Varifrån 6G: Kritisk information du behöver veta

6G, jämfört med sin föregångare, förväntas erbjuda betydligt bättre kommunikationsmöjligheter, såsom toppdatahastigheter på Tbps-nivå, latens på mikrosekundnivå och 99.99999 % nätverkspålitlighet.

Även om 6G lovar mycket, är det osannolikt att 6G kommer att finnas i det dagliga livet snart, trots att flera viktiga företag och nationer redan har påbörjat 6G-forskning, som visas i figuren nedan, behöver telekomindustrin ta itu med flera problem innan man ser framgången för 6G. Svårigheterna ligger inte bara i THz-teknik utan också i att identifiera applikationer som kommer att driva på 6G-antagandet. IDTechEx har undersökt 5G och 6G i flera år. Den här artikeln kommer att diskutera några av de hårdvarurelaterade hindren för 6G-anslutning, såväl som potentiella applikationer som kan driva 6G

Viktiga skillnader för 6G. Källa: IDTechEx – "6G Market 2023-2043: Technology, Trends, Forecasts, Players"

Utmaningar inom THz-teknik

6G kommer att använda ett spektrum över 100 GHz och kommer i slutändan att nå THz. Fördelarna med att använda en så hög frekvens är uppenbara: enorm bandbredd kan användas, vilket möjliggör Tbps-toppdataflöde med latens på mikrosekundnivå. Det finns dock flera begränsningar för att använda ett sådant högfrekvensspektrum.

En av de viktigaste utmaningarna framöver är att THz-signalen dämpas avsevärt i luften, vilket begränsar överföringsräckvidden och gör den lätt blockerad av hinder. Eftersom fysikens lagar inte kan ignoreras, är det mest avgörande elementet för att skapa en enhet för högfrekvent kommunikation att tillhandahålla tillräckligt med energi för att uppnå ett rimligt överföringsområde, även som en del av en antennuppsättning.

Att välja rätt halvledare för att öka länkräckvidden är det mest kritiska. Nedan finns en översikt över val av halvledarteknik som fungerar över 100 GHz-spektrumet. CMOS kan täcka enheter som arbetar under 150 GHz, särskilt för enheter som kräver kortdistanskommunikation (för längre räckvidd kan användning av andra halvledare som SiGe eller III-V för effektförstärkare fortfarande krävas). När det kommer till frekvenser över 200 GHz kommer dock en kombination av CMOS för logik och III-V transistorer för lågbrusförstärkare och effektförstärkare vara vägen att gå. SiGe BiCMOS-teknik ger för närvarande den bästa kompromissen när det gäller prestanda, låg kostnad och enkel integration för frekvenser från 200 GHz till 500 GHz. InP kan vara den ultimata THz-tekniken och kan vara lämplig i applikationer där kostnaden inte är det primära problemet.

Översikt över val av halvledarteknik för THz RF. Källa: IDTechEx – "6G Market 2023-2043: Technology, Trends, Forecasts, Players"

Andra aktiva forsknings- och utvecklingsområden förutom halvledarteknik inkluderar behovet av att hitta material med ultralåg förlust med låg dielektricitetskonstant och solbränningsförlust för att undvika betydande överföringsförluster, utveckla en ny förpackningsmetodik som tätt integrerar RF-komponenterna med antenner, och hantera ström- och värmeproblem när enheterna blir mer kompakta och komplexa. IDTechExs 6G-marknadsundersökningsrapport, "6G-marknaden 2023-2043: Teknik, trender, prognoser, spelare", diskuterar dessa utmaningar i detalj.

Applikationer som kan ge bränsle till 6G-antagande

Det är viktigt att identifiera viktiga affärsanvändningsfall för att stimulera införandet av ny teknik. Trots operatörernas överlägsna prestanda som 5G mmWave ger, har mmWave-marknaden ännu inte tagit fart trots år av 5Gs kommersialisering. De allra flesta 5G-utbyggnader fortsätter att använda 5G under 6 GHz. Anledningarna? Den enda anledningen som de flesta nämner, enligt IDTechEx primära intervjuer, är frånvaron av applikationer som endast kan aktiveras av mmWave och ingen annan teknik. Samma fråga om 6G kommer att ställas: varför behövs det?

Ur ett konsumentperspektiv kommer det förmodligen inte att vara attraktivt att ha en Tbps datalänk och mikrosekundsnivå latency men att betala en högre prenumerationsavgift om applikationerna på deras mobila enheter är i stort sett desamma som de har just nu. Vi har hört mycket om hypes som pågår metaverse som möjliggörs av 5G och 6G, men ändå saknas de verkliga användningsfallen som kan driva på en utbredd användning. Det bör dock inte glömmas bort att 6G kommer att ha sin unika förmåga inom avkänning, avbildning, exakt positionering och så vidare. Dessa egenskaper kommer att öppna andra affärsanvändningsfall och göra det möjligt för 6G att användas inom områden bortom mobil kommunikation, vilket ytterligare kan driva avancerad digitalisering och automatisering av olika industrier. Till exempel att använda 6G-nätverk för att uppnå exakt uppfattning och positionering på centimeternivå av mobila robotar, vilket visar förmågan att fjärrstyra mobila robotar för att plocka upp och bära olika föremål. Samtidigt bär denna överföringslänk också trådlös höghastighetsöverföring av högupplöst video i realtid mellan den mobila roboten och styrenheten, vilket möjliggör synestesiintegrering. Dessutom, eftersom spektrumet expanderar över 275 GHz, inkluderar intressanta användningsfall värda att lyfta fram användningen av THz-anslutningar som trådlösa länkar för att ersätta fiber för datacenter, vilket möjliggör omkonfigurerbara rutter och tillåter minskning av storleken på server/router-rack, och naturligtvis , betydande kostnadsminskning; och skapa en eller flera punkt-till-punkt höghastighetskommunikationslänkar inom en enhet, vilket möjliggör snabbare routing.

Sammanfattningsvis är de starka affärsfall IDTechEx ser för 6G för närvarande centrerade på business-to-business användningsfall. Detta innebär dock inte att 6G inte kommer att vara avgörande på konsumentkommunikationsmarknaderna; snarare måste ett övertygande användningsfall påvisas för att främja en utbredd användning på konsumentmarknaderna.

Läs hela historien här ...