چارچوب اهداف توسعه IMT برای 2030 و فراتر از آن

این گزارش، چارچوب و اهداف کلی توسعه IMT تا سال 2030 و فراتر از آن را بر اساس سند 5D/TEMP/382-E اجلاس اخیر (سی‌وهشتم) ITU تعریف می‌کند. IMT در آینده همچنان در کشورهای توسعه‌یافته و در حال توسعه خدمت خواهد کرد. این سند نیز به‌منظور مشخص کردن نحوه انجام این کار در حال تکمیل بوده و می‌تواند برای کشاندن صنایع و دولت‌ها به سمت توسعه IMT برای 2030 و فرای آن مفید باشد. همچنین این سند به چارچوب توسعه IMT شامل توانمندی‌های متنوع کلیدی مرتبط با سناریوهای مصرف اصلی و اهداف توسعه IMT برای 2030 و سال‌های بعد از آن می‌پردازد.

کلیدواژه‌ها: ITU ،IMT ،2030

هدف این گزارش ارائه دیدگاهی از آخرین اجلاس ITU برای IMT در سال 2030 و سال‌های بعد است که در آن؛ کلان‌روندها^[1]، موارد استفاده^[2] و رشد ترافیک؛ نیروهای جلوبرنده محسوب می‌شوند.

دیدگاه NTT Docomo در مورد تکامل 5G و  6G منبع [2]

مقدمه

توسعه شبکه‌های آینده، کاربردهایی فراتر از کاربردهای ساختارمحور سیستم‌های شبکه‌ای فعلی و قبلی خواهد داشت. برای پاسخگویی به نگرانی‌های فزاینده درباره حفظ محیط‌زیست و جامعه، انتظار می‌رود که سیستم شبکه آینده، فاصله دیجیتال^[3] را کاهش دهد. وضع فقرا با کارایی و پوشش سرویس جهانی به‌شکل قابل توجهی بهبود یافته، فاصله دیجیتال بین تجربه‌های دور مجازی و واقعی کاهش پیدا کند و همین‌طور وسیله‌ای برای برخورد و رصد چالش‌های محیطی جاری و آینده، آماده شود. هوش متصل^[4] و شبکه‌ی شبکه‌ها^[5] اجازه می‌دهد که عملیات کارایی دوام‌دار بهینه‌سازی شود.

همچنین انتظار می‌رود که شبکه‌های آینده و سیستم‌ها، ترکیبی از نمایش دیجیتال، زیستی و فیزیکی در هر لحظه زمانی و مکانی باشند که تجربه انسان را در این ابعاد یکسان می‌کنند. تم‌های جدیدی ممکن است ظهور کنند که ملزومات و فناوری‌های سیستم‌های آینده را شکل خواهند داد. به‌عنوان‌مثال:

•    خلق رابط‌های انسان-ماشین جدیدی که به‌وسیله مجموعه‌ای از وسایل محلی چندگانه به‌شکل یکپارچه عمل می‌کنند.
•   قدرت محاسبه حاضر و توزیع شده میان وسایل پایانی، ایستگاه‌های پایه، لبه‌ها و ابر.
•   ترکیب داده چند حسگری برای ایجاد نقشه‌های فراگیر و تجربه‌های جدید ترکیب واقعیت.
•   احساس‌کردن و فعال‌سازی دقت برای فهمیدن و کنترل کردندنیای فیزیکی.
•   صورت فلکی بزرگی از VLEOها و پهپادها که به شبکه‌های زمینی متصل می‌شوند و سرویس‌های باند پهن موبایل با کیفیت بالا و فراگیر ارائه می‌کنند.

پیشرفت‌های سریع در هوش مصنوعی، می‌تواند برای سیستم‌ها و شبکه‌ها در آینده پایه‌ای باشد که داده، رایانگری و انرژی را به‌منظور به‌دست‌آوردن کارایی بالا به منابع جدید قابل استفاده تبدیل کنند.

