Todavía estamos empezando a ver las primeras implementaciones del 5G, y ya se está empezando a hablar del 6G. Rodrigo Barreto, arquitecto principal de Darwin, analiza la próxima generación de dispositivos móviles en esta publicación para analizar de que va realmente el 6G.
¿Qué hace que 6G sea nuevo?
Todas las nuevas generaciones de comunicaciones móviles comienzan por establecer una visión que no es una simple extensión de la generación actual. Una extensión sería una versión “.5” Por ejemplo, HSPA se denominó 3.5G y LTE Advanced a veces se denomina 4.5G. Para considerarse una nueva generación, la visión debe ofrecer nuevos casos de uso que estén respaldados por necesidades sociales y económicas, además de estar respaldados por avances tecnológicos.
En el pasado, la visión de las nuevas generaciones de comunicaciones móviles se traducía rápidamente en indicadores de rendimiento (KPI). Para 5G, los KPIs prometidos fueron que, en comparación con las redes 4G, las redes 5G tendrían velocidades de datos entre 10 y 100 veces más rápidas, con latencias hasta 10 veces más pequeñas y 500 veces la densidad del dispositivo. Estos datos se consideraron necesarios para respaldar los casos de uso de banda ancha móvil mejorada, comunicaciones de baja latencia ultra confiables y un IoT masivo.
Para 6G, hay un claro esfuerzo por alejarse de objetivos basados en KPIs y aumentar el foco en necesidades de la sociedad. Esta estrategia se refleja en los whitepapers publicados por empresas como Samsung, la Institución de Ingeniería y Tecnología, el Centro de Innovación 6G de la Universidad de Surrey, la alianza Next Generation Mobile Network y el proyecto Hexa-X de la UE, por nombrar algunos.
Si estas interesado en leer estos whitepapers, puedes ver estos enlaces:
Lo que estos trabajos tienen en común es una visión de la tecnología al servicio de la sociedad, ayudando con el logro de los objetivos de desarrollo sostenible. También toman en cuenta, en diferentes grados, los objetivos relacionados con el desarrollo económico, el medio ambiente y la comercialización y operación de los servicios de próxima generación
¿Para qué se utilizará el 6G?
Los casos de uso que se prevén compatibles con las comunicaciones 6G son muy interesantes. A continuación, puede echar un vistazo a lo que está por venir:
- Comunicaciones de tipo holográfico (HTC). HTC permitirá que los usuarios que no puedan estar presentes se proyecten como una presencia holográfica 3D en tiempo real, posiblemente entre personas físicamente presentes. Los usos son amplios y variados, desde aplicaciones de reparación y resolución de problemas en remoto hasta formación y educación, comunicación en tiempo real, mensajería, juegos inmersivos y entretenimiento.
- Realidad extendida (ER o XR). ER utilizará objetos 3D e inteligencia artificial (IA), combinando entornos reales y virtuales. Logrando capacidades avanzadas de realidad virtual, realidad aumentada y realidad mixta.
- Internet táctil. Con transmisiones audiovisuales envolventes proporcionadas por ER o HTC streaming, junto con datos de detección háptica, un operador humano podrá controlar de forma remota la maquinaria en un lugar rodeado de peligros biológicos o químicos. La cirugía remota con robots podría ser realizada por médicos a cientos de kilómetros de distancia.
- Experiencia multisensorial. Ampliará el Internet táctil para permitir a los usuarios experimentar en tiempo real una comunicación interactiva multisensorial, incorporando el oído, la vista, el gusto, el olfato y el tacto.
- Réplicas digitales. También denominados gemelos digitales, consiste en crear una copia digital de personas, lugares, sistemas u objetos. Estas réplicas digitales son útiles para la simulación computacional y el análisis de objetos físicos reales de todos los tamaños, ahorrando dinero y tiempo.
- Robots colaborativos (cobots). Los cobots son robots capaces de colaborar con los humanos. Se supone que esta colaboración mejorará las habilidades humanas de una manera segura.
