6G

6G

6G ، استاندارد ارتباطات سیار نسل ششم ، همچنین از فناوری ارتباطات سیار نسل ششم نامیده می شود. پیشرفت اصلی توسعه اینترنت اشیاء است. از نوامبر 2019 ، 6G هنوز در دست ساخت است. ظرفیت انتقال 6G ممکن است 100 برابر در مقایسه با 5G افزایش یابد ، و تأخیر شبکه ممکن است از میلی ثانیه به میکرو ثانیه باشد.
در تاریخ 3 نوامبر 2019 ، وزارت علوم و فناوری به همراه کمیسیون توسعه و اصلاحات ، وزارت آموزش ، وزارت صنعت و فناوری اطلاعات ، آکادمی علوم چین و بنیاد علوم طبیعی چین 6G را ترتیب دادند تحقیقات و توسعه فن آوری در پکن.

مفاهیم اساسی
6G ، استاندارد ارتباطات سیار نسل ششم ، یک فناوری ارتباطی تلفن همراه بی سیم مفهومی است ، همچنین به عنوان فن آوری ارتباطات سیار نسل ششم شناخته می شود. پیشرفت اصلی توسعه اینترنت است.
شبکه 6G دنیایی کاملاً متصل با ارتباطات بی سیم و ماهواره ای زمینی است که یکپارچه است. با ادغام ارتباطات ماهواره ای در ارتباطات موبایل 6G و دستیابی به پوشش جهانی بدون درز ، سیگنال های شبکه می توانند به هر روستای دورافتاده برسند و به بیماران در مناطق کوهستانی عمیق اجازه می دهند از طریق پزشکی و کودکان از راه دور آموزش دریافت کنند. علاوه بر این ، با داشتن سیستم موقعیت یابی ماهواره ای جهانی ، سیستم ماهواره ای ارتباط از راه دور ، سیستم ماهواره ای تصویر زمین و شبکه زمینی 6G ، پوشش کامل زمین و هوا همچنین می تواند به انسان در پیش بینی وضعیت هوا کمک کند و به سرعت در مقابل بلایای طبیعی پاسخ دهد. این آینده 6G است. فناوری ارتباطات 6G دیگر یک موفقیت بزرگ در ظرفیت شبکه و سرعت انتقال نیست. همچنین محدود کردن شکاف دیجیتالی و رسیدن به "هدف نهایی" اتصال همه چیز است. این اهمیت 6G است.

فن آوری های مرتبط
تراهرتز
6G از باند فرکانس terahertz (THz) استفاده می کند و "تراکم" شبکه های 6G به سطح بی سابقه ای می رسد. تا آن زمان ، محیط اطراف ما مملو از ایستگاه های پایه کوچک خواهد بود. باند terahertz به 100GHz-10THz اشاره دارد ، که یک باند فرکانس بسیار بالاتر از 5G است. از ارتباطات 1G (0.9GHz) تا 4G (بالاتر از 1.8GHZ) ، فرکانس امواج الکترومغناطیسی بی سیم مورد استفاده ما در حال افزایش است. از آنجا که هرچه فرکانس بالاتر باشد ، دامنه پهنای باند مجاز بزرگتر است و مقدار داده قابل انتقال در هر واحد واحد نیز بیشتر است ، این چیزی است که ما معمولاً "سرعت شبکه سریعتر کرده است" می باشد. با این حال ، دلیل اصلی دیگر برای توسعه باندهای فرکانس این است که منابع کم باند محدود هستند. درست مثل بزرگراه ، حتی اگر گسترده باشد ، تعداد اتومبیل هایی که می توانند در آن جای بگیرند ، محدودیتی دارند. وقتی جاده کافی نباشد ، وسیله نقلیه مسدود شده و قادر به حرکت آزاد نخواهد بود. در این زمان لازم است که جاده دیگری را توسعه دهیم. در مورد منابع طیف نیز همین موضوع صادق است. با افزایش تعداد کاربران و تعداد دستگاه های هوشمند ، پهنای باند محدود طیف نیاز به سرویس ترمینال های بیشتری دارد و این باعث می شود کیفیت خدمات هر ترمینال به شدت خراب شود. روش امکان پذیر برای حل این مشکل ، ایجاد باند های جدید فرکانس ارتباطی و گسترش پهنای باند ارتباطی است. باندهای فرکانس اصلی 4G از سه اپراتور اصلی در چین در بخشی از باند فرکانس بین 1.8GHz-2.7GHz قرار دارد و باند اصلی فرکانس 5G که توسط سازمان بین المللی استاندارد ارتباطات از راه دور تعریف شده است 3GHz-6GHz است که متعلق به باند فرکانس موج میلی متر در 6G وارد فرکانس بالاتر باند terahertz می شود و در این زمان نیز به باند موج زیر میلی متر وارد می شود. گو لیجون ، محقق رصدخانه ملی نجوم آکادمی علوم چین گفت: "تراهرتز در نجوم به زیر میلی متر گفته می شود." "ایستگاه های این رصدخانه ها به طور کلی بسیار زیاد و بسیار خشک است ، مانند قطب جنوب و کویر آکتاما شیلی." سپس ، وقتی صحبت از "تراکم" شبکه در دوره 6G می شود ، ما توسط ایستگاه های پایه کوچک احاطه می شویم؟ این شامل پوشش ایستگاه پایه ، یعنی فاصله انتقال سیگنال ایستگاه پایه است. به طور کلی ، عوامل زیادی وجود دارد که در پوشش ایستگاه پایه تأثیر می گذارد ، مانند فرکانس سیگنال ، قدرت انتقال ایستگاه پایه ، ارتفاع ایستگاه پایه و ارتفاع ترمینال موبایل. از نظر فرکانس سیگنال ، هر چه فرکانس بیشتر باشد ، طول موج کوتاهتر است ، بنابراین توانایی پراش سیگنال (که به آن پراش نیز گفته می شود) وقتی مانعی در هنگام انتشار امواج الکترومغناطیسی رخ می دهد ، وقتی اندازه این مانع نزدیک باشد طول موج موج الکترومغناطیسی ، موج الکترومغناطیسی می تواند از لبه جسم پراکندگی استفاده کند. پراش می تواند به پراش سایه کمک کند تا بتواند ناحیه سایه را پوشانده باشد) ، هرچه ضریب بدتر باشد ، ضرر بیشتر است. و این میزان تلفات با افزایش فاصله انتقال افزایش می یابد و محدوده تحت پوشش ایستگاه پایه بر این اساس کاهش می یابد. فرکانس سیگنال 6G در حال حاضر در سطح تراهرتز است و این فرکانس نزدیک به طیف سطح انرژی چرخش مولکولی است و به راحتی توسط مولکول های آب در هوا جذب می شود ، بنابراین مسافت طی شده در فضا به اندازه کافی نیست. به عنوان سیگنال 5G ، بنابراین 6G به "ایستگاه های پایه" بیشتری احتیاج دارد. باند فرکانس مورد استفاده 5G بالاتر از 4G است. بدون در نظر گرفتن عوامل دیگر ، پوشش ایستگاه های پایه 5G به طور طبیعی از 4G کمتر است. با باند فرکانس بالاتر 6G ، پوشش ایستگاه های پایه کوچکتر خواهد بود. بنابراین ، چگالی ایستگاه های پایه 5G بسیار بیشتر از 4G است. در دوره 6G ، تراکم ایستگاه های پایه افزایش نخواهد یافت.

