه‌های 6G با استفاده از سیگنال‌هایی در انتهای بالای طیف رادیویی عمل می‌کنند و به دنبال دستیابی به سرعت‌های بسیار بالاتر از نسل‌های قبلی هستند. اگرچه هنوز برای تخمین دقیق نرخ داده در 6G زود است، اما دکتر مهیار شیروانی‌مقدم، استاد ارشد دانشگاه سیدنی، یک نرخ داده‌ی نظری تا اوج یک ترابایت بر ثانیه برای ارتباطات بی‌سیم را ممکن دانسته است؛ البته این مقدار برای انتقال داده در بازه‌های زمانی کوتاه و فواصل محدود مطرح شده است. در همین راستا، شرکت کره‌ای ال‌جی نیز در سال ۲۰۲۱ فناوری مرتبط با این نسل را مبتنی بر شکل‌دهی تطبیقی پرتو معرفی کرد.

این سطح از ظرفیت و تأخیر، عملکرد برنامه‌های 5G را گسترش خواهد داد. همچنین دامنه قابلیت‌ها را برای پشتیبانی از برنامه‌های جدید و نوآورانه در زمینه‌های اتصال بی‌سیم، شناخت، حسگری و تصویربرداری توسعه خواهد داد. با 6G، نقاط دسترسی قادر خواهند بود به طور همزمان به چندین کاربر از طریق دسترسی چندگانه با تقسیم‌بندی فرکانسی متعامد خدمات ارائه دهند.

فرکانس‌های بالاتر 6G امکان نرخ‌های نمونه‌برداری بسیار سریع‌تر نسبت به 5G را فراهم خواهند کرد. همچنین گذردهی بسیار بهتر و نرخ‌های داده‌ی بالاتری ارائه خواهند داد. انتظار می‌رود استفاده از امواج زیر میلی‌متری — با طول موج کمتر از یک میلی‌متر — و انتخاب فرکانسی برای تعیین نرخ‌های نسبی جذب الکترومغناطیسی، توسعه فناوری حسگری بی‌سیم را پیش ببرد.

محاسبات لبه موبایلی به صورت یکپارچه در تمام شبکه‌های 6G وجود خواهد داشت، در حالی که در شبکه‌های 5G موجود باید به صورت جداگانه اضافه شود. تا زمان استقرار شبکه‌های 6G، محاسبات لبه و محاسبات هسته‌ای به عنوان بخشی از یک چارچوب یکپارچه ارتباطات و محاسبات با هم تلفیق خواهند شد. این رویکرد مزایای بالقوه‌ی بسیاری را در زمان عملیاتی شدن فناوری 6G به همراه خواهد داشت که از جمله آن‌ها می‌توان به دسترسی بهتر به قابلیت‌های هوش مصنوعی و پشتیبانی از دستگاه‌ها و سیستم‌های موبایلی پیشرفته اشاره کرد.

فناوری 5G — ساختار و کاربرد

کلیک کنید

اینترنت 6G چه زمانی در دسترس خواهد بود؟

با بهره وری از فناوری 6G چیست، انتظار می‌رود اینترنت 6G در سال ۲۰۳۰ به صورت تجاری عرضه شود. این فناوری از شبکه دسترسی رادیویی توزیع‌شده (RAN) و طیف تراهرتز (THz) استفاده بیشتری خواهد کرد تا ظرفیت را افزایش دهد، تاخیر را کاهش دهد و بهبود در به‌اشتراک‌گذاری طیف ایجاد کند. در حالی که برخی گفتگوهای اولیه برای تعریف این فناوری صورت گرفته است، فعالیت‌های تحقیق و توسعه (R&D) 6G به طور جدی از سال ۲۰۲۰ آغاز شده‌اند. توسعه 6G نیازمند فناوری‌های پیشرفته ارتباطات موبایلی مانند شبکه‌های داده‌ی شناختی و فوق‌امن خواهد بود. همچنین به گسترش پهنای باند طیفی با سرعتی چندین برابر بیشتر از 5G نیاز دارد.

