[論文レビュー] A Contemporary Survey on 6G Wireless Networks: Potentials, Recent Advances, Technical Challenges and Future Trends

Syed Agha Hassnain Mohsan, Yanlong Li|arXiv (Cornell University)|Jun 14, 2023

Advanced Wireless Communication Technologies被引用数 5

ひとこと要約

本サーベイは、テラヘルツ通信、可視光通信（VLC）、量子通信、ホログラフィック通信を含む、6G無線ネットワークのキーエンablerを包括的に分析している。計算、ネットワーキング、通信技術の分野にまたがる分類法を提案し、技術的課題を提示し、持続可能でシームレスな6G開発を導くための今後の研究方向性を提示している。

ABSTRACT

Smart services based on Internet of everything (IoE) are prophesied to reap notable attention by both academia and industry in the future. Although fifth-generation (5G) is a promising communication technology, however it cannot fulfill complete demands of novel applications. Sixth-generation (6G) technology is envisaged to overcome limitations of 5G technology. The vision and planning of future 6G network has been started with this aim to meet the stringent requirements of mobile communication. Our aim is to explore recent advances and potential challenges to enable 6G technology in this review. We have devised a taxonomy based on computing technologies, networking technologies, communication technologies, use cases, machine learning algorithms and key enabler technologies. In this regard, we subsequently highlight potential features and key areas of 6G. Key technological breakthroughs which include quantum communication, tactile communication, holographic communication, terahertz communication, visible light communication (VLC) Internet of Bio Nano Things, which can put profound impact on wireless communication, have been elaborated at length in this review. In this review, our prime focus is to discuss potential enabling technologies which can develop seamless and sustainable network, encompassing symbiotic radio, blockchain, new communication paradigm, VLC and terahertz. In addition, we have investigated open research challenges which can hamper the performance of 6G network. Finally, we have outlined several practical considerations, 6G key projects and future directions. We envision 6G undergoing unprecedented breakthroughs to eliminate technical uncertainties and provide enlightening research directions for subsequent future studies. Although it is impossible to envisage complete details of 6G, we believe this study will pave the way for future research work.

研究の動機と目的

• 5Gから6G無線ネットワークへの移行に必要な技術的進歩を特定および分析すること。
• エコシステムのインターネット（IoE）のような次世代アプリケーションを支援する点で5Gの限界を解決すること。
• 計算、ネットワーキング、通信、機械学習の分野にまたがる6G技術の構造的分類法を提案すること。
• 将来の6Gネットワークのための新興エナビゲーター技術（例：テラヘルツ通信、VLC、ブロックチェーン）を強調すること。
• 持続可能でシームレスな6Gシステム実現に向けた、オープンな研究課題と実務的配慮を提示すること。

提案手法

• 計算、ネットワーキング、通信、ユースケース、機械学習、主要エナビゲーター技術に基づいた多次元的分類法を構築した。
• 高容量無線伝送のためのテラヘルツ通信、ホログラフィック通信、可視光通信（VLC）の最新進展をレビューした。
• 共生ラジオや新しい通信モデルといった新興パラダイムを分析し、スペクトル効率およびエネルギー効率の向上を図った。
• ブロックチェーンが6Gネットワークのセキュリティを強化し、分散型運用を可能にする役割を評価した。
• 量子通信とバイオ・ナノ・モノのインターネット（IoBNT）の統合を検討し、変革的エナビゲーターとしての可能性を分析した。
• 技術的、アーキテクチャ的、実務的制約に基づいて、オープンな研究課題と今後の方向性を統合した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 5Gの限界を克服し、6Gのビジョンを実現するための主な技術的エナビゲーターは何か？
• RQ2 テラヘルツ通信、VLC、量子通信といった新興技術をどのように6Gネットワークに統合できるか？
• RQ3 6G無線ネットワークの展開を妨げる主な技術的課題は何か？
• RQ4 機械学習およびAIを活用して6Gネットワークのパフォーマンスとスケーラビリティを最適化する方法は何か？
• RQ5 持続可能でシームレスな6Gシステム実現に向けた実務的配慮と今後の研究方向性は何か？

主な発見

• テラヘルツ通信は超高速データレートを可能にし、6Gのピーク容量要件を満たす基盤となる。
• 可視光通信（VLC）は、屋内での高速・高セキュリティ・スペクトル効率の高い伝送のための有望な代替手段を提供する。
• ホログラフィック通信およびタクトイル通信は、没入型でリアルタイムなアプリケーションにとって重要な特徴として台頭している。
• 量子通信およびブロックチェーンは、6Gにおけるセキュリティおよび信頼性の向上に変革的技術として特定された。
• 共生ラジオおよび新しい通信パラダイムは、スペクトル効率の向上とネットワーク複雑性の低減を実証した。
• ハードウェアの制限、テラヘルツ帯域における信号伝搬問題、および異種技術の統合といった、いくつかのオープンな課題が残っている。