من المتوقع أن تقدم شبكة الجيل السادس “6G”، مقارنة بسابقتها، إمكانات اتصال أفضل بشكل ملحوظ، مثل معدلات بيانات الذروة على مستوى Tbps، وزمن انتقال بمستوى الميكرو ثانية، والاعتمادية على الشبكة بنسبة 99.99999٪.
على الرغم من أن شبكة 6G تعد بالكثير، فمن غير المرجح أن تكون شبكة الجيل السادس في الحياة اليومية قريبًا، على الرغم من حقيقة أن العديد من الشركات والدول المهمة قد بدأت بالفعل أبحاث 6G، كما هو موضح في الشكل أدناه، تحتاج صناعة الاتصالات إلى معالجة العديد من المشكلات قبل رؤيتها.
نجاح شبكة 6G لا يكمن الصعوبات في تقنية THz فحسب، بل تكمن أيضًا في تحديد التطبيقات التي ستغذي اعتماد الجيل السادس. ستناقش هذه المقالة بعض العقبات المتعلقة بالأجهزة أمام اتصال 6G، بالإضافة إلى التطبيقات المحتملة التي يمكن أن تقود 6G.
التحديات في تقنية THz “تيرا هيرتز عوضاً عن جيجا هيرتز في 5g”
ستستخدم 6G طيفًا أعلى من 100 جيجاهرتز وستصل في النهاية إلى THz. مزايا استخدام مثل هذا التردد العالي واضحة: يمكن استخدام عرض النطاق الترددي الضخم، مما يسمح بتدفق بيانات ضخمة Tbps في زمن انتقال على مستوى الميكروثانية. ومع ذلك، هناك العديد من القيود على استخدام مثل هذا الطيف عالي التردد.
أحد أهم التحديات التي تواجهنا هو أن إشارة THz تخفف بشكل كبير في الهواء، مما يحد من نطاق الإرسال ويجعله يسد بسهولة بسبب العوائق. نظرًا لأنه لا يمكن تجاهل قوانين الفيزياء، فإن العنصر الأكثر أهمية في إنشاء جهاز للاتصال عالي التردد هو توفير طاقة كافية لتحقيق نطاق إرسال معقول، حتى كجزء من مجموعة الهوائي.
يعد اختيار أشباه الموصلات المناسبة لزيادة نطاق الارتباط هو الأكثر أهمية. فيما يلي نظرة عامة على خيارات تقنية أشباه الموصلات التي تعمل فوق طيف 100 جيجاهرتز. يمكن أن تغطي أشباه الموصلات الأجهزة التي تعمل تحت 150 جيجاهرتز، خاصة بالنسبة لأجهزة متطلبات الاتصالات قصيرة المدى (بالنسبة للمدى الأطول، قد لا يزال استخدام أشباه الموصلات الأخرى مثل اشباه موصلات فجوة الحزمة غير المباشرة أو III-V لمضخمات الطاقة مطلوبًا).
عندما يتعلق الأمر بالترددات التي تزيد عن 200 جيجاهرتز، فإن مزيجًا من أشباه الموصلات للمنطق والترانزستورات III-V لمكبرات الصوت منخفضة الضوضاء ومضخمات الطاقة سيكون السبيل للنجاح. توفر تقنية SiGe BiCMOS حاليًا أفضل حل وسط من حيث الأداء والتكلفة المنخفضة وبساطة التكامل للترددات التي تتراوح من 200 جيجاهرتز إلى 500 جيجاهرتز. يمكن أن تكون InP هي تقنية THz النهائية وقد تكون مناسبة في التطبيقات التي لا تكون فيها التكلفة هي الشغل الشاغل.
