Η επανάσταση της σύνδεσης: Από το 5G στο 6G και στον κυβερνο-φυσικό κόσμο με τους «ψηφιακούς δίδυμους» το 2030

Σε ταινίες επιστημονικής φαντασίας ίσως μπορεί κανείς να αναζητήσει εάν είχαν προβλεφθεί οι εξελίξεις που οδήγησαν από την πρώτη γενιά αναλογικών δικτύων επικοινωνίας 1G στα τέλη της δεκαετίας του 1970 και αρχές του 80, στο σήμερα και στα δίκτυα ψηφιακών πλέον επικοινωνιών 5G. Οι εξελίξεις όμως δεν σταματούν εδώ.

Όπως αναφέρεται στο Ericsson Mobility Report για το 2024 που δόθηκε πρόσφατα στη δημοσιότητα, ενώ το πρώτο κύμα της ανάπτυξης δικτύων 5G οδεύει προς ολοκλήρωση σε ορισμένες περιοχές του κόσμου, που θεωρούνται τεχνολογικά πρωτοπόρες, αρκετά κύματα αναβαθμίσεων και περαιτέρω ανάπτυξης των δικτύων αναμένονται ανά την υφήλιο.

Σημαντικοί παράγοντες για την επιτάχυνση και την επιτυχία της υλοποίησης των δικτύων 5G Stand Alone είναι η ανάπτυξη του ραδιοδικτύου στις μεσαίες συχνότητες (TDD Mid-Band) για να επιτευχθούν υπερυψηλές ταχύτητες και αυξημένη χωρητικότητα του δικτύου, καθώς και η διαθεσιμότητα περισσότερων συσκευών που υποστηρίζουν τα δίκτυα 5G Stand-Alone ειδικά στις μεσαίες και πιο οικονομικές κατηγορίες συσκευών, που απευθύνονται στο μεγαλύτερο μέρος των συνδρομητών.

Παράλληλα, όμως η βιομηχανία των Τεχνολογιών Πληροφορικής και Επικοινωνιών (ICT), η ακαδημαϊκή κοινότητα έχουν ήδη ξεκινήσει να συζητούν και να επενδύουν σε τεχνολογίες που θα οδηγήσουν τη νέα γενιά ασύρματων δικτύων πέρα από το 5G και το 5G Advanced: το 6G.

Όπως επισημαίνεται στην έκθεση της Ericsson,  μακροπρόθεσμα, οι δυνατότητες του 6G θα κάνουν πραγματικότητα το όραμα της ελεύθερης κίνησης στον «κυβερνοφυσικό κόσμο».  Θα αποτελέσει ένα κρίσιμο βήμα που θα γεφυρώσει το χάσμα μεταξύ του φυσικού κόσμου – των αισθήσεων, των ενεργειών και των εμπειριών – και της ψηφιακής αναπαράστασής του. Παραδείγματα:

• Ο κυβερνοφυσικός κόσμος (cyber-physical world) του 6G δεν θα περιορίζεται στις σημερινές εφαρμογές επαυξημένης και εικονικής πραγματικότητας (AR/VR) ή στα «ψηφιακά δίδυμα» (digital twins), αλλά επεκτείνεται περαιτέρω, προσφέροντας μια πιο στενή σύνδεση με την πραγματικότητα.

• Ψηφιακά αντικείμενα θα προβάλλονται πάνω σε φυσικά αντικείμενα που αναπαρίστανται ψηφιακά, δημιουργώντας ένα «μικτό περιβάλλον» που θα ενισχύει την πραγματική ζωή.

