Utfordringer med validering av 6G-innovasjoner

DNVN – For at praktiske 6G-innovasjoner skal kunne dukke opp, står forskere overfor mange vanskeligheter med å sertifisere neste generasjon trådløs informasjonsteknologi. Fra teori er matematiske ligninger til faktisk 6G-distribusjon svært komplekse, og krever nøye planlegging, testing og måling for å spesifisere de ultrahøye frekvensene nøyaktig.

6G-forskning må ikke bare utforske spesifikke kanalegenskaper, men også validere ytelsen til frekvenser, bølgeformer og andre nye funksjoner fra det fysiske laget til protokoller på høyere lag. Forskere må ta tak i utfordringer både på kanal- og nettverksnivå.

Utfordringer på kanalnivå

På kanalnivå er høyfrekvent signaloverføring beheftet med utfordringer, inkludert tap av signalvei, ettersom terahertz- (THz) og subterahertz-bånd har høy demping, noe som fører til at signalstyrken faller kraftig over lange avstander. Disse båndene har også problemet med krysstale, der høyfrekvente signaler falmer når de møter hindringer som trær eller bygninger, noe som skaper dekningsproblemer.

Et annet problem er atmosfærisk absorpsjon. THz-signaler er spesielt følsomme for absorpsjon av gasser i atmosfæren, noe som reduserer signalstyrke og pålitelighet.

Det er også utfordringer med budsjetter for sendeeffekt. Den brede båndbredden til 6G-signaler kan føre til et lavt signal-til-støy-forhold, ettersom effekten er spredt over et bredere bånd.

Problemer med flerveisforplantning inkluderer interferens og falming. Signaler reflektert fra overflaten når mottakeren til forskjellige tider, noe som resulterer i interferens og signalforvrengning. Dette problemet er mer alvorlig i bymiljøer. Når falming oppstår, endrer den raske variasjonen i signalamplitude på grunn av flerveiseffekter signalkvaliteten og reduserer påliteligheten til overføringen.

I strålegenerering og -styring kreves det presise stråleformingsteknikker for å rette de høyfrekvente smale strålene mot mottakeren, og strålestyring kan være vanskelig i dynamiske miljøer. En annen utfordring er strålesporing, ettersom mottakerposisjonen må overvåkes kontinuerlig for å justere strålestyringen i sanntid, noe som øker systemets kompleksitet.

6G-laboratoriet ved Northeast University i USA forsker på 130 GHz bredbånds-MIMO-systemer for å øke datagjennomstrømning og overføringsavstand.

Utfordringer på nettverksnivå

Utfordringer på nettverksnivå inkluderer problemer knyttet til nettverkstetthet og interferens, latens og pålitelighet, og integrasjon med heterogene nettverk.

På nettverksnivå avhenger ytelsen av å redusere problemer som oppstår fra nettverkstetthet og interferens mellom celler, samt spektrumhåndtering. Nettverk med høy tetthet og mange små celler kan øke interferens mellom celler, noe som reduserer den totale nettverksytelsen. Effektiv spektrumhåndtering er avgjørende for å redusere interferens og øke utnyttelsen av tilgjengelige frekvenser.

Fru Hwee Yng Yeo, direktør for industri og løsninger hos Keysight Technologies Inc.

Latens og pålitelighet er også viktige parametere for å oppnå mål om ultralav latens (f.eks. latens på 1 mikrosekund), og svært effektive signalbehandlings- og overføringsteknikker er nødvendige. I tillegg må pålitelig 6G-tilkobling sikres i forskjellige miljøer, som urbane, landlige og avsidesliggende områder.

Integrering av 6G-nettverk med eksisterende 5G-nettverk og annen trådløs teknologi krever sømløs overføring mellom nettverkstyper og håndtering av interoperabilitetsproblemer. Å sikre interoperabilitet mellom ulike nettverkskomponenter og -teknologier, som satellitt-, bakkenettverk og luftnettverk, er avgjørende for å oppnå omfattende deknings- og ytelsesmål.

Fra teori til simulering og emulering av 6G

Forskere modellerer ulike 6G-bruksscenarioer, inkludert kanalforplantning, bølgeformer og nettverk, ved hjelp av programvareverktøy for simuleringsdesign.

Det neste trinnet i 6G-utviklingsprosessen er å gjøre disse simuleringsresultatene om til sanntidssignalsimulering. Simulering er en nøkkelfaktor for å måle ytelsen til 6G-systemer i sanntidskanaler og nettverk, fra fysiske protokoller til høyere lag.

Simulering av 6G-signaler i et kontrollert miljø lar forskere nøyaktig evaluere ytelsen til 6G-systemer. Dette inkluderer å vurdere utfordringene nevnt ovenfor under reproduserbare forhold og finjustere programmer for ulike scenarier. Forskere kan også studere systemsårbarheter gjennom simulering og håndtere sikkerhetsproblemer tidlig.

6G: Fra innovativ forskning til virkelighet

For eksempel, for å bidra til utviklingen av 6G-teknologi, samarbeidet Keysight med 6G-forskere ved Northeastern University for å utforske 130 GHz bredbånds-MIMO-systemer og utføre sanntidsforskning nær THz på nettverkslaget.

Markedet forventer at 6G vil være kommersialisert innen 2030 – som betyr at vi har maksimalt fem år på oss til å realisere produkter og applikasjoner som overholder standardene som fortsatt er under ferdigstillelse. Forskere, enhets- og komponentdesignere, test- og måleeksperter, nettverks- og cybersikkerhetsingeniører og regulatorer samarbeider på tvers av 6G-økosystemet for å gjøre 6G til en realitet.

Hwee Yng Yeo, Keysight Technologies

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