Bezdrátové sítě šesté generace

MICHALA BENEŠOVSKÁ

Síť páté generace je sotva komerčně dostupná – její kapacita a další výhody se dají využít jen na několika místech. Navzdory tomu o sobě dává vědět už nová technologie, která by ji měla nahradit. Vzhledem k tomu, že nastupující generace je stále ve fázi výzkumu, příliš nezabředáváme do sémantiky a hovoříme o ní jako o 6G. Co o 6G zatím víme a co se od této technologie očekává?

Přestože 6G ještě není funkční technologií, někteří výrobci do tohoto bezdrátového standardu nové generace již teď investují i navzdory tomu, že průmyslové specifikace pro síťové produkty s podporou 6G jsou ještě roky vzdálené. Podle Mahyara Shirvanimoghaddama, odborníka na bezdrátové komunikace z univerzity v Sydney, bude síť 6G schopna poskytovat rychlost jeden terabajt za sekundu, zkrátka rychlost 8 000krát vyšší, než je tomu u 5G. Tento odhad se týká dat přenášených v krátkých intervalech na omezenou vzdálenost.

Pro lepší představu o takové rychlosti poskytl společnost RantCell následující přepočet: streamování Netflixu vyžaduje 56 gigabitů dat za hodinu pro zobrazení videa v nejlepší kvalitě a pomocí mobilní sítě 6G bude možné každou sekundu stáhnout 142 hodin videa Netflixu v té nejvyšší kvalitě. Tato kapacita zpracování dat na vysoké úrovni má potenciál dát technologické éře nový rozměr, a to především díky novým aplikacím a službám, které zcela změní nejen každodenní život, ale i pracovní proces spotřebitelů a podniků. Ty díky ní budou mít možnost čerpat z širokého spektra výhod nejnovějších technologií 21. století.

5G vs. 6G aneb na rychlosti záleží

O 5G se začalo mluvit již v roce 2012, přičemž tato technologie měla výrazně překonat rychlost a pokrytí 4G LTE. Tehdejší vizí bylo obsloužit všechny aplikace tím, že nová technologie bude chytře využívat vícečetného rádiového přístupu (multi-RAT). V roce 2020 bylo na světě 26 miliard zařízení připojených k internetu, do roku 2025 se očekává nárůst na téměř 40 miliard a do roku 2030 – tedy do roku, kdy by 6G mělo začít naplňovat požadavky trhu – na téměř 50 miliard. Vzhledem k počtu připojených zařízení a bezdrátových aplikací náročných na šířku pásma je pravděpodobné, že 5G nebude schopno splnit rychlostní a kapacitní požadavky všech připojených zařízení – s tím si však poradí 6G. Podobně, jako je 5G postaveno na infrastruktuře 4G, se očekává, že i 6G se bude opírat o zavedenou síť 5G.

Sítě 6G tedy budou stejně jako 5G využívat bezdrátové spektrum s vyšším rozsahem pro rychlejší přenos dat, než tomu bylo u sítí 4G, 3G a 2G. Porovnáme-li 5G a 6G, tak například 5G je přiděleno nízké pásmo a vysoké pásmo frekvencí – pod 6 GHz, resp. nad 24,25 GHz (a do 52,6 GHz), síť 6G by měla fungovat ve frekvenčním rozsahu 95 GHz až 3 THz. Vzhledem k tomu, že se využívá odlišné spektrum, může technologie 6G pokrývat více scénářů využití pro různá průmyslová odvětví.

Vezmeme-li v úvahu faktor výkonu, 6G výrazně převyšuje nově zaváděnou síť 5G. Technologie 6G, která pracuje v terahertzových frekvenčních pásmech, bude poskytovat rychlost přenosu dat 1 000 gigabitů za sekundu a latenci (dobu, za kterou je paket informací přenášen na určité frekvenci) menší než 100 mikrosekund. Co se týče rychlosti obou sítí, očekává se, že rychlost 6G bude 100krát vyšší než rychlost 5G s vyšší spolehlivostí a širším pokrytím. Sítě 4G měly latenci přibližně 50 milisekund, zatímco sítě 5G ji mají desetkrát nižší, tj. pět milisekund. S internetem 6G latence klesne do rozmezí 1 milisekunda až 1 mikrosekunda, čímž se sníží na pětinásobek latence sítě páté generace. Masivní přenosy dat tak bude možné provádět za méně než sekundu.

