La flexibilité est essentielle pour naviguer dans l’avenir de la 6G

Les différences entre la 5G et la 6G ne concernent pas seulement la collecte de bandes passantes qui constituera la 6G à l’avenir et la manière dont les utilisateurs se connecteront au réseau, mais également l’intelligence intégrée au réseau et aux appareils. « L’ensemble de réseaux qui créera le tissu de la 6G doit fonctionner différemment pour un casque de réalité augmentée (RA) que pour un client de messagerie sur un appareil mobile », explique Shahriar Shahramian, responsable de la recherche chez Nokia Bell Laboratories. « Les fournisseurs de communications doivent résoudre une pléthore de défis techniques pour faire fonctionner de manière transparente une variété de réseaux basés sur différentes technologies », dit-il. Les appareils devront passer d’une fréquence à l’autre, ajuster les débits de données et s’adapter aux besoins de l’application spécifique, qui pourrait s’exécuter localement, à la périphérie du cloud ou sur un service public.

« L’une des complexités de la 6G sera de savoir comment rassembler les différentes technologies sans fil afin qu’elles puissent se transmettre les unes aux autres et qu’elles fonctionnent très bien ensemble, sans même que l’utilisateur final le sache », déclare Shahramian. « Ce transfert est la partie la plus difficile. »

Bien que le réseau 5G actuel permette aux consommateurs de bénéficier de transferts plus transparents à mesure que les appareils se déplacent sur différents réseaux, offrant une bande passante plus élevée et une latence plus faible, la 6G inaugurera également un réseau auto-conscient capable de prendre en charge et de faciliter les technologies émergentes qui peinent à s’implanter aujourd’hui. — les technologies de réalité virtuelle et de réalité augmentée, par exemple, et les voitures autonomes. L’intelligence artificielle et la technologie d’apprentissage automatique, qui seront intégrées à la 5G à mesure que cette norme évoluera vers la 5G-Advanced, seront intégrées à la 6G dès le début pour simplifier les tâches techniques, telles que l’optimisation des signaux radio et la planification efficace du trafic de données.

graphique montrant les capacités technologiques à large bande 2G à 6G
Crédit : Nokia ; utilisé avec permission.

« Finalement, ces [technologies] pourrait donner aux radios la capacité d’apprendre les unes des autres et de leurs environnements », ont écrit deux chercheurs de Nokia dans un article sur l’avenir de l’IA et du ML dans les réseaux de communication.« Plutôt que des ingénieurs disant… aux nœuds du réseau comment ils peuvent communiquer, ces nœuds pourraient déterminer eux-mêmes, en choisissant parmi des millions de configurations possibles, la meilleure façon possible de communiquer. »

Une technologie de test qui n’existe pas encore

Bien que cette technologie soit encore naissante, elle est complexe, il est donc clair que les tests joueront un rôle essentiel dans le processus. « Les entreprises qui créent les bancs d’essai pour la 6G doivent faire face au simple fait que la 6G est un objectif ambitieux, et pas encore une spécification du monde réel », déclare Jue. Il poursuit : « La complexité du réseau nécessaire pour réaliser la vision 6G nécessitera des tests itératifs et complets de tous les aspects de l’écosystème ; mais comme la 6G est un concept de réseau naissant, les outils et la technologie pour y parvenir doivent être adaptables et flexibles.

Même déterminer quelles bandes passantes seront utilisées et pour quelle application nécessitera de nombreuses recherches. Les réseaux cellulaires de deuxième et troisième génération utilisaient des bandes sans fil à faible et moyenne portée, avec des fréquences allant jusqu’à 2,6 GHz. La prochaine génération, la 4G, a étendu cela à 6 Ghz, tandis que la technologie actuelle, la 5G, va encore plus loin, en ajoutant ce que l’on appelle « mmWave » (onde millimétrique) jusqu’à 71 GHz.

Pour alimenter les besoins en bande passante nécessaires de la 6G, Nokia et Keysight s’associent pour étudier le spectre sous-térahertz pour la communication, ce qui soulève de nouveaux problèmes techniques. Typiquement, plus la fréquence du spectre cellulaire est élevée, plus les bandes passantes contiguës disponibles sont larges, et donc plus le débit de données est élevé ; mais cela se fait au prix d’une portée réduite pour une puissance de signal particulière. Les réseaux Wi-Fi basse consommation utilisant les bandes 2,6 Ghz et 5 Ghz, par exemple, ont une portée en dizaines de mètres, mais les réseaux cellulaires utilisant 800 Mhz et 1,9 Ghz, ont des portées en kilomètres. L’ajout de 24-71 GHz en 5G signifie que les cellules associées sont encore plus petites (des dizaines à des centaines de mètres). Et pour les bandes supérieures à 100 GHz, les défis sont encore plus importants.

