6G
6G, το πρότυπο κινητής επικοινωνίας έκτης γενιάς, ονομάζεται επίσης τεχνολογία κινητής επικοινωνίας έκτης γενιάς. Η κύρια προώθηση είναι η ανάπτυξη του Διαδικτύου των πραγμάτων. Από τον Νοέμβριο του 2019, η 6G βρίσκεται ακόμη υπό ανάπτυξη. 6G μπορεί να αυξηθεί κατά 100 φορές σε σύγκριση με το 5G και η καθυστέρηση του δικτύου μπορεί να μειωθεί από τα χιλιοστά του δευτερολέπτου στα μικροδευτερόλεπτα.
Στις 3 Νοεμβρίου 2019, το Υπουργείο Επιστημών και Τεχνολογίας, μαζί με την Επιτροπή Ανάπτυξης και Μεταρρυθμίσεων, το Υπουργείο Παιδείας, το Υπουργείο Βιομηχανίας και Πληροφορικής, την Κινεζική Ακαδημία Επιστημών και το Ίδρυμα Φυσικών Επιστημών της Κίνας, τεχνολογικής έρευνας και ανάπτυξης στο Πεκίνο.
ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ
6G, το πρότυπο κινητής επικοινωνίας έκτης γενιάς, είναι μια τεχνολογία κινητής επικοινωνίας εννοιολογικού ασύρματου δικτύου, γνωστή και ως τεχνολογία κινητής επικοινωνίας έκτης γενιάς. Η κύρια προώθηση είναι η ανάπτυξη του Διαδικτύου.
Το δίκτυο 6G θα είναι ένας πλήρως συνδεδεμένος κόσμος με ολοκληρωμένες επίγειες ασύρματες και δορυφορικές επικοινωνίες. Με την ενσωμάτωση των δορυφορικών επικοινωνιών σε κινητές επικοινωνίες 6G και την επίτευξη απρόσκοπτης παγκόσμιας κάλυψης, τα σήματα δικτύου μπορούν να φτάσουν σε οποιοδήποτε απομακρυσμένο χωριό, επιτρέποντας σε ασθενείς σε βαθιές ορεινές περιοχές να λαμβάνουν τηλεϊατρική και παιδιά να λαμβάνουν εξ αποστάσεως εκπαίδευση. Επιπλέον, με το παγκόσμιο δορυφορικό σύστημα εντοπισμού θέσης, το τηλεπικοινωνιακό δορυφορικό σύστημα, το δορυφορικό σύστημα εδάφους και το δίκτυο εδάφους 6G, η πλήρης κάλυψη του εδάφους και του αέρα μπορεί επίσης να βοηθήσει τους ανθρώπους να προβλέψουν τον καιρό και να ανταποκριθούν γρήγορα σε φυσικές καταστροφές. Αυτό είναι το μέλλον του 6G. Η τεχνολογία επικοινωνίας 6G δεν είναι πλέον μια σημαντική ανακάλυψη στην απλή χωρητικότητα δικτύου και το ρυθμό μετάδοσης. Είναι επίσης να περιορίσουμε το ψηφιακό χάσμα και να επιτύχουμε τον "τελικό στόχο" της διασύνδεσης όλων. Αυτή είναι η σημασία του 6G.