• Άλλο χαρακτηριστικό παράδειγμα θα είναι οι ολογραφικές κλήσεις όπου ένα άτομο θα εκπροσωπείται ψηφιακά σε έναν φυσικό χώρο. Για να γίνουν κατανοητές οι απαιτήσεις μιας ολογραφικής επικοινωνίας, πρέπει να δούμε τις απαιτήσεις σε δεδομένα σε πραγματικό χρόνο.
  Όπως αναφέρεται μεταξύ άλλων σε σχετικό άρθρο της Ericsson 6G spectrum – future mobile life beyond 2030, πρέπει να μεταφερθούν εικόνες υψηλής ανάλυσης από όλα τα αντικείμενα στον χώρο με ελάχιστη καθυστέρηση.
  Μία ένδειξη των απαιτήσεων δίνεται από το γεγονός πως για κάθε χρήστη που συμμετέχει σε μια ολογραφική επικοινωνία υψηλής ευκρίνειας, απαιτούνται ταχύτητες αποστολής και λήψης δεδομένων 1 Gbit/s και 100 Mbit/s, αντίστοιχα.
  Με τη διαθεσιμότητα τεχνολογιών 6ης γενιάς, αναμένεται αυξημένη διείσδυση των ολογραφικών εφαρμογών σε καταναλωτές κι επιχειρήσεις, γεγονός που θα αυξήσει περαιτέρω τις απαιτήσεις του δικτύου.

• Aμέτρητοι αισθητήρες θα είναι ενσωματωμένοι στον φυσικό κόσμο, παρέχοντας δεδομένα σε πραγματικό χρόνο για την ενημέρωση της ψηφιακής αναπαράστασης. Ταυτόχρονα, οι λειτουργίες που προγραμματίζονται στο ψηφιακό επίπεδο θα εκτελούνται μέσω ενεργοποιητών στον φυσικό κόσμο.

Στόχος του δικτύου 6G είναι να παρέχει ευφυΐα, συνεχώς διαθέσιμη συνδεσιμότητα και πλήρη συγχρονισμό σε αυτήν τη νέα πραγματικότητα. Το 6G θα βασιστεί σε ένα αξιόπιστο σύστημα, το οποίο θα είναι πάντα διαθέσιμο, αξιόπιστο, αποδοτικό και ικανό να ανακάμπτει γρήγορα σε περιπτώσεις διαταραχών ή επιθέσεων. Τα μελλοντικά δίκτυα θα αποτελούν θεμελιώδη συνιστώσα σχεδόν κάθε πτυχής της ζωής, συμπεριλαμβανομένης της κοινωνίας και της βιομηχανίας, καλύπτοντας τις επικοινωνιακές ανάγκες τόσο των ανθρώπων όσο και των ευφυών μηχανών.

Καθώς η επιτάχυνση της αυτοματοποίησης και της ψηφιοποίησης συνεχίζεται, ο κυβερνοφυσικός κόσμος που αναδύεται θα βελτιώνει συνεχώς την αποδοτικότητα και θα υποστηρίζει τη βιώσιμη χρήση των πόρων μέσω της ψηφιοποίησης.

Η μετάβαση από το 5G στο 6G

Η πλήρης υλοποίηση του κυβερνοφυσικού κόσμου δεν θα συμβεί σε μία μέρα. Αντίθετα, όπως εκτιμάται στην έκθεση, θα υπάρξει μια σταδιακή μετάβαση, ξεκινώντας από τις πρώτες εγκαταστάσεις του 6G γύρω στο 2030.

Αν και δεν υπάρχει ακόμα ένας λεπτομερής οδικός χάρτης για το 6G, η ερευνητική και προτυποποιητική εργασία έχει ήδη ξεκινήσει. Η έρευνα για τις νέες τεχνολογίες του 6G θα συνεχιστεί παράλληλα με την εξέλιξη του 5G. Τα διδάγματα από τα υπάρχοντα δίκτυα 5G και οι αλληλεπιδράσεις με τα οικοσυστήματα χρηστών θα τροφοδοτούν συνεχώς την έρευνα, την τυποποίηση και την ανάπτυξη του 6G. 

Η εξέλιξη των τεχνολογιών, μαζί με τις προόδους στις δυνατότητες υλικού, θα καθορίσουν πώς θα διαμορφωθούν τα πρότυπα του 6G. Αυτό θα διασφαλίσει την ανάπτυξη νέων και βελτιωμένων δυνατοτήτων δικτύου, ενώ παράλληλα θα προσφέρει οικονομικά αποδοτικές και βιώσιμες λύσεις. Το 6G αναμένεται να βασιστεί στα θεμέλια του 5G Standalone (SA) και του 5G Advanced, επεκτείνοντας περαιτέρω τις δυνατότητές τους.

