Аналіз перспективних технологій бездротового зв’язку

Еволюційне ядро пакета

EPC виступає проміжною ланкою між EUTRAN і сервером для передавання даних і містить чотири компоненти, кожен з яких має свої функції:

- обслуговуючий шлюз (Serving Gateway, SGW) діє як міст для пересилання даних між базовою станцією і шлюзом PDN;

- мережевий шлюз пакетної передачі даних (Packet Data Network Gateway, PGW) діє як міст для пересилання даних між SGW і сервером;

- домашній абонентський сервер (Home Subscriber Server, HSS) зберігає інформацію про всіх абонентів мережевого оператора;

- вузол управління мобільним зв'язком (Mobility Management Entity, MME) управляє роботою об'єктів високого рівня шляхом передачі повідомлень і надання інформації на HSS.

На рисунку 2 представлено схему EPC.

Рис. 2. Схема EPC

Сервери приватних мереж передачі даних (Servers Private Data Networks, SPDN).

SPDN використовуються для зберігання даних, які використовуються об'єктами для зв'язку між ними.

Технології, що використовуються в 6G

Кожне покоління технологій бездротового зв'язку використовує різні нові технологічні концепції відповідно до їхніх тенденцій. Аналогічним чином 6G також відрізняється за використовуваними технологіями від попереднього покоління. Ці технології роблять 6G майбутнім поколінням технологій бездротового зв'язку. 6G використовує в основному чотири концепції - оптичний бездротовий зв'язок, бездротове передавання енергії, терагерцовий зв'язок, штучний інтелект [9].

Оптичний бездротовий зв'язок

Оптичний бездротовий зв'язок використовує видиме світло як середовище для передачі даних. Таким чином, 6G забезпечує високу швидкість передачі даних. Оптичний бездротовий зв'язок вирішить проблему швидкості передавання даних, яка виникла в 5G, а також забезпечує низьку затримку, зв'язок на великі відстані та безпеку.

Бездротове передавання енергії

У бездротовій технології існує кілька базових станцій для передачі даних для зв'язку. Пакет даних передається від однієї базової станції (відправника) до іншої (одержувача), для реалізації цього необхідна передача енергії. 6G використовує нову концепцію бездротової передачі інформації та енергії для передачі пакетів даних.

Терагерцовий зв'язок

6-е покоління бездротового зв'язку використовує терагерцову частоту, тоді як попереднє покоління використовує гігагерцову. Терагерцова частота має свої переваги - смуга пропускання коливається від 0,1 ТГц до 10 ТГц, що забезпечує зв'язок на коротких відстанях між двома об'єктами. Вона відіграватиме вирішальну роль у 6G, забезпечуючи більшу смугу пропускання, більшу пропускну спроможність, надвисокі швидкості передавання даних і безпечне передавання.

Штучний інтелект

6G стане першим поколінням, яке представить концепцію штучного інтелекту в технології бездротового зв'язку. Під час встановлення зв'язку між суб'єктами виникало багато складних ситуацій, які можуть бути вирішені самими цими сутностями за допомогою концепції штучного інтелекту. Досягнення в галузі штучного інтелекту призведуть до створення більш інтелектуальних мереж для зв'язку в режимі реального часу в 6G. Впровадження штучного інтелекту в комунікацію 6G поліпшить і спростить передачу даних у режимі реального часу [10].

Переваги 6G:

- мережа 6G підтримує більшу кількість мобільних підключень, ніж мережа 5G, яка становить близько 10x105 на квадратний кілометр [11];

- 6G оптимізує сектор охорони здоров'я за рахунок усунення часових і просторових бар'єрів за допомогою дистанційної хірургії та забезпечить оптимізацію робочого процесу у сфері охорони здоров'я;

- для вирішення проблеми завантаженості трафіку 6G впроваджується разом з розподіленою антенною системою (Distributed Antenna System, DAS).

- 6G забезпечить миттєвий доступ користувачів один до одного в режимі реального часу;

- 6G забезпечує дуже високу швидкість передавання даних (Тб/сек) і дуже низьку затримку (менш ніж мс), тому 6G може використовуватися в багатьох інших прикладних сферах.

Проблеми 6G:

Наразі не можна зробити висновок, що зв'язок 6G містить недоліки, оскільки його ще не було впроваджено, але можна зробити висновок тільки про деякі проблеми, з якими доведеться зіткнутися в 6G [10]::

- 6G використовує оптичний бездротовий зв'язок (Optical wireless communication, OWC) як частину свого зв'язку. Таким чином недоліки видимого випромінювання можна вважати недоліками бездротової технології 6-го покоління, оскільки видиме випромінювання може завдати шкоди неозброєному оку для людини;

- широкомасштабна технологія бездротового зв'язку стала невід'ємною частиною світового енергоспоживання;

- дуже складно створити ефективний дизайн для бездротової технології, керуючи великою кількістю терміналів.