- Inteligencia como servicio. Se trata de un servicio de IA que utilizar recursos informáticos distribuidos en la nube, dispositivos edge, e implementa mecanismos de inferencia y capacitación eficientes en la comunicación con Machine Learning (ML). Por ejemplo, un robot humanoide podría descargar su carga computacional para visión por computadora, localización y mapeo simultáneos, reconocimiento facial y de voz, procesamiento del lenguaje natural, control de movimiento, etc., hacia recursos informáticos edge, con el fin de mejorar su precisión y prolongar la vida útil de su batería y ser más ligeros al eliminar algunos componentes informáticos integrados.
- Transporte y logística inteligente. A partir de 2030, millones de vehículos autónomos y drones proporcionarán transporte seguro, eficiente y ecológico de personas y mercancías.
- Comunicaciones mejoradas. Se espera que 6G sea un sistema integrado de redes terrestres, redes de satélites y otras plataformas aéreas para proporcionar una cobertura 3D, que ofrecerá servicios de comunicación de alta calidad, bajo costo e itinerancia global.
- Conectividad ubicua global. Al aprovechar múltiples capas de conectividad (terrestres, vehículos aéreos no tripulados, plataformas de gran altitud, satélites de órbita terrestre baja y media y satélites geoestacionarios), además de integrarse con sistemas de comunicación de generaciones anteriores, 6G podrá proporcionar conectividad global ubicua, incluyendo zonas donde no había sido económicamente viable implementar infraestructura de comunicaciones.
En Darwin, estamos orgullosos ya que tres de los casos de uso mencionados (transporte y logística inteligente, comunicaciones mejoradas y conectividad ubicua global) ya están en el centro de los servicios y soluciones que hemos estado desarrollando.
¿Qué se necesita para 6G?
El desarrollo de 6G se verá impulsado por los avances en tecnologías existentes y por aquellas que todavía no existen o que apenas se han podido demostrar en laboratorios. Éstas incluyen:
- Inteligencia omnipresente. La inteligencia artificial, y más específicamente Machine learning, se utilizará en múltiples áreas de las redes 6G. El uso de IA (y ML) incluirá la optimización de la capa física, la asignación y el control de recursos de acceso medio, la seguridad, la gestión del rendimiento, las operaciones y el mantenimiento preventivo.
- Superficies inteligentes reconfigurables (RIS). Se trata de una categoría de láminas de material programables y reconfigurables que son capaces de modificar de forma adaptativa sus características radioreflectantes. Cuando se adjunta a superficies, por ejemplo, paredes, vidrio, techos, etc. RIS permite la conversión de partes del entorno inalámbrico en reflectores inteligentes reconfigurables, conocidos como entornos de radio inteligente (SRE). Estos se pueden aprovechar para una formación de haces pasiva que puede mejorar significativamente la comunicación a bajos costos de implementación y consumo de energía
- Comunicaciones no terrestres. Aunque la integración de la red no terrestre (NTN) con las comunicaciones móviles terrestres es parte de la visión 5G, el 6G será fundamental para construir una red tridimensional que aproveche la multiconectividad (con estaciones base a nivel terrestre, aéreo y orbital) para la continuidad del servicio, descarga de tráfico y backhauling.
- Comunicaciones de terahercios. Las velocidades de datos, latencia, confiabilidad y sincronicidad requeridas por los casos de uso de 6G demandarán un ancho de banda de amplio espectro que se encontrará en el espectro de terahercios. El espectro de terahercios se encuentra entre ondas milimétricas y comunicaciones ópticas libres y aún no se ha explorado por completo. Su desarrollo requerirá avances en la arquitectura de red y en el diseño de transceptores, propagación y modelado de canales. También requerirá estudios que respalden la regulación de la salud y la seguridad.
