Сеть 6G: введение в архитектуру гибридной спутниковой сети

Мы вплотную приблизились к рубежу, когда разработка новейшей беспроводной системы передачи данных и цифровых экосистем в рамках нее приобретает важное значение как для развития страны и общества, так и для гражданина в частности. Технологический суверенитет России, рост ВВП и уровень благосостояния людей напрямую связан с критически важными задачами в данной сфере на всех ее уровнях.

Мы не догадываемся, но уже пользуемся элементами сети 6G в повседневной жизни, продолжая обсуждать 5G.

Первые успешные шаги в этом направление уже сделаны. В настоящее время по всему миру активно выводятся на орбиту спутники, обеспечивающие работу таких цифровых экосистем. Одна из наиболее известных — глобальная спутниковая система Старлинк. Она насчитывает более 5 000 спутниковых аппаратов.

Создание современной спутниковой сети с национальной экосистемой для развития направления 5/6G в России поддерживается рядом целевых программ с горизонтом планирования до 2030–2035 годов. Примерами такой работы по этому направлению являются федеральная программа Сфера и программа компании Бюро 1440.

Дружественные России страны создают аналогичные спутниковые инфраструктуры — Китай, Индия, страны БРИКС, АСЕАН и MENA. Такая работа позволит объединить коллективные усилия в будущем, создать мощный потенциал для совместных государственных, научных и социально значимых проектов во всех сферах общества.

Архитектура связи шестого поколения

Особенностью связи шестого поколения (6G) является полная гиперконвергентность. Это значит, что наземные беспроводные сети и спутниковые сети будут функционировать в едином стандарте, являясь неделимой сетью.

К частным примерам таких проектов на западе можно отнести компании AST Space Mobile и Lynk, в России — проекты Роскосмоса. Все они являются спутниковыми системами прямого подключения direct-to-mobile, предназначенными для непосредственной работы с абонентами типа мобильный телефон.

Такие системы позволяют подключаться абонентам к сети напрямую. На практике это означает проектирование системы для работы напрямую с уже существующей абонентской базой по стандартам, описанным в спецификациях мобильных стандартов 3GPP, ETSI и др. Ключевым ограничением подобных систем на сегодняшний день является скорость передачи данных, ввиду худшей энергетики радиолинии. Однако направление в настоящий момент активно развивается и модернизируется, является экономически перспективным по причине, повторимся, работы с уже существующей абонентской базой.

Стандарт 3GPP

Основная рабочая группа, отвечающая за разработку описания и концепции новых сетей — 3GPP. В ней создаются рекомендации по проектированию и функционированию ключевых компонентов наземных сетей. Начиная с 17 релиза интеграция спутникового и HAPS компонента в наземную сеть уже определена, поэтому в будущих сетях обе составляющие будут работать совместно.

Консорциум 3GPP (3rd Generation Partnership Project) — создан в 1998 году, разрабатывает спецификации для мобильной телефонии. Основное направление работы — разработка технических спецификаций и технических отчётов в области сетевых технологий и радиодоступа в мобильных системах. Консорциум разработал следующие стандарты: WCDMA, HSPA, LTE, LTE Advanced, 5G.

 Хронология формирования релизов в рамках рабочих групп по новым технологиям сетей связи выглядит следующим образом:

Важно отметить, что одним из ключевых моментов эволюционного развития беспроводных сетей, является объединение спутниковой (с дополненной HAPS) и наземной сети в единую сеть, работающую через единое программно-определяемое ядро сети.

Возможности 6G — мир будущего

Новые информационно-коммуникационные технологии (ИКТ) обеспечат доступ к информации, а также к виртуальным и физическим ресурсам без препятствий из любой точки мира. Инновационные услуги, направленные на взаимодействие человека с машинами (когда человеческий организм взаимодействует с различными датчиками), позволят удаленно диагностировать заболевания, контролировать состояние здоровья и т.д. В будущем человеко-центрированные услуги смогут позволить управление различными устройствами силой мысли благодаря имплантированным датчикам.

Сети 6G кардинально отличаются от 5G своим расширенным спектром услуг для большего числа пользователей. В то время как сети 5G в основном ориентировались на управление машинами, сети 6G будут акцентированы на социальные аспекты.

Для обычных пользователей популярными примерами использования станут тактильный интернет, голографическая связь и технологии иммерсионной реальности (XR), которые объединяют виртуальную, дополненную и смешанную реальности. Хотя виртуальные технологии уже существуют, их потенциал еще не полностью реализован из-за ограниченных скоростей передачи данных. Сети 6G обеспечат практически 100%-ный эффект присутствия благодаря технологиям расширенной реальности. Эти технологии найдут применение как в образовательных тренажерах, так и в развлечениях, например, в играх.

В профессиональной сфере основными пользователями 6G станут промышленные предприятия, образовательные и медицинские учреждения. Они смогут использовать такие кейсы, как «цифровые близнецы» и «умный город», которые с помощью продвинутых сенсоров и технологий искусственного интеллекта позволяют полностью воспроизводить физические объекты. Благодаря этим технологиям хирурги смогут проводить дистанционные операции, коммунальные службы — обслуживать объекты на удалении в сотни километров, а школьники и студенты — получать дистанционное образование, не уступающее по качеству очному.

Еще одним революционным применением 6G станет развитие робототехники (включая системы доставки беспилотниками), автономных машин и дронов, а также групп транспортных средств.

Перечисленные сервисы и услуги представляют лишь небольшую часть многообразия возможностей, которые будут доступны в сетях 6G.

В следующей статье…

В нашем следующем материале мы рассмотрим базовые принципы работы гибридной спутниковой сети прямого доступа.