Висновки

У цій статті розглянуто розробку та проведено аналіз технології бездротового зв'язку 6G. Аналіз заснований на чотирьох основних концепціях (терагерцовий зв'язок, оптична бездротова технологія, бездротова передача енергії та штучний інтелект), які використовуються для реалізації системи бездротового зв'язку 6G.Технологія бездротового зв'язку 6G - це технологія майбутнього, яку, як очікують, буде впроваджено у 2030-х рр. Дуже складно задовольнити вимоги майбутнього покоління в галузі бездротового зв'язку через збільшення мережевого трафіку в нашому повсякденному житті. Нове покоління також пропонує нові функції та переваги порівняно з мережами 5G. 6G забезпечує поліпшення в таких галузях, як доступність мережі, висока надійність і низька затримка, висока швидкість передачі даних, екологічний зв'язок, інтелектуальна мережа, локалізація і нові спектри. Технологія 6G підвищить продуктивність і зведе до мінімуму споживання енергії при бездротовому зв'язку. Бездротовий зв'язок 6-го покоління також забезпечує зашифрований зв'язок відповідно до вимог майбутнього. 6G можна використовувати в багатьох галузях, як-от розширена реальність, бездротова взаємодія мозку і комп'ютера, робототехніка та автономні системи, тактильний зв'язок, автоматизація на виробництві, інтернет речей тощо.

Література

1. Сайт ITU «Прагнення об'єднати світ» «ІМТ-2020» [https://www.itu.int]. - Режим доступу: https://www.itu.int/en/ITU-R/study-groups/rsg5/rwp5d/imt-2020/Pages/default.aspx.

2. Сайт Всеукраїнська асоціація «Інформаційна безпека та інформаційні технології» «Порівняльний аналіз регулювання кібербезпеки 5G в Україні на Європейських країнах: Німеччині, Швеції, Фінляндії та країнах Балтії» [https://vaibit.org.ua]. - Режим доступу: https://vaibit.org.ua/comparative-analysis-of-5g-cybersecurity-regulation.

3. Сайт ITU «Прагнення об'єднати світ» «Фокус-група з технологій для мережі 2030» [https://www.itu.int]. - Режим доступу: https://www.itu.int/en/ITU-T/focusgroups/net2030 / Pages/default. aspx.

4. Breandan O. hAnnaidh. Devices and sensors applicable to the realization of 5G systems / Padraig Fitzgerald, Helen Berney, Ramji Lakshmanan, Nigel Coburn, Shane Geary et al // 2018 IEEE MTT-S International Microwave Workshop Series on 5G Hardware and System Technologies (IMWS-5G) «Information technology» (30-31 August 2018). - Dublin, Ireland: 2018 - С. 1-3.

5. Nikolai Wolff. Switchable modulators and PAS for efficient transmitters in 5G wireless infrastructure / Serguei Chevtchenko, Andreas Wentzel, Olof Bengtsson, Wolfgang Heinrich // 2018 IEEE MTT-S International Microwave Workshop Series on 5G Hardware and System Technologies (IMWS-5G) «Information technology» (30-31 August 2018). - Dublin, Ireland: 2018 - С. 1-3.

6. Yunfeng Ni. Research on key technologies in 5G mobile communication network / Jiahao Liang, Xiaohong Shi, Dongdong Ban // 2019 IEEE International Conference on Intelligent Transportation, Big Data & Smart City (ICITBS) «Information technology» (12-13 January 2019). - Changsha, China: 2019 - С. 1-3.

7. Shan Liu. Research on 5G technology based on the Internet of Things / Lu Liu, Hua Yang, Keming Yue, Ting Guo // 2020 IEEE 5th Information Technology and Mechatronics Engineering Conference (ITOEC) «Information technology» (12-14 June 2020). - Chongqing, China: 2019 - С. 1-3.

8. Ian F. Akyildiz. 6G and Beyond: The Future of Wireless Communications Systems / Ahan Kak, Shuai Nie // IEEE Acces. - 2020. - vol . 8, pp 133995 - 134030.

9. Исобоев Ш.И. Оценка перспектив развития и применения искусственного интеллекта в мобильной связи 5-го и 6-го поколений / Ш.И. Исобоев, Б.М. Халматов, В.А. Коптев // Экономика и качество систем связи. - 2022. - № 1(23). - С. 20-25

10. Михайлова И.А. Архитектура HR и LBO роуминга в сетях 5G / И.А. Михайлова // Экономика и качество систем связи. - 2022. - № 1(23). - С. 26-36.

