Kiedy badacze telekomunikacji bezprzewodowej lub firmy telekomunikacyjne rozmawiają o nadchodzących sieciach szóstej generacji (6G), opowiadają głównie o swoich najlepszych przypuszczeniach i prezentują listę oczekiwań. Nie ma jeszcze szeroko uzgodnionych standardów technicznych określających wykorzystywane częstotliwości 6G, modulacje sygnału itp.
A jednak pewne aspekty, zarówno ekonomiczne, jak i polityczne, które zdefiniują parametry i infrastrukturę 6G, są już rozpatrywane. I w związku z tym pojawiają się problemy, ponieważ nie ma większych amerykańskich producentów sprzętu infrastruktury komórkowej.
Stany Zjednoczone mogą nie mieć wpływu na kształtowanie się przyszłości komunikacji bezprzewodowej. Wiele amerykańskich firm informatycznych weźmie zapewne udział w opracowywaniu standardów 6G (software), ale bez możliwości związania tych standardów ze sprzętem (hardware). To firmy takie jak Ericsson (Szwecja), Nokia (Finlandia), Samsung (Korea Południowa) i Huawei (Chiny) budują jednostki radiowe, jednostki pasma podstawowego i inny sprzęt oraz oprogramowanie, które trafia do stacji bazowych sieci komórkowych i do sieci, które je łączą.
Na przykład producenci sprzętu, tacy jak chińskie korporacje Huawei i ZTE Corporation, prawdopodobnie będą naciskać na standardy, które nadają priorytet odległości, jaką sygnał może przebyć, przy jednoczesnej minimalizacji zakłóceń w procesie jego transmisji.
Producenci amerykańscy, tacy jak giganci informatyczni Apple i Alphabet, będą mieli większy udział w standaryzacji modulacji sygnału, aby sieć była maksymalnie energooszczędna. Taka sytuacja tworzy możliwość konfliktu. Oczywiście pytanie, jak można rozwiązać takie konflikty, pozostaje otwarte. Ale teraz jest prawdopodobnie najlepszy czas, aby zacząć o to pytać – póki 6G ciągle jest jeszcze w fazie planowania.
Ostateczne rozstrzygnięcie coraz bliżej
Przeprowadzona w grudniu 2021 Globalna Konferencja Komunikacji (Globecom), w której uczestniczą zarówno naukowcy, jak i kierownictwa telekomów, stworzyła okazję do uczestniczenia w kilku spotkaniach roboczych poświęconych w całości rozwojowi 6G. Można tę sytuację porównać do konferencji IEEE Communication Society z 2021 roku, podczas której problematyka 6G podniesiona była tylko raz w trakcie 4-godzinnego spotkania na ten temat. A jeśli cofnąć się w czasie jeszcze bardziej, to na konferencji Globecom 2019 sprawa 6G była poruszona tylko na jednym spotkaniu technicznym.
Standardy komórkowe są opracowywane i nadzorowane przez globalne konsorcjum branży komórkowej: Projekt Partnerski Trzeciej Generacji (3GPP). Poprzednie generacje technologii bezprzewodowych stosunkowo sprawnie łączyły się wokół powszechnie uzgodnionych standardów. Ale wczesne badania nad 6G pojawiają się w bardziej napiętej sytuacji geopolitycznej środowiska, a spory, które pojawiły się podczas standaryzacji 5G, mogą przerodzić się tym razem w poważniejsze nieporozumienia.
Mehdi Bennis, profesor komunikacji bezprzewodowej w Uniwersytecie w Oulu w Finlandii (Uniwersytet w Oulu jest liderem projektu 6G Flagship Research), komentując obecną sytuację, mówi: „Nikt nie ma jasnego pomysłu, mamy tylko jakieś wskazówki”. Do tej pory 6G było omawiane w warunkach aplikacji (m.in. pojazdy autonomiczne i wyświetlacze holograficzne) i zainteresowań badawczych – takich jak terahercowe fale i podział widma częstotliwości. Wykonywane są różnego rodzaju testy, które, chociaż nie prowadzą do zbudowania standardów, to są jednak ważnymi elementami tej procedury. Dzięki takim testom możliwe było opracowanie powszechnie obowiązujących standardów w poprzednich generacjach łączności bezprzewodowej, co było powodem ich sukcesu na rynku telekomunikacyjnym.