• Η μετάβαση από το 5G στο 6G, τονίζεται στην έκθεση, αντιπροσωπεύει μια τεράστια τεχνολογική πρόοδο που θα αλλάξει τον τρόπο με τον οποίο οι άνθρωποι και οι μηχανές αλληλοεπιδρούν με τον κόσμο.

Το 6G θα αποτελέσει τη βάση για έναν πλήρως διασυνδεδεμένο κυβερνοφυσικό κόσμο, ο οποίος θα ενισχύσει τη βιωσιμότητα, την αποδοτικότητα και την ποιότητα ζωής. Παρά τις προκλήσεις που συνοδεύουν αυτήν την πορεία, η επένδυση στην έρευνα και την ανάπτυξη για το 6G αποτελεί ένα σημαντικό βήμα προς ένα πιο ευφυές και βιώσιμο μέλλον.

Τι είναι ο cyber-physical world (κυβερνοφυσικός κόσμος) – Οι ψηφιακοί δίδυμοι και ο ρόλος τους

Με απλά λόγια είναι ένας συνδυασμός του φυσικού και του ψηφιακού κόσμου, όπου τα φυσικά αντικείμενα και οι δράσεις συνδέονται και αλληλοεπιδρούν σε πραγματικό χρόνο με τα αντίστοιχα ψηφιακά τους αντίγραφα. Αυτό επιτυγχάνεται με τη χρήση τεχνολογιών όπως αισθητήρες, ψηφιακοί δίδυμοι (digital twins), επαυξημένη πραγματικότητα (AR), εικονική πραγματικότητα (VR) και συστήματα τεχνητής νοημοσύνης (AI).

Βασικές αρχές του Cyber-Physical World αποτελούν:

• Η διασύνδεση μέσω του πλήθος αισθητήρων στο φυσικό περιβάλλον που συλλέγουν δεδομένα και τα μεταφέρουν σε ψηφιακά μοντέλα.

• Η ανάλυση και πρόβλεψη μέσω της επεξεργασίας δεδομένων επιτρέποντας την πρόβλεψη και τη λήψη αποφάσεων και φυσικά η αλληλεπίδραση και ο συγχρονισμός. Τα δεδομένα και οι λειτουργίες ανανεώνονται σε πραγματικό χρόνο, επιτρέποντας έναν συγχρονισμένο κόσμο.

• Οι πρώτες εφαρμογές έχουν ήδη υλοποιηθεί βασιζόμενες σε τεχνολογίες 5ης γενιάς. Παραδείγματα αποτελούν η βιομηχανία με έξυπνα εργοστάσια που ελέγχουν αυτόνομα τις διαδικασίες παραγωγής, η υγεία με απομακρυσμένες χειρουργικές επεμβάσεις ή συσκευές υγείας που παρακολουθούν ασθενείς σε πραγματικό χρόνο, καθώς κι οι μεταφορές, όπου αυτόνομα οχήματα αλληλεπιδρούν με το περιβάλλον και άλλα οχήματα για ασφαλέστερες μετακινήσεις.

• Η έλευση του 6G αναμένεται να οδηγήσει σε εκτεταμένη υιοθέτηση τέτοιων εφαρμογών, καθιστώντας εφικτές τις κυβερνοφυσικές διαδράσεις μέσω διαφοροποιημένης συνδεσιμότητας κι αξιοποιώντας τη διαθεσιμότητα χωροχρονικών δεδομένων και τεχνολογιών τεχνητής νοημοσύνης.

Παράδειγμα του Cyber-Physical World

Ένα από τα πιο χαρακτηριστικά παραδείγματα είναι η χρήση ψηφιακών διδύμων (digital twins). Ένα φυσικό αντικείμενο, όπως ένα εργοστάσιο ή ένα αεροπλάνο, έχει το αντίγραφό του στον ψηφιακό κόσμο, το οποίο μπορεί να προσομοιώνει τη λειτουργία, να αναλύει προβλήματα και να προβλέπει συντηρήσεις.

Στο μέλλον, με την έλευση του 6G, ο κυβερνοφυσικός κόσμος θα επεκταθεί περαιτέρω, επιτρέποντας ακόμα πιο βαθιά ενσωμάτωση μεταξύ φυσικής και ψηφιακής πραγματικότητας.