6G : vision, exigences, défis, perspectives et opportunités

Les communications mobiles subissent un changement de génération tous les dix ans environ. Nous passons en revue les trois caractéristiques les plus importantes liées à la prochaine décennie.

Même si la 6G est hors d’atteinte pour l’instant, elle aura un impact sur des changements de mode de vie et de société entraînant le besoin de réseaux de nouvelle génération. De nombreuses applications 6G auront besoin d’accéder à un spectre d’un ordre de grandeur plus élevé, l’utilisation de fréquences comprises entre 100 GHz et 1 THz sera importante.

De nombreux chercheurs dans les laboratoires travaillent à l’écosystème 6G sur la conception des réseaux centraux de nouvelle génération, aux nouvelles méthodes de modulation et de codage, aux nouvelles techniques d’accès multiple, des réseaux d’antennes, de la propagation des ondes, de la conception d’émetteur-récepteur et du traitement du signal en temps réel. Ils évaluent les forces et les faiblesses des principales technologies candidates à la 6G, entre ce qui pourrait être pratiquement réalisable au cours de la prochaine décennie, par rapport à ce qui est possible en théorie.

Selon l’UIT-T, les trois caractéristiques les plus importantes liées à la prochaine décennie des changements de mode de vie et de société, ayant un impact sur la conception et les perspectives des réseaux 6G, sont :

• La société holographique haute fidélité
• La connectivité pour toutes les choses
• Les applications sensibles au temps

Société holographique haute fidélité

La vidéo devient de plus en plus le mode de communication de choix aujourd’hui et évolue vers la réalité augmentée (RA). En tant que telle, la capacité de résolution vidéo augmente à un rythme rapide. Par exemple, les dispositifs d’équipement utilisateur prenant en charge la vidéo 4k nécessitent un débit de données de 15,4 Mb/s. En outre, la durée de visionnage augmente également au point qu’il est désormais la norme pour les utilisateurs finaux de regarder des programmes télévisés complets, des événements sportifs en direct ou une diffusion en continu à la demande.

Alors que nous entrons dans la prochaine décennie, la demande pour un tel contenu devrait augmenter à des taux extrêmes. La pandémie actuelle de COVID-19 montre que la communication vidéo a permis aux personnes, aux entreprises, aux gouvernements, aux professionnels de la santé et à leurs patients de rester en contact virtuel, évitant ainsi le besoin de voyager tout en restant socialement, professionnellement et commercialement actifs. Alors que les établissements d’enseignement restent fermés, l’enseignement en ligne est possible via la communication vidéo. Des conférences et des ateliers de premier plan dans le monde entier se tiennent virtuellement à l’aide d’interfaces vidéo en direct. C’est certains de nombreux développements de ce type resteront actifs, même dans l’ère post-COVID-19.

Les hologrammes et les communications multisens sont les prochaines frontières de ce mode de communication virtuelle. En 2017, le célèbre physicien Stephen Hawking a donné une conférence à un public à Hong Kong via un hologramme, montrant le potentiel croissant d’une telle technologie. Les hologrammes ne sont pas seulement un gadget technologique ou limité au divertissement, mais plutôt une évolution logique de la communication vidéo offrant une expérience utilisateur beaucoup plus riche.

Des essais de preuve de concept de téléprésence hologrammatique sont déjà en cours . Lorsqu’elle sera déployée, la présence holographique permettra aux utilisateurs distants en tant que présence locale rendue. Par exemple, les techniciens effectuant le dépannage et les réparations à distance, les médecins effectuant des chirurgies à distance et l’amélioration de l’enseignement à distance dans les salles de classe pourraient bénéficier des rendus d’hologrammes. Les taux de transmission de données pour les hologrammes sont très importants (au moins pour aujourd’hui). Outre les propriétés vidéo standard, telles que la couleur, la profondeur, la résolution et la fréquence d’images, les images holographiques devront être transmises à partir de plusieurs points de vue pour tenir compte de la variation des inclinaisons, des angles et des positions des observateurs par rapport à l’hologramme. Par exemple, si un corps humain est mappé en tuiles, disons de dimensions 4″× 4 , puis un 6′ × 20 ” personnes peut avoir besoin d’un taux de transmission de 4,32 Tb/s.

