6G: el próximo horizonte

• 6G servirá como una red neuronal distribuida que proporciona enlaces de comunicación para fusionar los mundos físico y cibernético.

6G es el sistema avanzado de comunicaciones móviles de próxima generación, pero irá mucho más allá de las comunicaciones. 6G servirá como una red neuronal distribuida que proporciona enlaces de comunicación para fusionar los mundos físico, cibernético y biológico, marcando realmente el comienzo de una era en la que todo será detectado, conectado e inteligente. Esto, a su vez, sentará una base sólida para Intelligence of Everything en el futuro. Este es un análisis del equipo de investigación de Huawei 6G.

Definición de 6G

Hay una tendencia a sobreestimar lo que se puede hacer en dos años y subestimar lo que se puede hacer en diez años. Para el año 2030 y más allá, muchos aspectos de nuestra vida diaria se verán aumentados por conexiones inalámbricas ultra confiables y de velocidad ultra alta, IA nativa y tecnologías de detección avanzadas. Se definen cinco categorías principales de escenarios de uso, entre los cuales, eMBB+, URLLC+ y mMTC+ son extensiones y combinaciones de los escenarios de uso definidos en 5G, mientras que la detección y la IA son dos nuevos escenarios de uso que florecerán en la era de 6G.

eMBB+

6G unirá los mundos físico y cibernético y creará un estilo de vida que cambiará el paradigma en Metaverse. eMBB+ es la evolución continua de la banda ancha móvil mejorada (eMBB) para casos de uso de comunicación centrada en el ser humano. Permitirá una experiencia extremadamente inmersiva e interacciones multisensoriales en aplicaciones XR, incluidas la realidad aumentada (AR), la realidad virtual (VR) y la realidad mixta (MR), y la telepresencia. eMBB+ planteará requisitos mucho más altos en cuanto a velocidad máxima de datos, velocidad de datos experimentada por el usuario, baja latencia E2E y gran capacidad del sistema (es decir, alto rendimiento y conexiones masivas). Además, permitirá una variedad de casos de uso en entretenimiento, educación, fabricación y navegación, transformando la forma en que vivimos, aprendemos, trabajamos y viajamos.

URLLC+

6G acelerará la transformación digital a gran escala de las industrias verticales. URLLC+ es la evolución continua de las comunicaciones ultra confiables de baja latencia (URLLC) para comunicaciones críticas de tipo máquina en la Industria 4.0 y más allá. También se aplica a las nuevas aplicaciones habilitadas por la utilización ubicua de robots, vehículos aéreos no tripulados y nuevas interfaces hombre-máquina (HMI) en la fabricación, el servicio público, la conducción autónoma y la gestión del hogar. Para adaptarse mejor a todo tipo de aplicaciones verticales, los requisitos de baja latencia y alta confiabilidad pueden ser estrictos en las estadísticas de primer orden (ej., número medio de errores en un período) pero controlables en la distribución o estadísticas de orden superior (ej., distribución de errores en un período). En la fabricación automatizada y flexible del futuro, se proporcionará localización precisa y comunicación determinista para apoyar la interacción en tiempo real entre robots colaborativos. También se considera necesario repensar la arquitectura de red para permitir el aprendizaje automático masivo y el intercambio de conocimientos entre robots.

mMTC+

6G continuará el viaje iniciado por 5G para conectar todo, pero lo hará con una variedad más amplia de dispositivos, nuevas HMI, mayor densidad de conexiones y confiabilidad nativa. mMTC+ es la evolución continua del tipo de comunicación de máquina masiva (mMTC), que se caracteriza por la gran cantidad de dispositivos ligeramente conectados con tráfico esporádico en ciudades inteligentes, atención médica, edificios, transporte, manufactura y agricultura. La tasa de datos requerida puede oscilar entre muy baja y media, y el intervalo de tiempo de llegada del paquete puede oscilar entre un día y unos pocos milisegundos. Un requisito clave es que los sensores tengan una vida útil prolongada, pero esto puede diferir significativamente según sus capacidades de recolección de energía.

Detección

6G integrará la detección con la comunicación en un solo sistema, explotando las ondas de radio para "ver" el mundo físico y crear gemelos digitales en el mundo cibernético. La detección en red crea un nuevo tipo de escenario de uso más allá de la comunicación. Cubre una variedad de casos de uso, como la localización de objetivos basados en dispositivos o incluso sin dispositivos, imágenes, reconstrucción y monitoreo del entorno, y reconocimiento de gestos y actividades. El escenario de uso de detección agrega nuevas dimensiones de rendimiento a las telecomunicaciones móviles internacionales (IMT), como la probabilidad de detección y la resolución y precisión de detección (en términos de alcance, velocidad y ángulos). Los requisitos de estas dimensiones varían de una aplicación a otra. Para las aplicaciones de localización y reconstrucción en el futuro, se requieren alta precisión y resolución de detección, mientras que, para aplicaciones de imágenes, la resolución ultra alta es la clave. Y para el reconocimiento de gestos y actividades, la probabilidad de detección se convierte en la máxima prioridad.

