Προκλήσεις στην επικύρωση καινοτομιών 6G

DNVN - Για να εμφανιστούν πρακτικές καινοτομίες 6G, οι ερευνητές αντιμετωπίζουν πολλές δυσκολίες στην πιστοποίηση της επόμενης γενιάς ασύρματης τεχνολογίας πληροφοριών. Από τη θεωρία, τις μαθηματικές εξισώσεις έως την πραγματική ανάπτυξη του 6G είναι πολύπλοκες, απαιτώντας προσεκτικό σχεδιασμό, δοκιμές και μετρήσεις για τον ακριβή προσδιορισμό των εξαιρετικά υψηλών συχνοτήτων.

Η έρευνα για το 6G δεν πρέπει μόνο να διερευνά συγκεκριμένα χαρακτηριστικά καναλιών, αλλά και να επικυρώνει την απόδοση των συχνοτήτων, των κυματομορφών και άλλων νέων χαρακτηριστικών από το φυσικό επίπεδο έως τα πρωτόκολλα υψηλότερου επιπέδου. Οι ερευνητές πρέπει να αντιμετωπίσουν τις προκλήσεις τόσο σε επίπεδο καναλιού όσο και σε επίπεδο δικτύου.

Προκλήσεις σε επίπεδο καναλιού

Σε επίπεδο καναλιού, η μετάδοση σήματος υψηλής συχνότητας είναι γεμάτη με προκλήσεις, συμπεριλαμβανομένης της απώλειας διαδρομής, καθώς οι ζώνες terahertz (THz) και sub-terahertz έχουν υψηλή εξασθένηση, προκαλώντας απότομη πτώση της ισχύος του σήματος σε μεγάλες αποστάσεις. Αυτές οι ζώνες παρουσιάζουν επίσης το πρόβλημα της διασταυρούμενης ομιλίας, όπου τα σήματα υψηλής συχνότητας εξασθενούν όταν συναντούν εμπόδια όπως δέντρα ή κτίρια, δημιουργώντας προβλήματα κάλυψης.

Ένα άλλο πρόβλημα είναι η ατμοσφαιρική απορρόφηση. Τα σήματα THz είναι ιδιαίτερα ευαίσθητα στην απορρόφηση από αέρια στην ατμόσφαιρα, γεγονός που μειώνει την ισχύ και την αξιοπιστία του σήματος.

Υπάρχουν επίσης προκλήσεις με τους προϋπολογισμούς ισχύος μετάδοσης. Το ευρύ εύρος ζώνης των σημάτων 6G θα μπορούσε να οδηγήσει σε χαμηλό λόγο σήματος προς θόρυβο, καθώς η ισχύς κατανέμεται σε ευρύτερη ζώνη.

Τα προβλήματα με την πολυδιαδρομική διάδοση περιλαμβάνουν παρεμβολές και εξασθένιση. Τα σήματα που ανακλώνται από την επιφάνεια φτάνουν στον δέκτη σε διαφορετικές χρονικές στιγμές, με αποτέλεσμα παρεμβολές και παραμόρφωση του σήματος. Αυτό το πρόβλημα είναι πιο σοβαρό σε αστικά περιβάλλοντα. Όταν συμβαίνει εξασθένιση, η ταχεία μεταβολή του πλάτους του σήματος λόγω των πολυδιαδρομικών φαινομένων αλλάζει την ποιότητα του σήματος και μειώνει την αξιοπιστία της μετάδοσης.

Στη δημιουργία και διαχείριση δέσμης, απαιτούνται ακριβείς τεχνικές διαμόρφωσης δέσμης για την κατεύθυνση των στενών δεσμών υψηλής συχνότητας στον δέκτη, και η καθοδήγηση της δέσμης μπορεί να είναι δύσκολη σε δυναμικά περιβάλλοντα. Μια άλλη πρόκληση είναι η παρακολούθηση της δέσμης, καθώς η θέση του δέκτη πρέπει να παρακολουθείται συνεχώς για την προσαρμογή της καθοδήγησης της δέσμης σε πραγματικό χρόνο, γεγονός που αυξάνει την πολυπλοκότητα του συστήματος.

Το Εργαστήριο 6G στο Πανεπιστήμιο Northeast των ΗΠΑ, ερευνά συστήματα MIMO ευρείας ζώνης 130 GHz για την αύξηση της απόδοσης δεδομένων και της απόστασης μετάδοσης.

Προκλήσεις σε επίπεδο δικτύου

Οι προκλήσεις σε επίπεδο δικτύου περιλαμβάνουν ζητήματα που σχετίζονται με την πυκνότητα και τις παρεμβολές του δικτύου, την καθυστέρηση και την αξιοπιστία, καθώς και την ενσωμάτωση με ετερογενή δίκτυα.

