Wykład: Architektura 5G i IoT/M2M: Nowe modele sieci, wirtualizacja (NFV/SDN) i zastosowania maszynowe.

Witajcie na prezentacji poświęconej architekturze 5G oraz jej kluczowej roli w rozwoju Internetu Rzeczy (IoT) i komunikacji Machine-to-Machine (M2M). W dzisiejszym wykładzie zagłębimy się w nowe modele sieci, takie jak architektura Standalone (SA), koncepcje wirtualizacji funkcji sieciowych (NFV) i sieci definiowanych programowo (SDN), a także omówimy, jak te innowacje wspierają masowe zastosowania maszynowe.

Celem tej prezentacji jest dostarczenie kompleksowej wiedzy na temat fundamentalnych zmian, które 5G wprowadza w projektowaniu i zarządzaniu sieciami telekomunikacyjnymi. Zrozumienie tych aspektów jest kluczowe dla każdego, kto chce efektywnie wykorzystywać i projektować rozwiązania oparte na najnowszych technologiach mobilnych, od szerokopasmowego internetu po ultra-niezawodną komunikację dla przemysłu 4.0.

Zmiany w architekturze sieci telekomunikacyjnych na przestrzeni ostatnich dekad miały ogromny wpływ na rozwój usług cyfrowych i modeli biznesowych operatorów. Rozwój standardu 5G nie polega wyłącznie na zwiększeniu przepustowości, lecz na fundamentalnej redefinicji sposobu projektowania i zarządzania infrastrukturą sieciową. Wprowadzenie architektury opartej na usługach umożliwia operatorom elastyczne dostosowywanie sieci do różnorodnych wymagań aplikacji i klientów. Rola komunikacji maszynowej w codziennym życiu stale rośnie, a prognozy wskazują na dalszy gwałtowny wzrost liczby urządzeń podłączonych do sieci.

Projektowanie sieci 5G wymaga zatem zupełnie innego podejścia niż w przypadku poprzednich generacji, gdzie dominowały monolityczne struktury. Nowe modele sieci muszą uwzględniać zarówno potrzeby użytkowników mobilnych, jak i wymagania przemysłowych systemów IoT. Wirtualizacja funkcji sieciowych pozwala na uruchamianie zaawansowanych usług bez konieczności inwestowania w dedykowany sprzęt. Wszystkie te zmiany prowadzą do powstania platformy komunikacyjnej, która może być programowana i optymalizowana w czasie rzeczywistym.

Wprowadzenie do Architektury 5G SA
Kluczowe elementy 5G Core
Wirtualizacja Funkcji Sieciowych (NFV)
SDN (Software-Defined Networking)
Network Slicing (Plastrowanie Sieci)
MEC (Multi-access Edge Computing)
Cloud RAN (C-RAN) i Open RAN (O-RAN)
Architektura dla masowych zastosowań IoT (mMTC)
Podsumowanie i przyszłość

Prezentacja została zaplanowana w taki sposób, aby stopniowo wprowadzać słuchacza w coraz bardziej zaawansowane zagadnienia związane z architekturą 5G. Rozpoczniemy od omówienia architektury 5G Standalone, która stanowi podstawę dla wszystkich nowoczesnych rozwiązań sieciowych. Następnie przejdziemy do szczegółowego opisu kluczowych funkcji sieci rdzeniowej 5G, takich jak AMF, SMF i UPF. Kolejne bloki tematyczne poświęcone będą wirtualizacji funkcji sieciowych i sieciom definiowanym programowo, które są fundamentem elastyczności 5G.

Plastrowanie sieci i przetwarzanie na brzegu sieci to tematy, które pokazują, jak 5G może obsługiwać różnorodne scenariusze zastosowań. Omówienie technologii Cloud RAN i Open RAN przybliży zmiany zachodzące w sieci dostępu radiowego. W drugiej części wykładu skupimy się na architekturze dla masowych zastosowań IoT i technologiach takich jak NB-IoT i LTE-M. Na zakończenie przedstawimy perspektywy rozwoju sieci 6G i kierunki dalszych badań.

Architektura sieci komórkowych przeszła długą drogę od prostych systemów 2G do zaawansowanych platform 5G. Podczas gdy 4G (LTE) wprowadziło architekturę All-IP, 5G idzie o krok dalej, rewolucjonizując sposób projektowania i zarządzania siecią.

Kluczowe zmiany w 5G:

Od monolitycznych do modularnych: Zamiast zintegrowanych urządzeń, 5G Core opiera się na rozdzielonych funkcjach sieciowych.
Od sprzętu do oprogramowania: Wirtualizacja funkcji sieciowych (NFV) i sieci definiowane programowo (SDN) stają się fundamentem.
Od scentralizowanych do rozproszonych: MEC przenosi przetwarzanie danych na brzeg sieci.
Od jednej sieci do wielu: Network Slicing umożliwia tworzenie dedykowanych wirtualnych sieci.

Te zmiany sprawiają, że 5G jest znacznie bardziej elastyczne, skalowalne i programowalne niż poprzednie generacje.

Architektura sieci 4G LTE, choć rewolucyjna w swoim czasie, opierała się na scentralizowanym modelu z ograniczoną elastycznością w zakresie wprowadzania nowych usług. Węzeł MME w sieci LTE pełnił wiele funkcji jednocześnie, co utrudniało niezależne skalowanie poszczególnych komponentów systemu. Sieć 5G wprowadza całkowicie nowe podejście, w którym funkcje są rozdzielone na mniejsze, wyspecjalizowane moduły. Dzięki temu operator może skalować tylko te elementy, które tego wymagają, bez wpływu na pozostałe części infrastruktury.

Kolejną istotną różnicą jest sposób zarządzania płaszczyzną użytkownika i płaszczyzną kontrolną. W 4G obie te płaszczyzny były ściśle powiązane, co ograniczało możliwości optymalizacji trasowania ruchu. 5G wprowadza pełną separację tych płaszczyzn, co umożliwia elastyczne kierowanie ruchem danych i wsparcie dla przetwarzania brzegowego. Zmiany te sprawiają, że sieci 5G są znacznie bardziej efektywne w obsłudze zróżnicowanego ruchu sieciowego.

Architektura 5G Standalone (SA) stanowi fundamentalną zmianę w projektowaniu sieci komórkowych, odchodząc od monolitycznych, hierarchicznych struktur znanych z poprzednich generacji. Jej sercem jest 5G Core, czyli sieć rdzeniowa zaprojektowana od podstaw z myślą o elastyczności, skalowalności i programowalności.

