Introduction à la 6G

La 6G est la prochaine génération de systèmes de télécommunications mobiles, destinée à offrir une connectivité sans fil plus inclusive et durable. La recherche et le développement dans le domaine de la 6G ont pour but d’améliorer considérablement la performance des systèmes de communication 5G actuels, avec des réseaux 6G fonctionnant plus rapidement, gérant une bande passante plus large et fonctionnant avec des latences plus faibles.

Par conséquent, les systèmes 6G pourraient permettre de créer de nouvelles applications, notamment dans le domaine de la réalité virtuelle (VR) et de la réalité augmentée (AR), de l’intelligence artificielle (IA), des voitures connectées, des industries et de l’automatisation connectées, de la couverture universelle grâce aux réseaux non terrestres (RNT), des communications et de la détection conjointes, ainsi que des télécommunications à faible consommation d’énergie.

Lorsque vous êtes prêt à vous lancer dans la 6G, vous pouvez accélérer le design de votre système 6G avec MATLAB^® et ses outils de télécommunications.

• Exploitez les algorithmes ouverts, modifiables et personnalisables de MATLAB comme point de départ pour votre design 6G.
• Testez en continu vos designs grâce aux fonctionnalités de génération de formes d’onde personnalisées, de connectivité hardware et de modélisation de l’IA de MATLAB.
• Optimisez simultanément les composants numériques, RF et de réseaux d’antennes de vos systèmes 6G, vous permettant d’explorer plus efficacement l’espace de design multidimensionnel.

Chronologie de la 6G

Chaque génération de norme de télécommunications s’étend sur une dizaine d’années avant de passer à la génération suivante. La norme 5G, qui a été publiée pour la première fois en 2018 dans le cadre de la version 15 du 3GPP, évolue progressivement. Par exemple, la prochaine norme 5G qui sera publiée en 2024 (version 18) sera connue sous le nom de 5G Advanced. Entre-temps, la recherche et le développement des systèmes 6G de la prochaine génération se poursuivent. La plupart des observateurs estiment que l’organisme de normalisation ITU (International Telecommunication Union) publiera le document IMT-2030, définissant la vision et les exigences en matière de 6G, aux alentours de 2026. L’organisme de normalisation 3GPP (3rd Generation Partnership Project) élaborera ensuite les spécifications de la norme 6G, qui répondront à ces exigences, vers 2028 ou 2030.

Applications de la 6G

Bien que les exigences des systèmes 6G ne soient pas encore finalisées, de nombreux experts estiment que les réseaux 6G s’appuieront sur le succès des systèmes 5G et 5G Advanced, et qu’ils permettront de créer les nouvelles applications suivantes :

• Réalité augmentée multisensorielle et haptique, supportant différents dispositifs, des débits de données plus élevés et une latence beaucoup plus faible
• Streaming multimédia volumétrique et téléprésence, permettant un contenu volumétrique, des jeux de données 3D et une présence holographique
• Industries et automatisation connectées, supportant l’IoT industriel et les communications massives de type machine dans des secteurs tels que l’agriculture mécanisée et la télémédecine
• Véhicules autonomes et systèmes en essaim, permettant d’améliorer les communications V2X, les voitures, drones et robots connectés
• Couverture extrême et connexion des personnes non connectées, permettant de réduire la « fracture numérique » et de connecter les personnes dans les zones éloignées, rurales et mal desservies à l’aide de réseaux non terrestres (RNT) et de communications par satellite 
• Très faible consommation d’énergie et énergie zéro, permettant de récupérer l’énergie directement à partir des ondes radio et de réduire substantiellement la consommation d’énergie dans les systèmes de télécommunications

Nouvelles technologies clés pour la 6G

Bien que les spécifications exactes des systèmes 6G ne soient pas encore définies, les experts estiment que les nouvelles technologies suivantes sont à l’origine de l’introduction de nouvelles applications et fonctionnalités :

