Wyzwania w zakresie weryfikacji zgodności innowacji 6G

DNVN – Aby praktyczne innowacje 6G mogły się pojawić, naukowcy napotykają wiele trudności w certyfikacji kolejnej generacji bezprzewodowej technologii informacyjnej. Od teorii, przez równania matematyczne, po praktyczną implementację 6G, są one bardzo złożone i wymagają starannego planowania, testowania i pomiarów w celu precyzyjnego określenia ultrawysokich częstotliwości.

Badania nad technologią 6G muszą nie tylko badać specyficzne cechy kanałów, ale także weryfikować wydajność częstotliwości, przebiegów fal i innych nowych funkcji, od warstwy fizycznej po protokoły warstw wyższych. Naukowcy muszą stawić czoła wyzwaniom zarówno na poziomie kanału, jak i sieci.

Wyzwania na poziomie kanału

Na poziomie kanału transmisja sygnałów o wysokiej częstotliwości wiąże się z wieloma wyzwaniami, w tym z utratą sygnału, ponieważ pasma terahercowe (THz) i subterahercowe charakteryzują się wysokim tłumieniem, co powoduje gwałtowny spadek siły sygnału na dużych odległościach. W pasmach tych występuje również problem przesłuchów, gdzie sygnały o wysokiej częstotliwości zanikają po napotkaniu przeszkód, takich jak drzewa czy budynki, co powoduje problemy z zasięgiem.

Kolejnym problemem jest absorpcja atmosferyczna. Sygnały THz są szczególnie wrażliwe na absorpcję przez gazy w atmosferze, co obniża siłę i niezawodność sygnału.

Występują również problemy z budżetami mocy transmisyjnej. Szerokie pasmo sygnałów 6G może skutkować niskim stosunkiem sygnału do szumu, ponieważ moc jest rozproszona w szerszym paśmie.

Problemy związane z propagacją wielodrogową obejmują interferencję i zanik sygnału. Sygnały odbite od powierzchni docierają do odbiornika w różnym czasie, co powoduje interferencję i zniekształcenia sygnału. Problem ten jest jeszcze poważniejszy w środowiskach miejskich. W przypadku zaniku sygnału, szybkie zmiany amplitudy sygnału spowodowane efektami wielodrogowymi zmieniają jakość sygnału i obniżają niezawodność transmisji.

W generowaniu i zarządzaniu wiązką wymagane są precyzyjne techniki formowania wiązki, aby skierować wąskie wiązki o wysokiej częstotliwości do odbiornika, a sterowanie wiązką może być trudne w dynamicznych środowiskach. Kolejnym wyzwaniem jest śledzenie wiązki, ponieważ położenie odbiornika musi być stale monitorowane, aby regulować sterowanie wiązką w czasie rzeczywistym, co zwiększa złożoność systemu.

Laboratorium 6G na Northeast University w USA prowadzi badania nad systemami MIMO o szerokim paśmie 130 GHz, które mają na celu zwiększenie przepustowości danych i odległości transmisji.

Wyzwania na poziomie sieci

Wyzwania na poziomie sieci obejmują kwestie związane z gęstością sieci i zakłóceniami, opóźnieniami i niezawodnością oraz integracją z sieciami heterogenicznymi.

Na poziomie sieci wydajność zależy od łagodzenia problemów wynikających z gęstości sieci i zakłóceń międzykomórkowych, a także od zarządzania widmem. Sieci o dużej gęstości z wieloma małymi komórkami mogą zwiększać zakłócenia międzykomórkowe, obniżając ogólną wydajność sieci. Efektywne zarządzanie widmem jest niezbędne do redukcji zakłóceń i zwiększenia wykorzystania dostępnych częstotliwości.

Pani Hwee Yng Yeo, dyrektor ds. branż i rozwiązań w Keysight Technologies Inc.

Opóźnienie i niezawodność to również kluczowe parametry dla osiągnięcia ultraniskich opóźnień (np. 1 mikrosekunda), a ponadto wymagane są wysoce wydajne techniki przetwarzania i transmisji sygnału. Ponadto, niezawodna łączność 6G musi być zapewniona w różnych środowiskach, takich jak obszary miejskie, wiejskie i odległe.

Integracja sieci 6G z istniejącymi sieciami 5G i innymi technologiami bezprzewodowymi wymaga płynnego przełączania między typami sieci i rozwiązania problemów interoperacyjności. Zapewnienie interoperacyjności różnych komponentów sieciowych i technologii, takich jak sieci satelitarne, naziemne i lotnicze, jest kluczowe dla osiągnięcia kompleksowego zasięgu i celów wydajnościowych.

Od teorii do symulacji i emulacji 6G

Naukowcy modelują różne scenariusze wykorzystania sieci 6G, w tym propagację kanałów, przebiegi fal i sieci, wykorzystując w tym celu narzędzia do projektowania symulacyjnego.

Kolejnym krokiem w procesie rozwoju 6G jest przekształcenie wyników symulacji w symulację sygnału w czasie rzeczywistym. Symulacja jest kluczowym czynnikiem pomiaru wydajności systemów 6G w kanałach i sieciach czasu rzeczywistego, od protokołów fizycznych po warstwy wyższe.

Symulacja sygnałów 6G w kontrolowanym środowisku pozwala badaczom na dokładną ocenę wydajności systemów 6G. Obejmuje to ocenę wspomnianych wyżej wyzwań w powtarzalnych warunkach oraz dostrajanie programów do różnych scenariuszy. Naukowcy mogą również badać luki w zabezpieczeniach systemów poprzez symulację i wcześnie rozwiązywać problemy bezpieczeństwa.

6G: Od innowacyjnych badań do rzeczywistości

Przykładowo, aby przyczynić się do rozwoju technologii 6G, firma Keysight nawiązała współpracę z naukowcami zajmującymi się technologią 6G na Northeastern University w celu zbadania systemów MIMO o szerokim paśmie 130 GHz i przeprowadzenia badań w czasie rzeczywistym w paśmie bliskim THz na poziomie warstwy sieciowej.

Rynek oczekuje, że technologia 6G zostanie skomercjalizowana do 2030 roku – co oznacza, że ​​mamy maksymalnie pięć lat na stworzenie produktów i aplikacji zgodnych ze standardami, które wciąż są finalizowane. Naukowcy, projektanci urządzeń i komponentów, eksperci ds. testów i pomiarów, inżynierowie ds. sieci i cyberbezpieczeństwa oraz organy regulacyjne współpracują w całym ekosystemie 6G, aby technologia 6G stała się rzeczywistością.

Hwee Yng Yeo, technologie Keysight

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