Национальный цифровой ресурс Руконт - межотраслевая электронная библиотека (ЭБС) на базе технологии Контекстум (всего произведений: 645948)
Контекстум

Сети 6G. Путь от 5G к 6G глазами разработчиков. От подключенных людей и вещей к подключенному интеллекту (6000,00 руб.)

0   0
Первый авторТонг Вэнь
АвторыВэнь Тонг
ИздательствоМ.: ДМК Пресс
Страниц626
ID810866
АннотацияЭто первая книга о беспроводной связи 6G, которая подготавливает читателя к грядущему технологическому прорыву – в этой новой картине мира центральное место займут интеллектуальные устройства, входящие в единую сеть. В книге рассматриваются новые радиоинтерфейсы и сетевые технологии, интеграция услуг радарного сканирования и связи, а также сетей наземного и аэрокосмического базирования. Обсуждаются новые сетевые архитектуры, обеспечивающие функционирование ИИ, и нативная защита данных.
Кому рекомендованоИздание адресовано исследователям, инженерам, разработчикам, менеджерам, работающим в области беспроводной связи, и всем, кто интересуется технологиями будущего.
ISBN978-5-97060-995-8
УДК654
ББК32.88
Тонг, В. . Сети 6G. Путь от 5G к 6G глазами разработчиков. От подключенных людей и вещей к подключенному интеллекту / Т. Вэнь; В. . Тонг .— Пер. с англ. В. С. Яценкова .— Москва : ДМК Пресс, 2022 .— 626 с. : ил. — ISBN 978-5-97060-995-8 .— URL: https://rucont.ru/efd/810866 (дата обращения: 22.07.2024)

Предпросмотр (выдержки из произведения)

Сети_6G._Путь_от_5G_к_6G_глазами_разработчиков._От_подключенных_людей_и_вещей_к_подключенному_интеллекту.pdf
УДК 654 ББК 32.88 В29 В29 Вэнь Тонг, Пейин Чжу (редакторы) Сети 6G. Путь от 5G к 6G глазами разработчиков. От подключенных людей и вещей к подключенному интеллекту. / пер. с англ. В. С. Яценкова. – М.: ДМК Пресс, 2022. – 624 с.: ил. ISBN 978-5-97060-995-8 Это первая книга о беспроводной связи 6G, которая подготавливает читателя к грядущему технологическому прорыву – в этой новой картине мира центральное место займут интеллектуальные устройства, входящие в единую сеть. В книге рассматриваются новые радиоинтерфейсы и сетевые технологии, интеграция услуг радарного сканирования и связи, а также сетей наземного и аэрокосмического базирования. Обсуждаются новые сетевые архитектуры, обеспечивающие функционирование ИИ, и нативная защита данных. Издание адресовано исследователям, инженерам, разработчикам, менеджерам, работающим в области беспроводной связи, и всем, кто интересуется технологиями будущего. УДК 654 ББК 32.88 Copy right © Cambridge University Press, 2021. This translation of title is published by arrangement with Cambridge University Press. Все права защищены. Любая часть этой книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме и какими бы то ни было средствами без письменного разрешения владельцев авторских прав. Материал, изложенный в данной книге, многократно проверен. Но, поскольку вероятность технических ошибок все равно существует, издательство не может гарантировать абсолютную точность и правильность приводимых сведений. В связи с этим издательство не несет ответственности за возможные ошибки, связанные с использованием книги. ISBN 978-1-10898981-7 (англ.) © Cambridge University Press, 2021 ISBN 978-5-97060-995-8 (рус.) © Оформление, перевод на русский язык, издание, ДМК Пресс, 2022
Стр.5
Оглавление Вступление от издательства ..................................................................................14 Авторы ......................................................................................................................15 Предисловие ............................................................................................................17 Словарь сокращений ..............................................................................................19 Часть I. Вступление .................................................................................................29 Глава 1. Мобильная связь до 2030 года и далее ...............................................30 1.1. Эволюция систем мобильной связи .........................................................30 1.2. Ключевые факторы потребности в 6G ......................................................33 1.3. Общая концепция ......................................................................................41 1.3.1. Ключевые технологические тенденции ......................................................48 1.3.2. Типичные варианты использования ...........................................................57 1.3.3. Ключевые показатели эффективности .......................................................61 1.4. Структура книги .........................................................................................65 1.5. Источники ..................................................................................................67 Часть II. Сценарии использования и целевые KPI .............................................69 Введение в часть II .................................................................................................70 Глава 2. Максимально достоверный эффект погружения ...............................71 2.1. Облачная VR высокой степени достоверности ........................................72 2.1.1. Требования к задержке передачи ................................................................73 2.1.2. Требования к пропускной способности ......................................................76 2.1.3. Обзор основных требований для полной VR ..............................................78 2.2. Тактильное и мультисенсорное общение ................................................79 2.2.1. Дистанционная работа в высокодинамичных средах ................................80 2.2.2. Основные требования к телеуправлению в высокодинамичных средах .............................................................................................................82 2.3. Дисплеи 3D без стекла и голографические дисплеи ...............................83 2.3.1. Глубина восприятия и 3D-дисплеи без стекла ............................................83 2.3.2. Методы реконструкции трехмерных изображений без использования стекла .............................................................................84 2.3.3. Требования к разрешению и задержке .......................................................85 2.3.4. Основные требования к 3D-дисплеям без стекла ......................................86 2.4. Источники ..................................................................................................86 Глава 3. Сканирование, локализация и визуализация ......................................88 3.1. Высокоточная локализация .......................................................................89 3.1.1. Абсолютная локализация .............................................................................90 3.1.2. Относительная локализация ........................................................................91 3.1.3. Семантическая локализация .......................................................................92 3.2. Визуализация, картирование и локализация в реальном времени .......93
