6G

6G

6G, התקן לתקשורת סלולרית מהדור השישי, נקרא גם טכנולוגית התקשורת הסלולרית מהדור השישי. הקידום העיקרי הוא פיתוח האינטרנט של הדברים. נכון לנובמבר 2019, 6G עדיין בפיתוח. יכולת ההעברה של 6G עשויה להיות מוגברת פי 100 לעומת 5G, וייתכן שההשהיה של הרשת תקטן מצמצום של אלפיות השנייה למיקרו-שניות.
ב- 3 בנובמבר 2019, משרד המדע והטכנולוגיה, יחד עם נציבות הפיתוח והרפורמה, משרד החינוך, משרד התעשייה וטכנולוגיית המידע, האקדמיה הסינית למדעים והקרן למדע הטבע בסין ארגנו 6G עבודות מחקר ופיתוח טכנולוגי בבייג'ינג.

מושגי יסוד
6G, תקן התקשורת הסלולרית מהדור השישי, הוא טכנולוגית תקשורת סלולרית של רשת אלחוטית רעיונית, הידועה גם כטכנולוגיית התקשורת הניידת מהדור השישי. הקידום העיקרי הוא פיתוח האינטרנט.
רשת 6G תהיה עולם מחובר לחלוטין עם תקשורת אלחוטית ולוויינית יבשתית משולבת. על ידי שילוב של תקשורת לוויינית בתקשורת סלולרית 6G והשגת כיסוי גלובלי חלק, אותות רשת יכולים להגיע לכל כפר מרוחק, ולאפשר לחולים באזורי הר עמוקים לקבל רפואת ילדים וילדים לקבל חינוך מרחוק. בנוסף, עם מערכת מיקום הלוויין הגלובלית, מערכת לוויין טלקומוניקציה, מערכת לוויין תדמית אדמית ורשת קרקע 6G, הכיסוי המלא של קרקע ואוויר יכול גם לעזור לבני אדם לחזות את מזג האוויר ולהגיב במהירות לאסונות טבע. זה העתיד של 6G. טכנולוגיית תקשורת 6G אינה עוד פריצת דרך בקיבולת רשת פשוטה ובקצב ההעברה. זה גם לצמצם את הפער הדיגיטלי ולהשיג את "המטרה הסופית" של חיבור בין הכל. זו המשמעות של 6G.

טכנולוגיות קשורות
טרהרץ
6G ישתמש בפס התדרים Terahertz (THz), וה"צפיפות "של רשתות 6G תגיע לרמה חסרת תקדים. עד אז, הסביבה שלנו תהיה מלאה בתחנות בסיס קטנות. פס הטרהרטץ מתייחס ל- 100GHz-10THz, שהוא פס תדרים הגבוה בהרבה מ- 5G. מתקשורת 1G (0.9GHz) ל- 4G (מעל 1.8GHZ), תדירות הגלים האלקטרומגנטיים האלחוטיים בהם אנו משתמשים עולה. מכיוון שככל שהתדר גבוה יותר, כך טווח רוחב הפס המותר גדול יותר, וכמות הנתונים שניתן להעביר בכל זמן יחידה גדולה יותר, וזה מה שאנחנו מכנים בדרך כלל "מהירות הרשת הפכה מהירה יותר." עם זאת, סיבה עיקרית נוספת להתפתחות להקות תדרים היא שמשאבי הפס הנמוכים מוגבלים. ממש כמו כביש מהיר, גם אם הוא רחב, יש גבול למספר המכוניות שניתן להכיל. כאשר הדרך לא מספיקה, הרכב ייחסם ולא יוכל לנוע בחופשיות. נכון לעכשיו, יש לשקול פיתוח דרך נוספת. הדבר נכון גם לגבי משאבי הספקטרום. עם העלייה במספר המשתמשים ומספר המכשירים החכמים, רוחב הפס המוגבל של הספקטרום צריך לשרת יותר מסופים, מה שיגרום לאיכות השירות של כל מסוף להתדרדר באופן חמור. השיטה האפשרית לפיתרון בעיה זו היא פיתוח רצועות תדר תקשורת חדשות והרחבת רוחב הפס של התקשורת. רצועות התדר העיקריות 4G של שלושת המפעילות העיקריות בסין ממוקמות בחלק של פס התדרים שבין 1.8GHz-2.7GHz, ופס התדרים הזרם המרכזי של 5G שהוגדר על ידי ארגון התקנים הבינלאומי לתקשורת הוא 3GHz-6GHz, ששייך ל פס תדר הגל המילימטר. ב- 6G הוא ייכנס לפס ה- Terahertz בתדירות הגבוהה יותר, ובזמן זה גם ייכנס לרצועת הגל התת-מילימטר. גו ליג'ון, חוקר במצפה האסטרונומי הלאומי של האקדמיה הסינית למדעים, אמר "הטרהרץ נקרא תת מילימטר באסטרונומיה". "תחנות המצפה מסוג זה בדרך כלל מאוד גבוהות ויבשות מאוד, כמו אנטארקטיקה ומדבר האקטמה של צ'ילה." ואז, כשמדובר ב"צפיפות "הרשת בעידן 6G, נוקף אותנו בתחנות בסיס קטנות? זה כרוך בכיסוי של תחנת הבסיס, כלומר מרחק השידור של האות של תחנת הבסיס. באופן כללי, ישנם גורמים רבים המשפיעים על הכיסוי של תחנת הבסיס, כמו תדר האות, כוח השידור של תחנת הבסיס, גובה תחנת הבסיס וגובה מסוף הנייד. מבחינת תדירות האות, ככל שהתדר גבוה יותר, כך אורך הגל קצר יותר, כך יכולת הדיפרקציה של האות (נקראת גם דיפרקציה, כאשר נתקל במכשול במהלך התפשטות גלים אלקטרומגנטיים, כאשר גודל המכשול הזה קרוב ל אורך הגל של הגל האלקטרומגנטי, הגל האלקטרומגנטי יכול להתנתק מקצה האובייקט. שבר יכול לסייע להפרחת צל יכול לעזור לכסות את שטח הצל), ככל שהאובדן גרוע יותר, כך האובדן גדול יותר. וההפסד הזה יגדל עם הגדלת מרחק השידור, והטווח המכוסה על ידי תחנת הבסיס יקטן בהתאם. התדר של אות 6G נמצא כבר ברמת הטרהרץ, ותדר זה קרוב לספקטרום של רמת האנרגיה של הסיבוב המולקולרי, והוא נספג בקלות על ידי מולקולות מים באוויר, כך שהמרחק הנע בחלל אינו רחוק כאות 5G, כך 6G זקוק ליותר תחנות בסיס כדי "ממסר". פס התדרים בו משתמשים 5G גבוה מ- 4G. מבלי לקחת בחשבון גורמים אחרים, הכיסוי של תחנות בסיס 5G הוא באופן טבעי קטן יותר מזה של 4G. עם פס התדרים הגבוה יותר של 6G, הכיסוי של תחנות הבסיס יהיה קטן יותר. לכן הצפיפות של תחנות בסיס 5G גבוהה בהרבה מזו של 4G. בעידן 6G צפיפות תחנות הבסיס לא תגדל.

