[논문 리뷰] 6G Communications: A Vision on the Potential Applications

Sabuzima Nayak, Ripon Patgiri|arXiv (Cornell University)|2020. 04. 23.

Advanced Wireless Communication Technologies참고 문헌 42인용 수 15

한 줄 요약

이 논문은 6세대 통신을 인공지능 기반의 타이타닉-퍼-세컨드(Tbps) 대역폭을 갖춘 무선 기술로 시각화하며, 일체형 인터넷(Internet of Everything, IoE)을 가능하게 하고, 헬스케어, 스마트 시티, 자율주행차, 로봇공학, 산업 자동화 분야에서의 변혁적 응용을 가능하게 한다. 6세대 통신의 테라헤르츠(THz) 대역, 초고신뢰성 저지연 통신(URLLC), 위성 및 엣지 노드를 통한 글로벌 커버리지가 막대한 연결성, 실시간 홀로그램 통신, 지능형 시스템을 지원하며, 2030~2040년대에 사회와 산업을 근본적으로 재편할 것이다.

ABSTRACT

6G communication technology is a revolutionary technology that will revolutionize many technologies and applications. Furthermore, it will be truly AI-driven and will carry on intelligent space. Hence, it will enable Internet of Everything (IoE) which will also impact many technologies and applications. 6G communication technology promises high Quality of Services (QoS) and high Quality of Experiences (QoE). With the combination of IoE and 6G communication technology, number of applications will be exploded in the coming future, particularly, vehicles, drones, homes, cities, hospitals, and so on, and there will be no untouched area. Thence, it is expected that many existing technologies will fully depend on 6G communication technology and enhance their performances. 6G communication technology will prove as game changer communication technology in many fields and will be capable to influence many applications. Therefore, we envision the potential applications of 6G communication technology in the near future.

연구 동기 및 목표

• 다양한 분야에서 차세대 응용을 가능하게 하는 6세대 통신의 변혁적 잠재력 탐색.
• 6세대 통신의 핵심 기술적 요소로 테라헤르츠(THz) 대역, 인공지능 통합, 글로벌 네트워크 인프라 식별.
• 6세대 통신이 사물인터넷(IoT)에서 일체형 인터넷(IoE)으로의 진화를 어떻게 지원할지 분석, 지능형 도시, 헬스케어, 인더스트리 6.0 포함.
• 6세대 통신이 나노물체(LoNT), 엣지 컴퓨팅, 고속 데이터센터 연결성과 같은 신규 기술을 어떻게 지원할지 분석.
• 6세대 통신의 사회적·경제적 영향을 강조하며, 2030년 이후 지능형 신세계를 가능하게 하는 역할을 분석.

제안 방법

• 6세대 통신을 AI 네이티브이며, 300 µm에서 100 µm 파장의 테라헤르츠(THz) 대역에서 작동하는 무선 시스템으로 제안하여 1 Tbps를 초과하는 데이터 전송 속도 달성.
• 위성, 드론, 지상 기반 네트워크 노드를 통합하여 글로벌 고밀도 커버리지 및 이동 및 원거리 응용 지원.
• 스펙트럼 공유 및 인지 라디오(CR) 기법을 활용하여 스펙트럼 효율성을 향상시키고, 미사용된 대역에 대한 동적 액세스 가능하게 함.
• 센서, 로봇, 나노장치로부터 오는 막대한 데이터를 저지연 처리할 수 있는 6세대 통신 기반 엣지 컴퓨팅 노드 구현.
• 6세대 통신을 인터넷 오브 얼랜드(IoE)의 기초 인프라로 모델링하여, 원격 수술, 홀로그램 통신, 산업 자동화와 같은 실시간 응용 지원.
• 고속, 저지연 연결을 통해 나노물체(LoNT)에서 데이터센터로의 안정적이고 고속의 데이터 전송을 가능하게 하는 6세대 통신의 역할 분석.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 6세대 통신은 스마트 시티, 헬스케어, 산업 시스템에서 IoT에서 일체형 인터넷(IoE)으로의 전환을 어떻게 가능하게 할 것인가?
• RQ2 테라헤르츠(THz) 통신은 다이타이타닉-퍼-세컨드(Tbps) 데이터 전송 속도를 달성하고 홀로그램 및 실시간 몰입형 응용을 지원하는 데 어떤 역할을 할 것인가?
• RQ3 5세대 통신의 캠퍼스 중심 및 이동성 제한의 한계를 고려할 때, 6세대 통신은 농촌 지역 배포, 글로벌 커버리지, 이동성 문제를 어떻게 해결할 수 있는가?
• RQ4 6세대 통신은 인공지능, 나노물체(LoNT), 엣지 컴퓨팅의 통합을 어떻게 지원하여 헬스케어 및 산업 분야에서 지능형 자율 시스템을 가능하게 할 것인가?
• RQ5 6세대 통신의 고속, 저지연, 고신뢰성 특성은 데이터센터 연결성과 고대역폭, 임무 핵심 응용을 지원하는 데 어떻게 변화를 일으킬 것인가?

주요 결과

• 6세대 통신은 테라헤르츠(THz) 대역(파장 300 µm에서 100 µm)에서 작동할 것으로 예측되어 1 Tbps를 초과하는 데이터 전송 속도를 가능하게 하며, 전체 홀로그램 통신을 지원하기 위한 더 높은 속도 가능성도 있음.
• 6세대 통신은 IoT에서 일체형 인터넷(IoE)으로의 진화를 가능하게 하여 스마트 시티, 헬스케어(예: 웨어러블 기기), 산업 자동화 분야의 지능형 응용을 지원함.
• 위성, 드론, 지상 기반 네트워크 노드 통합을 통해 농촌 및 광역 지역 배포의 5세대 통신의 한계를 극복하고 글로벌 커버리지 및 이동성 향상.
• 6세대 통신은 1km²당 최대 10^6대의 장치를 지원하는 막대한 연결성을 제공하며, 초고신뢰성 저지연 통신(URLLC)을 통해 센서, 로봇, 나노물체(LoNT)로 구성된 고밀도 네트워크 지원.
• 6세대 통신은 나노물체에서 데이터센터로의 실시간 데이터 전송을 Tbps 수준의 고속으로 가능하게 하여, 원격 수술 및 환경 모니터링과 같은 응용의 지속적인 데이터 스트리밍 및 처리 지원.
• 6세대 통신은 고속, 저지연, 고처리 능력을 갖춘 엣지 노드를 통해 산업 자동화 기반의 AI 기반 산업 시스템을 가능하게 하는 산업 6.0의 기초 인프라로 기능함.