Las futuras redes 6G permitirán una unificación de los mundos físico, digital y humano, a través de un rendimiento y cobertura cada vez mayor y una confiabilidad mejorada. El proyecto europeo Hexa-X ha trabajado para conseguir desarrollar todos estos aspectos a través de la creación de una arquitectura de sistema extremo a extremo.
El proyecto Hexa-X ofrece una visión 6G que aúna los habilitadores técnicos clave en su conjunto mediante un modelo x-tejido facilitador, es decir, una base/arquitectura modular, que es válido para tres mundos entrelazados: un mundo humano de inteligencia y valores; un mundo digital de información y un mundo físico de procesos.
Tras tres años de trabajo (enero de 2021 a junio de 2023), los investigadores del proyecto consiguieron dar visibilidad e impacto al 6G tanto en Europa como a escala global, gracias a un conjunto de trabajos, que incluyen 110 artículos científicos, 120 contribuciones de estándares, 33 solicitudes de patentes, 31 informes técnicos, nueve innovaciones y seis demostraciones.
Asimismo, dentro del proyecto se formó el grupo ‘Mujeres en telecomunicaciones e investigación’ (WiTaR), que se estableció como un grupo de trabajo de inteligencia artificial (IA) 6G. Junto con el 5G PPP WG sobre arquitectura, Hexa-X publicó un libro disponible sobre 6G.
Entre los objetivos de Hexa-X, destacan la creación de una arquitectura de sistema de extremo a extremo, un rendimiento de la radio hacia el 6G, la conexión de la inteligencia hacia el 6G y la evolución y expansión de la red hacia el 6G. Estos objetivos han sido cumplidos.
Arquitectura en capas compuestas
El proyecto Hexa-X ha proporcionado una arquitectura Hexa-X End-to-End (E2E), que tiene el objetivo de mapear los habilitadores desarrollados en los paquetes de trabajo técnico del proyecto para la arquitectura E2E, y mostrar la relación entre esos habilitadores. Los habilitadores técnicos son componentes importantes para la transformación a la nueva arquitectura y son esenciales para respaldar los requisitos de la visión 6G y los casos de uso 6G llevados a cabo durante el proyecto.
La arquitectura Hexa-X E2E se compone de una infraestructura y de tres capas compuestas: capa de nube, capa de servicio de red y capa de aplicación. Tanto la infraestructura como la capa de nube desempeñan un papel crucial para permitir la experiencia de comunicación óptima que promete ofrecer el 6G.
Esta capa comprende un conjunto de habilitadores técnicos que trabajan juntos para respaldar la red de comunicación segura, confiable y de velocidad ultraalta. La infraestructura y la capa de nube incluyen una red de dispositivos interconectados, incluidos dispositivos de IoT y equipos de usuario, estaciones base, dispositivos pequeños y macro, células, puntos de acceso, infraestructuras en la nube, etc. Esta red compleja de varias entidades forma la columna vertebral de la red 6G y es responsable de facilitar el flujo de datos a través de la red.
Dentro de esta capa incluye la tecnología D-Mimo, clave para la arquitectura 6G. D-Mimo permite el uso de múltiples antenas tanto en el transmisor como en el receptor, lo que conduce a mejores velocidades de transferencia de datos, mayor eficiencia espectral, extensión de la cobertura y mayor confiabilidad de la comunicación.
Por otro lado, con la finalidad de proporcionar velocidades de datos significativamente más altas que las frecuencias de microondas utilizadas en los sistemas de comunicación inalámbricos actuales, la arquitectura de Hexa-X utiliza las frecuencias de terahercios (THz). Asimismo, la infraestructura y la capa de nube también son capaces de soportar los requisitos necesarios para ofrecer servicios de localización y detección para el 6G.
La arquitectura Hexa-X E2E también incluye la integración de extreme edge, que forma parte de una red con alta heterogeneidad de dispositivos y se caracteriza por una amplia variedad de tecnologías, tanto en términos de hardware como de software. Estos dispositivos podrían ser dispositivos personales (smartphones, portátiles, etc.) y una enorme variedad de dispositivos IoT (wearables, redes de sensores, dispositivos industriales, electrodomésticos conectados, etc.).
