ワイヤレス通信40年
1983年、Motorolaの DynaTAC 8000X は最初の商用携帯電話となり、約1ポンドの重さのデバイスで30分間の通話時間を提供しました。これが接続していたネットワーク、1Gとして知られた初代セルラーインフラストラクチャは、米国のごく一部をカバーし、音声通話のみをサポートしていました。40年後、これらの最初の携帯電話施設から派生したワイヤレスネットワークは、約80億のデバイスを接続し、その創造者が想像できなかった技術を実現し、ネットワークの性質全体を変える可能性のある6代目に備えています。
IEEE Spectrumの40年のワイヤレス進化に関する回顧的検証は、1G アナログ音声から 5G ミリ波ブロードバンドへの技術的進展だけでなく、各世代のワイヤレスインフラストラクチャが経済活動、文化的行動、および構築環境をどのように再構築したかを追跡しています。これは、各世代が前世代の制限を解決し、次のジャンプの条件を作成した累積的能力の物語です。
40年間にわたって現れるパターンは、約10年間隔の世代周期であり、各世代はデータスループットで約10倍の改善を提供し、根本的に新しいアプリケーションカテゴリを実現します。2Gは音声をデジタル化し、SMSを導入しました。3Gはモバイルインターネットアクセスとアプリエコシステムを有効にしました。4Gはモバイルビデオストリーミングを実現可能にし、プラットフォーム経済の台頭をもたらしました。5Gは大規模なIoT展開と超低遅延アプリケーションを実現しています。6Gは何か根本的に異なるものを追加することを約束しています:物理世界を能動的に感知し推論するネットワークです。
1Gから3G時代:音声からデータへ
最初の世代のセルラーネットワークは、現在の基準では単純で原始的でした。アナログ音声エンコーディングは、スキャナーでコールを傍受できることを意味し、ネットワーク容量は限定的で、セルタワー間のハンドオフは信頼できませんでした。しかし1Gは、それが設計された基本的な問題—ワイヤレス音声通信—を解決し、後続の世代が構築する商業および規制基盤を作成しました。
1990年代初頭の2Gへの移行は、デジタル音声エンコーディングを導入し、通話品質、セキュリティ、スペクトル効率を劇的に向上させました。より重要なことに、それは最初に広く使用されたモバイルデータアプリケーションとなったショートメッセージサービスを導入しました—元々はネットワークエンジニアリング用途に設計されたシステムで、消費者が設計者の予想より早く人間関係のコミュニケーションに採用しました。SMSは、各世代で繰り返されるパターンを示唆しました:採用を推進したアプリケーションは、ネットワーク設計者が予測したものではないことが多かったのです。
2000年代初頭の3Gの導入はモバイルインターネット時代を開きました、初期の展開は印象的な広告速度にもかかわらず、実際には失望する速度が多くありました。3Gの重要な貢献は、モバイルブロードバンドデータの技術的および規制的先例を確立し、4Gが推進するスマートフォン革命が想像可能になるエコシステム条件を作成しました。iPhoneは2007年に2Gおよび初期3Gネットワーク上で発売され、説得力のあるアプリケーションがそれらのネットワークが完全に展開される前でも、より良いネットワークに対する需要を生成できることを示しました。
4G革命とプラットフォーム経済
2010年代初頭から大規模に展開された4G LTEは、3Gが約束していたが提供していない方法で変革的でした。一貫したブロードバンド速度はモバイルビデオストリーミングを実用的にし、Netflix、YouTube、その後のショート形式ビデオプラットフォームが主流のメディア消費チャネルになるのを可能にしました。モバイルeコマース、ライドシェアリング、フードデリバリー、およびプラットフォーム経済の全インフラストラクチャは、4Gが移動中の人間の手で保持されているデバイスに高速で信頼性の高いデータを配信する能力に依存していました。
経済的な結果は甚大でした。物理的流通に基づいて構築された産業—小売、タクシー、ホテル予約、レストラン配達—は、4G接続とスマートフォンの普遍性だけを必要とするプラットフォームビジネスの破壊に直面しました。これらのプラットフォームを強力にしたネットワーク効果は、4Gカバレッジの普遍性によって可能になり、オンデマンドサービスを大規模で経済的に実行可能にした接続人口密度を作成しました。
2019年頃に5G展開が本格的に始まったころには、ワイヤレスインフラストラクチャが以前の世代が完全に予期していない方法で基本的な経済インフラストラクチャになったことが明らかでした。5Gと6Gの問題は、パフォーマンスを向上させる方法だけでなく、完全に接続された世界が必要とする、ますます多様で要求の厳しいアプリケーションをサポートできるネットワークを設計する方法でした。
5Gの約束と6Gのフロンティア
5Gはいくつかの約束を実現していますが、他の約束では不足しています。最大のマーケティング注目を集めた超高速ミリ波5Gは、その短い範囲と建物貫通の制限により、展開が限定されています。ミッドバンド5Gは都市部で大幅なパフォーマンス改善を提供し、大規模なIoT展開とプライベートネットワークアプリケーションを可能にしており、5Gの最強の商用ユースケースを表しています。
2020年頃に大学や国立研究所で本格的に開始された6G研究は、ワイヤレスネットワークが何かについて根本的に異なるビジョンを指しています。デバイス間のデータを単に送信するのではなく、6Gネットワークは自分の環境を積極的に感知するように設計されています—高解像度環境マッピング用の無線信号を使用し、サービスしている空間の物理的形状を知り、デバイスを接続するとともにローカルで計算できるネットワークを実現します。
この感知機能は、ネットワークスタックのすべてのレイヤーでのAI統合と組み合わせて、研究者がインテリジェントネットワークファブリックと呼ぶものを作成します—データを運ぶだけでなく、それが接続する分散コンピューティング環境に積極的に参加するインフラストラクチャです。自動運転車、産業用ロボット、遠隔手術、没入型拡張現実などのアプリケーションへの影響は、4Gのプラットフォーム経済への影響と同じくらい深刻である可能性がありますが、商用6G展開は現在の予測により約10年先に残っています。
40年が私たちに教えるもの
40年のワイヤレスインフラストラクチャを振り返ると、最も一貫した教訓は、各世代の変革的なアプリケーションが前の世代の視点から予測不可能だったということです。1Gネットワークの設計者はSMSを予期していませんでした。3Gの建築家はUberを見ていませんでした。4Gを指定したエンジニアはTikTokを予測していませんでした。この歴史が鼓舞すべき謙虚さは、6Gが何を可能にするかについての主張を評価する方法に重要です—そして、次の世代のアプリケーションが、恩恵を受ける人々や業界にどのくらい迅速かつ公平に到達できるかを決定する規制および投資フレームワークを構築する方法です。
この記事はIEEE Spectrumのレポートに基づいています。元の記事を読む.
Originally published on spectrum.ieee.org