تشمل مجالات البحث والتطوير الأخرى النشطة إلى جانب تقنيات أشباه الموصلات الحاجة إلى العثور على مواد منخفضة الفقد للغاية مع ثابت عازل منخفض وخسارة تان لتجنب فقدان الإرسال الكبير، وتطوير منهجية تغليف جديدة تدمج بإحكام مكونات التردد اللاسلكي مع الهوائيات، و إدارة مشكلات الطاقة والحرارة حيث تصبح الأجهزة أكثر إحكاما وتعقيدًا.
التطبيقات التي يمكن أن تدعم اعتماد 6G
من الضروري تحديد حالات استخدام الأعمال الرئيسية لتحفيز استيعاب التقنيات الجديدة. على الرغم من الترويج لشركات النقل للأداء المتفوق الذي توفره 5G mmWave، فإن سوق mmWave لم ينطلق بعد على الرغم من سنوات تسويق 5G. تستمر الغالبية العظمى من عمليات بناء 5G في استخدام 5G sub-6 GHz. الأسباب؟ السبب الوحيد الذي يذكره معظم الناس، وفقًا لمقابلات IDTechEx الأساسية، هو عدم وجود تطبيقات لا يمكن تمكينها إلا من خلال mmWave ولا توجد تقنيات أخرى.
من وجهة نظر المستهلك، من المحتمل ألا يكون الحصول على ارتباط بيانات Tbps وزمن انتقال على مستوى الميكروثانية ولكن دفع رسوم اشتراك أعلى أمرًا جذابًا إذا كانت التطبيقات الموجودة على أجهزتهم المحمولة مماثلة تمامًا لما لديهم الآن. لقد سمعنا الكثير عن Hypes التي تجري ابحاثاً في تمكين metaverse بواسطة 5G و 6G، ومع ذلك، لا تزال حالات الاستخدام الواقعية التي يمكن أن تؤدي إلى تبني واسع النطاق غير متوفرة.
ومع ذلك، لا ينبغي أن ننسى أن شبكة الجيل السادس ستتمتع بقدرتها الفريدة على الاستشعار والتصوير وتحديد المواقع بدقة وما إلى ذلك. ستفتح هذه الخصائص حالات استخدام تجارية أخرى وتمكن من استخدام 6G في مجالات تتجاوز الاتصالات المتنقلة، والتي يمكن أن تزيد من التحول الرقمي والأتمتة المتقدمة لمختلف الصناعات. على سبيل المثال، استخدام شبكات 6G لتحقيق تصور دقيق وتحديد المواقع على مستوى السنتيمتر للروبوتات المتنقلة، مما يدل على القدرة على التحكم عن بعد في الروبوتات المتنقلة لالتقاط وحمل أشياء مختلفة. في الوقت نفسه، يحمل رابط النقل هذا أيضًا نقلًا لاسلكيًا عالي السرعة للفيديو عالي الدقة في الوقت الفعلي بين الروبوت المتحرك ووحدة التحكم، مما يتيح تكامل الحس المتزامن.
علاوة على ذلك، نظرًا لتوسع الطيف إلى ما بعد 275 جيجاهرتز، فإن حالات الاستخدام المثيرة للاهتمام التي تستحق تسليط الضوء عليها تشمل استخدام اتصالات THz كروابط لاسلكية لتحل محل الألياف لمراكز البيانات، مما يتيح مسارات قابلة لإعادة التكوين ويسمح بتقليل حجم رفوف الخادم / جهاز التوجيه، وبالطبع، تخفيض كبير في التكلفة؛ وإنشاء رابط واحد أو عدة روابط اتصال عالية السرعة من نقطة إلى نقطة داخل الجهاز، مما يتيح توجيهًا أسرع.
للتلخيص، تتركز حالات العمل على شبكة الجيل السادس حاليًا على حالات الاستخدام بين الشركات. ومع ذلك، هذا لا يعني أن 6G لن تكون ضرورية في أسواق اتصالات للمستهلك؛ بدلاً من ذلك، يجب إثبات حالة استخدام مقنعة من أجل تعزيز التبني على نطاق واسع في الأسواق الاستهلاكية.