C’est nettement plus que ce que les systèmes 5G sont capables de fournir. De plus, pour fournir de manière cohérente des débits de données aussi élevés, une synchronisation supplémentaire est nécessaire pour coordonner les transmissions à partir de plusieurs points de vue, garantissant une livraison de contenu et une expérience utilisateur transparente. Certaines applications peuvent avoir besoin de combiner des hologrammes avec des données provenant d’autres sources. Cela permettrait aux données d’être renvoyées à une entité rendue à partir d’un point distant.

Bien qu’audio, vidéo et hologrammes impliquent les sens de la vue et de l’ ouïe, la communication impliquant les cinq sens est également à l’ étude. L’odorat et le goût sont considérés comme des sens inférieurs et sont impliqués dans les sentiments, ainsi que dans les émotions – ainsi, les expériences numériques peuvent être enrichies par les odeurs et les goûts. En général, nous pensons qu’une variété d’expériences sensorielles peuvent être intégrées aux hologrammes. À cette fin, l’utilisation d’hologrammes comme moyen de communication, des dispositifs portables de détection des émotions capables de surveiller notre santé mentale, de faciliter les interactions sociales et d’améliorer l’expérience en tant qu’utilisateurs deviendront les éléments constitutifs des réseaux du futur.

Connectivité pour toutes choses

L’utilisation de la 5G comme plate-forme va permettre un nombre encore plus élevé d’interconnectivité planifiée et son utilisation généralisée sera une autre caractéristique déterminante de la société future. Cela inclura les infrastructures essentielles au bon fonctionnement de la société à laquelle nous nous sommes habitués aujourd’hui, telles que l’approvisionnement en eau, l’agriculture, les réseaux électriques ininterrompus, les transports et la logistique. Cela amène la nécessité d’exploiter plusieurs types de réseaux, allant bien au-delà des réseaux terrestres standards d’aujourd’hui.

Il existe d’importantes tentatives pour développer un accès mondial ininterrompu à large bande via l’intégration entre les réseaux terrestres et de nombreux réseaux satellitaires prévus, en particulier pour les satellites en orbite terrestre basse. La communication à partir de plates-formes mobiles, telles que les systèmes basés sur des véhicules aériens sans pilote, est également requise, car de nombreuses nouvelles applications émergent. En plus de cela, il y a aussi un désir d’explorer la vie sur d’autres planètes. Le bon fonctionnement d’une telle infrastructure critique amène le besoin de sécurité au-delà de ce qui est possible aujourd’hui. En plus de cela, la fiabilité accrue des capteurs surveillant l’infrastructure est également essentielle pour réussir la migration vers une société véritablement connectée.

Applications sensibles au temps

Les humains et les machines sont tous deux sensibles aux retards dans la livraison des informations (bien qu’à des degrés divers). L’opportunité de la livraison de l’information sera essentielle pour la société largement interconnectée de l’avenir. Les nouvelles applications qui interagissent intelligemment avec le réseau exigeront une capacité et une rapidité d’arrivée garanties.

Au fur et à mesure que nous incorporons des gadgets dans notre vie, des réponses rapides et des expériences en temps réel vont devenir de plus en plus pertinentes. Dans un réseau composé d’un nombre massif de capteurs connectés qui sont les points de terminaison de la communication, la rapidité devient critique, et l’arrivée tardive des informations peut même être catastrophique. La sensibilité au temps a également un impact profond sur d’autres modes de communication à l’avenir, tels que ceux qui reposent sur le contrôle tactile et haptique. Les réseaux Internet conventionnels sont capables de fournir des installations audio et vidéo, qui peuvent être classées comme un contrôle non haptique de la communication. Cependant, l’Internet tactile fournira également une plate-forme pour le toucher et l’actionnement en temps réel. En raison de la conception fondamentale du système et des limitations architecturales, les systèmes 5G actuels ne sont pas en mesure de virtualiser complètement une compétence exécutée dans une autre partie du monde et de la transporter vers un lieu de choix, sous la limite de latence de 1 ms de la réaction humaine. Cela sera abordé dans les systèmes 6G avec des architectures de réseau plus légères et un traitement plus avancé.