W przeciwieństwie do 5G Non-Standalone (NSA), które wykorzystuje istniejącą infrastrukturę 4G LTE jako kotwicę, 5G SA działa całkowicie niezależnie, co pozwala na pełne wykorzystanie wszystkich możliwości 5G, takich jak:

Ultraniskie opóźnienia.
Plastrowanie sieci (Network Slicing).
Multi-access Edge Computing (MEC).
Masowa łączność IoT.

5G SA jest kluczem do realizacji prawdziwej wizji 5G.

Wdrożenie architektury 5G Standalone wymaga budowy całkowicie nowej sieci rdzeniowej, co wiąże się z większymi nakładami inwestycyjnymi niż w przypadku NSA. Mimo wyższych kosztów początkowych, SA oferuje znacznie większe możliwości w zakresie świadczenia zaawansowanych usług. Operatorzy, którzy decydują się na SA, mogą w pełni wykorzystać potencjał plastrowania sieci i przetwarzania brzegowego. Sieć SA umożliwia także implementację zaawansowanych mechanizmów oszczędzania energii dla urządzeń IoT.

W architekturze NSA sieć 5G NR współpracuje z istniejącą siecią rdzeniową 4G EPC, co ogranicza dostęp do funkcji charakterystycznych wyłącznie dla 5G. Mimo to NSA stanowi popularny etap przejściowy, pozwalający na stopniowe wprowadzanie technologii 5G przy jednoczesnym wykorzystaniu istniejącej infrastruktury. Docelowo większość operatorów planuje migrację do architektury SA, aby móc oferować pełen zakres usług 5G. Decyzja o wyborze architektury zależy od strategii biznesowej operatora i wymagań rynku.

Kluczową koncepcją, która leży u podstaw 5G Core, jest Architektura Oparta na Usługach (Service-Based Architecture - SBA). W modelu SBA, funkcje sieciowe, które w 4G były zintegrowanymi, zamkniętymi elementami, zostają rozdzielone na mniejsze, niezależne mikrousługi.

Cechy SBA:

Modularyzacja: Funkcje sieciowe są rozdzielone na niezależne moduły (Network Functions - NF), które komunikują się ze sobą za pomocą interfejsów opartych na API.
Elastyczność: Pozwala na dynamiczne tworzenie, skalowanie i aktualizowanie funkcji sieciowych.
Programowalność: Umożliwia łatwe wdrażanie nowych usług i innowacji.
Współpraca z chmurą: Inspiracja architekturami chmurowymi, co ułatwia wirtualizację i konteneryzację.

SBA jest kluczem do realizacji pełnego potencjału 5G, umożliwiając tworzenie elastycznych i dostosowanych do potrzeb rozwiązań.

Architektura oparta na usługach w 5G Core wykorzystuje mechanizmy znane z rozwiązań chmurowych, takie jak rejestry usług i API Gateway. Każda funkcja sieciowa rejestruje się w repozytorium NRF, co umożliwia innym funkcjom dynamiczne odkrywanie dostępnych usług. Komunikacja między funkcjami odbywa się za pomocą protokołu HTTP/2, który zapewnia wydajną i bezpieczną wymianę danych. Taki model komunikacji eliminuje potrzebę stosowania sztywnych, z góry zdefiniowanych interfejsów.

Modularyzacja funkcji sieciowych w SBA umożliwia niezależne aktualizowanie poszczególnych komponentów bez zakłócania działania całej sieci. Deweloperzy mogą tworzyć i wdrażać nowe mikrousługi sieciowe w sposób zautomatyzowany, korzystając z potoków CI/CD. Architektura SBA ułatwia także integrację sieci telekomunikacyjnych z platformami chmurowymi takimi jak OpenStack czy Kubernetes. Dzięki temu operatorzy mogą korzystać z najlepszych praktyk znanych z branży IT w swojej infrastrukturze telekomunikacyjnej.

Sieć rdzeniowa 5G Core, oparta na architekturze SBA, składa się z szeregu kluczowych elementów, które realizują poszczególne funkcje sieciowe:

AMF (Access and Mobility Management Function): Odpowiada za zarządzanie dostępem i mobilnością użytkowników, w tym za rejestrację, uwierzytelnianie i śledzenie lokalizacji.
SMF (Session Management Function): Zarządza sesjami danych, w tym przydzielaniem adresów IP, routingiem ruchu i egzekwowaniem polityk QoS.
UPF (User Plane Function): Odpowiada za faktyczne przesyłanie pakietów danych użytkownika, oddzielając płaszczyznę użytkownika od płaszczyzny kontrolnej. Jest to kluczowe dla MEC.

Ta większa modularność i separacja funkcji w porównaniu do 4G EPC pozwala na niezależne skalowanie poszczególnych komponentów.

Funkcja AMF pełni kluczową rolę w procesie rejestracji urządzenia w sieci 5G oraz w zarządzaniu jego mobilnością między komórkami. Podczas pierwszego połączenia z siecią, AMF odpowiada za uwierzytelnienie urządzenia we współpracy z funkcją AUSF. Funkcja SMF zarządza sesjami komunikacyjnymi, czyli logicznymi połączeniami między urządzeniem a siecią zewnętrzną. SMF odpowiada za przydzielanie adresów IP, konfigurację tuneli i egzekwowanie polityk jakości usług.

Funkcja UPF stanowi najbardziej krytyczny element z punktu widzenia wydajności, ponieważ odpowiada za faktyczne przesyłanie pakietów danych użytkownika. UPF może być wdrażana w różnych lokalizacjach sieci, w tym na brzegu sieci w scenariuszach MEC. Separacja UPF od funkcji płaszczyzny kontrolnej pozwala na niezależne skalowanie przepustowości danych bez wpływu na przetwarzanie sygnalizacji. Taka architektura umożliwia operatorom optymalizację kosztów poprzez stosowanie dedykowanych platform sprzętowych dla poszczególnych funkcji.

Oprócz AMF, SMF i UPF, w 5G Core występują inne ważne funkcje sieciowe:

AUSF (Authentication Server Function): Weryfikuje tożsamość użytkowników i urządzeń.
UDM (Unified Data Management): Zunifikowana baza danych przechowująca informacje o abonentach i ich usługach.
PCF (Policy Control Function): Zarządza politykami sieciowymi i QoS.
NRF (Network Repository Function): Umożliwia funkcjom sieciowym odkrywanie i komunikowanie się ze sobą.
NSSF (Network Slice Selection Function): Pomaga w wyborze odpowiedniego plastra sieci dla danego użytkownika lub usługi.

