Herausforderungen bei der Validierung von 6G-Innovationen

DNVN – Um die praktische Anwendung von 6G-Innovationen zu ermöglichen, stehen Forscher vor zahlreichen Herausforderungen bei der Zertifizierung der nächsten Generation drahtloser Informationstechnologie. Von der Theorie über mathematische Gleichungen bis hin zur tatsächlichen 6G-Implementierung ist alles sehr komplex und erfordert sorgfältige Planung, Tests und Messungen, um die ultrahohen Frequenzen präzise zu spezifizieren.

Die 6G-Forschung muss nicht nur spezifische Kanaleigenschaften untersuchen , sondern auch die Leistungsfähigkeit von Frequenzen, Wellenformen und anderen neuen Merkmalen von der physikalischen Schicht bis hin zu Protokollen höherer Schichten validieren. Die Forscher müssen Herausforderungen sowohl auf Kanal- als auch auf Netzwerkebene angehen.

Herausforderungen auf Kanalebene

Auf Kanalebene ist die Übertragung hochfrequenter Signale mit zahlreichen Herausforderungen verbunden, darunter die Dämpfung, da Terahertz- (THz) und Sub-Terahertz-Bänder eine hohe Dämpfung aufweisen, wodurch die Signalstärke über größere Entfernungen stark abfällt. In diesen Bändern tritt zudem das Problem des Übersprechens auf, bei dem hochfrequente Signale beim Auftreffen auf Hindernisse wie Bäume oder Gebäude abgeschwächt werden, was zu Abdeckungsproblemen führt.

Ein weiteres Problem ist die atmosphärische Absorption. THz-Signale reagieren besonders empfindlich auf die Absorption durch Gase in der Atmosphäre, was die Signalstärke und Zuverlässigkeit verringert.

Auch die Sendeleistungsbudgets stellen Herausforderungen dar. Die große Bandbreite der 6G-Signale könnte zu einem niedrigen Signal-Rausch-Verhältnis führen, da die Leistung über ein breiteres Frequenzband verteilt wird.

Zu den Problemen der Mehrwegeausbreitung gehören Interferenzen und Fading. Von Oberflächen reflektierte Signale erreichen den Empfänger zu unterschiedlichen Zeiten, was zu Interferenzen und Signalverzerrungen führt. Dieses Problem tritt in städtischen Gebieten besonders häufig auf. Bei Fading verändert die durch Mehrwegeausbreitung bedingte schnelle Schwankung der Signalamplitude die Signalqualität und verringert die Zuverlässigkeit der Übertragung.

Bei der Strahlerzeugung und -steuerung sind präzise Strahlformungstechniken erforderlich, um die hochfrequenten, schmalen Strahlen auf den Empfänger zu lenken. Die Strahlsteuerung kann in dynamischen Umgebungen schwierig sein. Eine weitere Herausforderung ist die Strahlverfolgung, da die Empfängerposition ständig überwacht werden muss, um die Strahlsteuerung in Echtzeit anzupassen, was die Systemkomplexität erhöht.

Das 6G-Labor der Northeast University in den USA erforscht 130-GHz-Breitband-MIMO-Systeme, um den Datendurchsatz und die Übertragungsdistanz zu erhöhen.

Herausforderungen auf Netzwerkebene

Zu den Herausforderungen auf Netzwerkebene gehören Probleme im Zusammenhang mit Netzwerkdichte und Interferenzen, Latenz und Zuverlässigkeit sowie der Integration mit heterogenen Netzwerken.

Auf Netzwerkebene hängt die Leistungsfähigkeit von der Minimierung von Problemen ab, die durch die Netzwerkdichte, Interferenzen zwischen den Zellen und das Frequenzmanagement entstehen. Hochdichte Netzwerke mit vielen kleinen Zellen können die Interferenzen zwischen den Zellen erhöhen und dadurch die Gesamtleistung des Netzwerks verringern. Ein effizientes Frequenzmanagement ist daher unerlässlich, um Interferenzen zu reduzieren und die Nutzung der verfügbaren Frequenzen zu optimieren.

Frau Hwee Yng Yeo, Direktorin für Industrie und Lösungen bei Keysight Technologies Inc.

Latenz und Zuverlässigkeit sind ebenfalls entscheidende Parameter für die Erreichung extrem niedriger Latenzzeiten (z. B. 1 Mikrosekunde), weshalb hocheffiziente Signalverarbeitungs- und Übertragungstechniken erforderlich sind. Darüber hinaus muss eine zuverlässige 6G-Konnektivität in unterschiedlichen Umgebungen wie städtischen, ländlichen und abgelegenen Gebieten gewährleistet sein.

Die Integration von 6G-Netzen mit bestehenden 5G-Netzen und anderen drahtlosen Technologien erfordert einen nahtlosen Übergang zwischen den Netztypen und die Behebung von Interoperabilitätsproblemen. Die Gewährleistung der Interoperabilität verschiedener Netzwerkkomponenten und -technologien, wie beispielsweise Satelliten-, terrestrische und Funknetze, ist unerlässlich, um eine umfassende Abdeckung und die angestrebten Leistungsziele zu erreichen.

Von der Theorie zur Simulation und Emulation von 6G

Forscher modellieren mithilfe von Simulationssoftware verschiedene 6G-Nutzungsszenarien, darunter Kanalausbreitung, Wellenformen und Netzwerke.

Der nächste Schritt im 6G-Entwicklungsprozess besteht darin, diese Simulationsergebnisse in Echtzeit-Signalsimulationen umzusetzen. Simulationen sind ein Schlüsselfaktor für die Messung der Leistungsfähigkeit von 6G-Systemen in Echtzeitkanälen und -netzwerken, von physikalischen Protokollen bis hin zu höheren Schichten.

Die Simulation von 6G-Signalen in einer kontrollierten Umgebung ermöglicht es Forschern, die Leistungsfähigkeit von 6G-Systemen präzise zu bewerten. Dies umfasst die Beurteilung der oben genannten Herausforderungen unter reproduzierbaren Bedingungen und die Feinabstimmung von Programmen für verschiedene Szenarien. Mithilfe von Simulationen können Forscher zudem Systemschwachstellen untersuchen und Sicherheitsprobleme frühzeitig beheben.

6G: Von innovativer Forschung zur Realität

Um beispielsweise zur Entwicklung der 6G-Technologie beizutragen, arbeitete Keysight mit 6G-Forschern der Northeastern University zusammen, um 130-GHz-Breitband-MIMO-Systeme zu erforschen und Echtzeit-Forschung im nahen Terahertz-Bereich auf der Netzwerkschicht durchzuführen.

Der Markt rechnet mit der Kommerzialisierung von 6G bis 2030 – das heißt, wir haben maximal fünf Jahre Zeit, um Produkte und Anwendungen zu entwickeln, die den noch finalisierten Standards entsprechen. Forscher, Geräte- und Komponentenentwickler, Test- und Messexperten, Netzwerk- und Cybersicherheitsingenieure sowie Regulierungsbehörden arbeiten im gesamten 6G-Ökosystem zusammen, um 6G Realität werden zu lassen.

Hwee Yng Yeo, Keysight Technologies

Quelle: https://doanhnghiepvn.vn/cong-nghe/nhung-thach-thuc-trong-xac-nhan-hop-chuan-cho-cac-sang-tao-6g/20250619052935383