ריבוי מרבבים
6G תשתמש ב"טכנולוגיית מרבב מרחבי ", תחנות בסיס 6G יוכלו לגשת למאות ואפילו אלפי חיבורים אלחוטיים בו זמנית, ויכולתה תגיע פי 1000 מזו של תחנות בסיס 5G. ציינתי קודם כי 6G ישתמש בפס terahertz, אם כי משאב תדרים גבוה-פס זה שופע ויכולת המערכת גדולה. עם זאת, מערכות תקשורת סלולרית המשתמשות במנשאים בתדרים גבוהים עומדות בפני האתגרים הקשים של שיפור הכיסוי והפחתת הפרעות.
כאשר תדר האות עולה על 10 ג'יגה הרץ, מצב ההתפשטות העיקרי שלו כבר אינו עקור. עבור קישורי ריבוי בלתי-ראייתיים, השתקפות ופיזור הם שיטות התפשטות העיקרית. במקביל, ככל שהתדירות גבוהה יותר, אובדן ההתפשטות גדול יותר, מרחק הכיסוי קצר יותר, ויכולת ההפרדה חלשה יותר. גורמים אלה יגדילו מאוד את הקושי בכיסוי האותות. לא רק 6G, אלא גם 5G בפס הגל המילימטר. 5G משתמש ב- Massive MIMO וביצירת קרניים כדי לפתור בעיות אלה. אות הטלפון הנייד שלנו מחובר לתחנת הבסיס של המפעיל, ביתר דיוק, לאנטנה בתחנת הבסיס. טכנולוגיית MIMO מאסיבית היא פשוטה מאוד לומר, היא למעשה להגדיל את מספר האנטנות המשדרות והאנטנות המקבלות, כלומר לתכנן מערך רב אנטנות כדי לפצות את ההפסדים בנתיב התדר הגבוה. בעזרת תצורה של אנטנות MIMO מרובות, ניתן להגדיל את כמות הנתונים שיש להעביר ולהשתמש בטכנולוגיית המרבב המרחבי. בסוף השידור, זרם הנתונים בעל השיעור הגבוה מחולק לזרמי תת נתונים בקצב נמוך נמוך יותר, וזרמי תת נתונים שונים מועברים באותה פס תדרים באנטנות שידור שונות. מכיוון שתעלות המשנה המרחביות בין מערכי האנטנות בקצה המשדר לבין הקצה המקבל הן שונות די הצורך, המקלט יכול להבחין בזרמי תת-נתונים מקבילים אלה מבלי לשלם משאבי תדר או זמן נוספים. היתרון בטכנולוגיה זו הוא בכך שהיא יכולה להגדיל את יכולת הערוץ ולהגדיל את השימוש בספקטרום מבלי לצרוך רוחב פס נוסף ולצרוך כוח שידור נוסף. עם זאת, מערך הרב אנטנות של MIMO מרכז את מרבית האנרגיה המועברת באזור צר מאוד. כלומר, ככל שמספר האנטנות גדול יותר, כך רוחב הקורה צר יותר. היתרון בכך הוא שיהיה פחות הפרעה בין קורות שונות ובין משתמשים שונים, מכיוון שלקורות שונות יש אזורי מיקוד משלהם, אזורים אלה הם קטנים מאוד ואין צמתים רבים זה בזה. אבל זה מביא גם בעיה נוספת: הקורה הצרה הנפלטת מתחנת הבסיס אינה כל-כיוונית 360 מעלות, כיצד להבטיח שהקרן תוכל לכסות משתמשים בכל כיוון סביב תחנת הבסיס? נכון לעכשיו, הגיע הזמן שהטכנולוגיה המתפתחת בקורה תציג את קסומה. במילים פשוטות, הטכנולוגיה המתפתחת בקורה משתמשת באלגוריתמים מורכבים כדי לנהל ולשלוט בקורה כך שהיא תיראה כמו "זרקור". "זרקורים" אלה יכולים לגלות היכן כל הטלפונים נאספים, ואז לכסות את האות בפוקוס רב יותר. 5G משתמשת בטכנולוגיית MIMO כדי לשפר את השימוש בספקטרום. 6G נמצא בפס תדרים גבוה יותר, ופיתוח נוסף של MIMO בעתיד עשוי לספק תמיכה טכנית מרכזית עבור 6G