Ta kompleksowa struktura zapewnia elastyczność i skalowalność niezbędną dla różnorodnych zastosowań 5G.

Funkcja AUSF realizuje proces uwierzytelniania w oparciu o zaawansowane mechanizmy kryptograficzne zdefiniowane w standardzie 5G. Współpracuje ona z modułem USIM znajdującym się w karcie abonenckiej urządzenia, aby zweryfikować tożsamość użytkownika. Funkcja UDM pełni rolę scentralizowanego repozytorium danych abonenckich, zastępując funkcje HLR i HSS z wcześniejszych generacji sieci. UDM przechowuje profile użytkowników, ich uprawnienia i skonfigurowane usługi w ujednoliconej strukturze danych.

PCF odpowiada za zarządzanie politykami sieciowymi, w tym za określanie zasad routingu ruchu i priorytetów QoS dla poszczególnych strumieni danych. NRF pełni funkcję serwisu katalogowego, umożliwiającego funkcjom sieciowym wzajemne odnajdywanie się w architekturze SBA. Dzięki NRF operatorzy mogą dynamicznie dodawać nowe instancje funkcji sieciowych bez ręcznej rekonfiguracji całego systemu. Mechanizm ten jest kluczowy dla zapewnienia wysokiej dostępności i niezawodności sieci 5G.

Wirtualizacja Funkcji Sieciowych (NFV - Network Functions Virtualization) to jedna z kluczowych technologii, które rewolucjonizują sposób budowania i zarządzania sieciami telekomunikacyjnymi, w tym 5G. Tradycyjnie, funkcje sieciowe, takie jak routery, firewalle czy kontrolery, były realizowane przez dedykowane, specjalistyczne urządzenia sprzętowe (appliances).

Ważne: NFV oddziela funkcje sieciowe od dedykowanego sprzętu, uruchamiając je jako oprogramowanie na standardowych serwerach.

NFV zmienia to podejście, oddzielając oprogramowanie realizujące daną funkcję od sprzętu, na którym jest ono uruchamiane. Dzięki NFV, funkcje sieciowe stają się wirtualnymi maszynami lub kontenerami, zwanymi VNF (Virtual Network Functions), które mogą być uruchamiane na standardowych, komercyjnych serwerach (COTS - Commercial Off-The-Shelf).

Technologia NFV została opracowana przez konsorcjum ETSI w celu zmniejszenia zależności operatorów od dedykowanych rozwiązań sprzętowych. W tradycyjnym modelu każda nowa usługa wymagała zakupu, instalacji i konfiguracji specjalistycznych urządzeń, co wydłużało czas wdrożenia. NFV przenosi funkcje sieciowe na standardowe serwery wyposażone w hypervisory lub platformy konteneryzacji. Dzięki temu operatorzy mogą uruchamiać wiele różnych funkcji sieciowych na wspólnej infrastrukturze sprzętowej.

Wirtualizacja funkcji sieciowych wymaga jednak rozwiązania szeregu wyzwań technicznych związanych z wydajnością i determinizmem czasowym. Do przyspieszenia przetwarzania pakietów w środowisku zwirtualizowanym stosuje się techniki takie jak DPDK i SR-IOV. Zarządzanie zasobami w środowisku NFV wymaga zaawansowanych mechanizmów orkiestracji i monitorowania wydajności. Mimo tych wyzwań NFV stało się standardem w nowoczesnych sieciach telekomunikacyjnych.

Przejście z dedykowanego sprzętu na zwirtualizowane oprogramowanie dzięki NFV przynosi ogromne korzyści dla operatorów i użytkowników:

Redukcja kosztów (CAPEX i OPEX): Zmniejszenie wydatków inwestycyjnych na sprzęt i kosztów operacyjnych związanych z jego utrzymaniem.
Większa elastyczność: Szybkie wdrażanie nowych usług i funkcji sieciowych bez konieczności zakupu i instalacji nowego sprzętu.
Szybsze skalowanie zasobów: Dynamiczne dostosowywanie zasobów sieciowych w odpowiedzi na zmieniające się zapotrzebowanie, np. w okresach szczytowego ruchu.
Uproszczenie zarządzania: Centralne zarządzanie zwirtualizowanymi funkcjami sieciowymi.
Innowacyjność: Łatwiejsze testowanie i wdrażanie nowych technologii.

NFV jest fundamentem dla budowy nowoczesnych, elastycznych i programowalnych sieci 5G.

Redukcja kosztów inwestycyjnych dzięki NFV wynika przede wszystkim z możliwości wykorzystania standardowych serwerów zamiast drogich, specjalistycznych urządzeń. Koszty operacyjne maleją dzięki centralnemu zarządzaniu i automatyzacji procesów konfiguracji oraz aktualizacji oprogramowania. Operatorzy mogą szybciej wprowadzać na rynek nowe usługi, ponieważ wdrożenie nowej funkcji sieciowej sprowadza się do uruchomienia odpowiedniego obrazu oprogramowania. Czas uruchomienia nowej usługi może skrócić się z miesięcy do zaledwie kilku godzin.

Elastyczność NFV przejawia się również w możliwości dynamicznego skalowania zasobów w odpowiedzi na zmieniające się obciążenie sieci. W okresach zwiększonego ruchu operator może automatycznie uruchomić dodatkowe instancje funkcji sieciowych, a w okresach mniejszego obciążenia zwolnić zbędne zasoby. Automatyzacja zarządzania cyklem życia funkcji wirtualnych redukuje ryzyko błędów konfiguracyjnych i przyspiesza reakcję na awarie. Wszystkie te korzyści sprawiają, że NFV jest kluczowym elementem strategii transformacji cyfrowej operatorów telekomunikacyjnych.

Architektura NFV składa się z kilku kluczowych elementów:

NFVI (NFV Infrastructure): Infrastruktura NFV, czyli warstwa sprzętowa (serwery, pamięć masowa, sieć) oraz warstwa wirtualizacji (hypervisory), na której uruchamiane są VNF.
VNF (Virtual Network Functions): Zwirtualizowane funkcje sieciowe, takie jak routery, firewalle, kontrolery mobilności, które działają jako oprogramowanie.
MANO (Management and Orchestration): System zarządzania i orkiestracji, który odpowiada za wdrażanie, skalowanie, monitorowanie i zarządzanie cyklem życia VNF. MANO jest kluczowe dla automatyzacji operacji w sieciach NFV.

Te elementy współpracują ze sobą, tworząc elastyczne i programowalne środowisko dla funkcji sieciowych.