چین یک ماهواره آزمایشی 6G مجهز به سیستم تراهرتز به فضا پرتاب کرده است. طبق گزارش‌ها، شرکت‌های هواوی تکنولوژیز و چاینا گلوبال نیز در سال ۲۰۲۱ برنامه‌هایی برای پرتاب ماهواره‌های 6G مشابه داشته‌اند. بسیاری از مشکلات مربوط به استقرار امواج میلی‌متری برای 5G باید به موقع برطرف شود تا طراحان شبکه بتوانند چالش‌های 6G را پاسخ دهند.

پاورپوینت اینترنت اشیا IOT

کلیک کنید

6G چگونه کار خواهد کرد؟

انتظار می‌رود راهکارهای حسگری بی‌سیم 6G به صورت انتخابی از فرکانس‌های مختلف برای اندازه‌گیری میزان جذب و تنظیم فرکانس‌ها بر این اساس استفاده کنند. این روش امکان‌پذیر است زیرا اتم‌ها و مولکول‌ها در فرکانس‌های مشخصی تابش و جذب الکترومغناطیسی دارند و فرکانس‌های تابش و جذب برای هر ماده‌ای یکسان است.

6G تأثیرات بزرگی بر رویکردهای دولتی و صنعتی در زمینه ایمنی عمومی و حفاظت از دارایی‌های حیاتی خواهد داشت، از جمله:

• شناسایی تهدیدها
• پایش سلامت
• شناسایی ویژگی‌ها و چهره‌ها
• تصمیم‌گیری در حوزه‌هایی مانند اجرای قانون و سامانه‌های اعتبار اجتماعی
• اندازه‌گیری کیفیت هوا
• حسگری گازها و مواد سمی
• رابط‌های حسی که حس دنیای واقعی را منتقل می‌کنند.

پیشرفت‌ها در این حوزه‌ها همچنین به بهبود فناوری‌های موبایلی مانند گوشی‌های هوشمند و سایر شبکه‌های موبایلی کمک خواهد کرد و فناوری‌های نوظهوری همچون شهرهای هوشمند، خودروهای خودران، واقعیت مجازی و واقعیت افزوده را نیز ارتقاء خواهد داد.

آیا ما واقعا به 6G نیاز داریم؟

دلایل متعددی برای نیاز به فناوری 6G وجود دارد که شامل موارد زیر است:

• همگرایی فناوری: نسل ششم شبکه‌های سلولی فناوری‌هایی را که پیش از این مجزا بودند، مانند یادگیری عمیق و تحلیل کلان داده‌ها، یکپارچه خواهد کرد. معرفی 5G راه را برای این همگرایی هموار کرده است.
• محاسبات لبه: نیاز به استقرار محاسبات لبه برای تضمین گذردهی کلی و تأخیر کم در راهکارهای ارتباطی فوق‌قابل‌اعتماد و کم‌تأخیر، از محرک‌های مهم توسعه 6G است.
• اینترنت اشیا (IoT): نیاز به پشتیبانی از ارتباط ماشین به ماشین در اینترنت اشیا، یکی دیگر از نیروهای محرک است.
• رایانش با عملکرد بالا (HPC): ارتباط قوی‌ای میان 6G و HPC شناسایی شده است. در حالی که منابع محاسبات لبه بخشی از داده‌های IoT و فناوری موبایلی را پردازش می‌کنند، بخش عمده‌ای از این داده‌ها به منابع مرکزی HPC برای پردازش نیاز خواهند داشت.

چه کسانی روی فناوری 6G کار می‌ کنند؟

رقابت برای رسیدن به 6G توجه بسیاری از بازیگران صنعت را به خود جلب کرده است. شرکت Keysight Technologies در حوزه تست و اندازه‌گیری به توسعه آن متعهد شده است. شرکت‌های بزرگ زیرساختی مانند هواوی، نوکیا و سامسونگ نیز اعلام کرده‌اند که در حال انجام تحقیق و توسعه (R&D) در زمینه 6G هستند. رقابت برای دستیابی به 5G ممکن است در مقایسه با رقابت برای تسلط بر بازار 6G و کاربردها و خدمات وابسته به آن، کم‌اهمیت به نظر برسد.

