Sieci 6G - kierunki rozwoju i wyzwania

• Autorzy: Kliks Adrian

Identyfikatory

DOI

10.15199/59.2020.7–8.1

Warianty tytułu

EN

6G networks: research directions and prospective challenges posed

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Prace nad ustandaryzowaniem technologii przeznaczonej dla systemów komórkowych tzw. piątej generacji weszły w ostatnia fazę. Równolegle można zaobserwować intensywne działania na szczeblu administracyjnym, regulacyjnym i biznesowym zmierzające do wdrożenia zaproponowanych rozwiązań z rodziny systemów 5G w różnych gałęziach gospodarki. Jednak z perspektywy badawczo-naukowej warto odnotować rozpoczęte w kilku miejscach na świecie inicjatywy, których celem jest określenie wymagań stawianych dla kolejnej, szóstej generacji sieci komórkowych. Rozpoczęła się bowiem faza planowania koncepcyjnego systemów komórkowych 6G. W artykule przedstawiono analizę potencjalnych kierunków rozwoju oraz wyzwania stawiane sieciom 6G, których standaryzację planuje się około roku 2030.

EN

The ongoing standardization process of technologies specifying the fifth generation of cellular networks has entered its final phase. In parallel, one may observe intensive activities in administrative, regulative and business domains leading toward implementation of 5G networks in various fields of economy. However, from the scientific and research perspective, it is worth emphasizing some ongoing initiatives in various places of our globe, started for definition of key performance indicators for next, sixth generation of cellular networks. The 6G networks have entered their conceptual phase. In this paper, the potential research directions and prospective challenges posed to the 6G networks are overviewed. It may be foreseen that their standardization could be done around 2030.

Słowa kluczowe

PL

sieci 6G; kierunki rozwoju; KPI; radio holograficzne; matryce IRS; komunikacja cell-free; sztuczna inteligencja

EN

6G networks; research directions; KPIs; holographic radio; IRS; cell-free communications; artificial intelligence

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Telekomunikacyjny + Wiadomości Telekomunikacyjne
• Rocznik: 2020
• Tom: nr 7-8
• Strony: 115--121
• Opis fizyczny: Bibliogr. 44 poz., rys.

Twórcy

autor

Kliks Adrian

• Instytut Radiokomunikacji, Wydział Informatyki i Telekomunikacji, Politechnika Poznańska