To nie pierwsze tarcia przy opracowywaniu standardów
W 2016 roku, gdy ustalano standardy dla 5G, doszło do „starcia” w takcie próby ustalenia jaka technika korekty błędów będzie wykorzystywana do sygnałów bezprzewodowych. Firma Qualcomm z siedzibą w San Diego, a także kilka innych firm, naciskały na technikę LDPC (Low-Density Parity Check – kontrola parzystości o niskiej gęstości), która została po raz pierwszy opisana dekady wcześniej.
Z kolei firma Huawei, wspierana przez inne chińskie firmy, naciskała na nową technikę, w którą zainwestowała już znaczną ilość czasu i energii, zwaną kodami biegunowymi (polar codes). Impas na spotkaniu 3GPP w listopadzie 2016 roku zaowocował podzieleniem standardu: LDPC miały być używane dla kanałów radiowych, które wysyłają dane użytkownika, podczas gdy kody biegunowe do kanałów, które koordynowały kanały danych użytkownika.
Fakt, że Huawei zdołał wdrożyć technikę kodów biegunowych ze stosunkowo nieznanej teorii matematycznej i niemalże samodzielnie rozwinął ją w kluczowy składnik 5G, doprowadził do dominacji nowych sieci przez Huawei’a. A co za tym idzie, Chiny triumfowały w bitwie o rozwój 5G. Przegranymi w tym „konflikcie” została Europa i Stany Zjednoczone.
W maju 2019 roku amerykańskie Biuro Przemysłu i Bezpieczeństwa dodało Huawei do listy podmiotów, na które nakłada wymagania lub zabrania importowania i eksportowania ich wyrobów. Specjaliści w branży telekomunikacyjnej zastanawiają się nad dalszym utrzymywaniem obaw z 2019 roku. „Obserwujemy już bałkanizację technologii w wielu dziedzinach. Jeśli ten trend się utrzyma, firmy będą tworzyły różne produkty dla różnych rynków, co prowadzić będzie do pogłębienia braku kompatybilności między poszczególnymi wyrobami”, powiedział w związku z banowaniem firmy Huawei Zvika Krieger, jeden z liderów polityki technologicznej na Światowym Forum Ekonomicznym w wywiadzie dla MIT Technology Review. Restrykcje wprowadzone przez instytucje amerykańskie mocno ograniczyły sukces firmy Huawei, co wyraziło się w spadku przychodów firmy o 30 mld dolarów.
Europie zależy na ochronie prywatności
Badania podstawowe nad technologiami, w jakie zostanie wyposażony system 6G, nie dają jeszcze odpowiedzi na pytanie, jaka będzie ostateczna wersja kodów biegunowych tej generacji. Pojawiają się bardzo istotne pytania o poziom prywatności, wolności jednostki i ochrona danych osobowych (RODO). Takie wymagania występują w większym stopniu w Europie i trzeba dokonać umocowania tych wymagań w przygotowywanych standardach, jak mówił Colin Willcock, prezes europejskiego stowarzyszenia „6G Smart Networks and Services Industry Association” podczas szczytu Brooklyn 6G. Jest to jedno z naczelnych wyzwań nowej generacji.