Σχετικές τεχνολογίες
Terahertz
6G θα χρησιμοποιήσει τη ζώνη συχνοτήτων terahertz (THz) και η "πυκνότητα" των δικτύων 6G θα φτάσει σε ένα πρωτοφανές επίπεδο. Μέχρι τότε, το περιβάλλον μας θα είναι γεμάτο από μικρούς σταθμούς βάσης. Η ζώνη terahertz αναφέρεται σε 100GHz-10THz, η οποία είναι μια ζώνη συχνοτήτων πολύ μεγαλύτερη από 5G. Από την επικοινωνία 1G (0.9GHz) έως 4G (πάνω από 1.8GHZ), η συχνότητα των ασύρματων ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων που χρησιμοποιούμε αυξάνεται. Επειδή όσο υψηλότερη είναι η συχνότητα, τόσο μεγαλύτερη είναι η επιτρεπόμενη περιοχή εύρους ζώνης και όσο μεγαλύτερο είναι το μέγεθος των δεδομένων που μπορούν να μεταφερθούν ανά μονάδα χρόνου, αυτό συνήθως αποκαλούμε "η ταχύτητα του δικτύου έχει γίνει ταχύτερη". Ωστόσο, ένας άλλος βασικός λόγος για την ανάπτυξη των ζωνών συχνοτήτων είναι ότι οι πόροι χαμηλής ζώνης είναι περιορισμένοι. Ακριβώς όπως μια εθνική οδό, ακόμη και αν είναι ευρεία, υπάρχει ένα όριο στον αριθμό των αυτοκινήτων που μπορούν να φιλοξενηθούν. Όταν ο δρόμος δεν είναι αρκετός, το όχημα θα μπλοκαριστεί και δεν θα μπορέσει να κινηθεί ελεύθερα. Αυτή τη στιγμή, είναι απαραίτητο να εξεταστεί η ανάπτυξη ενός άλλου δρόμου. Το ίδιο ισχύει και για τους πόρους του ραδιοφάσματος. Με την αύξηση του αριθμού των χρηστών και του αριθμού των έξυπνων συσκευών, το περιορισμένο εύρος ζώνης φάσματος πρέπει να εξυπηρετεί περισσότερους τερματικούς σταθμούς, γεγονός που θα επιφέρει σοβαρή επιδείνωση της ποιότητας των υπηρεσιών κάθε τερματικού. Η εφικτή μέθοδος επίλυσης αυτού του προβλήματος είναι η ανάπτυξη νέων ζωνών συχνοτήτων επικοινωνίας και η επέκταση του εύρους ζώνης επικοινωνίας. Οι κυριότερες ζώνες συχνοτήτων 4G των τριών μεγάλων φορέων στην Κίνα βρίσκονται σε ένα τμήμα της ζώνης συχνοτήτων μεταξύ 1,8GHz-2.7GHz και η κύρια ζώνη συχνοτήτων 5G που καθορίζεται από τον Διεθνή Οργανισμό Τηλεπικοινωνιακών Προτύπων είναι 3GHz-6GHz, η οποία ανήκει τη ζώνη συχνοτήτων των χιλιοστομετρικών κυμάτων. Στο 6G, θα εισέλθει στη ζώνη terahertz υψηλότερης συχνότητας και αυτή τη στιγμή θα εισέλθει στη ζώνη κυμάτων υπο-χιλιοστών. "Το terahertz ονομάζεται υπο-χιλιοστό στην αστρονομία", δήλωσε ο Gou Lijun, ερευνητής στο Εθνικό Αστρονομικό Παρατηρητήριο της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών. "Οι σταθμοί αυτών των παρατηρητηρίων είναι γενικά πολύ ψηλοί και πολύ ξηροί, όπως η Ανταρκτική και η έρημος της ακτάμα της Χιλής". Στη συνέχεια, Όταν πρόκειται για την "πυκνότητα" του δικτύου στην εποχή 6G, θα