Bibliografia

• [1] WiFi Alliance, „Wi-Fi 6E expands WiFi® into 6 GHz”, dostępne online: wi-fi.org/ download.php? file=/sites/default/files/private/Wi-Fi_6E_Highlights_20200423. pdf”.
• [2] 5G-PPP, “KPIs”, dostępne online: 5g-ppp.eu/kpi/.
• [3] University of Oulu, „6G Flagship”, oulu.fi/6gflagship.
• [4] Rajatheva N., I. Atzeni, E. Björnson, A. Bourdoux, S. Buzzi, J.-B. Doré, S. Erkucuk, M. Fuentes, K. Guan, Y. Hu, X. Huang, J. Hulkkonen, J.M. Jornet, M. Katz, R. Nilsson, E. Panayirci, K. Rabie, N. Rajapaksha, M. Salehi, W. Xu. (2020). „White Paper on Broadband Connectivity in 6G” [White paper]. (6G Research Visions, Nr 10). University of Oulu. http://urn.fi/ urn:isbn:9789526226798.
• [5] Giordani M., M. Polese, M. Mezzavilla, S. Rangan, M. Zorzi, “Toward 6G networks: Use cases and technologies,” IEEE Commun. Mag., tom 58, nr 3, str. 55–61, marzec 2020.
• [6] Calvanese Strinati E., S. Barbarossa, J. L. Gonzalez-Jimenez, D. Ktenas, N. Cassiau, L. Maret, C. Dehos, “6G: The next frontier: From holographic messaging to artificial intelligence using subterahertz and visible light communication”, IEEE Veh. Technol. Mag., tom 14, nr 3, str. 42–50, wrzesień 2019.
• [7] Liu Y., G. Liu. “User-Centric Wireless Network for 5G”, rozdział w książce Xiang W., K. Zheng, X. Shen (eds) 5G Mobile Communications, 2017, Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-319-34208-5_17.
• [8] Perera C., A. Zaslavsky, P. Christen, D. Georgakopoulos, "Context Aware Computing for The Internet of Things: A Survey", IEEE Communications Surveys & Tutorials, tom 16, nr 1, str. 414-454, pierwszy kwartał 2014, doi: 10.1109/ SURV.2013.042313.00197.
• [9] Huang J. i in., "A Big Data Enabled Channel Model for 5G Wireless Communication Systems", IEEE Transactions on Big Data, tom 6, nr 2, str 211-222, 1 czerwca 2020, doi: 10.1109/TBDATA.2018.2884489.
• [10] Yang K., Q. Yu, S. Leng, B. Fan, F. Wu, "Data and Energy Integrated Communication Networks for Wireless Big Data", IEEE Access, tom 4, str. 713-723, 2016, doi: 10.1109/ACCESS.2016.2526622.
• [11] Kibria M. G., K. Nguyen, G. P. Villardi, O. Zhao, K. Ishizu, F. Kojima, "Big Data Analytics, Machine Learning, and Artificial Intelligence in Next-Generation Wireless Networks", IEEE Access, tom 6, str. 32328-32338, 2018, doi: 10.1109/ ACCESS.2018.2837692.
• [12] Du M., K. Wang, Z. Xia, Y. Zhang, "Differential Privacy Preserving of Training Model in Wireless Big Data with Edge Computing", IEEE Transactions on Big Data, tom 6, nr 2, str. 283-295, 1 czerwca 2020, doi: 10.1109/TBDATA.2018.2829886.
• [13] Cao X., L. Liu, Y. Cheng, X. Shen, "Towards Energy-Efficient Wireless Networking in the Big Data Era: A Survey", IEEE Communications Surveys & Tutorials, tom 20, nr 1, str. 303-332, pierwszy kwartał 2018, doi: 10.1109/ COMST.2017.2771534.
• [14] Kliks A. i in., "Beyond 5G: Big Data Processing for Better Spectrum Utilization", w IEEE Vehicular Technology Magazine (early access), doi: 10.1109/ MVT.2020.2988415.
• [15] Kaul S., R. Yates and M. Gruteser, "Real-time status: How often should one update?", 2012 Proceedings IEEE INFOCOM, Orlando, FL, 2012, str. 2731- 2735.
• [16] Ye H., G. Y. Li and B. Juang, "Power of Deep Learning for Channel Estimation and Signal Detection in OFDM Systems", IEEE Wireless Communications Letters, tom 7, nr 1, str. 114-117, luty 2018, doi: 10.1109/LWC.2017.2757490.
• [17] Predd J. B., S. B. Kulkarni, H. V. Poor, "Distributed learning in wireless sensor networks", in IEEE Signal Processing Magazine, tom 23, nr 4, str. 56-69, czerwiec 2006, doi: 10.1109/MSP.2006.1657817.
• [18] Fu S., F. Yang, Y. Xiao, "AI Inspired Intelligent Resource Management in Future Wireless Network", IEEE Access, tom 8, str. 22425-22433, 2020, doi: 10.1109/ ACCESS.2020.2968554.
• [19] Alkurd R., I. Abualhaol, H. Yanikomeroglu, "Personalized Resource Allocation in Wireless Networks: An AI-Enabled and Big Data-Driven Multi-Objective Optimization", IEEE Access, doi: 10.1109/ACCESS.2020.3014301
• [20] Mitola J., G. Q. Maguire, "Cognitive radio: making software radios more personal", IEEE Personal Communications, tom 6, nr 4, str. 13-18, sierpień 1999, doi: 10.1109/98.788210.
• [21] Haykin S., "Cognitive radio: brain-empowered wireless communications", IEEE Journal on Selected Areas in Communications, tom 23, nr 2, str. 201-220, luty 2005, doi: 10.1109/JSAC.2004.839380.
• [22] Yang S., L. Hanzo, "Fifty Years of MIMO Detection: The Road to Large-Scale MIMOs", in IEEE Communications Surveys & Tutorials, tom 17, nr 4, str. 1941-1988, pierwszy kwartał 2015, doi: 10.1109/COMST.2015.2475242.
• [23] Wu Y., C. Xiao, Z. Ding, X. Gao, S. Jin, "A Survey on MIMO Transmission With Finite Input Signals: Technical Challenges, Advances, and Future Trends", Proceedings of the IEEE, tom 106, nr 10, str. 1779-1833, październik 2018, doi: 10.1109/JPROC.2018.2848363.