Jedną z odpowiedzi na to wyzwanie jest zaimplementowanie w standardy 6G mechanizmu różnicującego prywatność na udostępnianie wzorców danych, czyli bez udostępniania danych indywidualnych. Można też zastosować uczenie federacyjne, jedną z technik uczenia maszynowego, która pozwala na trenowanie algorytmu na wielu zdecentralizowanych urządzeniach brzegowych lub serwerach przechowujących lokalne próbki danych, bez ich wymiany. Celem takich działań jest anonimizacja informacji, a co za tym idzie uniemożliwienie ich wykorzystania w celach niezgodnych z ich przeznaczeniem. Wspomniane techniki są już wdrażane w technologii 5G, ale dopiero zintegrowanie ich ze standardami 6G ujawniłoby ich wagę.
W październiku 2020 roku w Waszyngtonie został zawiązany sojusz na rzecz przemysłu telekomunikacyjnego. Ma on zapewnić przywództwo technologiczne Stanów Zjednoczonych we wdrażaniu 6G w ciągu najbliższej dekady. Mike Nawrocki, dyrektor zarządzający sojuszem, mówi, że sojusz przyjmuje „holistyczne” podejście do rozwoju 6G. „(…) naprawdę staram się spojrzeć na to z perspektywy niektórych z wielkich czynników społecznych, które pojawią się na koniec dekady”, powiedział Nawrocki, podając jako przykład potrzebę połączenia branż, które wcześniej nie były zainteresowane telekomunikacją bezprzewodową, takich jak opieka zdrowotna i rolnictwo. Jeśli różne regiony, Stany Zjednoczone, Europa, Chiny, Japonia, Korea Południowa itp., pozostaną w sporze co do standardów technologii 6G, obsługi wdrożeń i zastosowań, to można oczekiwać najgorszego scenariusza, a mianowicie rozpadu integralnej sieci telekomunikacyjnej.
Czy grozi nam bałkanizacja technologii bezprzewodowych?
Różne kraje mogą zdecydować, że łatwiej jest iść samemu i rozwijać swoje własne technologie 6G bez globalnej współpracy. Spowodowałoby to powstanie w świecie zbałkanizowanych technologii bezprzewodowych. Użytkownicy smartfonów w Chinach mogą nie połączyć się z żadną inną siecią bezprzewodową poza granicami swojego kraju. Albo AT&T może w takim scenariuszu nie kupować już sprzętu od Nokii, ponieważ jest niezgodny z operacjami sieciowymi AT&T. I jakkolwiek istnieje zgoda co do tego, że wystąpienie takiej sytuacji wydaje się być, jak do tej pory, mało prawdopodobne, to wielcy gracze na rynku telekomunikacyjnym są też świadomi tego, że z pewnością teraz bardziej prawdopodobne niż w przypadku poprzednich generacji sieci bezprzewodowych.
Spory o standardy, zastosowania i infrastrukturę technologii 6G są przedmiotem teoretycznych rozważań, lecz podjęte zostały już realne działania, które mają przybliżyć potęgi telekomunikacyjne do opracowania i wdrożenia innowacyjnej technologii w celu stania się liderem branży technologicznej. Sieć szóstej generacji odmieniłaby nie tylko życie społeczeństwa, ale także uruchomiłaby szereg innowacyjnych rozwiązań w obszarze militarnym. Kto wysunie się na prowadzenie w wyścigu i szybciej opracuje 6G, uzyska strategiczną przewagę nad rywalem – zarówno w wymiarze militarnym i społecznym, ale również gospodarczym, wynikającym z komercjalizacji opatentowanych technologii. To gra o coś więcej niż innowacje. To cyfrowy wyścig technologiczny w dążeniu do Nieznanego.
Tekst powstał w oparciu o artykuł:
„Geopolitics is already shaping 6G – power struggles and clashing infrastructure priorities will forge next-gen networks”, Michael Koziol, IEEE Spectrum 12/2021 (wersja online: „6G Is Years Away, but the Power Struggles Have Already Begun”)
Artykuł pierwotnie został opublikowany na łamach bloga Elektrofakty.pl pod tytułem „Wprowadzanie technologii 6G w świetle geopolityki”.