Современная электроника №3/2021

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 12 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 3 2021 локализации, сети научатся выпол- нять различные задачи обнаруже- ния. Решения по локализации будут усовершенствованы для достижения точности локализации на сантиметро- вом уровне в помещениях с большой площадью, в которых для большин- ства точек доступа ограничена пря- мая видимость. Новые методы постро- ения диаграмм каналов, основанные на ИИ и МО, будут применяться в построении больших систем антен- ных решёток, а также для объедине- ния данных по радиочастотам, каме- рам и датчикам на роботах. Всё это улучшит точность обнаружения даже при ограниченном количестве види- мых точек доступа. Системы 6G будут использоваться для визуализации пассивных объектов. Системы оптимизируют не только для связи, но и для обнаружения объектов. Например, сигналы формы, подходя- щей для локации положения объектов, такие как сигналы с линейной частот- ной модуляцией, могут быть мульти- плексированы с сигналами, оптими- зированными для связи. Большие антенные решётки, развёр- нутые для массовой связи MIMO, могут формировать узкие диаграммы направ- ленности и их можно использовать для определения положения объектов. Несколько передатчиков и приёмников смогут координироваться и тем самым улучшать возможности распознавания в сети. Переход к субтерагерцовому и терагерцовому диапазонам с соответ- ствующей широкой полосой пропуска- ния сигналов увеличивает возможно- сти для точного зондирования. Получение изображений с точно- стью до миллиметра с использовани- ем инфраструктуры терагерцового диапазона откроет множество новых вариантов использования в промыш- ленной автоматизации и здравоох- ранении. Например, можно будет находить дефекты в процессе экстру- зионного производства или обнару- живать раковые новообразований в полости рта. Существует множество приложе- ний, которые выиграют от превраще- ния радиоточек в датчики. Легче будет контролировать качество продуктов в супермаркетах, можно будет разме- стить невидимые металлоискатели или заменить системы ворот безопасности на предприятиях. Сочетание возможностей мультимо- дального восприятия с когнитивными технологиями, доступными на плат- форме 6G, позволит анализировать поведенческие модели, предпочтения и даже эмоции людей, тем самым соз- давая «шестое чувство», предвосхища- ющее потребности пользователей. Это позволит интуитивно взаимодейство- вать с физическим миром. Работа сетей в экстремальных условиях Новые сценарии использования про- мышленного Интернета вещей (IIoT), нацеленные на 5G, основываются на достижении сверхнизкой задержки в 1 мс с надёжностью «пять девяток» (то есть 99,999%). Основной метод дости- жения целевых показателей производи- тельности – использование мини-сло- тов и более быстрого доступа к каналу, а также применение многосвязных кана- лов, для надёжности использующих несколько точек доступа и дублирова- ние передаваемых пакетов. Для многих случаев использования задержка в радиоканале в 1 мс неприем- лема. Для замены традиционных про- мышленных решений проводной связи, таких как Sercos или EtherCAT, требуют- ся существенно более низкие задержки при радиопередаче (порядка 100 мкс) в сочетании с высокой скоростью пере- дачи данных (гигабит в секунду). Более того, фактические требования к надёж- ности основаны на времени простоя оборудования, который вызван мно- жественными потерями пакетов дан- ных. Целевой показатель надёжности для некоторых сценариев использо- вания промышленной автоматиза- ции должен составлять порядка «девя- ти девяток». 6G будет спроектирован для эконо- мичного удовлетворения экстремаль- ным требованиям. Недавние иссле- дования показывают, что, вопреки общепринятому мнению, экранирова- ние сигналов в миллиметровом диапа- зоне в производственных цехах не так существенно. Опираясь на более широкую поло- су пропускания, доступную в спектре миллиметровых волн, можно будет достичь чрезвычайно низких задержек при высокой скорости передачи дан- ных. Надёжность можно повысить за счёт одновременной передачи инфор- мации по нескольким путям, представ- ляющим собой несколько отражённых от препятствий радиосигналов. Для соз- дания отдельных путей от сети к кон- кретному устройству может использо- ваться ретрансляция через соединения «устройство-устройство». Прогнозиру- ющее управление лучом с использова- нием методов прогнозирования ИИ и МО также может существенно снизить неопределённость в оценке качества канала связи. В рамках 4G с помощью техноло- гии Narrowband IoT (NB-IoT) был реа- лизован беспроводной доступ с низ- ким энергопотреблением. В эпоху 6G произойдёт переход от устройств с низким энергопотреблением к устройствам с нулевым потребле- нием энергии для Интернета вещей. Беспроводные устройства с нулевым энергопотреблением сегодня хоро- шо известны. К таким устройствам относятся метки с пассивной ради- очастотной идентификацией (RFID) с недорогими активными датчика- ми и батареями со сроком службы от трёх до пяти лет. Единственный минус RFID-меток – их действие обычно ограничивается очень малыми рас- стояниями. Существует несколько сце- нариев использования, при исполне- нии которых требуются устойчивые сенсорные устройства и чрезвычай- но долгое время работы. Для осуществления технического контроля при производстве мостов или туннелей, например, желатель- но иметь беспроводные сенсорные устройства, которые могут встраивать- ся в конструкцию и работать поряд- ка 100 лет без вмешательства челове- ка. Будущие решения в этой области, вероятно, будут совмещать возможно- сти связи с низким энергопотребле- нием, чрезвычайно мало потреблять ток в спящем режиме и аккумулиро- вать энергию (возможно, с помощью сети связи или доступного накопите- ля энергии). Концепции сетевой архитектуры 6G Подсети Архитектура сотовой сети предыду- щих поколений была разработана в первую очередь для передачи голосо- вых сообщений и данных в Интерне- те на отдельные мобильные конечные точки. 5G – первая система, ориен- тированная на промышленную сре- ду и при этом отвечающая сложным требованиям. Соответствие высоким требованиям достигается благодаря принципиально новым архитектур- ным решениям, таким как поддержка передачи данных в реальном масшта- бе времени (TSN).