Стр.6
6  Оглавление 3.2.1. Одновременная локализация и картирование ...........................................94 3.2.2. Визуализация и картирование внутри помещений ...................................95 3.2.3. Визуализация и картирование на открытом воздухе ................................96 3.3. Расширенное человеческое восприятие ..................................................97 3.3.1. За пределами возможностей глаза – сверхвысокое разрешение ..............98 3.3.2. За пределами возможностей глаза – сделать невидимое видимым .........99 3.3.3. За пределами возможностей глаза – спектральное распознавание .......100 3.4. Распознавание жестов и действий .........................................................101 3.4.1. Бесконтактное управление на макроуровне ............................................102 3.4.2. Бесконтактное управление на микроуровне ............................................104 3.5. Источники ................................................................................................105 Глава 4. Полнофункциональная индустрия 4.0 и выше ................................ 106 4.1. Фабрика будущего ....................................................................................108 4.2. Управление движением ...........................................................................110 4.3. Совместная деятельность роботов в группе ..........................................111 4.4. От интеллектуальных коботов к киборгам ............................................112 4.5. Источники ................................................................................................113 Глава 5. Умный город и умная жизнь ................................................................ 114 5.1. Умный транспорт .....................................................................................114 5.2. Умное здание ............................................................................................116 5.3. Умное здравоохранение ..........................................................................118 5.4. Интеллектуальные сервисы на базе БПЛА .............................................119 5.5. Источники ................................................................................................121 Глава 6. Глобальное покрытие сети мобильного доступа ............................. 122 6.1. Широкополосный беспроводной доступ для всех .................................123 6.1.1. Мобильная широкополосная связь в любом месте ..................................123 6.1.2. Широкополосное соединение в движении ...............................................124 6.1.3. Связь служб быстрого реагирования и помощь при стихийных бедствиях .....................................................................................................125 6.2. Широкий спектр услуг интернета вещей в труднодоступных местах ........................................................................................................126 6.3. Высокоточное позиционирование и навигация ....................................127 6.4. Мониторинг земной поверхности в реальном времени .......................128 6.5. Источники ................................................................................................129 Глава 7. Подключенное машинное обучение и сетевой ИИ ......................... 130 7.1. Услуги и операции 6G, дополненные искусственным интеллектом .....131 7.1.1. Качество услуг сети 6G, дополненной искусственным интеллектом ......132 7.1.2. Управление сетью, дополненной ИИ .........................................................133 7.2. Сервисы искусственного интеллекта с поддержкой 6G.........................134 7.2.1. Совместный анализ и управление в реальном времени ..........................134 7.2.2. 6G для крупномасштабного интеллекта ....................................................136 7.3. Источники .................................................................................................137 Резюме части II ..................................................................................................... 138
Стр.7
Оглавление  7 Часть III. Теоретические основы ........................................................................ 139 Введение в часть III ............................................................................................. 140 Глава 8. Теоретические основы искусственного интеллекта и машинного обучения ....................................................................................... 142 8.1. Фундаментальная теория искусственного интеллекта .........................142 8.1.1. Определения ...............................................................................................142 8.1.2. Таксономия машинного обучения ............................................................145 8.1.3. Теоретико-информационный принцип DNN ...........................................148 8.1.4. Реализации DNN .........................................................................................150 8.2. Теория распределенного ИИ ...................................................................151 8.3. Теория динамической байесовской сети................................................156 8.4. Источники ................................................................................................162 Глава 9. Теоретические основы беспроводных сетей большой емкости ... 