برخی پروژه‌های بزرگ در حال انجام شامل موارد زیر است:

• دانشگاه اوولو در فنلاند پروژه تحقیقاتی ۶Genesis را برای توسعه چشم‌انداز 6G تا سال ۲۰۳۰ راه‌اندازی کرده و توافق‌نامه همکاری با کنسرسیوم ترویج فراتر از 5G ژاپن امضا کرده است.
• مؤسسه تحقیقات الکترونیک و مخابرات کره جنوبی در حال پژوهش روی طیف فرکانسی تراهرتز برای 6G است و سرعت داده‌هایی ۱۰۰ برابر سریع‌تر از شبکه‌های 4G LTE و پنج برابر سریع‌تر از شبکه‌های 5G را پیش‌بینی می‌کند.
• وزارت صنعت و فناوری اطلاعات چین در حال سرمایه‌گذاری و نظارت بر تحقیق و توسعه 6G در این کشور است.
• کمیسیون ارتباطات فدرال آمریکا (FCC) در سال ۲۰۲۰ باند فرکانسی بالای ۹۵ گیگاهرتز تا ۳ تراهرتز را برای آزمایش طیف 6G باز کرد.
• Hexa-X، کنسرسیومی اروپایی از رهبران دانشگاهی و صنعتی، در حال پیشبرد پژوهش‌های استانداردسازی 6G است. شرکت نوکیا رهبری این پروژه را بر عهده دارد و شرکت‌های اریکسون از سوئد و TIM از ایتالیا نیز در آن مشارکت دارند.
• پژوهشگران دانشگاه اوزاکا در ژاپن و دانشگاه آدلاید در استرالیا تراشه‌ای مبتنی بر سیلیکون با یک مالتی‌پلکس خاص توسعه داده‌اند که داده‌ها را تقسیم و مدیریت موثرتری بر امواج تراهرتز فراهم می‌کند. در آزمایش‌ها، این دستگاه داده‌ها را با سرعت ۱۱ گیگابیت بر ثانیه منتقل کرده است که در مقایسه با سقف نظری ۱۰ گیگابیت بر ثانیه برای 5G عملکرد بهتری داشته است.

چشم‌انداز آینده شبکه‌های 6G

حدود ۱۰ سال پیش عبارت «فراتر از 4G «(B4G) برای اشاره به نیاز به پیشبرد فراتر از استاندارد LTE ابداع شد. در آن زمان مشخص نبود 5G چه ویژگی‌هایی خواهد داشت و تنها نمونه‌های اولیه تحقیق و توسعه در جریان بود. اصطلاح B4G مدتی رایج بود و به آنچه ممکن است فراتر از 4G رخ دهد اشاره داشت. جالب آنکه استاندارد LTE هنوز در حال تکامل است و 5G نیز از برخی جنبه‌های آن استفاده می‌کند.

مشابه با B4G، مفهوم «فراتر از 5G» به عنوان مسیری به سوی فناوری‌های 6G دیده می‌شود که جایگزین قابلیت‌ها و کاربردهای نسل پنجم خواهد شد.اجرای گسترده شبکه‌های ارتباطی خصوصی بر مبنای LTE، 5G و محاسبات لبه برای مشتریان سازمانی و صنعتی، زمینه را برای 6G فراهم کرده است.

شبکه‌های بی‌سیم نسل آینده یعنی 6G، این روند را یک گام جلوتر خواهند برد. آن‌ها شبکه‌ای از ارائه‌دهندگان ارتباطات — بسیاری از آن‌ها خود ارائه‌دهنده — ایجاد خواهند کرد، مشابه با آنچه انرژی خورشیدی فتوولتائیک در ایجاد تولید همزمان برق در شبکه هوشمند انجام داد. 6G می‌تواند شبکه‌های مش را از یک مفهوم به مرحله‌ی استقرار عملی برساند و پوشش شبکه را فراتر از برد دکل‌های سلولی سنتی گسترش دهد.

