Hvorfra 6G: Kritisk information, du behøver at vide

6G, sammenlignet med sin forgænger, forventes at tilbyde væsentligt bedre kommunikationsmuligheder, såsom Tbps-niveau peak datahastigheder, mikrosekund-niveau latency og 99.99999% netværkspålidelighed.

Selvom 6G lover meget, er det usandsynligt, at 6G snart vil være i dagligdagen, på trods af at flere vigtige virksomheder og nationer allerede har påbegyndt 6G-forskning, som vist i figuren nedenfor, er teleindustrien nødt til at tage fat på flere problemer, før de kan se succesen med 6G. Vanskelighederne ligger ikke kun i THz-teknologi, men også i at identificere applikationer, der vil sætte skub i 6G-adoptionen. IDTechEx har forsket i 5G og 6G i årevis. Denne artikel vil diskutere nogle af de hardware-relaterede forhindringer for 6G-forbindelse, såvel som potentielle applikationer, der kan drive 6G

Vigtigste forskelle på 6G. Kilde: IDTechEx – "6G Market 2023-2043: Technology, Trends, Forecasts, Players"

Udfordringer i THz-teknologi

6G vil bruge et spektrum over 100 GHz og vil i sidste ende nå THz. Fordelene ved at anvende en så høj frekvens er indlysende: enorm båndbredde kan bruges, hvilket muliggør Tbps peak dataflow med mikrosekund-niveau latency. Der er dog flere begrænsninger ved at anvende et sådant højfrekvensspektrum.

En af de vigtigste udfordringer forude er, at THz-signalet dæmpes betydeligt i luften, hvilket begrænser transmissionsrækkevidden og gør det let blokeret af forhindringer. Fordi fysikkens love ikke kan ignoreres, er det mest afgørende element for at skabe en enhed til højfrekvent kommunikation at levere nok energi til at opnå et rimeligt transmissionsområde, selv som en del af et antennearray.

At vælge de rigtige halvledere for at øge linkrækkevidden er det mest kritiske. Nedenfor er en oversigt over valg af halvlederteknologi, der fungerer over 100 GHz-spektret. CMOS kan dække enheder, der opererer under 150 GHz, især for enheder med behov for kortdistancekommunikation (for længere rækkevidde kan det stadig være nødvendigt at bruge andre halvledere såsom SiGe eller III-V til effektforstærkere). Når det kommer til frekvenser over 200 GHz, vil en kombination af CMOS til logik og III-V transistorer til støjsvage forstærkere og effektforstærkere dog være vejen at gå. SiGe BiCMOS-teknologi giver i øjeblikket det bedste kompromis med hensyn til ydeevne, lave omkostninger og enkel integration for frekvenser fra 200 GHz til 500 GHz. InP kunne være den ultimative THz-teknologi og kan være velegnet i applikationer, hvor omkostningerne ikke er det primære problem.

Oversigt over valg af halvlederteknologi til THz RF. Kilde: IDTechEx – "6G Market 2023-2043: Technology, Trends, Forecasts, Players"

Andre aktive forsknings- og udviklingsområder bortset fra halvlederteknologier omfatter behovet for at finde materialer med ultralavt tab med en lav dielektricitetskonstant og tan-tab for at undgå betydeligt transmissionstab, udvikle en ny emballagemetodologi, der tæt integrerer RF-komponenterne med antenner, og håndtere strøm- og termiske problemer, efterhånden som enheder bliver mere kompakte og komplekse. IDTechEx's 6G markedsundersøgelsesrapport, "6G-markedet 2023-2043: Teknologi, tendenser, prognoser, spillere“, diskuterer disse udfordringer i detaljer.

Applikationer, der kan give næring til 6G-adoption

Det er essentielt at identificere centrale forretningsanvendelsessager for at stimulere indtagelsen af ​​nye teknologier. På trods af luftfartsselskabernes udråb om den overlegne ydeevne, som 5G mmWave giver, er mmWave-markedet endnu ikke taget fart på trods af mange års kommercialisering af 5G. Langt de fleste 5G-udbygninger fortsætter med at bruge 5G under 6 GHz. Grundene? Den ene grund, som de fleste nævner, iflg IDTechEx' primære interviews, er fraværet af applikationer, der kun kan aktiveres af mmWave og ingen andre teknologier. Det samme spørgsmål om 6G vil blive stillet: hvorfor er det nødvendigt?

Fra en forbrugers perspektiv vil det sandsynligvis ikke være attraktivt at have et Tbps-datalink og forsinkelse på mikrosekundniveau, men at betale et højere abonnementsgebyr, hvis applikationerne på deres mobile enheder stort set er de samme, som de har lige nu. Vi har hørt meget om hypes, der foregår metaverse-aktivering af 5G og 6G, men alligevel mangler de virkelige use cases, der kan drive udbredt adoption, stadig. Det skal dog ikke glemmes, at 6G vil have sin unikke evne til sansning, billeddannelse, præcis positionering og så videre. Disse egenskaber vil åbne andre business use cases og gøre det muligt for 6G at blive brugt i områder ud over mobil kommunikation, hvilket yderligere kan drive avanceret digitalisering og automatisering af forskellige industrier. For eksempel ved at bruge 6G-netværk til at opnå nøjagtig perception og positionering på centimeterniveau af mobile robotter, hvilket demonstrerer evnen til at fjernstyre mobile robotter til at samle op og bære forskellige genstande. Samtidig bærer denne transmissionsforbindelse også den trådløse højhastighedstransmission af real-time high-definition video mellem den mobile robot og controlleren, hvilket muliggør synæstesi-integration. Efterhånden som spektret udvider sig ud over 275 GHz, inkluderer interessante use cases, der er værd at fremhæve, brugen af ​​THz-forbindelser som trådløse links til at erstatte fiber til datacentre, hvilket muliggør rekonfigurerbare ruter og muliggør reduktion af størrelsen af ​​server-/router-racks, og selvfølgelig , betydelig omkostningsreduktion; og skabe en eller flere punkt-til-punkt højhastighedskommunikationsforbindelser i en enhed, hvilket muliggør hurtigere routing.

For at opsummere er de stærke business cases IDTechEx ser for 6G i øjeblikket centreret om business-to-business use cases. Dette er dog ikke ensbetydende med, at 6G ikke vil være afgørende på forbrugerkommunikationsmarkeder; snarere skal der påvises en overbevisende use case for at fremme udbredt anvendelse på forbrugermarkederne.

Læs hele historien her ...