165 9.1. Теория электромагнитной информации ................................................165 9.1.1. Физический канал распространения ........................................................167 9.1.2. Диаграммы направленности антенных решеток и эффект взаимного влияния .....................................................................................168 9.1.3. Электромагнитные физические характеристики.....................................169 9.2. Теория крупномасштабной коммуникации...........................................171 9.3. Источники ................................................................................................177 Глава 10. Теоретические основы беспроводных сетей большой емкости ....183 10.1. Теория семантической коммуникации ................................................183 10.2. Теория сверхвысокого разрешения ......................................................188 10.3. Источники ...............................................................................................193 Глава 11. Теоретические основы энергоэффективных систем .................... 194 11.1. Энергоэффективные коммуникации и теория вычислений ..............194 11.2. Теория зеленого ИИ ...............................................................................197 11.3. Источники ...............................................................................................200 Резюме части III .................................................................................................... 202 Часть IV. Новые элементы .................................................................................. 205 Введение в часть IV ............................................................................................. 206 Глава 12. Новый спектр ....................................................................................... 207 12.1. Глобальное распределение спектра 5G до 2020 года ...........................208 12.2. Требования к спектру 6G .......................................................................210 12.3. Средние диапазоны – наиболее экономичный способ широкого охвата .......................................................................................212 12.4. Полосы миллиметрового диапазона в эпоху 6G ..................................215 12.5. Новые возможности для сканирования и связи в ТГц-диапазоне .....218 12.6. Источники ...............................................................................................221 Глава 13. Новые каналы ...................................................................................... 223 13.1. Новые требования к моделированию канала 6G .................................224
Стр.8
8  Оглавление 13.2. Канальные измерения в 6G ...................................................................228 13.2.1. Канальные измерения в новом спектре..................................................228 13.2.2. Канальные измерения в новых сценариях .............................................231 13.3. Источники ...............................................................................................233 Глава 14. Новые материалы ............................................................................... 235 14.1. Развитие кремниевой платформы .......................................................235 14.2. Гетерогенная платформа на материалах типа III–V ............................237 14.3. Реконфигурируемый материал .............................................................237 14.4. Фотонный кристалл ...............................................................................239 14.5. Фотоэлектрические материалы и фотодетектор .................................240 14.6. Плазмонный материал ..........................................................................240 14.7. Источники ...............................................................................................242 Глава 15. Новые антенны .................................................................................... 246 15.1. Антенна с фотопроводящей линзой .....................................................247 15.2. Отражающие и передающие решетки ..................................................248 15.3. Метаповерхности ...................................................................................249 15.4. Нанофотодетекторы ..............................................................................251 15.5. Антенна на кристалле и антенна в корпусе .........................................252 15.6. Орбитальный угловой момент ..............................................................253 15.7. Источники ...............................................................................................254 Глава 16. Современные технологии ТГц-диапазона....................................... 257 16.1. Компоненты ТГц-систем .......................................................................258 16.1.1. Электронный подход ................................................................................258 16.1.2. Гибридный и фотонный подходы ............................................................264 16.2. Системы ТГц-диапазона ........................................................................266 16.2.1. Терагерцовые системы связи ...................................................................266 16.2.2. ТГц-визуализация и сенсорные системы ................................................268 16.3. Проблемы................................................................................................270 16.4. Источники ...............................................................................................272 Глава 17. Вычислительная техника после закона Мура ................................ 280 17.1. Постмуровская эра .................................................................................280 17.2. Нейроморфные вычисления ..................................................................282 17.3. Квантовые вычисления ..........................................................................284 17.4. Новые вычислительные архитектуры ...................................................286 17.5. Источники ...............................................................................................288 Глава 18. Новые устройства ............................................................................... 290 18.1. Мобильные устройства будущего .........................................................290 18.2. Интерфейс мозга и устройств будущего ..............................................297 18.3. Новые носимые устройства ...................................................................300 18.4. Источники ...............................................................................................301 Резюме части IV .................................................................................................... 304
