[논문 리뷰] A Contemporary Survey on 6G Wireless Networks: Potentials, Recent Advances, Technical Challenges and Future Trends

Syed Agha Hassnain Mohsan, Yanlong Li|arXiv (Cornell University)|2023. 06. 14.

Advanced Wireless Communication Technologies인용 수 5

한 줄 요약

이 종합적 서베이는 6G 무선 네트워크에 대한 종합적인 분석을 제공하며, 테라헤르츠 통신, 가시광선 통신(VLC), 양자 통신, 허프릭스 통신과 같은 핵심 기반 기술을 규명한다. 계산, 네트워킹, 통신 기술 분야에 걸쳐 분류 체계를 제안하고, 기술적 과제를 제시하며, 지속 가능하고 원활한 6G 개발을 이끄는 향후 연구 방향을 제시한다.

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.

연구 동기 및 목표

• 5G에서 6G 무선 네트워크로의 전환을 위해 요구되는 기술적 진보를 규명하고 분석하는 것.
• 인터넷 오브 익스텐드 인텔리전스(IoE)와 같은 차세대 애플리케이션을 지원하는 데에 5G의 한계를 해결하는 것.
• 계산, 네트워킹, 통신, 기계학습 분야에 걸쳐 6G 기술의 체계적인 분류 체계를 제안하는 것.
• 미래 6G 네트워크를 위한 새로운 기반 기술인 테라헤르츠 통신, VLC, 블록체인을 부각하는 것.
• 지속 가능하고 원활한 6G 시스템을 실현하기 위한 개방형 연구 과제와 실용적 고려사항을 요약하는 것.

제안 방법

• 계산, 네트워킹, 통신, 사용 사례, 기계학습, 핵심 기반 기술 기술 분야를 기반으로 다차원적 분류 체계를 수립한 바.
• 고용량 무선 전송을 위한 테라헤르츠 통신, 허프릭스 통신, 가시광선 통신(VLC) 분야의 최근 진전을 검토한 바.
• 스펙트럼 효율성과 에너지 효율성을 향상시키기 위해 상호작용적 라디오 및 새로운 통신 모델과 같은 새로운 패러다임을 분석한 바.
• 블록체인의 역할을 6G 네트워크의 보안성 향상과 탈중앙화된 운영 지원에 평가한 바.
• 양자 통신과 생물-나노 사물 인터넷(IoBNT)의 통합을 변혁적 기반 기술로 탐색한 바.
• 기술적, 아키텍처적, 실용적 제약 조건을 바탕으로 개방형 연구 과제와 향후 방향을 통합한 바.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 5G의 한계를 극복하고 6G 비전을 뒷받침하기 위해 필요한 핵심 기술 기반 기술은 무엇인가요?
• RQ2 테라헤르츠 통신, VLC, 양자 통신과 같은 신기술들이 6G 네트워크에 어떻게 통합될 수 있나요?
• RQ3 6G 무선 네트워크의 구현을 저지르는 주요 기술적 과제는 무엇인가요?
• RQ4 기계학습과 AI는 6G 네트워크 성능 최적화와 확장성 향상에 어떻게 활용될 수 있나요?
• RQ5 지속 가능하고 원활한 6G 시스템을 실현하기 위한 실용적 고려사항과 향후 연구 방향은 무엇인가요?

주요 결과

• 테라헤르츠 통신은 초고속 데이터 전송을 가능하게 하며, 6G의 최고 용량 요구사항 달성을 위한 핵심 요소이다.
• 가시광선 통신(VLC)은 실내 고속, 안전하고 스펙트럼 효율적인 전송을 위한 유망한 대안을 제공한다.
• 허프릭스 통신과 촉각 통신은 몰입형 및 실시간 애플리케이션을 위한 핵심 기능으로 부상하고 있다.
• 양자 통신과 블록체인은 6G에서 보안성과 신뢰성을 향상시키기 위한 변혁적 기술로 확인되었다.
• 상호작용적 라디오 및 새로운 통신 패러다임은 스펙트럼 효율성을 향상시키고 네트워크 복잡성을 감소시키는 데 성공했다.
• 하드웨어 제약, 테라헤르츠 대역에서의 신호 전파 문제, 이종 기술 통합 등 여러 개방형 과제가 남아 있다.