کلان‌روندها به سمت IMT برای 2030 و بعد از آن

پروژه Hexa-X پنج خانواده مورد استفاده را خلق کرده که جنبه‌های مختلفی از ملزومات و نیازهای شبکه آینده را با جزئیات بیان می‌کنند. در زیر پنج مورد استفاده از منظر Hexa-X توصیف شده‌اند:

خانواده‌های موارد استفاده و قابلیت‌های جدید

مورد استفاده 1: E-health برای همه

با ارتباطات دقیق، بسیار امن و قابل اعتماد به تخصص پزشکی، سرویس‌های پایه e-health می‌تواند هرجایی ارائه شود. این اتصال می‌تواند با آنالیز محلی نمونه‌ها همراه با وسایل وقف‌شده تکمیل شود و در دسترس بودن تخصص می‌تواند با عوامل AI که پشتیبانی خط اول^[6] را ارائه می‌دهند، بسط پیدا کند. مراکز e-health موبایل محلی می‌توانند در مناطقی با چالش‌های زیرساختی، اتصال آخرین مایل را ارائه کنند. 

امکان ویزیت مجازی پزشک، برای تمام کسانی که به آن احتیاج دارند یک مزیت بهداشتی چشمگیر خواهد بود که به بسط پوشش شبکه سلولی با توانایی پشتیبانی از این سرویس‌ها، نیاز دارد. دسترسی داشتن به هر کس در جهان و در مناطقی که کاربرد فیبر، یک گزینه نیست (جزایر دورافتاده، مناطق روستایی و مناطق بی‌ثبات سیاسی)، به‌شکل مقرون‌به‌صرفه‌ای یک چالش با معنا برای شبکه‌های آینده است. داده‌های پزشکی حساس باید در یک شبکه مسیریابی، ذخیره و پردازش شوند که می‌تواند شامل چندین پرش^[7] و انواع دسترسی باشد؛ البته باید از قابلیت دسترسی سرویس با راه‌حل‌های کم‌هزینه مطمئن بود.

مورد استفاده 2: شهر هوشمند همه‌جانبه

قابلیت زندگی در شهر، ایده‌ای است که با مجموعه بزرگی از پارامترهای وزن‌دار تعیین می‌شود. این مجموعه‌ها مرتبط به کاربردهای وسیعی هستند که به زیرساخت شهر (جاده‌ها، ساختمان‌ها و شبکه‌ها)، شرایط محیط (آب‌وهوا، کیفیت هوا، و …)
، جنبه‌های بهداشتی، موضوعات علمی و فرهنگی، امنیت و ثبات و موضوعات دیگر بستگی دارند. چالش‌های تکنیکی نیز با جنبه‌هایی از حجم ترافیک مرتبط است که باید منتقل شود. قابلیت اعتماد و ارزش مربوط به جامعه در ادراک، پیش‌بینی و مدیریت سوانح و دیگر موقعیت‌ها نیز دارای درجه اهمیت کمتری است.