- Computación y comunicaciones cuánticas. El uso generalizado del aprendizaje automático en 6G requerirá grandes capacidades de computación en diferentes puntos de la red. La computación cuántica, aprovechando nuevos materiales como los semiconductores basados en grafeno, ofrecerá esta capacidad. El comportamiento cuántico, como el entrelazamiento y la conmutación óptica, también se aprovechará para una comunicación ultrarrápida y de latencia ultrabaja.
- MIMO (Multiple-input Multiple-Output) extremadamente masivo. Las estaciones base 6G transmitirán y recibirán datos utilizando un gran número de antenas. Los materiales Metasuperficie (Metasurface) permitirán crear las condiciones requeridas de bajo costo y bajo requerimiento de energía para la industrialización a gran escala.
- Tecnología blockchain. La integración de blockchain y 6G permitirá la monitorización, la gestión del uso y el intercambio de recursos de manera eficiente en las redes
- Comunicaciones de retrodispersión ambiental. Estos aprovecharán las señales de radiofrecuencia existentes, como radio, televisión o móvil, para transmitir datos sin una batería o conexión a la red eléctrica. Las antenas de los dispositivos captarán una señal existente y la convertirán en decenas de cientos de micro vatios de electricidad. Esta tecnología se utilizará para modificar y reflejar la señal con datos codificados.
¿Cuándo llegará el 6G y cómo se desarrollará?
Con tanto en juego en términos de desarrollar liderazgo tecnológico y cosechar los beneficios que brindarán los nuevos casos de uso de 6G, no es de extrañar ver un juego importante de geopolítica. Habiendo sido aislada en su capacidad para vender tecnología 5G a países desarrollados, China parece estar duplicando la investigación de 6G y afirma haber presentado ya más del 35% de las patentes esenciales para 6G. Para no quedarse atrás, Estados Unidos está lanzando un trabajo coordinado con la industria y el mundo académico, encabezado por la Alliance of Telecommunications Industry Solutions (ATIS) a través de su Next G Alliance, y recientemente anunció una inversión conjunta de $ 4.5 mil millones con Japón para el desarrollo Tecnología 6G. Europa ha lanzado varios proyectos en su marco para la financiación de la investigación y la innovación, y ha anunciado recientemente que invertirá 900 millones de euros en la implementación de 5G y la investigación de 6G. Los países europeos también tienen sus propios programas, como Alemania prometiendo inversiones de 700 millones de euros en investigación 6G, y Finlandia e India anunciando colaboración en investigación 6G. Corea, otro país líder en tecnologías móviles, ha anunciado inversiones equivalentes a 180 millones de dólares en investigación de tecnología 6G.
Pero una tecnología móvil no se desarrolla de forma aislada por un país. Los fuertes imperativos en torno a las economías de escala y la interconexión dictan que una nueva generación de comunicaciones móviles se desarrolle de manera colaborativa y siguiendo estándares comunes. Este proceso comienza con la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT) desarrollando la visión y un conjunto común de objetivos y principios, y el 3GPP asumiendo el rol de desarrollar los requisitos técnicos y estándares.
La UIT ya ha formado el Grupo de Visión UIT-R 6G, que está trabajando en los borradores iniciales del informe “IMT hacia 2030 y más allá (6G)”. A nivel de 3GPP, se cree que los estudios para 6G comenzarán a partir del 2022 y serán parte de la Versión 19 que se aprobaría en 2023. Con toda probabilidad, el trabajo cde estandarización de 6G comenzará a partir de la Versión 20 de 3GPP y se prevé que las prueba iniciales de 6G se realizarán a partir del 2028.
Rodrigo Barreto, Darwin Lead Architect
Darwin Innovación es una empresa con sede en Málaga que proporciona servicios relacionados con vehículos autónomos y comunicaciones terrestres y por satélite. Si estás interesado en trabajar con nosotros, puedes echar un vistazo a nuestra página de empleo. Si quieres saber cómo podemos ayudar a su empresa a utilizar vehículos autónomos, contáctanos.