• [24] Marzetta T. L., E. G. Larsson, H. Yang, and H. Q. Ngo, Fundamentals of Massive MIMO. Cambridge University Press, 2016.
• [25] Björnson E., J. Hoydis, L. Sanguinetti, “Massive MIMO networks: Spectral, energy, and hardware efficiency”, Foundations and Trends R in Signal Processing, tom 11, nr 3–4, str. 154–655, 2017.
• [26] Björnson E., L. Sanguinetti, H. Wymeersch, J. Hoydis, T. L. Marzetta, “Massive MIMO is a reality— What is next? Five promising research directions for antenna arrays”, Digit. Signal Process., tom 94, str. 3–20, listopad 2019.
• [27] Sayeed A., N. Behdad, Continuous aperture phased MIMO: Basic theory and applications, 2010 48th Annual Allerton Conference on Communication, Control, and Computing (Allerton), Allerton, IL, 2010, str 1196-1203, doi: 10.1109/ALLERTON.2010.5707050.
• [28] Konkol M. R., D. D. Ross, S. Shi, C. E. Harrity, A. A. Wright, C. A. Schuetz, D. W. Prather, “Highpower photodiode-integrated-connected array antenna”, J. Lightw. Technol., tom. 35, nr 10, str. 2010–2016, maj 2017.
• [29] Xu B., W. Qi, Y. Zhao, L. Wei, C. Zhang, Holographic radio interferometry for target tracking in dense multipath indoor environments, Proc. Int. Conf. Wireless Commun. and Signal Process. (WCSP), październik. 2017.
• [30] Liaskos C., S. Nie, A. Tsioliaridou, A. Pitsillides, S.I oannidis, I. Akyildiz, “Anew wireless communication paradigm through software-controlled metasurfaces”, IEEE Commun. Mag., tom 56, nr 9, str. 162–169, wrzesień 2018.
• [31] WuQ.,R.Zhang,“Towards smart and reconfigurable environment: Intelligent reflecting surface aided wireless network”, IEEE Commun. Mag., tom 58, nr 1, str. 106–112, styczeń 2020.
• [32] Bassoy S., H. Farooq, M. A. Imran, A. Imran, "Coordinated Multi-Point Clustering Schemes: A Survey", IEEE Communications Surveys & Tutorials, tom 19, nr 2, str. 743-764, drugi kwartał 2017, doi: 10.1109/COMST.2017.2662212.
• [33] Scott Bicheno, Telefónica and Huawei unveil ‘user centric, no cell’ 5G proof of concept telecoms.com, 17 listopada 2016, dostępne online: https://telecoms.com/477537/telefonica-and-huawei-unveil-user-centric-no-cell-5g-proof-of- concept/.
• [34] Buzzi S., C. D’Andrea, A. Zappone, C. D’Elia, “User-centric 5G cellular networks: Resource allocation and comparison with the cell-free massive MIMO approach”, IEEE Trans. Wireless Commun., tom 19, nr 2, str. 1250–1264, luty 2020.
• [35] Björnson E., L. Sanguinetti, An ew look at cell free massive MIMO: Making it practical with dynamic cooperation, Proc. IEEE Int. Symp. Pers., Indoor and Mobile Radio Commun. (PIMRC), wrzesień 2019.
• [36] Saarnisaari H., S. Dixit, M.-S. Alouini, A. Chaoub, M. Giordani, A. Kliks, M. Matinmikko-Blue, N. Zhang. (Eds.). (2020). “6G White Paper on Connectivity for Remote Areas” [White paper]. (6G Research Visions, No. 5). University of Oulu. http://urn.fi/urn:isbn:9789526226750.
• [37] Yaacoub E., M.-S. Alouini, “A Key 6G Challenge and Opportunity – Connecting the Base of the Pyramid: A Survey on Rural Connectivity”, Proc. IEEE, tom 108, nr 4, str. 533–582, 2020.
• [38] Giordani M., M. Zorzi, Satellite Communication at Millimeter Waves: a Key Enabler of the 6G Era, IEEE International Conference on Computing, Networking and Communications (ICNC), 2020.
• [39] Mao Y., C. You, J. Zhang, K. Huang, K. B. Letaief, "A Survey on Mobile Edge Computing: The Communication Perspective", IEEE Communications Surveys & Tutorials, tom 19, nr 4, str. 2322–2358, czwarty kwartał 2017, doi: 10.1109/ COMST.2017.2745201.
• [40] Taleb T., K. Samdanis, B. Mada, H. Flinck, S. Dutta, D. Sabella, "On Multi-Access Edge Computing: A Survey of the Emerging 5G Network Edge Cloud Architecture and Orchestration", IEEE Communications Surveys & Tutorials, tom 19, nr 3, str. 1657–1681, trzeci kwartał 2017, doi: 10.1109/ COMST.2017.2705720.
• [41] Tange K., M. De Donno, X. Fafoutis, N. Dragoni, "A Systematic Survey of Industrial Internet of Things Security: Requirements and Fog Computing Opportunities", IEEE Communications Surveys & Tutorials, doi: 10.1109/ COMST.2020.3011208.
• [42] Mukherjee M., L. Shu, D. Wang, "Survey of Fog Computing: Fundamental, Network Applications, and Research Challenges", in IEEE Communications Surveys & Tutorials, tom 20, nr 3, str. 1826–1857, trzeci kwartał 2018.
• [43] Zhou Z., X. Chen, E. Li, L. Zeng, K. Luo, J. Zhang, "Edge Intelligence: Paving the Last Mile of Artificial Intelligence With Edge Computing", Proceedings of the IEEE, tom 107, nr 8, str. 1738–1762, sierpień 2019, doi: 10.1109/ JPROC.2019.2918951.
• [44] Peltonen E., M. Bennis, M. Capobianco, M. Debbah, A. Ding, F. Gil-Castineira, M. Jurmu, T. Karvonen, M. Kelanti, A. Kliks, T. Leppänen, L. Lovén, T. Mikkonen, A. Rao, S. Samarakoon, K. Seppänen, P. Sroka, S. Tarkoma, T. Yang. (2020). 6G White Paper on Edge Intelligence [White paper]. (6G Research Visions, No. 8). University of Oulu. http://urn.fi/ urn:isbn:9789526226774.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).