اپراتورها و بازیگران ICT با کمک به شهرها در تحقق اهدافشان، به موقعیت‌های تجاری بیشتری دست پیدا می‌کنند و در واقع؛ یک شهر در دهه 2030 یک سیستم پویا از سیستم‌ها با عناصر تشکیل‌دهنده‌ای مثل مردم، زیرساخت و رویدادها خواهد بود. در ارتباط با بازخورد زمان واقعی از دنیای فیزیکی و سرمایه‌های مرتبط با آن، مدل شهر دوقلوی دیجیتال^[8] یک ابزار قدرتمند برای تکامل آینده و برنامه‌ریزی و همین‌طور عملیات موثر و پیشرفته از آینده شهرهای هوشمند خواهد بود. یک نقشه چهاربعدی تعاملی^[9] می‌تواند برای برنامه‌ریزی مدیریت خدماتی مثل حمل‌ونقل عمومی، زباله، لوله‌کشی، کابل‌کشی، ساختمان‌ها، گرما یا برای متصل کردن بخش‌های زیادی از کارخانه به‌منظور بازرسی و هدایت در جزئیات و … استفاده شود. با اضافه‌کردن مدل فیزیکی؛ نقشه چهاربعدی می‌تواند برای پیش‌بینی‌ فعالیت‌های قابل انتظار و رفتارهای محیط و کاربران دیگر، دنبال‌کردن تاریخچه و بررسی و کنترل کارکرد قسمت‌های مختلف استفاده شود. اپراتورهای انسانی و هوش مصنوعی، می‌توانند هم اطلاعات غنی^[10] را بگردند و هم به طور هم‌زمان برنامه‌ریزی و مدیریت فعالیت‌ها را اصلاح کنند و تغییرات و کارها را از طریق فعال‌کننده‌ها و کنترل‌کننده‌ها در شبکه عملی کنند. این مورد استفاده نیاز دارد که مقادیر زیادی از اطلاعات را در محدوده زمانی مشخصی منتقل کند (از تاخیر بسیار کم تا خودروها و سلامت و …)؛ موضوعی که برای اجرایی کردن فعالیت‌های تاثیرگذار بر عملیات شهر و بهبود قابلیت زندگی، مهم است. به طور موازی، به بالاترین درجات پایایی نیاز است درحالی‌که فناوری‌ها برای بهبود حوزه خصوصی و امنیت، مهم‌ترین هستند.

مورد استفاده 3a: جهان‌های فیزیکی سایبری کاملا ادغام شده

واقعیت مخلوط^[11] (MR) و حضور از راه دور تمام‌نگارانه^[12] تبدیل به امری رایج برای کار و تعامل اجتماعی خواهند شد. از طریق حضور از راه دور تمام‌نگارانه، ممکن است به نظر برسد یک نفر در مکان خاصی است درحالی‌که واقعا در مکان متفاوتی است. به‌عنوان‌مثال این‌طور به نظر بیاید که شخص در محل کار است درحالی‌که در خودرو است. مثال‌های دیگر این مورد استفاده شامل تسهیل همکاری و دورکاری کارمندان دفتری، بهبود روند تشخیص بیماری از طریق مشورت از راه دور و همچنین بهبود تعاملات معلم – دانش‌آموز در کلاس‌های آموزشی است و می‌تواند به این معنی باشد که سفر مجازی به مکان‌های دور و جلسات حضور از راه دور با دوستان و خانواده انجام شود. شما همچنان جهان را در جایی که تمام‌نگار شما هست از طریق حس‌های چندین‌گانه غنی‌شده که با وسایل روی بدن برای تجربه حسی پیشرفته هم‌زمان‌شده، تجربه خواهید کرد.

کاربران می‌خواهند با انسان‌های دور با کیفیت تعاملی خیلی نزدیک به واقعیت، ارتباط برقرار کنند. آن‌ها درک بهتری از زبان بدن (ژست، طرز قرائت، حالات، صداهای اطراف و غیره) و همچنین حس‌های دیگر (مانند تماس اشیا) می‌خواهند.

حضور از راه دور MR اجازه تعامل با اشیای فیزیکی و دیجیتال را چه دور باشند و چه نزدیک، در واقعیت می‌دهد. این تجربه و مورد استفاده با وسایل قابل پوشش مثل گوشی و وسایل جاسازی شده در لباس و رابط‌های کاربر جدید دیگر میسر می‌شود. انسان‌ها چندین وسیله پوشیدنی حمل می‌کنند که به طور پیوسته با یکدیگر کار کرده و رابط‌های طبیعی و شهودی فراهم می‌کنند.