Warstwa NFVI stanowi fizyczną i wirtualną podstawę dla wszystkich zwirtualizowanych funkcji sieciowych i obejmuje serwery, przełączniki oraz systemy pamięci masowej. Na warstwie tej uruchomiony jest hypervisor lub platforma konteneryzacji, która abstrahuje zasoby sprzętowe dla uruchomionych VNF. VNF to zwirtualizowane implementacje tradycyjnych funkcji sieciowych, takich jak zapory ogniowe, routery czy systemy równoważenia obciążenia. Każda VNF może składać się z jednego lub wielu komponentów programowych współpracujących ze sobą.

Komponent MANO odpowiada za orkiestrację i zarządzanie całością środowiska NFV, w tym za automatyczne wdrażanie i skalowanie VNF. W ramach MANO wyróżnia się trzy główne bloki funkcyjne: NFVO odpowiedzialny za orkiestrację usług, VNFM zarządzający cyklem życia VNF oraz VIM zarządzający zasobami infrastruktury. VIM odpowiada za przydzielanie zasobów obliczeniowych, pamięci i sieci dla poszczególnych VNF zgodnie z ich wymaganiami. Integracja MANO z istniejącymi systemami OSS i BSS operatora jest kluczowa dla pełnej automatyzacji operacji sieciowych.

SDN (Software-Defined Networking) to kolejna rewolucyjna koncepcja, która doskonale uzupełnia NFV i odgrywa kluczową rolę w architekturze 5G. SDN wprowadza separację płaszczyzny kontrolnej (Control Plane) od płaszczyzny danych (Data Plane) w urządzeniach sieciowych.

W tradycyjnych sieciach, każde urządzenie (np. router) miało własną, zintegrowaną inteligencję do podejmowania decyzji o routingu. W SDN, ta inteligencja jest przenoszona do centralnego, programowalnego kontrolera SDN.

Kluczowe aspekty SDN:

Płaszczyzna kontrolna: Odpowiada za podejmowanie decyzji o routingu i zarządzanie siecią.
Płaszczyzna danych: Odpowiada za faktyczne przesyłanie pakietów danych zgodnie z instrukcjami płaszczyzny kontrolnej.

W tradycyjnych sieciach komputerowych każde urządzenie sieciowe podejmuje samodzielnie decyzje routingu na podstawie zdecentralizowanych protokołów. SDN wprowadza fundamentalną zmianę, przenosząc logikę sterowania do scentralizowanego kontrolera, który ma globalny wgląd w topologię sieci. Urządzenia w płaszczyźnie danych stają się prostymi przełącznikami wykonującymi polecenia kontrolera. Komunikacja między kontrolerem a urządzeniami odbywa się za pomocą protokołu OpenFlow lub innych rozwiązań.

Separacja płaszczyzn w SDN umożliwia wprowadzanie zaawansowanych polityk routingu bez konieczności konfiguracji każdego urządzenia z osobna. Administrator może zdefiniować reguły przepływu ruchu na poziomie kontrolera, który automatycznie programuje odpowiednie wpisy w tablicach przepływów urządzeń. SDN ułatwia także implementację sieciowych funkcji wirtualnych poprzez dynamiczne przekierowywanie ruchu między odpowiednimi modułami. Elastyczność SDN sprawia, że jest to technologia kluczowa dla realizacji sieci definiowanych programowo w 5G.

Kontroler SDN jest sercem architektury SDN. Ma globalny widok na całą sieć i może podejmować optymalne decyzje dotyczące przepływu ruchu, a następnie programować urządzenia w płaszczyźnie danych, aby realizowały te decyzje.

Zalety kontrolera SDN:

Centralne zarządzanie: Upraszcza konfigurację i monitorowanie całej sieci.
Programowalność: Umożliwia dynamiczne dostosowywanie zachowania sieci za pomocą oprogramowania.
Automatyzacja: Automatyzacja konfiguracji i wdrażania nowych polityk.
Optymalizacja wydajności: Możliwość optymalizacji przepływu ruchu w czasie rzeczywistym.
Innowacyjność: Łatwiejsze wdrażanie nowych usług i funkcji sieciowych.

W mobilnej sieci rdzeniowej 5G, SDN pozwala na elastyczne zarządzanie przepływami danych, co jest kluczowe dla realizacji usług takich jak Network Slicing czy MEC.

Kontroler SDN komunikuje się z urządzeniami w płaszczyźnie danych za pomocą interfejsu południowego, najczęściej wykorzystującego protokół OpenFlow. Za pomocą tego interfejsu kontroler może dodawać, modyfikować i usuwać wpisy w tablicach przepływów urządzeń sieciowych. Interfejs północny kontrolera udostępnia API dla aplikacji sieciowych, które mogą implementować zaawansowane funkcje zarządzania ruchem. Popularne platformy kontrolerów SDN to między innymi OpenDaylight, ONOS i Ryu.

Kontroler SDN może współpracować z wieloma przełącznikami jednocześnie, tworząc spójny obraz całej sieci dla aplikacji zarządzających. W przypadku awarii kontrolera istnieje możliwość przełączenia na kontroler zapasowy, co zapewnia ciągłość działania sieci. Niektóre implementacje kontrolerów SDN oferują wsparcie dla wielu domen sieciowych i integrację z systemami NFV MANO. Dzięki mechanizmom równoważenia obciążenia kontroler SDN może obsługiwać nawet bardzo rozległe sieci operatorskie.

W mobilnej sieci rdzeniowej 5G, SDN odgrywa kluczową rolę w zarządzaniu przepływami danych i zasobami sieciowymi.

Zastosowania SDN w 5G Core:

Dynamiczny routing: Inteligentne kierowanie ruchu danych w zależności od wymagań usługi i dostępnych zasobów.
Plastrowanie sieci: SDN jest niezbędne do tworzenia i zarządzania wirtualnymi plastrami sieci.
MEC: Umożliwia dynamiczne przekierowywanie ruchu do lokalnych serwerów MEC.
Optymalizacja zasobów: Efektywne wykorzystanie zasobów sieciowych w czasie rzeczywistym.
Automatyzacja operacji: Zmniejszenie interwencji manualnej i przyspieszenie wdrażania usług.

SDN, w połączeniu z NFV, tworzy elastyczną i programowalną infrastrukturę, która jest podstawą dla innowacyjnych usług 5G.