• Nouvelles fréquences, y compris la communication sub-THz
• Intelligence artificielle et Machine Learning
• Surfaces intelligentes reconfigurables (RIS)
• Communication et détection conjointes
• Nouvelles formes d’onde numériques

Nouvelles fréquences, y compris la communication sub-THz

Les systèmes de communications 6G auront très probablement recours à de nouvelles fréquences dans la plage de 7 à 24 GHz et la plage sub-THz (supérieures à 100 GHz). En retour, cela ouvrira la voie à de nouvelles méthodologies de gestion du spectre et permettra des gains de performance en débit et en vitesse des données, augmentant la capacité des réseaux 6G et les bandes passantes des émissions tout en réduisant les interférences réseau.

Communication et détection conjointes

La 6G tirera parti de l’intégration des fonctions de localisation et de détection d’un réseau de télécommunications avec sa fonction de communication. Cela améliorera en particulier la performance des communications en intérieur grâce à l’acquisition et à l’envoi au réseau de meilleures informations sur l’espace intérieur, la portée, les obstacles et le positionnement. En outre, en introduisant de nouvelles fréquences dans le spectre sub-THz, les systèmes 6G peuvent ouvrir la voie à une détection très précise en tirant parti de technologies de type radar.

Intelligence artificielle et Machine Learning

Les systèmes 5G Advanced sont déjà dotés des techniques d’intelligence artificielle et de Machine Learning. Cette tendance devrait se poursuivre avec les réseaux 6G qui utilisent des méthodologies d’IA basées sur les données pour une meilleure configuration, optimisation et auto-organisation. La norme de télécommunications 6G supportera les interfaces radio basées sur l’IA de manière à améliorer les fonctionnalités, telles que la compression et le codage, le beamforming, la compression des informations d’état du canal (CSI) et le positionnement.

Surfaces intelligentes reconfigurables

La recherche dans le domaine de la 6G pourrait également s'intéresser aux surfaces intelligentes reconfigurables (RIS, Reconfigurable Intelligent Surfaces) permettant de contrôler de manière dynamique et programmatique la propagation des signaux entre un émetteur et un récepteur. Cette technologie permet de réfléchir et d'orienter activement les signaux entrants hors des surfaces en modifiant les propriétés électriques et magnétiques de leur matériau.

Modélisation et simulation 6G avec MATLAB

Avec MATLAB, 5G Toolbox™ et d'autres outils MATLAB pour les télécommunications, vous pouvez modéliser et simuler des systèmes de télécommunication 6G dès aujourd'hui et évaluer l'impact des technologies qui leurs sont nécessaires.

• Créez et optimisez votre propriété intellectuelle (IP) pour la 6G avec les fonctions ouvertes de MATLAB, et comparez vos innovations aux références existantes.
• Explorez la génération de formes d’onde 6G au-delà des paramètres permis par la norme 5G actuelle (avec de nouvelles plages de fréquence, bandes passantes et numérologies).
  
• Adaptez vos simulations au Massive MIMO, à des bandes passantes plus larges et à des fréquences d’échantillonnage plus élevées. Gérez des simulations de grande envergure et de longue durée en les distribuant sur plusieurs cœurs, sur plusieurs clusters ou dans le cloud, et en exploitant des GPU.
• Effectuez des modélisations plus rapides et plus précises des composants RF pour les nouvelles fréquences mmWave et sub-THz.
• Simulez des modèles de canal de perte et de propagation dans des plages de fréquences mmWave et sub-THz.
• Modélisez des réseaux non terrestres (NTN) en réalisant des simulations de bout en bout au niveau liaison, la modélisation de scénarios, la propagation d’orbite et la visualisation.
• Explorez la détection RF et repérez des événements ou des personnes dans une scène en analysant des formes d’onde RF.
• Examinez l’effet des surfaces intelligentes reconfigurables (RIS) sur la performance globale du système.
• Appliquez des techniques d’intelligence artificielle (IA), notamment des workflows de Machine Learning, de Deep Learning ou de Reinforcement Learning, pour résoudre des problèmes de télécommunication 6G.