تایپ از روی صفحه‌نمایش احتمالا قدیمی و ژست گرفتن و حرف‌زدن با هر وسیله‌ای برای انجام کارها، رایج خواهد شد. وسایلی که استفاده می‌شوند، کاملا زمینه‌آگاه^[13] بوده و شبکه، در پیش‌بینی نیازهای ما بسیار پیچیده و مجهز خواهد شد. زمینه‌آگاه بودن در کنار رابط‌های انسان – ماشین جدید، تعامل حضور از راه دور ما را شهودی و مؤثر خواهد کرد.

مورد استفاده 3b: تار زیرساخت حسگر

یک ماشین خودران ساده (بدون توانایی حسگر یا با توانایی‌های محدود) در محیط حرکت می‌کند، درحالی‌که بر حسگرهای خارجی شخص ثالثی تکیه دارد که انگار داخل خود ماشین است. خودرو، داده حسگر خارجی یا دستورهای مسیریابی را از طریق شبکه با حداکثر اعتماد به قابلیت اتکا، سروقت بودن و محرمانگی داده و همین‌طور با به اشتراک گذاشتن داده حسگر خود به دست می‌آورد؛ این ظرفیت اجازه می‌دهد که داده‌های حسگر بین سیستم‌های مختلف حتی وسایلی که قابلیت‌های حسگر کمی دارند، تجمیع شود.^[14]

شبکه می‌تواند اطلاعات حسگر مورد اعتماد و از نظر محلی مرتبط را که تمام وسایل مرتبط به‌عنوان‌مثال خودرو می‌تواند به آن دسترسی داشته باشد، تبلیغ کند.

امروزه سیستم‌های مخابراتی اجازه پخش و به‌اشتراک‌گذاری اطلاعات حسگر در محیط‌های محلی از قبل تعیین‌شده را به شبکه‌ها یا قسمت‌هایی از شبکه که تحت مدیریت امنیت خارجی هستند، نمی‌دهند. بسته به پیاده‌سازی، این مورد استفاده می‌تواند به جداسازی مالکیت شبکه، کنترل شبکه، انتقال شبکه و امنیت شبکه نیاز داشته باشد. در نهایت، امروز این امکان وجود دارد که اجازه داده شود یک شبکه، اطلاعات حسگر شخص ثالث را در مناطق محلی تعریف شده تبلیغ و توزیع کند.

مورد استفاده 4: تولید منعطف

با افزایش شخصی‌سازی و پیمانه‌بندی تولید (به‌عنوان‌مثال حجم تولید زیاد محصول سفارشی) و انعطاف سیستم‌های تولید (به‌عنوان‌مثال روبات‌های موبایل) احتیاج به ارتباط بی‌سیم قوی و سرویس‌های مکان‌یابی مثل پیکربندی پویا و منعطف سرویس‌های ارتباطی در شبکه به وجود می‌آید^[15]. ماشین‌آلات و ارتباطات مرتبط باید برای هر کار تولیدی یا به‌وسیله یک سیستم تولیدی از راه خودسازمان‌دهی به‌وسیله همکاری بین ماشین‌های تولیدی موبایل، پیکربندی شود. این شامل هم‌نوازی خودروهای با هدایت خودکار می‌شود زیرا که انعطاف بیشتر در پروسه تولید نیازمند انعطاف بیشتر در تدارکات است. پیکربندی پویای سرویس‌های ارتباط زمان واقعی نیاز است که به‌صورت بالقوه توسط خود سیستم‌های پایانی ایجاد و به شکل توزیع‌شده، اجرا ‌شود. همچنین توانمندی‌ها و منابع ارتباطی مورد نظر (به‌عنوان‌مثال حساب محلی، ارتباط D2D مستقیم، تخصیص بازه فرکانسی پویا) باید اختصاص داده شود. دسترسی بالا و ملزومات کارکردی امنیت هم باید برآورده شوند و داده از پروسه تولید، امن و خصوصی بماند. این مورد استفاده کارکرد نسل پنجم صنعتی موجود را در محیط‌های صنعتی با تراکم بالاتر همراه با انعطاف‌پذیری بالاتر، توانمندی‌های خودسازماندهی، پردازش محلی و ارتباط مستقیم بین قسمت‌ها، بسط می‌دهد.