Integracja SDN z architekturą 5G Core umożliwia dynamiczne zarządzanie ścieżkami transmisji danych między funkcjami sieciowymi. W tradycyjnej sieci 4G routing ruchu był konfigurowany statycznie, co ograniczało możliwości optymalizacji. SDN w 5G pozwala na automatyczne przekierowywanie ruchu w zależności od obciążenia poszczególnych elementów sieci. Taka elastyczność jest szczególnie istotna w przypadku obsługi ruchu związanego z przetwarzaniem brzegowym MEC.

Funkcja UPF w 5G Core może być integrowana z kontrolerem SDN w celu dynamicznego zarządzania tunelami transmisji danych. Dzięki SDN możliwe jest także tworzenie izolowanych ścieżek transmisyjnych dla poszczególnych plastrów sieciowych. Operator może w czasie rzeczywistym modyfikować polityki routingu w odpowiedzi na zmieniające się warunki sieciowe. SDN w 5G Core stanowi fundament dla automatyzacji zarządzania ruchem i optymalizacji wykorzystania zasobów sieciowych.

Network Slicing, czyli plastrowanie sieci, to jedna z najbardziej innowacyjnych i przełomowych funkcji 5G, która pozwala na tworzenie wielu wirtualnych, logicznie odizolowanych sieci na jednej, wspólnej infrastrukturze fizycznej.

Każdy "plaster" (slice) może być dostosowany do specyficznych wymagań danej usługi lub klienta, oferując unikalne parametry w zakresie przepustowości, opóźnień, niezawodności i bezpieczeństwa. Jest to możliwe dzięki elastyczności, jaką wprowadzają NFV i SDN.

Plastrowanie sieci jest kluczowe dla realizacji trzech głównych scenariuszy użycia 5G: eMBB, uRLLC i mMTC.

Plastrowanie sieci umożliwia operatorom oferowanie zróżnicowanych usług o gwarantowanej jakości na współdzielonej infrastrukturze fizycznej. Każdy plaster sieci jest logicznie izolowany od pozostałych, co zapewnia bezpieczeństwo i przewidywalność parametrów transmisji. Koncepcja ta wywodzi się z idei VPN, ale w 5G jest rozszerzona na wszystkie segmenty sieci od RAN po rdzeń. Dzięki plastrowaniu operator może stworzyć dedykowany plaster dla usług krytycznych, takich jak zdalna chirurgia.

Plastry sieci mogą być tworzone dynamicznie na żądanie i dostosowywane do bieżących potrzeb klientów biznesowych. Operator może uruchomić tymczasowy plaster o wysokiej przepustowości na potrzeby transmisji wydarzenia masowego. Klient otrzymuje wirtualną sieć prywatną o gwarantowanych parametrach, dostosowaną do specyfiki jego aplikacji. Mechanizm plastrowania sieci otwiera przed operatorami nowe modele biznesowe oparte na świadczeniu usług o zdefiniowanym poziomie jakości.

Architektura Network Slicing opiera się na wirtualizacji i programowalności sieci.

Kluczowe elementy:

Network Slice Instance (NSI): Pojedynczy, logiczny plaster sieci, który obejmuje funkcje sieciowe (VNF) z 5G Core i RAN, a także zasoby transportowe.
Network Slice Template (NST): Definiuje wymagania i parametry dla danego plastra sieci (np. przepustowość, opóźnienia, bezpieczeństwo).
Network Slice Management Function (NSMF): Zarządza cyklem życia plastrów sieci, od tworzenia po usuwanie.
Network Slice Selection Function (NSSF): Pomaga w wyborze odpowiedniego plastra sieci dla danego użytkownika lub usługi.

Ta architektura pozwala na dynamiczne tworzenie i zarządzanie "sieciami na żądanie".

W architekturze plastrowania sieci każdy plaster jest definiowany za pomocą szablonu NST, który określa wymagane funkcje sieciowe i ich konfigurację. Szablon zawiera informacje o wymaganej przepustowości, maksymalnym dopuszczalnym opóźnieniu i poziomie niezawodności transmisji. Na podstawie szablonu tworzona jest instancja NSI, która stanowi działającą implementację plastra sieci. NSI może obejmować funkcje zarówno z sieci rdzeniowej, jak i z sieci dostępowej RAN oraz sieci transportowej.

Proces tworzenia plastra sieci jest zautomatyzowany i może być inicjowany przez systemy zarządzania usługami operatora. Podczas tworzenia NSI system orkiestracji alokuje odpowiednie zasoby w poszczególnych segmentach sieci. Monitorowanie wydajności plastrów sieci odbywa się w czasie rzeczywistym, co umożliwia dynamiczne dostosowywanie zasobów. W przypadku degradacji parametrów plastra system może automatycznie przydzielić dodatkowe zasoby lub zmodyfikować konfigurację.

Dzięki Network Slicing, operator może dynamicznie tworzyć dedykowane wirtualne sieci dla trzech głównych scenariuszy użycia 5G:

eMBB (enhanced Mobile Broadband): Plaster zoptymalizowany pod kątem ogromnej przepustowości dla usług wideo 8K, VR/AR, szybkiego pobierania plików.
uRLLC (ultra-Reliable Low-Latency Communications): Plaster dedykowany dla aplikacji wymagających ultraniskich opóźnień (poniżej 1 ms) i wysokiej niezawodności, takich jak autonomiczne pojazdy, zdalna chirurgia, automatyka przemysłowa.
mMTC (massive Machine Type Communications): Plaster obsługujący miliony urządzeń IoT, które przesyłają niewielkie ilości danych, ale wymagają bardzo długiej żywotności baterii i szerokiego zasięgu, np. inteligentne liczniki, sensory środowiskowe.

Ta zdolność do tworzenia "sieci na żądanie" otwiera nowe modele biznesowe i pozwala na efektywne wykorzystanie zasobów sieciowych.

Plaster eMBB jest projektowany z myślą o maksymalizacji przepustowości i znajduje zastosowanie w transmisji strumieni wideo w wysokiej rozdzielczości. Operatorzy mogą tworzyć dedykowane plastry eMBB dla usług transmisji wideo na żądanie i platform streamingowych. Plaster uRLLC jest optymalizowany pod kątem minimalizacji opóźnień i znajduje zastosowanie w automatyce przemysłowej i systemach sterowania. W sieciach 5G plaster uRLLC może zapewnić opóźnienia poniżej jednej milisekundy, co jest nieosiągalne w poprzednich generacjach.