مراکز داده هم‌اکنون با تغییرات بزرگی ناشی از 5G مواجه شده‌اند که شامل مجازی‌سازی، شبکه‌های قابل برنامه‌ریزی، محاسبات لبه و مدیریت همزمان شبکه‌های عمومی و خصوصی می‌شود. به عنوان مثال، برخی مشتریان تجاری ممکن است بخواهند شبکه‌های RAN محلی را با محاسبات لبه‌ی داخلی و محاسبات هسته‌ای میزبانی‌شده ترکیب کنند و عناصر شبکه هسته‌ای خصوصی را نیز در مراکز داده مستقر سازند یا از ارائه‌دهندگان خدمات جایگزین استفاده کنند.

شبکه‌های رادیویی 6G ارتباطات و جمع‌آوری داده‌های لازم را برای انباشت اطلاعات فراهم خواهند کرد. بازار فناوری 6G نیازمند یک رویکرد سیستمی است که از تحلیل داده، هوش مصنوعی و قابلیت‌های محاسباتی نسل بعدی با استفاده از HPC و رایانش کوانتومی بهره ببرد. افزون بر تغییرات اساسی در فناوری RAN، 6G تغییرات گسترده‌ای در بافت شبکه ارتباطی هسته ایجاد خواهد کرد، زیرا فناوری‌های جدید بسیاری در آن همگرا می‌شوند. به طور خاص، هوش مصنوعی در مرکز توجه قرار خواهد گرفت.

از جمله تغییرات دیگری که 6G احتمالاً به همراه خواهد داشت می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• نانو-هسته: انتظار می‌رود یک نانو-هسته به عنوان یک هسته محاسباتی مشترک ظاهر شود که عناصر HPC و هوش مصنوعی را در بر می‌گیرد. نانو-هسته الزاماً یک عنصر فیزیکی شبکه نخواهد بود، بلکه می‌تواند مجموعه‌ای منطقی از منابع محاسباتی باشد که توسط بسیاری از شبکه‌ها و سامانه‌ها به اشتراک گذاشته می‌شود.
• هماهنگی لبه و هسته: شبکه‌های 6G داده‌های بسیار بیشتری نسبت به 5G تولید خواهند کرد و محاسبات به سمتی خواهد رفت که هماهنگی بین پلتفرم‌های لبه و هسته را شامل شود. مراکز داده نیز باید خود را با این تغییرات تطبیق دهند.
• مدیریت داده: قابلیت‌های 6G در زمینه حسگری، تصویربرداری و تعیین موقعیت داده‌های وسیعی تولید خواهد کرد که باید به نمایندگی از مالکان شبکه‌ها، ارائه‌دهندگان خدمات و مالکان داده‌ها مدیریت شود.

شبکه 7G چیست و چرا به آن نیاز داریم؟

با وجود این‌که انتظار نمی‌رود شبکه‌های 6G تا پیش از سال ۲۰۳۲ عملیاتی شوند، تحقیقات درباره فناوری‌های بی‌سیم نسل هفتم (7G) آغاز شده است. مؤسسه IEEE از طریق گروه کاری «بهره‌برداری با گذردهی بسیار بالا» (Extremely High Throughput)، در حال توسعه استاندارد ۸۰۲.11be برای 7G و گواهینامه صنعتی مرتبط با همکاری اتحادیه Wi-Fi است. نسخه اصلاح‌شده استاندارد IEEE انتظار می‌رود در ماه مه ۲۰۲۴ ارائه شود. این استاندارد، مشخصات طراحی لازم برای تولیدکنندگان دستگاه‌ها را به منظور تضمین سازگاری و عملکرد تعیین خواهد کرد.

