Uitdagingen bij de validatie van 6G-innovaties

6G-onderzoek moet niet alleen specifieke kanaalkenmerken onderzoeken , maar ook de prestaties van frequenties, golfvormen en andere nieuwe functies valideren, van de fysieke laag tot protocollen op hogere lagen. Onderzoekers moeten uitdagingen op zowel kanaal- als netwerkniveau aanpakken.

Uitdagingen op kanaalniveau

Op kanaalniveau kent de transmissie van hoogfrequente signalen tal van uitdagingen, waaronder padverlies, omdat terahertz (THz) en subterahertz-banden een hoge demping hebben, waardoor de signaalsterkte over lange afstanden sterk afneemt. Deze banden hebben ook last van overspraak, waarbij hoogfrequente signalen vervagen bij obstakels zoals bomen of gebouwen, wat problemen met de dekking oplevert.

Een ander probleem is atmosferische absorptie. THz-signalen zijn bijzonder gevoelig voor absorptie door gassen in de atmosfeer, wat de signaalsterkte en betrouwbaarheid vermindert.

Er zijn ook uitdagingen met betrekking tot het beschikbare transmissievermogen. De grote bandbreedte van 6G-signalen kan leiden tot een lage signaal-ruisverhouding, omdat het vermogen over een bredere band wordt verspreid.

Problemen met multipath-propagatie zijn onder andere interferentie en fading. Signalen die door het oppervlak worden gereflecteerd, bereiken de ontvanger op verschillende tijdstippen, wat resulteert in interferentie en signaalvervorming. Dit probleem is ernstiger in stedelijke omgevingen. Wanneer fading optreedt, verandert de snelle variatie in signaalamplitude als gevolg van multipath-effecten de signaalkwaliteit en vermindert de betrouwbaarheid van de transmissie.

Bij het genereren en beheren van bundels zijn nauwkeurige beamformingtechnieken vereist om de hoogfrequente, smalle bundels naar de ontvanger te richten. In dynamische omgevingen kan beam steering lastig zijn. Een andere uitdaging is beam tracking, omdat de positie van de ontvanger constant moet worden bewaakt om de beam steering in realtime aan te passen, wat de complexiteit van het systeem vergroot.

Het 6G Lab aan de Northeast University in de Verenigde Staten doet onderzoek naar 130 GHz breedband MIMO-systemen om de gegevensdoorvoer en transmissieafstand te vergroten.

Uitdagingen op netwerkniveau

Uitdagingen op netwerkniveau zijn onder meer problemen met netwerkdichtheid en interferentie, latentie en betrouwbaarheid, en integratie met heterogene netwerken.

Op netwerkniveau zijn de prestaties afhankelijk van het beperken van problemen die voortvloeien uit netwerkdichtheid en interferentie tussen cellen, evenals van spectrumbeheer. Netwerken met een hoge dichtheid en veel kleine cellen kunnen de interferentie tussen cellen vergroten, waardoor de algehele netwerkprestaties afnemen. Efficiënt spectrumbeheer is essentieel om interferentie te verminderen en de benutting van beschikbare frequenties te verbeteren.

Mevrouw Hwee Yng Yeo, directeur Industrieën en Oplossingen bij Keysight Technologies Inc.

Latentie en betrouwbaarheid zijn ook belangrijke parameters om extreem lage latentiedoelen te bereiken (bijv. een latentie van 1 microseconde), en zeer efficiënte signaalverwerkings- en transmissietechnieken zijn vereist. Daarnaast moet betrouwbare 6G-connectiviteit gegarandeerd zijn in verschillende omgevingen, zoals stedelijke, landelijke en afgelegen gebieden.

Integratie van 6G-netwerken met bestaande 5G-netwerken en andere draadloze technologieën vereist een naadloze overdracht tussen netwerktypen en het aanpakken van interoperabiliteitsproblemen. Het waarborgen van de interoperabiliteit van verschillende netwerkcomponenten en -technologieën, zoals satelliet-, terrestrische en luchtnetwerken, is essentieel voor het bereiken van uitgebreide dekkings- en prestatiedoelen.

Van theorie naar simulatie en emulatie van 6G

Onderzoekers modelleren verschillende 6G-gebruiksscenario's, waaronder kanaalvoortplanting, golfvormen en netwerken, met behulp van simulatieontwerpsoftwaretools.

De volgende stap in het 6G-ontwikkelingsproces is het omzetten van deze simulatieresultaten in realtime signaalsimulatie. Simulatie is een sleutelfactor bij het meten van de prestaties van 6G-systemen in realtime kanalen en netwerken, van fysieke protocollen tot hogere lagen.

Door 6G-signalen in een gecontroleerde omgeving te simuleren, kunnen onderzoekers de prestaties van 6G-systemen nauwkeurig evalueren. Dit omvat het beoordelen van de bovengenoemde uitdagingen onder reproduceerbare omstandigheden en het verfijnen van programma's voor verschillende scenario's. Onderzoekers kunnen ook systeemkwetsbaarheden bestuderen door middel van simulatie en beveiligingsproblemen vroegtijdig aanpakken.

6G: Van innovatief onderzoek naar realiteit

Om bijvoorbeeld een bijdrage te leveren aan de ontwikkeling van 6G-technologie, werkte Keysight samen met 6G-onderzoekers aan de Northeastern University om 130 GHz breedband MIMO-systemen te onderzoeken en realtime onderzoek naar de nabijheid van THz uit te voeren op netwerkniveau.

De markt verwacht dat 6G in 2030 op de markt zal zijn – wat betekent dat we maximaal vijf jaar de tijd hebben om producten en toepassingen te realiseren die voldoen aan de normen die nog in ontwikkeling zijn. Onderzoekers, apparaat- en componentontwerpers, test- en meetexperts, netwerk- en cybersecurity-engineers en toezichthouders werken binnen het 6G-ecosysteem samen om 6G werkelijkheid te maken.

Reactie (0)