Plaster mMTC jest przeznaczony do obsługi ogromnej liczby urządzeń IoT przesyłających niewielkie ilości danych. W plasterze tym priorytetem jest efektywność energetyczna i maksymalizacja zasięgu, a nie wysoka przepustowość. Operatorzy mogą tworzyć plastry hybrydowe, które łączą cechy różnych typów w celu obsługi złożonych zastosowań. Możliwość tworzenia dedykowanych plastrów sieci otwiera nowe możliwości dla branż takich jak medycyna, transport i przemysł.

Ważne: MEC przenosi moc obliczeniową na brzeg sieci, zmniejszając opóźnienia i odciążając sieć.

MEC (Multi-access Edge Computing), znane również jako Mobile Edge Computing, to koncepcja architektoniczna, która ma na celu przeniesienie mocy obliczeniowej i zasobów chmurowych z centralnych centrów danych na brzeg sieci, czyli bliżej użytkownika końcowego.

Tradycyjnie, aplikacje i usługi były hostowane w odległych chmurach, co wiązało się z opóźnieniami wynikającymi z przesyłania danych na duże odległości. MEC zmienia ten paradygmat, umieszczając serwery i aplikacje w pobliżu stacji bazowych 5G lub innych punktów dostępu.

Dzięki temu, dane generowane przez użytkowników mogą być przetwarzane lokalnie, bez konieczności przesyłania ich do centralnej chmury.

Architektura MEC została zdefiniowana przez instytut ETSI jako standard umożliwiający uruchamianie aplikacji na brzegu sieci mobilnej. MEC zakłada rozmieszczenie serwerów obliczeniowych w pobliżu stacji bazowych lub w centralnych lokalizacjach sieci dostępowej. Aplikacje uruchomione na platformie MEC mają dostęp do informacji o lokalizacji użytkownika i bieżącym obciążeniu sieci. Taka architektura umożliwia tworzenie usług kontekstowych, które reagują na zmieniające się warunki otoczenia.

Platforma MEC udostępnia zestaw API, które pozwalają aplikacjom na wykorzystanie zasobów sieciowych i informacji o stanie sieci. Dzięki temu aplikacje mogą optymalizować swoje działanie w zależności od dostępnej przepustowości i opóźnień. MEC może być wdrażany zarówno w sieciach 5G, jak i w sieciach LTE, co umożliwia stopniowe wprowadzanie tej technologii. Standard ETSI MEC definiuje także mechanizmy zarządzania cyklem życia aplikacji na platformie brzegowej.

MEC przynosi ogromne korzyści, zwłaszcza dla aplikacji wrażliwych na opóźnienia:

Drastyczne zmniejszenie opóźnień: Kluczowe dla aplikacji czasu rzeczywistego, takich jak AR/VR, gry online, sterowanie dronami, autonomiczne pojazdy.
Zmniejszenie obciążenia sieci rdzeniowej: Dane są przetwarzane lokalnie, co odciąża centralną sieć i zmniejsza zużycie pasma.
Zwiększone bezpieczeństwo: Dane mogą być przetwarzane w kontrolowanym środowisku lokalnym, co zwiększa prywatność i bezpieczeństwo.
Lokalne przetwarzanie danych: Umożliwia analizę danych w czasie rzeczywistym i podejmowanie szybkich decyzji.
Nowe usługi: Umożliwia rozwój innowacyjnych aplikacji, które wcześniej były niemożliwe do zrealizowania.

MEC jest fundamentalnym elementem architektury 5G, który umożliwia rozwój nowych, innowacyjnych usług.

Przetwarzanie danych na brzegu sieci skraca czas transmisji z kilkudziesięciu milisekund do ułamków milisekundy w porównaniu z chmurą centralną. Tak drastyczna redukcja opóźnień jest kluczowa dla aplikacji czasu rzeczywistego, takich jak sterowanie robotami przemysłowymi. Zmniejszenie obciążenia sieci szkieletowej następuje dzięki lokalnemu przetwarzaniu danych, które nie muszą być przesyłane do centralnych centrów. Operatorzy mogą zaoszczędzić znaczną przepustowość sieci transportowej, przekładającą się na niższe koszty operacyjne.

Przetwarzanie lokalne zwiększa także bezpieczeństwo danych, ponieważ wrażliwe informacje nie opuszczają kontrolowanego środowiska brzegowego. W zastosowaniach przemysłowych przetwarzanie danych na miejscu eliminuje ryzyko ich przechwycenia podczas transmisji do chmury. MEC umożliwia także działanie aplikacji w trybie offline z ograniczoną funkcjonalnością w przypadku utraty łączności z siecią szkieletową. Takie podejście jest szczególnie istotne w krytycznych zastosowaniach przemysłowych, gdzie ciągłość działania ma priorytetowe znaczenie.

Zastosowania MEC są niezwykle szerokie i obejmują wiele dziedzin, w których niskie opóźnienia i lokalne przetwarzanie danych są kluczowe.

Przykłady zastosowań:

Rozszerzona i wirtualna rzeczywistość (AR/VR): Aplikacje te wymagają ogromnej mocy obliczeniowej i bardzo niskich opóźnień, aby zapewnić płynne i realistyczne doświadczenia.
Autonomiczne pojazdy: Samochody autonomiczne generują ogromne ilości danych z sensorów, które muszą być przetwarzane w czasie rzeczywistym, aby podejmować decyzje o sterowaniu i komunikacji między pojazdami (V2X).
Przemysł 4.0: Sterowanie robotami, automatyzacja procesów produkcyjnych, monitoring maszyn w czasie rzeczywistym.
Inteligentne miasta: Analiza wideo z kamer monitoringu, zarządzanie ruchem, optymalizacja usług miejskich.
Gry online: Zmniejszenie opóźnień dla lepszych wrażeń z gry.

W przemyśle 4.0 platformy MEC umożliwiają lokalne przetwarzanie danych z czujników i sterowanie robotami w czasie rzeczywistym. Fabryki wyposażone w sieci 5G mogą wykorzystywać MEC do analizy obrazu z kamer przemysłowych bez konieczności przesyłania danych do centralnej chmury. W aplikacjach AR i VR rendering grafiki może odbywać się na serwerze MEC, co odciąża urządzenie końcowe i zmniejsza opóźnienia. Użytkownicy okularów AR mogą korzystać z płynnych nakładek wirtualnych bez zauważalnych opóźnień.

W systemach inteligentnych miast kamery monitoringu mogą być podłączone do platform MEC w celu natychmiastowej analizy obrazu. Wykrywanie zagrożeń i zdarzeń może odbywać się w czasie rzeczywistym, bez opóźnień związanych z transmisją do centralnego systemu. W zastosowaniach motoryzacyjnych MEC umożliwia wymianę informacji między pojazdami i infrastrukturą drogową z minimalnymi opóźnieniami. Komunikacja V2X z wykorzystaniem MEC poprawia bezpieczeństwo na drogach poprzez szybsze przekazywanie ostrzeżeń o zagrożeniach.