Na 6G už se intenzivně pracuje

V průběhu roku 2020 a na začátku roku 2021 v oblasti 6G vzrostla popularita výzkumných iniciativ, což zároveň podpořilo i masivní investice.

Podle oficiální čínské tiskové agentury již Čína vyslala na oběžnou dráhu experimentální satelit 6G. Údajně jde o jednu ze 13 nových družic, které Čína vynesla na raketě Long March-6 v listopadu 2020. Mediální společnost China Global Television Network doplnila, že družice váží 70 kilogramů a byla vyrobena za účelem testování přenosu dat na velké vzdálenosti v terahertzovém spektru. Družice by mohla být potenciálně využívána ke sledování úrody, lesních požárů a dalších údajů o životním prostředí. Čína však nezahálí ani po stránce patentů – CNIPA (Čínský patentový úřad) nedávno oznámil, že vlastní 35 % z přibližně 38 000 patentů týkajících se 6G.

Co se týče situace v Evropě, výzkumu technologií se věnuje projekt 6G Flagship, který v současné době sídlí na finské univerzitě v Oolu, a Německá společnost Vodafone Germany v roce 2021 oznámila, že zřizuje výzkumné zařízení pro 6G v Drážďanech.

I Japonsko se samozřejmě hodlá masivně podílet na rozšíření 6G. Z prostředků ve výši 482 milionů dolarů bude vybudováno zařízení určené pro vývoj bezdrátových projektů. Celkovým cílem je do roku 2025 zapracovat na vývoji špičkových mobilních technologií.

Není nijak překvapivé, že v Jižní Koreji na vývoji 6G pracuje společnost Samsung, která tuto síť považuje za obzvláště slibnou pro vývoj pokročilých technologií, jako jsou například hologramy. Samsung je další společností, která předpovídá, že k prvnímu zavedení 6G může dojít již v roce 2028.

Zároveň jihokorejská telekomunikační společnost SK Telecom podepsala v souvislosti se společným výzkumem a vývojem 6G dohody se společnostmi Ericsson, Samsung a Nokia.

O rozvoj technologie 6G se zasadila také společnost LG Electronics, a to založením výzkumného centra. Technický ředitel společnosti, Park Il-pchjong, se zmínil o podpoře výzkumu a vývoje pro sítě 6G nové generace a o vedoucí úloze při globální standardizaci a vytváření nových obchodních příležitostí.

V Rusku vydal výzkumný a vývojový institut NIIR a Skolkovský vědeckotechnický institut prognózu pro rok 2021, v níž předpovídá, že sítě 6G by mohly být k dispozici v roce 2035.

V případě USA jsou snahy o 6G spíše otázkou soukromou než vládní, i když federální vláda v roce 2021 oznámila v souvislosti s výzkumem 6G partnerství s Jižní Koreou. Některé americké mobilní společnosti nicméně spoléhají na vlastní vývoj. Zejména společnosti AT&T, Verizon a T-Mobile vedou společně s ATIS průmyslovou iniciativu nazvanou Next G Alliance, která má pomoci organizovat a rozvíjet výzkum 6G v celé Severní Americe.

V květnu 2021 zahájila Next G Alliance technický pracovní program, který koordinuje řadu nových pracovních skupin s konkrétním cílem vyvinout technologii 6G. Pokud jsou čísla patentů správná, jsou Spojené státy v současné době na druhém místě za Čínou s přibližně 18 % všech patentů 6G sítě.

Na podpoře vývoje 6G se podílí i Británie. Společnost TeraView, organizace vyrábějící terahertzová testovací zařízení, byla nedávno podpořena finančními prostředky ve výši 191 milionů liber z Fondu pro udržitelné inovace s Innovate UK, inovační agenturou se sídlem ve Spojeném království. To je v otázce vývoje 6G považováno za zásadní krok vpřed. Společnost TeraView se zaměřením na využití svých odborných znalostí a duševního vlastnictví pomůže při budování bloků pro budoucí síť 6G a urychlí její rozvoj.