Стр.9
Оглавление  9 Часть V. Технологии-кандидаты для применения в радиоинтерфейсе 6G 305 Введение в часть V ............................................................................................... 306 Глава 19. Структура интеллектуального радиоинтерфейса .......................... 312 19.1. Почему нужен новый радиоинтерфейс ................................................312 19.2. Обзор существующих технологий ........................................................313 19.2.1. Использование спектра и энергоэффективность в NR ..........................314 19.2.2. ИИ и машинное обучение на физическом уровне .................................315 19.2.3. Машинное обучение на уровне доступа к среде (MAC) .........................317 19.3. Ожидания от новых разработок и потенциальные направления исследований ............................................................................................318 19.3.1. Персонализированный радиоинтерфейс с поддержкой ИИ .................319 19.3.2. Организация сквозного канала на основе ИИ и нерешенные проблемы .....................................................................................................329 19.4. Источники ...............................................................................................330 Глава 20. Интеграция наземной и неназемной связи .................................... 334 20.1. Почему нужна интеграция наземной и неназемной связи ................334 20.2. Обзор существующих решений ............................................................336 20.3. Ожидания от новой системы и потенциальные направления исследований ............................................................................................341 20.3.1. Интегрированная многоуровневая сеть .................................................341 20.3.2. Улучшенная неназемная связь ................................................................345 20.4. Источники ...............................................................................................350 Глава 21. Интеграция сканирования и связи .................................................. 351 21.1. Почему нужна интеграция сканирования и связи ..............................351 21.2. Обзор существующих решений ............................................................353 21.3. Ожидания от новой сети и потенциальные направления исследований ............................................................................................357 21.3.1. Аспекты проектирования интегрированной системы сканирования/связи ....................................................................................358 21.3.2. Конструкция и алгоритмы оборудования радиочастотного сканирования ..............................................................................................366 21.4. Источники ...............................................................................................371 Глава 22. Новые формы сигналов и схемы модуляции ................................ 374 22.1. Почему нужны новые формы сигнала и схемы модуляции ................374 22.2. Обзор существующих решений ............................................................376 22.2.1. Сигналы с несколькими несущими .........................................................377 22.2.2. Формы сигналов с одной несущей ..........................................................384 22.2.3. Схемы модуляции .....................................................................................386 22.2.4. Формы сканирующих сигналов ...............................................................388 22.3. Ожидания от новых разработок и потенциальные направления исследований ............................................................................................390 22.4. Источники ...............................................................................................394
Стр.10
10  Оглавление Глава 23. Новое канальное кодирование ........................................................ 399 23.1. Почему нужно новое кодирование .......................................................399 23.2. Схемы канального кодирования ...........................................................401 23.2.1. История вопроса .......................................................................................401 23.2.2. Целевые KPI канального кодирования 6G ..............................................402 23.2.3. Принципы проектирования канального кодирования 6G.....................404 23.3. Совместное кодирование источника и канала ....................................410 23.3.1. Предыстория исследований .....................................................................410 23.3.2. JSCC на основе машинного обучения ......................................................412 23.3.3. Принципы проектирования JSCC для 6G ................................................414 23.4. Сетевое кодирование на физическом уровне ......................................415 23.4.1. Основы .......................................................................................................415 23.4.2. Принципы проектирования сетевого кодирования 6G .........................418 23.5. Источники ...............................................................................................420 Глава 24. Новый множественный доступ ......................................................... 