Wirtualizacja i otwartość, które zrewolucjonizowały sieć rdzeniową, wkraczają również do sieci dostępu radiowego (RAN). Tradycyjnie, RAN był budowany w oparciu o zamknięte, zintegrowane rozwiązania od jednego dostawcy.

Ważne: C-RAN centralizuje i wirtualizuje jednostki BBU w chmurze.

Cloud RAN (C-RAN) to inicjatywa, która ma na celu centralizację i wirtualizację jednostek przetwarzania pasma podstawowego (BBU - Baseband Unit) w chmurze.

Zalety C-RAN:

Lepsze wykorzystanie zasobów: Centralizacja BBU pozwala na dynamiczne przydzielanie zasobów w zależności od zapotrzebowania.
Koordynacja między stacjami bazowymi: Ułatwia implementację zaawansowanych technik koordynacji, co zwiększa wydajność sieci.
Zmniejszenie kosztów operacyjnych: Mniej sprzętu w terenie, łatwiejsze zarządzanie.
Elastyczność: Szybkie wdrażanie nowych funkcji i aktualizacji.

Architektura Cloud RAN zakłada centralizację jednostek BBU w scentralizowanym ośrodku, podczas gdy zdalne jednostki radiowe pozostają rozproszone na wieżach. Centralizacja umożliwia lepszą koordynację między sąsiednimi komórkami i redukcję zakłóceń w sieci. Połączenie między scentralizowanymi BBU a zdalnymi jednostkami radiowymi odbywa się za pomocą interfejsu CPRI lub nowszego eCPRI. Interfejs eCPRI oferuje mniejsze wymagania przepustowościowe w porównaniu do CPRI, co ułatwia wdrożenia C-RAN.

Wirtualizacja BBU w architekturze C-RAN pozwala na uruchamianie wielu instancji na wspólnej infrastrukturze serwerowej. Operatorzy mogą dynamicznie przydzielać zasoby obliczeniowe poszczególnym instancjom BBU w zależności od obciążenia sieci. C-RAN ułatwia także implementację zaawansowanych technik wielokomórkowych, takich jak CoMP i Massive MIMO. Wdrożenie C-RAN wymaga jednak zapewnienia odpowiedniej przepustowości i niskich opóźnień w sieci fronthaul.

Open RAN (O-RAN) idzie o krok dalej niż C-RAN, promując otwarte i interoperacyjne interfejsy między komponentami RAN od różnych dostawców. Dzięki temu operatorzy mogą budować swoje sieci radiowe, korzystając z najlepszych w swojej klasie rozwiązań od wielu firm, co zwiększa konkurencję, obniża koszty i przyspiesza innowacje.

O-RAN rozdziela funkcje RAN na mniejsze, zwirtualizowane komponenty:

CU (Centralized Unit): Odpowiada za funkcje wyższego poziomu, takie jak zarządzanie zasobami radiowymi.
DU (Distributed Unit): Odpowiada za funkcje niższego poziomu, takie jak przetwarzanie pasma podstawowego.
RU (Radio Unit): Odpowiada za funkcje radiowe, takie jak nadawanie i odbieranie sygnału.

O-RAN jest kluczowym trendem, który ma na celu zwiększenie elastyczności i otwartości w budowie przyszłych sieci 5G i 6G.

Sojusz O-RAN Alliance opracowuje otwarte standardy dla interfejsów między komponentami sieci dostępu radiowego. Celem O-RAN jest umożliwienie budowy sieci RAN z komponentów pochodzących od różnych dostawców sprzętu i oprogramowania. W architekturze O-RAN wyróżnia się trzy główne komponenty: CU realizującą funkcje wyższych warstw, DU realizującą funkcje niższych warstw oraz RU odpowiedzialną za przetwarzanie sygnałów radiowych. Rozdzielenie tych funkcji umożliwia niezależny rozwój i optymalizację poszczególnych elementów.

Kontroler RIC w architekturze O-RAN umożliwia optymalizację zasobów radiowych w czasie rzeczywistym przy użyciu algorytmów sztucznej inteligencji. RIC dzieli się na nierealizacyjną część odpowiedzialną za długoterminową optymalizację i realizacyjną część działającą w pętli czasu rzeczywistego. Otwarte interfejsy O-RAN umożliwiają operatorom uniknięcie uzależnienia od pojedynczego dostawcy i zwiększają konkurencję na rynku infrastruktury telekomunikacyjnej. Dzięki O-RAN mniejsi dostawcy mogą oferować wyspecjalizowane komponenty bez konieczności budowania pełnego stosu RAN.

Jednym z trzech głównych scenariuszy użycia 5G jest masowa komunikacja typu maszynowego (mMTC), która ma na celu obsługę ogromnej liczby urządzeń IoT, sięgającej nawet miliona na kilometr kwadratowy. Projektowanie architektury dla tak masowych zastosowań wymaga zupełnie innego podejścia niż w przypadku tradycyjnych usług szerokopasmowych.

Kluczowe jest zapewnienie skalowalności, efektywności energetycznej i niskich kosztów, ponieważ urządzenia IoT są często proste i zasilane bateryjnie.

Zasady projektowania dla mMTC:

Uproszczenie protokołów.
Minimalizacja zużycia energii poprzez mechanizmy oszczędzania mocy (PSM, eDRX).
Zapewnienie głębokiej penetracji sygnału, aby dotrzeć do urządzeń w trudno dostępnych lokalizacjach.
Efektywne zarządzanie sygnalizacją i dostępem do medium dla ogromnej liczby urządzeń.

Projektowanie architektury dla masowych zastosowań IoT wymaga uwzględnienia skrajnie ograniczonych zasobów urządzeń końcowych. Urządzenia mMTC często mają bardzo ograniczoną moc obliczeniową i pojemność baterii, co wymaga optymalizacji protokołów komunikacyjnych. Sieć 5G wprowadza mechanizmy agregacji ruchu, które umożliwiają obsługę milionów urządzeń na jednym obszarze. Protokoły sygnalizacyjne są uproszczone, aby zminimalizować narzut związany z nawiązywaniem i utrzymywaniem połączeń.