شبکه‌های 6G در تلاش‌اند اتصال سریع اترنت گیگابیتی را به دستگاه‌های تجاری و مصرفی گسترش دهند. انتظار می‌رود 6G گذردهی و جریان داده به‌مراتب بالاتری را ارائه کند. همان‌طور که پیش‌بینی شده، 6G امکان موارد زیر را فراهم خواهد کرد:

• ارائه نرخ داده نظری حدود ۱۱ گیگابیت بر ثانیه به‌طور همزمان در چندین کانال گیگاهرتزی
• استقرار حداکثر سه کانال با پهنای باند ۱۶۰ مگاهرتز
• مالتی‌پلکس کردن حداکثر هشت جریان فضایی

۶GE — که حرف «E» مخفف واژه «Extension» به معنای «گسترش» است — یک گام میانی بین 6G و 7G به‌شمار می‌رود که از یک کانال جدید دارای مجوز در باند ۶ گیگاهرتز استفاده می‌کند و فرکانس‌های موجود برای انتقال سیگنال‌های 6G را گسترش می‌دهد. کمیسیون فدرال ارتباطات آمریکا (FCC) در سال ۲۰۲۰ نخستین نهاد نظارتی بود که طیفی از باند ۶ گیگاهرتز را برای کمک به نوآوری در دستگاه‌های وای‌فای ۶GE تصویب کرد.

فناوری 7G جهشی کوانتومی در پهنای باند ایجاد خواهد کرد تا بارهای کاری فوق‌تراکم را پشتیبانی کند. برای مثال، 7G این پتانسیل را دارد که اتصال بی‌سیم جهانی و پیوسته را از طریق یکپارچه‌سازی در شبکه‌های ماهواره‌ای برای تصویربرداری از زمین، مخابرات و ناوبری ممکن کند. شرکت‌ها می‌توانند از 7G برای خودکارسازی فرآیندهای تولید و پشتیبانی از برنامه‌هایی که به دسترسی بسیار بالا، تأخیر قابل پیش‌بینی یا کیفیت خدمات تضمین‌شده نیاز دارند، بهره بگیرند.

در مقایسه با 6G، 7G برای انجام موارد زیر طراحی شده است:

• ارائه داده با سرعتی تا ۴۶ گیگابیت بر ثانیه — یعنی بیش از چهار برابر نرخ پیش‌بینی‌شده برای 6G
• دو برابر کردن اندازه کانال تا ۳۲۰ مگاهرتز
• فراهم کردن ۱۶ جریان فضایی، در مقایسه با ۸ جریان فضایی در 6G

نتیجه گیری

فناوری 6G چشم‌انداز آینده ارتباطات را با ارائه سرعت‌های بی‌سابقه، کاهش قابل توجه تأخیر و ایجاد شبکه‌های هوشمند دگرگون خواهد کرد. این فناوری نه تنها کیفیت ارتباطات شخصی و صنعتی را ارتقا می‌دهد، بلکه زمینه‌ساز تحولات بنیادی در حوزه‌هایی چون هوش مصنوعی، شهرهای هوشمند و مراقبت‌های پزشکی از راه دور خواهد شد. با بهره‌گیری از تکنولوژی‌های نوین مانند شبکه‌های خودسازمان‌ده و پردازش مبتنی بر لبه، 6G قادر است نیازهای رو به رشد دنیای دیجیتال را با کارایی بالاتر پاسخ دهد.

با توجه به فرصت‌های بی‌شماری که فناوری 6G به همراه دارد، سرمایه‌گذاری در تحقیق و توسعه این نسل از شبکه‌ها اهمیتی دوچندان پیدا کرده است. با پیشرفت در استانداردسازی و همکاری‌های بین‌المللی، انتظار می‌رود 6G در دهه آینده به بخشی جدایی‌ناپذیر از زندگی روزمره تبدیل شود و انقلابی بزرگ در نحوه ارتباط، کار و تعامل انسان‌ها با جهان پیرامونشان ایجاد کند. آینده‌ای با ارتباطات هوشمند، سریع و یکپارچه، با توسعه 6G بیش از پیش قابل تحقق خواهد بود.