11. Мордачев В.И. Характеристики электромагнитной обстановки, создаваемой излучениями абонентского оборудования сотовой (мобильной) связи 4G/5G/6G в зданиях / В.И. Мордачев // Доклады Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники. - 2021. - Т. 19. - № 6. - С. 42-50.

References:

1. ITU website «Striving to unite the world» «BMI-2020» [Website ITU «Striving to unite the world» «BMI-2020»]. itu.int. Retrievd from https://www.itu.int/en/ITU-R/study-groups/ rsg5/rwp5d/imt-2020/Pages/default.aspx [in USA].

2. Website of the All-Ukrainian Association «Information Security and Information Technologies» «Comparative analysis of 5G cybersecurity regulation in Ukraine and European countries: Germany, Sweden, Finland and the Baltic States» [Website of the All-Ukrainian Association «Information Security and Information Technologies» «Comparative analysis of 5G cybersecurity regulation in Ukraine and European countries: Germany, Sweden, Finland and the Baltic States»]. vaibit.org.ua. Retrievd from https://vaibit.org.ua/comparative-analysis-of-5g- cybersecurity-regulation [in Ukrainian].

3. ITU website «Striving to unite the world» «Focus group on technologies for the 2030 network» [Website ITU «Striving to unite the world» «Focus group on technologies for the 2030 network»]. itu.int. Retrievd from https://www.itu.int/en/ITU-T/focusgroups/net2030 /Pages/default.aspx [in USA].

4. Breandan O. hAnnaidh, Padraig Fitzgerald, Helen Berney, Ramji Lakshmanan, Nigel Coburn, Shane Geary et al (2018). Devices and sensors applicable to the realization of 5G systems. 2018 IEEE MTT-S International Microwave Workshop Series on 5G Hardware and System Technologies (IMWS-5G) «Information technology». (pp. 1-3). Dublin: IEEE Xplore [in Ireland].

5. Nikolai Wolff, Serguei Chevtchenko, Andreas Wentzel, Olof Bengtsson, Wolfgang Heinrich (2018). Switchable modulators and PAS for efficient transmitters in 5G wireless infrastructure. 2018 IEEE MTT-S International Microwave Workshop Series on 5G Hardware and System Technologies (IMWS-5G) «Information technology». (pp. 1-3). Dublin: IF.F.F. Xplore [in Ireland].

6. Yunfeng Ni, Jiahao Liang, Xiaohong Shi & Dongdong Ban (2019). Research on key technologies in 5G mobile communication network. 2019 IEEE International Conference on Intelligent Transportation, Big Data & Smart City (ICITBS) «Information technology». (pp. 1-3). Changsha: IEEE Xplore [in China].

7. Shan Liu, Lu Liu, Hua Yang, Keming Yue & Ting Guo (2020). Research on 5G technology based on the Internet of Things. 2020 IEEE 5th Information Technology and Mechatronics Engineering Conference (ITOEC) «Cybersecurity». (pp. 1-3). Chongqing: IEEE Xplore [in China].

8. Ian F. Akyildiz, Ahan Kak, Shuai Nie (2020). 6G and Beyond: The Future of Wireless Communications Systems. IEEE Acces. «Information technology». (pp. 133995 - 134030). Washington: IEEE [in USA].

9. Ysoboev, Sh.Y., Khalmatov, B.M., Koptev, V.A. (2022). Otsenka perspektiv razvitiya i primeneniya iskusstvennogo intellekta v mobilnoy svyazi 5-go i 6-go pokoleniy [Assessing the prospects for the development and application of artificial intelligence in mobile communications of the 5th and 6th generations]. Ekonomika i kachestvo sistem svyazi - Economics and quality of communication systems, № 1(23). 20-25 [in Russina].

10. Mykhailova, Y.A. (2022). Arhitektura HR i LBO rouminga v setyah 5G [Architecture of HR and LBO roaming in 5G networks]. Ekonomika i kachestvo sistem svyazi - Economics and quality of communication systems, № 1(23). 26-36 [in Russina]

11. Mordachev, V.Y. (2021). Harakteristiki elektromagnitnoy obstanovki, sozdavaemoy izlucheniyami abonentskogo oborudovaniya sotovoy (mobilnoy) svyazi 4G/5G/6G v zdaniyah [Characteristics of the electromagnetic environment created by emissions from 4G/5G/6G cellular (mobile) communications subscriber equipment in buildings]. Dokladyi Belorusskogo gosudarstvennogo universiteta informatiki i radioelektroniki. - Reports of the Belarusian State University of Informatics and Radioelectronics, Т. 19, № 6. 42-50 [in Belarus].

Размещено на Allbest.ru