Servicios, sostenibilidad y gemelos digitales
Respecto a la capa de servicio de red, esta capa representa las funciones de red y sus servicios que se utilizan dentro de la red y no están expuestos a los usuarios finales. En la red 6G, esta capa desempeña un papel crucial para garantizar que los usuarios tengan acceso a servicios seguros, confiables y de alta calidad.
Además de los servicios más comunes, como los servicios de comunicación, la arquitectura 6G requiere todo tipo de servicios nuevos, desde inteligencia artificial y computación hasta análisis y recopilación de datos, así como localización y detección. Al tener todas las funciones, operaciones y servicios de red implementados, como microservicios nativos de la nube, la arquitectura 6G puede evolucionar hacia una arquitectura más software, inteligente y eficiente.
Por último, la capa superior de la arquitectura Hexa-X E2E es la capa de aplicación. Esta capa interactúa directamente con las aplicaciones del usuario final, facilitando el intercambio de datos e información.
En general, la arquitectura Hexa-X 6G E2E es un sistema muy complejo que requiere la integración de múltiples tecnologías y disciplinas. Sin embargo, con su potencial para proporcionar niveles de conectividad sin precedentes y permitir aplicaciones nuevas e innovadoras, el desarrollo de una arquitectura 6G E2E robusta y eficiente es fundamental para el éxito de la próxima generación de comunicaciones inalámbricas.
Diferentes familias de casos de uso del proyecto Hexa-X
Esta arquitectura se probó en seis familias de casos de uso: telepresencia, robots a cobots, redes integradas confiables, infraestructuras de red hiperconectadas y resilientes, hermanamiento masivo y habilitación de la sostenibilidad. Cada uno de ellos se centra en un uso principal o un valor servido por el grupo de casos de uso.
En la familia de casos de uso de telepresencia han permitido a las personas interactuar entre sí, así como con los objetos físicos y digitales que les rodean. A través de la realidad mixta, se ha podido realizar la telepresencia holográfica y permitir las interacciones entre objetos físicos y digitales.
Por su parte, en la familia de casos de uso de robots a cobots (robots colaborativos), la atención se centra en la mayor utilización de la inteligencia artificial y el potencial de una comunicación fiable y colaborativa entre robot y humanos. En cuanto a la familia de casos de uso de redes integradas confiables, el proyecto se ha centrado en las capacidades de comunicación y, sobre todo, en la seguridad de los datos utilizados.
Se espera que el 6G cubra diferentes escalas de redes, físicas y virtualizadas, con diferentes alcances, desde redes de área muy amplia hasta redes locales y de muy corto alcance. En base a esto, en la familia de casos de uso de infraestructura de red hiperconectadas y resilientes reúne diferentes casos de uso basándose en esta granularidad, lo que requiere una infraestructura altamente resiliente basada en múltiples redes o redes de redes.
En la familia de casos de uso de habilitadores de la sostenibilidad, se muestran algunos proyectos en los que el 6G puede convertirse en un activo para que varios sectores reduzcan su impacto ambiental o aporten valor a la sociedad.
Un aspecto importante de la mayoría de los casos de uso de 6G es el soporte y la utilización de gemelos digitales, que ganará cada vez más importancia y se utilizará en un conjunto cada vez mayor de casos de uso. Esta generalización de la aplicación de los gemelos digitales se denomina hermanamiento masivo. En la familia de hermanamiento masivo, se pasa de un gemelo digital para un uso en producción/fabricación hacia una representación digital completa del entorno.
El proyecto Hexa-X ha estado liderado por Nokia Networks (Finlandia) y ha contado con un consorcio compuesto por 29 entidades procedentes de Suecia, Finlandia, España, Francia, Turquía, Hungría, Alemania, Italia y Grecia. La participación española está representada por la Universidad Carlos III de Madrid y por las empresas Atos Spain y Telefónica Innovación Digital. Para su desarrollo, el proyecto ha tenido una financiación de 11.916.175 euros, íntegramente financiados por el programa de investigación Horizonte 2020 de la Comisión Europea.