427 24.1. Почему нужен новый множественный доступ ....................................427 24.2. Обзор существующих решений ............................................................429 24.2.1. Ортогональный множественный доступ ................................................429 24.2.2. Неортогональный множественный доступ .............................................431 24.2.3. Безгрантовый множественный доступ ...................................................439 24.3. Ожидания от новых разработок и потенциальные направления исследований ............................................................................................443 24.3.1. Множественный доступ для услуг URLLC большой емкости .................443 24.3.2. Множественный доступ для дешевых и маломощных устройств .........444 24.3.3. Множественный доступ и сверхмассивное подключение .....................445 24.3.4. Множественный доступ и надежное формирование луча .....................446 24.3.5. Множественный доступ с поддержкой ИИ .............................................446 24.4. Источники ...............................................................................................447 Глава 25. Ультрамассивный MIMO ..................................................................... 451 25.1. Почему нужен ультрамассивный MIMO ...............................................451 25.2. Обзор существующих решений ............................................................452 25.2.1. Технологии MIMO для FR1 .......................................................................452 25.2.2. Технологии MIMO для FR2 .......................................................................454 25.2.3. Совместный MIMO ....................................................................................455 25.3. Новые технологии MIMO .......................................................................458 25.3.2. Реконфигурируемые интеллектуальные поверхности ..........................461 25.3.3. Антенные решетки со сверхбольшой апертурой ....................................463 25.3.4. MIMO с искусственным интеллектом......................................................464 25.3.5. Другие потенциальные технологии MIMO .............................................466 25.4. Ожидания от новых разработок и потенциальные направления исследований ............................................................................................471 25.4.1. MIMO со сканированием ..........................................................................472 25.4.2. Управляемый радиоканал и топология сети...........................................474 25.4.3. MIMO на FR2 и терагерцовые частоты ....................................................475 25.4.4. Антенные решетки со сверхбольшой апертурой ....................................477
Стр.11
Оглавление  11 25.4.5. MIMO с поддержкой ИИ ...........................................................................478 25.5. Источники ...............................................................................................481 Глава 26. Интеграция каналов доступа и прямых каналов связи ............... 489 26.1. Почему нужна интеграция каналов ......................................................489 26.2. Обзор существующих решений ............................................................492 26.3. Ожидания от новых разработок и потенциальные направления исследований ............................................................................................494 26.3.1. Ключевые технологии суперканалов.......................................................494 26.3.2. Интеграция суперканалов с каналами доступа как единая конструкция .................................................................................................495 26.4. Источники ...............................................................................................497 Резюме части V ..................................................................................................... 499 Часть VI. Новые подходы к проектированию сетевой архитектуры 6G..... 501 Введение в часть VI ............................................................................................. 502 Глава 27. Технологии для сетевой архитектуры искусственного интеллекта ............................................................................................................ 508 27.1. История вопроса .....................................................................................508 27.2. Соображения и принципы проектирования ........................................510 27.2.1. Основные требования ...............................................................................510 27.2.2. Ключевое различие между 5G и 6G ..........................................................511 27.3. Особенности архитектуры .....................................................................512 27.3.1. Общий обзор ..............................................................................................512 27.3.2. Связь, ориентированная на задачи .........................................................515 27.3.3. Глубококонвергентные вычисления и граничные коммуникации .......518 27.3.4. Эксплуатация и управление службами искусственного интеллекта .....521 27.4. Источники ...............................................................................................523 Глава 28. Архитектура, ориентированная на пользователя ......................... 524 28.1. Обзор технологии UCN ..........................................................................524 28.2. Соображения и принципы проектирования UCN ................................525 28.2.1. Уроки, извлеченные из существующих сетей .........................................525 28.2.2. Основные требования ..............................................................................528 28.3. Особенности архитектуры .....................................................................533 28.3.1. Децентрализованная архитектура, ориентированная на пользователя ...........................................................................................533 28.3.2. Слияние физического и кибернетического миров .................................536 28.3.3. Управление цифровыми активами..........................................................539 28.4. Источники ...............................................................................................540 Глава 29. Механизмы обеспечения благонадежности .................................. 541 29.1. Понятие благонадежности системы .....................................................541 29.1.1. От философии к обществу ........................................................................541 29.1.2. От общества к промышленности .............................................................542 29.2. Благонадежность сложных систем связи .............................................543