περιβληθούν από μικρούς σταθμούς βάσης; Αυτό περιλαμβάνει την κάλυψη του σταθμού βάσης, δηλαδή της απόστασης μετάδοσης του σήματος του σταθμού βάσης. Γενικά, υπάρχουν πολλοί παράγοντες που επηρεάζουν την κάλυψη του σταθμού βάσης, όπως η συχνότητα του σήματος, η ισχύς μετάδοσης του σταθμού βάσης, το ύψος του σταθμού βάσης και το ύψος του κινητού τερματικού. Όσον αφορά τη συχνότητα του σήματος, όσο πιο μεγάλη είναι η συχνότητα, τόσο μικρότερο είναι το μήκος κύματος, τόσο η δυνατότητα διάθλασης του σήματος (που ονομάζεται επίσης περίθλαση όταν συναντάμε εμπόδιο κατά τη διάδοση των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων, όταν το μέγεθος αυτού του εμποδίου είναι κοντά το μήκος κύματος του ηλεκτρομαγνητικού κύματος, το ηλεκτρομαγνητικό κύμα μπορεί να διεισδύσει από την άκρη του αντικειμένου. Η διάθλαση μπορεί να βοηθήσει στη σκίαση της σκιάς μπορεί να βοηθήσει στην κάλυψη της περιοχής σκιάς), όσο χειρότερη είναι η απώλεια, τόσο μεγαλύτερη είναι η απώλεια. Και αυτή η απώλεια θα αυξηθεί με την αύξηση της απόστασης μετάδοσης και η περιοχή που καλύπτεται από τον σταθμό βάσης θα μειωθεί αναλόγως. Η συχνότητα του σήματος 6G βρίσκεται ήδη στο επίπεδο terahertz και αυτή η συχνότητα είναι κοντά στο φάσμα της ενεργειακής στάθμης της μοριακής περιστροφής και απορροφάται εύκολα από τα μόρια νερού στον αέρα, οπότε η απόσταση που διανύθηκε στο διάστημα δεν είναι τόσο μακριά ως σήμα 5G, οπότε το 6G χρειάζεται περισσότερους σταθμούς βάσης για "αναμετάδοση". Η ζώνη συχνοτήτων που χρησιμοποιείται από το 5G είναι μεγαλύτερη από 4G. Χωρίς να ληφθούν υπόψη άλλοι παράγοντες, η κάλυψη σταθμών βάσης 5G είναι φυσικά μικρότερη από αυτή των 4G. Με τη ζώνη υψηλότερης συχνότητας 6G, η κάλυψη των σταθμών βάσης θα είναι μικρότερη. Ως εκ τούτου, η πυκνότητα σταθμών βάσης 5G είναι πολύ υψηλότερη από αυτή των 4G. Στην εποχή του 6G, η πυκνότητα των σταθμών βάσης δεν θα αυξηθεί.
Χωρική πολυπλεξία
6G θα χρησιμοποιήσει την "τεχνολογία χωρικής πολυπλεξίας", οι σταθμοί βάσης 6G θα μπορούν να έχουν εκατοντάδες ή και χιλιάδες ασύρματες συνδέσεις ταυτόχρονα και η χωρητικότητά τους θα φτάσει 1000 φορές εκείνη των σταθμών βάσης 5G. Ανέφερα προηγουμένως ότι η 6G θα χρησιμοποιήσει τη ζώνη terahertz, αν και αυτή η πηγή υψηλής συχνότητας είναι άφθονη και η χωρητικότητα του συστήματος είναι μεγάλη. Ωστόσο, τα συστήματα κινητής επικοινωνίας που χρησιμοποιούν φορείς υψηλής συχνότητας αντιμετωπίζουν τις σοβαρές προκλήσεις της βελτίωσης της κάλυψης και της μείωσης των παρεμβολών.