Σε επίπεδο δικτύου, η απόδοση εξαρτάται από τον μετριασμό των προβλημάτων που προκύπτουν από την πυκνότητα του δικτύου και τις παρεμβολές μεταξύ των κυψελών, καθώς και από τη διαχείριση του φάσματος. Τα δίκτυα υψηλής πυκνότητας με πολλά μικρά κελιά μπορούν να αυξήσουν τις παρεμβολές μεταξύ των κυψελών, μειώνοντας τη συνολική απόδοση του δικτύου. Η αποτελεσματική διαχείριση του φάσματος είναι απαραίτητη για τη μείωση των παρεμβολών και την αύξηση της αξιοποίησης των διαθέσιμων συχνοτήτων.

Κα. Hwee Yng Yeo, Διευθύντρια Βιομηχανιών και Λύσεων στην Keysight Technologies Inc.

Η καθυστέρηση και η αξιοπιστία είναι επίσης βασικές παράμετροι για την επίτευξη στόχων εξαιρετικά χαμηλής καθυστέρησης (π.χ., καθυστέρηση 1 μικροδευτερολέπτου), και απαιτούνται τεχνικές επεξεργασίας και μετάδοσης σήματος υψηλής απόδοσης. Επιπλέον, πρέπει να διασφαλίζεται αξιόπιστη συνδεσιμότητα 6G σε διαφορετικά περιβάλλοντα, όπως αστικές, αγροτικές και απομακρυσμένες περιοχές.

Η ενσωμάτωση δικτύων 6G με τα υπάρχοντα δίκτυα 5G και άλλες ασύρματες τεχνολογίες απαιτεί απρόσκοπτη μετάβαση μεταξύ τύπων δικτύων και αντιμετώπιση ζητημάτων διαλειτουργικότητας. Η διασφάλιση της διαλειτουργικότητας διαφορετικών στοιχείων και τεχνολογιών δικτύου, όπως τα δορυφορικά, τα επίγεια και τα εναέρια δίκτυα, είναι απαραίτητη για την επίτευξη ολοκληρωμένων στόχων κάλυψης και απόδοσης.

Από τη θεωρία στην προσομοίωση και εξομοίωση του 6G

Οι ερευνητές μοντελοποιούν διαφορετικά σενάρια χρήσης του 6G, συμπεριλαμβανομένης της διάδοσης καναλιών, των κυματομορφών και των δικτύων, χρησιμοποιώντας εργαλεία λογισμικού σχεδιασμού προσομοίωσης.

Το επόμενο βήμα στη διαδικασία ανάπτυξης του 6G είναι η μετατροπή αυτών των αποτελεσμάτων προσομοίωσης σε προσομοίωση σήματος σε πραγματικό χρόνο. Η προσομοίωση είναι ένας βασικός παράγοντας για τη μέτρηση της απόδοσης των συστημάτων 6G σε κανάλια και δίκτυα πραγματικού χρόνου, από φυσικά πρωτόκολλα έως υψηλότερα επίπεδα.

Η προσομοίωση σημάτων 6G σε ελεγχόμενο περιβάλλον επιτρέπει στους ερευνητές να αξιολογούν με ακρίβεια την απόδοση των συστημάτων 6G. Αυτό περιλαμβάνει την αξιολόγηση των προκλήσεων που αναφέρθηκαν παραπάνω υπό αναπαραγώγιμες συνθήκες και προγράμματα βελτίωσης για διαφορετικά σενάρια. Οι ερευνητές μπορούν επίσης να μελετήσουν τα τρωτά σημεία του συστήματος μέσω προσομοίωσης και να αντιμετωπίσουν έγκαιρα τα ζητήματα ασφαλείας.

6G: Από την καινοτόμο έρευνα στην πραγματικότητα

Για παράδειγμα, για να συμβάλει στην ανάπτυξη της τεχνολογίας 6G, η Keysight συνεργάστηκε με ερευνητές 6G στο Πανεπιστήμιο Northeastern για να εξερευνήσει συστήματα MIMO ευρείας ζώνης 130 GHz και να διεξάγει έρευνα σχεδόν THz σε πραγματικό χρόνο στο επίπεδο δικτύου.

Η αγορά αναμένει ότι το 6G θα έχει εμπορευματοποιηθεί έως το 2030 - που σημαίνει ότι έχουμε το πολύ πέντε χρόνια για να υλοποιήσουμε προϊόντα και εφαρμογές που συμμορφώνονται με τα πρότυπα που βρίσκονται ακόμη στο στάδιο της οριστικοποίησης. Ερευνητές, σχεδιαστές συσκευών και εξαρτημάτων, ειδικοί σε δοκιμές και μετρήσεις, μηχανικοί δικτύων και κυβερνοασφάλειας και ρυθμιστικές αρχές συνεργάζονται σε όλο το οικοσύστημα 6G για να κάνουν το 6G πραγματικότητα.

Hwee Yng Yeo, Keysight Technologies

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