Стр.12
12  Оглавление 29.3. Правила достижения благонадежности ................................................546 29.3.1. Основные принципы ................................................................................546 29.3.2. Цели ...........................................................................................................547 29.4. Технологии благонадежности ...............................................................549 29.4.1. Модель многостороннего доверия ..........................................................550 29.4.2. Технология распределенного реестра .....................................................552 29.4.3. Постквантовая криптография ..................................................................554 29.4.4. Автономная безопасность ........................................................................555 29.5. Источники ...............................................................................................556 Глава 30. Архитектура управления данными в сети 6G ................................ 559 30.1. Почему необходимо управление данными ..........................................559 30.2. Идеи и принципы проектирования системы управления данными ... 560 30.3. Особенности архитектуры управления данными ...............................562 30.3.1. Независимый уровень данных ................................................................562 30.3.2. Многопользовательские роли в управлении данными ..........................564 30.3.3. Ресурс данных ...........................................................................................564 30.3.4. Сбор данных ..............................................................................................566 30.3.5. Аналитика данных ....................................................................................566 30.3.6. Десенсибилизация данных ......................................................................568 30.4. Источники ...............................................................................................569 Глава 31. Архитектура многосторонней экосистемы ..................................... 570 31.1. Почему нужна новая архитектура экосистемы ....................................570 31.2. Идеи и принципы проектирования ......................................................572 31.3. Детали многосторонней архитектуры ..................................................573 31.3.1. Технология распределенного реестра .....................................................574 31.3.2. Платформа многостороннего пользования ............................................577 31.3.3. Управление идентификацией ..................................................................578 31.3.4. Управление данными ...............................................................................579 31.3.5. Сетевое управление ..................................................................................581 31.3.6. Поддержка операционной деятельности и бизнеса ...............................584 31.4. Источники ...............................................................................................585 Глава 32. Интегрированная архитектура неназемных сетей ....................... 587 32.1. Предпосылки к интеграции сетей ........................................................587 32.2. Идеи и принципы проектирования ......................................................590 32.2.1. Спутниковая группировка .......................................................................591 32.2.2. Низкая задержка в глобальном масштабе ..............................................593 32.2.3. Обеспечение подключения ......................................................................593 32.2.4. Мультисервисное обслуживание .............................................................594 32.3. Особенности архитектуры .....................................................................594 32.3.1. Задержка ....................................................................................................594 32.3.2. Модели подключения ...............................................................................602 23.3.3. Маршрутизация в космосе .......................................................................604 32.3.4. Эксплуатация, администрирование и обслуживание ............................606 32.4. Источники ...............................................................................................607
Стр.13
Оглавление  13 Резюме части VI .................................................................................................... 608 Часть VII. Подведение итогов и планы на будущее ....................................... 609 Глава 33. Экосистема 6G и дорожная карта развития ................................... 610 33.1. Инициативы и экосистема 6G ...............................................................610 33.1.1. Инициативы ITU-R ...................................................................................610 33.1.2. Региональные мероприятия ....................................................................611 33.1.3. Мнения промышленности и научных кругов .........................................613 33.2. Дорожная карта до 2030 года и далее ...................................................616 33.3. Источники ...............................................................................................618 Предметный указатель ....................................................................................... 621
Стр.14

Облако ключевых слов *


* - вычисляется автоматически