Поколение 6G: техногиганты нацелены на будущее

Пока во всем мире полным ходом идет освоение пятого поколения мобильной связи, крупные корпорации уже ставят на следующий стандарт. Его появление будет реальностью в конце текущего десятилетия. Практика транснациональных компаний в этом направлении показывает, что новые технологии не только сотрут грань между настоящим и будущим, но сделают условными границы между государствами и глобальным бизнесом.

Apple, Samsung и их китайские конкуренты

На минувшей неделе аналитическая компания Strategy Analytics опубликовала данные о мировом рынке 5G-смартфонов. Поставки телефонных аппаратов с поддержкой мобильной связи пятого поколения идут по восходящей. Статистика по итогам первого квартала показывает рекордные цифры.

Так, с января по март во всем мире было продано почти 136 млн 5G-устройств, что больше по сравнению с последним кварталом 2020 года на 6%. В основном пользователи смартфонов этого поколения сосредоточены в Китае, США и Западной Европе.

Первое место по производству 5G-аппаратов занимает Apple (США), на втором — Oppo (КНР), на третьем — еще один китайский производитель Vivo. Далее следуют южнокорейский гигант Samsung и китайский Xiaomi.

Собственно, эта информация не только дает исчерпывающее представление о нынешних позициях игроков на рынке технологии 5G, но может быть спроецирована на будущее — когда 6G из далекого послезавтра войдет в повседневную жизнь миллиардов людей. И стандарт мобильной связи, на стадии разработки характеризующийся фантастическими скоростями, начнет стремительно преобразовывать современный мир.

После пяти

Рассмотрим коротко одно из очевидных преимуществ 6G — скорость передачи данных. Сегодня большинство смартфонов поддерживают четвертое поколение сетей — 4G. Это означает, что средняя скорость беспроводного мобильного интернета составляет 24 Мбит/с. Утверждается, что 5G гарантирует прохождение от 10 Гбит/с, а показатели 6G будут в 10–100 раз выше.

Таким образом, пиковая скорость передачи данных на одного пользователя достигнет 1 Тбит/с — по сравнению с 10 Гбит/с, обеспечиваемыми сетью 5G. По некоторым оценкам показатель может вырасти до 1 ТБ/с. Для сравнения: жесткий диск средней емкости в современном компьютере имеет один терабайт памяти, этот объем сеть 6G будет способна передать без проводов за одну секунду.

Такова теория. Во время международной конференции по коммуникациям IEEE 2021 сотрудники Samsung и Калифорнийского университета (Санта-Барбара) продемонстрировали технические возможности использования для 6G частот в терагерцевом диапазоне. Он на порядок (с 1 мс до 0,1 мс) снижает задержки в передаче данных и способен в 50 раз увеличить скорость передачи по сравнению с сетью предыдущего поколения, работающего на частотах до 40 ГГц. Сети 6G перешагнут за границы 100-ГГц диапазона терагерцевого спектра, который в настоящее время не используется.

Samsung продемонстрировал эксперимент с участием приемников и передатчиков на 2-ГГц полосе. Увеличение пропуска сигнала — это расширение объема трафика, повышение качества мобильного видео, что сделает возможным отправку и получение голограмм, использование виртуальной и дополненной реальности (в случае использования 5G потолок пропуска не превышает 400 МГц).

И хотя в ходе эксперимента не наблюдалось внушительных скоростей (на расстоянии 15 метров показатель составил всего 6,2 Гбит/с, что ненамного превосходит рекорд 5G — 5,23 Гбит/с): как говорят философы, важно не положение, в котором ты находишься, а направление, в котором двигаешься.

Хранить вечно

За разговорами о сверхскоростных возможностях шестого поколения мобильной связи незаслуженно забывается проблема хранения информации.

Раз уж в планах 6G — универсальность покрытия, то связь должна быть доступна на земле, в воздухе, в воде и в космосе. При этом сеть будет оснащена технологией искусственного интеллекта и средствами информационной безопасности.

Сейчас хранение данных и доступ к ним полностью контролируются централизованной инстанцией — Google, Facebook, YouTube. А это означает, что кроме цензуры и нарушения конфиденциальности существует и вероятность утечки информации.

В материалах, посвященных развитию шестого поколения связи, утверждается, что 6G-узлы будут взаимодействовать в автономном режиме, данные пользователей — храниться автономно, а многочисленные независимые сервисы — предоставляться по требованию.

Материальная среда

Логично предположить, что для нового поколения связи потребуется множество материалов — как естественного происхождения, так и искусственных.

Так, в 2020 году ученые из технологических университетов Осаки (Япония) и Наньяна (Китай) создали новый чип на основе фотонных топологических изоляторов, который позволит обеспечить передачу данных для сетей 6G.

Терагерцевые волны располагаются в электромагнитном спектре между инфракрасным и микроволновым излучением. Они обладают высокой частотой и могут использоваться для передачи информации в сетях такого уровня. Однако практическому применению этого вида излучения в телекоммуникациях препятствуют дефекты материала и частые ошибки, свойственные обычным волноводам, таким как кристаллы или полые кабели.

Группа ученых из Московского физико-технического института разработала быстрый метод получения эпсилон-оксида железа. Неординарные магнитные свойства этого материала делают его одним из самых востребованных для сетей 6G.

Эпсилон-оксид железа — очень редкая и трудоемкая в получении форма окиси железа: процесс занимает до месяца. Конечно, в такой ситуации речь о широком применении не идет. Авторы исследования создали методику ускоренного синтеза эпсилон-оксида железа, позволяющую сократить время до одних суток и увеличить объем получаемого продукта. Технология проста в воспроизведении и может быть легко внедрена в промышленность, а необходимые для синтеза материалы — железо и кремний — не являются дефицитными.

Хотя фаза эпсилон-оксида железа была получена в чистом виде еще в 2004 году, она до сих пор не находила промышленного применения. Сейчас для изобретения открываются новые перспективы.

Кто шагает впереди

Как уже сказано, лидеры в развитии технологии 5G не удовлетворяются достигнутыми показателями, а инвестируют в связь шестого поколения.

«В то время как внедрение 5G все еще находится на начальной стадии, никогда не рано начинать подготовку к 6G, поскольку от начала исследований до коммерциализации коммуникационных технологий нового поколения обычно требуется около 10 лет», — заявил директор исследовательского центра передовых коммуникаций в Samsung Research Чой Сунхюн.

В феврале 2020 года агентство Bloomberg сообщило, что компания Apple объявила набор инженеров-исследователей беспроводных систем. В объявлениях уточняется, что речь идет о создании технологии следующего поколения, «которая окажет глубокое влияние на будущие продукты Apple».

Летом 2020-го правительство Японии, обеспокоенное тем, что США и Южная Корея опережают страну в использовании 5G, выделило $652 млн компаниям, занимающимся разработкой систем шестого поколения.

А в апреле текущего года президент США Джо Байден и премьер-министр Японии Ёсихиде Суга договорились о совместных инвестициях в размере $4,5 млрд в развитие 6G, чтобы не позволить Китаю и Южной Корее вырваться далеко вперед.

Правительствам мировых держав и транснациональным компаниям действительно есть за что бороться: согласно прогнозам Research and Markets, в 2035 году объем рынка связи 6G составит $1 трлн 773 млрд.