Utmaningar vid validering av 6G-innovationer

6G-forskning måste inte bara utforska specifika kanalegenskaper utan också validera prestandan hos frekvenser, vågformer och andra nya funktioner från det fysiska lagret till protokoll på högre nivåer. Forskare måste ta itu med utmaningar på både kanal- och nätverksnivå.

Utmaningar på kanalnivå

På kanalnivå är högfrekvent signalöverföring förenad med utmaningar, inklusive signalförlust, eftersom terahertzbanden (THz) och subterahertzbanden har hög dämpning, vilket gör att signalstyrkan minskar kraftigt över långa avstånd. Dessa band har också problemet med överhörning, där högfrekventa signaler avtar när de stöter på hinder som träd eller byggnader, vilket skapar täckningsproblem.

Ett annat problem är atmosfärisk absorption. THz-signaler är särskilt känsliga för absorption av gaser i atmosfären, vilket minskar signalstyrka och tillförlitlighet.

Det finns också utmaningar med budgetar för sändningseffekt. Den breda bandbredden för 6G-signaler kan leda till ett lågt signal-brusförhållande, eftersom effekten sprids över ett bredare band.

Problem med flervägsutbredning inkluderar interferens och fädning. Signaler som reflekteras från ytan når mottagaren vid olika tidpunkter, vilket resulterar i interferens och signalförvrängning. Detta problem är allvarligare i stadsmiljöer. När fädning inträffar förändrar den snabba variationen av signalamplitud på grund av flervägseffekter signalkvaliteten och minskar överföringens tillförlitlighet.

Vid strålgenerering och -hantering krävs exakta strålformningstekniker för att rikta de högfrekventa smala strålarna mot mottagaren, och strålstyrning kan vara svårt i dynamiska miljöer. En annan utmaning är strålspårning, eftersom mottagarpositionen måste övervakas ständigt för att justera strålstyrningen i realtid, vilket ökar systemets komplexitet.

6G-labbet vid Northeast University i USA forskar på 130 GHz bredbandiga MIMO-system för att öka datagenomströmning och överföringsavstånd.

Utmaningar på nätverksnivå

Utmaningar på nätverksnivå inkluderar problem relaterade till nätverkstäthet och störningar, latens och tillförlitlighet, samt integration med heterogena nätverk.

På nätverksnivå beror prestandan på att mildra problem som uppstår på grund av nätverkstäthet och interferens mellan celler samt spektrumhantering. Nätverk med hög densitet och många små celler kan öka interferens mellan celler, vilket minskar nätverkets totala prestanda. Effektiv spektrumhantering är avgörande för att minska interferens och öka utnyttjandet av tillgängliga frekvenser.

Fru Hwee Yng Yeo, chef för industrier och lösningar på Keysight Technologies Inc.

Latens och tillförlitlighet är också viktiga parametrar för att uppnå mål med ultralåg latens (t.ex. 1 mikrosekunds latens), och mycket effektiva signalbehandlings- och överföringstekniker krävs. Dessutom måste tillförlitlig 6G-anslutning säkerställas i olika miljöer, såsom stads-, landsbygds- och avlägsna områden.

Att integrera 6G-nätverk med befintliga 5G-nätverk och andra trådlösa tekniker kräver sömlös överlämning mellan nätverkstyper och att man åtgärdar interoperabilitetsproblem. Att säkerställa interoperabilitet mellan olika nätverkskomponenter och tekniker, såsom satellit-, markbundna och luftbaserade nätverk, är avgörande för att uppnå heltäckande täcknings- och prestandamål.

Från teori till simulering och emulering av 6G

Forskare modellerar olika 6G-användningsscenarier, inklusive kanalutbredning, vågformer och nätverk, med hjälp av simuleringsdesignprogram.

Nästa steg i 6G-utvecklingsprocessen är att omvandla dessa simuleringsresultat till realtidssignalsimulering. Simulering är en nyckelfaktor för att mäta prestandan hos 6G-system i realtidskanaler och nätverk, från fysiska protokoll till högre lager.

Genom att simulera 6G-signaler i en kontrollerad miljö kan forskare noggrant utvärdera prestandan hos 6G-system. Detta inkluderar att bedöma de ovan nämnda utmaningarna under reproducerbara förhållanden och finjustera program för olika scenarier. Forskare kan också studera systemsårbarheter genom simulering och åtgärda säkerhetsproblem tidigt.

6G: Från innovativ forskning till verklighet

För att bidra till utvecklingen av 6G-teknik samarbetade Keysight till exempel med 6G-forskare vid Northeastern University för att utforska 130 GHz bredbandiga MIMO-system och genomföra forskning i realtid nära THz på nätverkslagret.

Marknaden förväntar sig att 6G ska vara kommersialiserat senast 2030 – vilket innebär att vi har högst fem år på oss att förverkliga produkter och applikationer som uppfyller de standarder som fortfarande håller på att färdigställas. Forskare, enhets- och komponentdesigners, test- och mätexperter, nätverks- och cybersäkerhetsingenjörer och tillsynsmyndigheter samarbetar inom 6G-ekosystemet för att göra 6G till verklighet.

Hwee Yng Yeo, Keysight Technologies

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