AI

6G empleará una arquitectura de borde profundo para permitir el aprendizaje automático masivo de manera distribuida y colaborativa. Network AI tiene como objetivo conectar de manera inteligente agentes inteligentes distribuidos para proliferar el despliegue a gran escala de AI en todas las industrias. Se espera una transmisión espectralmente eficiente, de alta capacidad y baja latencia para el aprendizaje distribuido, incluido el intercambio de datos y parámetros de modelos entre un gran número de agentes inteligentes, para la IA en tiempo real. La confiabilidad nativa, con el apoyo de la seguridad nativa y la privacidad de los datos locales, es un habilitador clave para este escenario de uso. Los robots pueden así trabajar y jugar armoniosamente con los humanos. Mientras tanto, el aprendizaje automático de extremo a extremo (E2E) también se aprovechará para la optimización personalizada y la automatización de la red.

Seis pilares de 6G

1. IA nativa

6G contará con su capacidad de IA nativa. Sus diseños de red e interfaz aérea aprovecharán la IA E2E y el aprendizaje automático para implementar una optimización personalizada y operaciones y mantenimiento automatizados. No solo esto, cada elemento de la red 6G integrará de forma nativa las capacidades de comunicación, computación y detección, lo que facilitará la evolución de la inteligencia centralizada en la nube a la inteligencia ubicua en los bordes profundos. Una arquitectura de aprendizaje automático distribuida basada en inteligencia de borde profundo será clave para cumplir con los requisitos de inteligencia a gran escala de la sociedad y la fabricación futuras.

2. Detección en red

6G contará con la capacidad de detección en red. Impulsados por el aumento continuo de bandas de frecuencia, anchos de banda y antenas, los sistemas de comunicaciones integrarán capacidades de detección inalámbrica para explorar el mundo físico a través de la transmisión de ondas de radio, el eco, la reflexión y la dispersión. También proporcionarán capacidades de detección, localización, imágenes y reconstrucción del entorno de alta resolución para mejorar el rendimiento de la comunicación y admitir una gama más amplia de escenarios de servicios de red, sentando una base de datos para construir un mundo digital inteligente.

3. Conectividad extrema

6G proporcionará conexiones inalámbricas universales de alto rendimiento y la mejor experiencia con velocidades comparables a las fibras ópticas. Tasa máxima de Tbit/s, tasa experimentada de 10 a 100 Gbit/s, latencia de nivel de submilisegundos, un aumento de diez veces en la densidad de las conexiones 5G, localización de nivel centimétrico, imágenes de nivel milimétrico y confiabilidad del sistema E2E basada en la distribución de errores controlable no solo habilitará servicios inmersivos centrados en el ser humano en el futuro, sino que también acelerará la transformación digital a gran escala y la mejora de la productividad de las industrias verticales.

4. NTN integrado

6G integrará redes terrestres y no terrestres. Se desplegará un gran número de satélites de órbita terrestre baja o muy baja (LEO/VLEO) para formar una mega constelación de satélites en las redes no terrestres. Estas "redes inalámbricas aerotransportadas" ampliarán la cobertura de la infraestructura celular terrestre y habilitarán nuevas soluciones de baja latencia para la transmisión de ultra larga distancia.

5. Integridad

La red 6G integrará varias capacidades, como comunicación, detección, computación e inteligencia, por lo que es necesario redefinir la arquitectura de la red. La nueva arquitectura de red debe admitir la confiabilidad nativa y puede adaptarse de manera flexible para tareas como la detección colaborativa y el aprendizaje distribuido para proliferar aplicaciones de IA a gran escala. Los datos, así como el conocimiento y la inteligencia que se derivan de ellos, son la fuerza impulsora detrás del rediseño de la arquitectura de la red 6G, donde se desarrollarán nuevas funciones para permitir la confiabilidad nativa E2E. Estos incluyen nuevas arquitecturas de gobierno de datos que admiten el cumplimiento y la monetización de datos, así como tecnologías avanzadas de protección de la privacidad y defensa contra ataques cuánticos.

6. Sustentabilidad

El desarrollo verde y sostenible es el requisito central y el objetivo final de los diseños de redes y terminales en 6G. Al introducir el concepto de diseño ecológico y la capacidad de IA nativa, 6G tiene como objetivo mejorar la eficiencia energética general 100 veces en toda la red, para evitar que el consumo general de energía de la infraestructura y los terminales de TIC exceda el de 5G, al tiempo que garantiza un rendimiento y una experiencia de servicio óptimos. Como infraestructura central de la economía digital, 6G hará contribuciones únicas al desarrollo sostenible de la humanidad.

6G es el próximo horizonte de innovaciones. Huawei comenzó a invertir en investigación de 6G en 2017, cuando también estábamos impulsando la implementación comercial de 5G. Esperamos que 6G llegue al mercado alrededor de 2030. La ambición de nuestra visión 6G es hacer que nuestro planeta esté conectado de manera inteligente, desarrollado de manera sostenible, mejor protegido y lleno de vitalidad en todos los ámbitos de la vida. Hemos expresado nuestra visión preliminar de 6G en el libro "6G: The Next Horizon - From Connected People and Things to Connected Intelligence", mediante el cual esperamos inspirar a más personas, empresas e industrias para que aporten perspectivas más amplias y profundas a 6G.