« Cela devra changer », dit Jue. « L’un des nouveaux perturbateurs clés pour la 6G pourrait être le passage des bandes millimétriques utilisées dans la 5G, aux bandes sous-térahertz, qui sont relativement inexplorées pour la communication sans fil », dit-il. « Ces bandes ont le potentiel d’offrir de larges bandes de spectre qui pourraient être utilisées pour des applications à haut débit de données, mais elles présentent également de nombreuses inconnues. »

L’ajout de bandes sous-térahertz à la boîte à outils des appareils de communication sans fil pourrait ouvrir des réseaux massifs d’appareils de détection, de réalité augmentée haute fidélité et de véhicules en réseau local, si les entreprises technologiques peuvent surmonter les défis.

En plus des différentes bandes de fréquences, les idées actuelles pour le futur réseau 6G devront utiliser de nouvelles architectures de réseau et de meilleures méthodes de sécurité et de fiabilité. De plus, les appareils auront besoin de capteurs supplémentaires et de capacités de traitement pour s’adapter aux conditions du réseau et optimiser les communications. Pour faire tout cela, la 6G nécessitera une base d’intelligence artificielle et d’apprentissage automatique pour gérer les complexités et les interactions entre chaque partie du système.

« Chaque fois que vous introduisez une nouvelle technologie sans fil, chaque fois que vous apportez un nouveau spectre, vous rendez votre problème exponentiellement plus difficile », déclare Shahramian de Nokia.

Nokia prévoit de commencer à déployer la technologie 6G avant 2030. Étant donné que la définition de la 6G reste fluide, les plates-formes de développement et de test doivent prendre en charge une diversité d’appareils et d’applications, et elles doivent s’adapter à une grande variété de cas d’utilisation. De plus, la technologie actuelle peut même ne pas prendre en charge les exigences nécessaires pour tester les applications 6G potentielles, obligeant des entreprises comme Keysight à créer de nouvelles plates-formes de banc d’essai et à s’adapter à l’évolution des exigences.

La technologie de simulation développée et utilisée aujourd’hui, comme les jumeaux numériques, sera utilisée pour créer des solutions adaptables. La technologie permet aux données du monde réel des prototypes physiques d’être réintégrées dans la simulation, ce qui donne des conceptions futures qui fonctionnent mieux dans le monde réel.

« Cependant, alors que des données physiques réelles sont nécessaires pour créer des simulations précises, les jumeaux numériques permettraient plus d’agilité aux entreprises développant la technologie », déclare Jue de Keysight.

La simulation permet d’éviter de nombreuses étapes de conception interactives et chronophages qui peuvent ralentir le développement reposant sur des prototypes physiques successifs.

« Vraiment, en quelque sorte, la clé ici est un degré élevé de flexibilité et d’aider les clients à pouvoir commencer à faire leurs recherches et leurs tests, tout en offrant la flexibilité de changer et de naviguer à travers ce changement, à mesure que la technologie évolue,  » dit Jue. « Ainsi, commencer l’exploration de la conception dans un environnement de simulation, puis combiner cet environnement de simulation flexible avec un banc d’essai évolutif sous-THz pour la recherche 6G aide à fournir cette flexibilité. »

Shahramian de Nokia convient qu’il s’agit d’un long processus, mais l’objectif est clair « Pour les cycles technologiques, une décennie est une longue boucle. Pour les systèmes technologiques complexes de la 6G, cependant, 2030 reste un objectif agressif. Pour relever le défi, les outils de développement et de test doivent correspondre à l’agilité des ingénieurs qui s’efforcent de créer le prochain réseau. Le prix est important – un changement fondamental dans la façon dont nous interagissons avec les appareils et ce que nous faisons avec la technologie.

Ce contenu a été produit par Insights, la branche de contenu personnalisé de MIT Technology Review. Il n’a pas été rédigé par la rédaction de MIT Technology Review.