Mechanizm PSM pozwala urządzeniom IoT na przejście w stan głębokiego uśpienia na dłuższy czas, co znacznie wydłuża żywotność baterii. Mechanizm eDRX umożliwia wydłużenie cykli nasłuchiwania sygnalizacji, co także redukuje zużycie energii. Architektura mMTC zakłada także optymalizację procedur dostępu do medium, aby uniknąć przeciążenia sieci przy masowej aktywacji urządzeń. Wszystkie te mechanizmy sprawiają, że sieci 5G mogą efektywnie obsługiwać ekosystemy Internetu Rzeczy o niespotykanej dotąd skali.

W architekturze 5G, masowe zastosowania IoT (mMTC) są wspierane przez technologie takie jak NB-IoT (Narrowband IoT) i LTE-M (Long Term Evolution for Machines), które są zintegrowane z siecią 5G Core.

NB-IoT:

Zoptymalizowany dla bardzo niskiej przepustowości i głębokiej penetracji sygnału.
Idealny dla prostych czujników przesyłających małe pakiety danych.

LTE-M:

Oferuje nieco wyższą przepustowość i obsługuje mobilność.
Odpowiedni dla bardziej wymagających aplikacji IoT, takich jak śledzenie zasobów.

Te technologie, w połączeniu z elastycznością 5G Core, umożliwiają efektywną obsługę ogromnej liczby urządzeń IoT.

Technologia NB-IoT wykorzystuje pasmo o szerokości 180 kHz, co umożliwia pracę w trudnych warunkach propagacyjnych, w tym w pomieszczeniach podziemnych. Dzięki bardzo wąskiemu pasmu i wielokrotnym retransmisjom NB-IoT osiąga zasięg nawet o 20 dB większy niż standardowe sieci LTE. LTE-M oferuje pasmo 1,4 MHz i obsługuje pełną mobilność urządzeń, co odróżnia ją od NB-IoT. Urządzenia LTE-M mogą wykonywać handover między komórkami, co jest istotne w zastosowaniach związanych z monitorowaniem pojazdów.

Obie technologie są zintegrowane z siecią 5G Core, co umożliwia ich współistnienie z usługami eMBB i uRLLC na wspólnej platformie. Operatorzy mogą wdrażać NB-IoT i LTE-M w ramach tych samych stacji bazowych 5G, wykorzystując mechanizmy harmonijnego współdzielenia widma. NB-IoT znajduje zastosowanie w inteligentnym opomiarowaniu, monitoringu środowiska i rolnictwie precyzyjnym. LTE-M jest preferowany w aplikacjach wymagających mobilności i transmisji głosu, takich jak inteligentne opaski bezpieczeństwa.

Podsumowując, 5G to znacznie więcej niż tylko kolejna generacja sieci komórkowej oferująca wyższe prędkości. Jest to elastyczna, programowalna i zwirtualizowana platforma, która ma na celu dostarczanie szerokiego spektrum usług, od szerokopasmowego internetu po krytyczną komunikację maszynową.

Architektura oparta na usługach (SBA), wirtualizacja (NFV) i programowalność (SDN) są kluczowymi filarami, które umożliwiają tę transformację.

Kluczowe wnioski:

5G Core to modularna, chmurowa architektura.
NFV i SDN zapewniają elastyczność i skalowalność.
Network Slicing umożliwia tworzenie dedykowanych sieci wirtualnych.
MEC przenosi przetwarzanie danych na brzeg sieci, zmniejszając opóźnienia.
5G wspiera masowe zastosowania IoT (mMTC) poprzez zoptymalizowaną architekturę.

Architektura sieci 5G stanowi zatem znacznie więcej niż tylko ewolucyjne ulepszenie w stosunku do rozwiązania 4G. Jest to całkowicie nowa platforma, zaprojektowana z myślą o elastyczności, skalowalności i programowalności na każdym poziomie. Połączenie technologii NFV, SDN, sieciowego plastrowania i przetwarzania brzegowego tworzy ekosystem o niespotykanych dotąd możliwościach. Operatorzy mogą dostarczać usługi o zróżnicowanych parametrach jakości na współdzielonej infrastrukturze fizycznej.

Implementacja architektury 5G wymaga jednak znaczących inwestycji w nową infrastrukturę i kompetencje personelu technicznego. Operatorzy muszą inwestować w szkolenia i rozwój umiejętności związanych z wirtualizacją i automatyzacją sieci. Standardy 3GPP stale ewoluują, wprowadzając kolejne udoskonalenia w kolejnych wydaniach specyfikacji 5G. Mimo wyzwań technologicznych i organizacyjnych transformacja sieci w kierunku 5G jest nieunikniona i przynosi wymierne korzyści biznesowe.

Ewolucja sieci komórkowych nie zatrzymuje się na 5G. Już trwają prace nad szóstą generacją (6G), która ma przynieść kolejne rewolucyjne zmiany, budując na fundamentach 5G.

Kierunki rozwoju:

Jeszcze większa integracja AI/ML: W zarządzanie siecią i optymalizację.
Komunikacja holograficzna i immersywna: Nowe doświadczenia użytkownika.
Integracja z przestrzenią kosmiczną: Łączność satelitarna jako integralna część sieci.
Zrównoważony rozwój: Sieci o jeszcze większej efektywności energetycznej.
Sensing: Wykorzystanie sieci do wykrywania i monitorowania otoczenia.

5G to dopiero początek transformacji, która kształtuje przyszłość cyfrowego świata.

Prace nad standardem 6G rozpoczęły się już w organizacjach standaryzacyjnych na całym świecie, a pierwsze komercyjne wdrożenia przewiduje się na około 2030 rok. Sieć 6G ma działać w zakresie częstotliwości terahercowych, co umożliwi osiągnięcie przepustowości rzędu kilkuset gigabitów na sekundę. Jednym z kluczowych założeń 6G jest integracja sztucznej inteligencji na najniższym poziomie architektury sieci. Systemy AI będą odpowiedzialne za optymalizację transmisji, zarządzanie zasobami i wykrywanie anomalii sieciowych w czasie rzeczywistym.

Komunikacja holograficzna i zmysłowa wymagać będzie przepustowości i opóźnień niedostępnych nawet w sieciach 5G. Sieci 6G mają umożliwić transmisję trójwymiarowych obrazów i wrażeń dotykowych z opóźnieniami poniżej jednej milisekundy. Integracja sieci naziemnych z satelitarnymi zapewni globalny zasięg i eliminację białych plam komunikacyjnych. Rozwój sieci w kierunku 6G będzie kontynuacją trendów zapoczątkowanych przez 5G, ale z jeszcze większym naciskiem na automatyzację i inteligentne zarządzanie.