مورد استفاده 5: مناطق اتصال محلی قابل اعتماد و پویا

توانمندی‌های انتقال امن، خصوصی و محلی اطلاعات حساس در یک منطقه تعریف‌شده یا زیرشبکه در موارد کاربردی مثل شبکه‌های پشتیبانی کننده از سلامت بدن و شبکه‌های درون خودرو یا همکاری با یک هدف مشترک مثل عملیات برداشت، اتصال دوربین‌ها و میکروفون‌ها در حین ساختن برنامه و رویدادهای خاص و … در اتصال بسیار قابل اعتماد و خصوصی که اغلب به‌شکل موقت و در مناطق محلی کوچک بین وسایل نیاز است، مشترک هستند. مجموعه کاربردهای پشتیبانی‌شده شامل کاربردهای مربوط به امنیت (توقف اضطراری و اخطارها)، پردازش داده‌های حساس تحت مالکیت (اتوماسیون کنترل داده) و همین‌طور سرویس‌های مربوط به امور خصوصی (به‌عنوان‌مثال انسان‌های سوار^[16]) می‌شود. مناطق اعتماد محلی که از اطلاعات مخصوص انسان یا ماشین حفاظت می‌کنند باید بدون تاثیر بد روی ارتباط و اطلاعات به اشتراک گذاشته شده شوند حتی وقتی که سرویس‌هایی از شبکه‌های منطقه باز^[17] استفاده می‌کنند. برای MNOها، این ممکن است مقرون‌به‌صرفه نباشد که اتصال را برای سناریوهای محلی به‌وسیله شبکه‌های سلولی منطقه باز فراهم کنند؛ بنابراین راه‌حل‌های جایگزین اتصال محلی قابل اعتماد و پویا با ایده‌های امنیت ورای معماری‌های امنیت کلاسیک با توانمندی اتصال پیوسته به شبکه‌های منطقه باز نیاز است.

بازه زمانی مرتبط با قسمت‌های مختلف توسعه IMT-2030 در شکل زیر آمده است. وقتی در مورد فازهای مختلف IMT-[2030]  صحبت می‌کنیم، این مهم است که زمانی را مشخص کنیم که در آن استانداردها کامل می‌شوند، طیف در دسترس خواهد بود و زمانی که راه‌اندازی شروع می‌شود.

فازهای مختلف 2030-IMT

نتیجه‌گیری

وقتی در مورد توسعه آینده فراتر از IMT-2020 فکر می‌کنیم، کار تازه شروع شده است. در 2021 انتظار می‌رود که ITU-R برنامه‌های اصلاح آینده توصیه‌نامه ITU-R M.2150 را به‌منظور بهبودهای آینده استاندارد و همچنین امکان معرفی رابط‌های رادیویی جدید IMT-2020، تعریف کند. با نگاهی به حتی جلوتر از آن، گروه کاری 5D در ITU-R مطالعه روندهای آینده فناوری را برای «IMT به سمت 2030 و فراتر» شروع کرده است. 

منابع

[1] ITU 38 در اجلاس , Document 5D/TEMP/382-E

[2] https://www.nttdocomo.co.jp/english/binary/pdf/corporate/technology/whitepaper_6g/DOCOMO_6G_White_PaperEN_20200124.pdf

---

پی‌نوشت

[1] Megatrends

[2] Use cases

[3] Digital Divide

[4] Connected Intelligence

[5] Network of Networks

[6] Firs‌t line

[7] Hop

[8] Digital Twin City

[9]- Interactive

[10] Rich Data

[11] Mixed Reality

[12] Holographic Telepresence

[13] Context-aware

[14] Sensor Infras‌tructure Web

[15] Flexible Manufacturing

[16] On-board Humans

[17] Wide-area Networks