אתגרים בהסמכת חידושים בתחום ה-6G

DNVN - כדי שחידושים מעשיים בתחום ה-6G יתפתחו, חוקרים ניצבים בפני אתגרים רבים באישור התאמת טכנולוגיית המידע האלחוטית מהדור הבא. החל מתיאוריה ומשוואות מתמטיות ועד לפריסה מעשית של 6G, התהליך מורכב, הדורש תכנון, בדיקות ומדידה קפדניים כדי לציין במדויק תדרים גבוהים במיוחד.

מחקר 6G לא רק מסייע בחקר מאפייני ערוצים ספציפיים, אלא גם באימות ביצועי התדרים, צורות הגל ותכונות חדשות אחרות, החל מהשכבה הפיזית ועד לפרוטוקולים בשכבה גבוהה יותר. חוקרים חייבים להתמודד עם קשיים מאתגרים הן ברמת הערוץ והן ברמת הרשת.

אתגרים ברמת הערוץ

ברמת הערוץ, שידור אותות בתדר גבוה מתמודד עם אתגרים רבים, כולל אובדן שידור, שכן תחומי טרה-הרץ (THz) וקרובים לטרה-הרץ מציגים דעכה גבוהה, מה שגורם לעוצמת האות לרדת בחדות על פני מרחקים ארוכים. תחומי ערוצים אלה סובלים גם מעיבור-דיבור, שבו אותות בתדר גבוה דועכים כאשר נתקלים במכשולים כמו עצים או מבנים, מה שמוביל לבעיות כיסוי.

בעיה נוספת היא ספיגה אטמוספרית. אותות THz רגישים במיוחד לספיגה על ידי גזים באטמוספרה, מה שמפחית את עוצמת האות ואת אמינותו.

בנוסף, ישנם אתגרים בנוגע לתקצוב עוצמת השידור. רוחב הפס הרחב של אותות 6G יכול להוביל ליחסי אות לרעש נמוכים יותר, מכיוון שהאנרגיה מתפזרת על פני פס תדרים רחב יותר.

בעיות הקשורות להתפשטות מרובת נתיבים כוללות הפרעות ודהייה. אותות המוחזרים ממשטחים למקלט בזמנים שונים מובילים להפרעות ולעיוות אות. בעיה זו חמורה אף יותר בסביבות עירוניות. כאשר מתרחשת דהייה, השינוי המהיר באמפליטודת האות עקב אפקטים מרובי נתיבים משנה את איכות האות ומפחית את אמינות השידור.

בתהליך יצירה וניהול של עיצוב אלומה, נדרשות טכניקות מדויקות של עיצוב אלומה כדי לכוון אלומות צרות בתדר גבוה לעבר המקלט, ועיצוב אלומה יכול להיות מאתגר בסביבות דינמיות. אתגר נוסף הוא מעקב אחר אלומה, מכיוון שיש לנטר כל הזמן את מיקום המקלט כדי להתאים את כיוון האלומה בזמן אמת, מה שהופך את המערכת למורכבת יותר.

מעבדת ה-6G באוניברסיטת נורת'איסט בארה"ב חוקרת מערכת MIMO בפס רחב של 130 גיגה-הרץ כדי להגדיל את תפוקת הנתונים ומרחק השידור.

אתגרים ברמת הרשת

אתגרים ברמת הרשת כוללים סוגיות הקשורות לצפיפות הרשת והפרעות, השהייה ואמינות, ויכולת להשתלב עם רשתות הטרוגניות.

ברמת הרשת, הביצועים תלויים בטיפול בבעיות הנובעות מצפיפות הרשת והפרעות בין תאים, כמו גם בניהול ספקטרום. רשתות בצפיפות גבוהה עם תאים קטנים רבים יכולות להגביר את ההפרעות בין תאים, ולהפחית את ביצועי הרשת הכוללים. ניהול ספקטרום יעיל הוא קריטי להפחתת הפרעות ולהגדלת ניצול התדרים הזמינים.

גב' הווי יינג יאו, מנהלת תעשייה ופתרונות בחברת Keysight Technologies Inc.

השהייה ואמינות הן גם פרמטרים מרכזיים להשגת יעדי השהייה נמוכים במיוחד (כגון השהייה של מיקרו-שנייה אחת), ודורשים טכניקות עיבוד ושידור אותות יעילות ביותר. יתר על כן, יש להבטיח קישוריות 6G אמינה בסביבות מגוונות, כגון אזורים עירוניים, כפריים ומרוחקים.

שילוב רשתות 6G עם רשתות 5G קיימות וטכנולוגיות אלחוטיות אחרות דורש מעברים חלקים בין סוגי רשתות וטיפול בבעיות יכולת פעולה הדדית. הבטחת יכולת פעולה הדדית של רכיבי רשת וטכנולוגיות שונות, כגון רשתות לווייניות, יבשתיות ואוויריות, חיונית להשגת יעדי כיסוי וביצועים מקיפים.

מתיאוריה לסימולציה ומידול של 6G.

חוקרים ממדלים תרחישי שימוש שונים ב-6G, כולל התפשטות ערוצים, צורות גל ורשתות, באמצעות כלי תוכנה לעיצוב סימולציה.

השלב הבא בתהליך פיתוח 6G זה הוא לתרגם את תוצאות הסימולציה הללו לסימולציות אותות בעולם האמיתי. סימולציה היא גורם מכריע במדידת ביצועי מערכת 6G בערוצים וברשתות בזמן אמת, החל מפרוטוקולים פיזיים ועד לשכבות גבוהות יותר.

סימולציית אותות 6G בסביבה מבוקרת מאפשרת לחוקרים להעריך במדויק את ביצועי מערכות 6G. עבודה זו כוללת הערכת האתגרים שהוזכרו לעיל בתנאים הניתנים לשחזור, וכן כוונון עדין של תוכניות לתרחישים שונים. חוקרים יכולים גם ללמוד פגיעויות של המערכת באמצעות סימולציה ולטפל בבעיות אבטחה בשלב מוקדם.

6G: ממחקר חדשני למציאות

לדוגמה, כדי לתרום לפיתוח טכנולוגיית 6G, Keysight שיתפה פעולה עם חוקרי 6G באוניברסיטת נורת'איסטרן כדי לחקור מערכות MIMO בפס רחב של 130 גיגה-הרץ ולבצע מחקר בזמן אמת של קרוב ל-THz בשכבת הרשת.

השוק צופה ש-6G יהיה מסחרי עד 2030 - כלומר, יש לנו לכל היותר חמש שנים לממש מוצרים ויישומים העומדים בתקן, שעדיין נמצא כעת בפיתוח. חוקרים, מעצבי מכשירים ורכיבים, מומחי בדיקה ומדידה, מהנדסי רשתות ואבטחת סייבר וסוכנויות רגולטוריות משתפים פעולה ברחבי כל המערכת האקולוגית של 6G כדי להפוך את 6G למציאות.

Hwee Yng Yeo, Keysight Technologies

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