Όταν η συχνότητα ενός σήματος υπερβαίνει τα 10 GHz, ο κύριος τρόπος διάδοσης του δεν είναι πλέον περίθλαση. Για τους συνδέσμους διάδοσης της ορατότητας, η ανάκλαση και η σκέδαση είναι οι κύριες μέθοδοι διάδοσης του σήματος. Ταυτόχρονα, όσο μεγαλύτερη είναι η συχνότητα, τόσο μεγαλύτερη είναι η απώλεια διάδοσης, τόσο μικρότερη είναι η απόσταση κάλυψης και τόσο ασθενέστερη είναι η ικανότητα διάθλασης. Αυτοί οι παράγοντες θα αυξήσουν σημαντικά τη δυσκολία κάλυψης του σήματος. Όχι μόνο 6G, αλλά και 5G στη ζώνη χιλιοστομέτρων. Το 5G χρησιμοποιεί Massive MIMO και beamforming για να λύσει αυτά τα προβλήματα. Το σήμα κινητού τηλεφώνου μας είναι συνδεδεμένο με το σταθμό βάσης του χειριστή, με μεγαλύτερη ακρίβεια, την κεραία στο σταθμό βάσης. Η μαζική τεχνολογία MIMO είναι πολύ απλή, είναι στην πραγματικότητα να αυξηθεί ο αριθμός των κεραίων μετάδοσης και των κεραιών λήψης, δηλαδή να σχεδιαστεί ένας πίνακας πολλαπλών κεραιών για να αντισταθμιστούν οι απώλειες στη διαδρομή υψηλής συχνότητας. Με τη διαμόρφωση πολλαπλών κεραιών MIMO, η ποσότητα των προς μετάδοση δεδομένων μπορεί να αυξηθεί και η τεχνολογία χωρικής πολυπλεξίας χρησιμοποιείται. Στο άκρο εκπομπής, η ροή δεδομένων υψηλής ταχύτητας διαιρείται σε πολλαπλές ροές υποδεικτών χαμηλότερου ρυθμού και διάφορες ροές υπο-δεδομένων μεταδίδονται στην ίδια ζώνη συχνοτήτων σε διαφορετικές κεραίες μετάδοσης. Δεδομένου ότι οι χωροί υπο-δίαυλοι μεταξύ των συστοιχιών κεραίας στο άκρο εκπομπής και στο άκρο λήψεως είναι αρκετά διαφορετικοί, ο δέκτης μπορεί να διακρίνει αυτές τις παράλληλες ροές υπο-δεδομένων χωρίς να πληρώνει επιπλέον πόρους συχνότητας ή χρόνου. Το πλεονέκτημα αυτής της τεχνολογίας είναι ότι μπορεί να αυξήσει την χωρητικότητα του καναλιού και να αυξήσει την αξιοποίηση του φάσματος χωρίς να καταναλώσει πρόσθετο εύρος ζώνης και να καταναλώσει πρόσθετη ισχύ εκπομπής. Ωστόσο, η συστοιχία πολλαπλών κεραιών MIMO συγκεντρώνει το μεγαλύτερο μέρος της μεταδιδόμενης ενέργειας σε μια πολύ στενή περιοχή. Δηλαδή, όσο μεγαλύτερος είναι ο αριθμός των κεραιών, τόσο μικρότερο είναι το πλάτος της δέσμης. Το πλεονέκτημα αυτού του γεγονότος είναι ότι θα υπάρξουν λιγότερες παρεμβολές μεταξύ διαφορετικών δοκών και μεταξύ διαφορετικών χρηστών, επειδή οι διαφορετικές δοκοί έχουν τις δικές τους εστίες εστίασης, οι περιοχές αυτές είναι πολύ μικρές και δεν υπάρχει μεγάλη διασταύρωση μεταξύ τους. Αλλά φέρνει και ένα άλλο πρόβλημα: η στενή δέσμη που εκπέμπεται από τον σταθμό βάσης δεν είναι πανευθυντική 360 μοιρών, πώς να εξασφαλίσει ότι η ακτίνα μπορεί να καλύψει τους χρήστες σε οποιαδήποτε κατεύθυνση γύρω από τον σταθμό βάσης; Αυτή τη στιγμή, είναι καιρός η τεχνολογία σχηματισμού ακτίνων να δείξει τη μαγεία της. Για να το θέσουμε απλά, η τεχνολογία σχηματοποίησης δέσμης χρησιμοποιεί σύνθετους αλγορίθμους για να διαχειριστεί και να ελέγξει τη δέσμη ώστε να φανεί σαν "προβολέας". Αυτοί οι "προβολείς" μπορούν να ανακαλύψουν πού συγκεντρώνονται όλα τα τηλέφωνα και να καλύψουν το σήμα με μεγαλύτερη εστίαση. Το 5G χρησιμοποιεί τεχνολογία MIMO για τη βελτίωση της χρήσης του φάσματος. 6G είναι σε υψηλότερη ζώνη συχνοτήτων και η περαιτέρω ανάπτυξη του MIMO στο μέλλον είναι πιθανό να προσφέρει βασική τεχνική υποστήριξη για το 6G