Také společnosti Google a Apple projevily svůj zájem o výzkum 6G a připojily se k alianci Next G Alliance, která vznikla v říjnu 2020 s cílem vytvořit plán rozvoje 6G a motivovat severoamerické společnosti, aby se připravily a byly v čele zavádění 6G po celém světě.

Co může 6G přinést smrtelníkům?

Technologie 6G znamená mnohem vyšší rychlost, výrazné snížení latence a obrovskou šířku pásma. Výzkumníci a vědci hovoří o tom, že 6G přesahuje možnosti „pevné“ sítě, jelikož zařízení budou fungovat jako antény a využívat decentralizovanou síť, která není závislá na konkrétním provozovateli. Připojení 5G a 6G přinese připojeným zařízením určitou svobodu, protože vyšší rychlost přenosu dat a nižší latence umožní jejich okamžité propojení.

Technologie, jejichž rozmach má podpořit již 5G – od autonomních automobilů a dronů až po chytrá města – se budou díky 6G dále zdokonalovat, ale předpokládá se, že budou mít prostor i technologické vymoženosti daleko pokročilejší. Společnost NTT DoCoMo uvedla, že 6G umožní, „aby kyberprostor podporoval lidské myšlení a jednání v reálném čase prostřednictvím nositelných zařízení a mikro přístrojů připevněných na lidském těle“. Jiní ji z podobných důvodů nazývají jako technologii umožňující „teleportaci smyslů“.

Nejen pro technokraty to tedy znamená, že díky 6G se svět science fiction stane realitou – rychlost přesahující 100 Gbps by mohla umožnit vznik smyslových rozhraní, která by navozovala dojem reálného života, potenciálně prostřednictvím chytrých brýlí nebo kontaktních čoček. Dále se ve zprávě NTT DoCoMo hovoří o upřednostňování nízké spotřeby energie pro nabíjení vzduchem a o pokrytí, které by se mohlo rozšířit přes moře, a dokonce i do vesmíru.

Co dál?

S 6G vývoj pochopitelně nekončí. Někteří pozorovatelé poukazují na to, že časový rámec pro rozvoj mobilní sítě nové generace se zkrátil z 15 let na osm, a proto je docela možné, že rok 2030 bude skutečně rokem nástupu 6G: „6G se objeví kolem roku 2030, a to nejen aby uspokojilo očekávání, která nesplnilo 5G, ale také naplnilo nová očekávání slučující aplikace umělé inteligence ve všech oblastech společnosti s všudypřítomným bezdrátovým připojením,“ uvedl finský vývojový program University of Oulu, který podléhá Mezinárodní telekomunikační unii (ITU).

Jiní odborníci jsou skeptičtější a delší časové rozestupy považují za správné, když uvážíme, že to není opravdu tak dávno, co všichni operátoři teprve adoptovali 4G, teď se pomalu začínají rozkoukávat s 5G a už by měli začít pomalu řešit další technologii.

Je možné se setkat i s odvážným přístupem, kde je ve hře dokonce i otázka 7G navzdory tomu, že i síť 6G doposud neexistuje a je ve fázi výzkumu. Odborníci z All Technology Trend přišli se smělým tvrzením: „Skutečného masového přijetí 5G se dočkáme do roku 2025. V roce 2035 bychom měli očekávat 6G a v roce 2045 7G.“

Navzdory různým přístupům je však jasné, že hlavním a společným cílem je přejít do nové éry bezdrátových technologií a přinést inovace, které v nadcházejících letech změní svět. Očekává se, že dosud nevídané možnosti se s ohledem na rychlost a spolehlivost stanou brzy realitou, a to jakmile se rozšíří nová generace bezdrátové sítě, tj. až se mobilní síť 6G dostane do telekomunikačního prostoru v širší zóně. Tato technologie dá nový rozměr způsobu virtuálního života a podnikání a otevře nám bránu do hyperpropojeného světa.