چند برابر سازی مکانی
6G از "فناوری چند برابر سازی مکانی" استفاده می کند ، ایستگاه های پایه 6G قادر خواهند بود همزمان به صدها یا حتی هزاران اتصال بی سیم دسترسی پیدا کنند و ظرفیت آن به 1000 برابر ایستگاه های پایه 5G برسد. من قبلاً اشاره کردم که 6G از باند terahertz استفاده می کند ، اگرچه این منبع فرکانس باند بالا فراوان است و ظرفیت سیستم بزرگ است. با این حال ، سیستم های ارتباطی سیار با استفاده از حامل های با فرکانس بالا با مشکلات جدی در جهت بهبود پوشش و کاهش تداخلات مواجه هستند.
هنگامی که فرکانس یک سیگنال از 10 گیگاهرتز فراتر رود ، حالت انتشار اصلی آن دیگر پراش نیست. برای پیوندهای انتشار غیر خط بینایی ، بازتاب و پراکندگی روشهای اصلی انتشار سیگنال هستند. در همین زمان ، هرچه فرکانس بالاتر باشد ، از بین رفتن انتشار بیشتر است ، فاصله پوشش آن کوتاهتر است و توانایی پراش ضعیف تر است. این عوامل دشواری پوشش سیگنال را به شدت افزایش می دهد. نه تنها 6G بلکه 5G در باند موج میلی متر. 5G برای حل این مشکلات از Massive MIMO و beamforming استفاده می کند. سیگنال تلفن همراه ما به طور دقیق تر به ایستگاه پایه اپراتور متصل می شود ، دقیق تر آنتن در ایستگاه پایه است. گفتنی است که فناوری MIMO Massive بسیار ساده است ، در واقع افزایش تعداد آنتن های انتقال دهنده و دریافت آنتن ها است ، یعنی طراحی یک آرایه چند آنتن برای جبران خسارات موجود در مسیر فرکانس بالا. با پیکربندی چندین آنتن MIMO ، می توان مقدار داده منتقل شده را افزایش داد و از فناوری multiplexing فضایی استفاده کرد. در انتهای انتقال ، جریان داده با سرعت بالا به چندین جریان زیر داده با نرخ پایین تر تقسیم می شود و جریانهای فرعی داده های مختلف در همان باند فرکانس در آنتن های مختلف انتقال داده می شوند. از آنجا که زیر کانال های فضایی بین آرایه های آنتن در انتهای فرستنده و انتهای گیرنده به اندازه کافی متفاوت هستند ، گیرنده می تواند این جریانهای فرعی داده موازی را بدون پرداخت فرکانس اضافی یا منابع زمانی متمایز کند. مزیت این فناوری این است که می تواند ظرفیت کانال را افزایش داده و بهره وری طیف را بدون مصرف پهنای باند اضافی و مصرف توان انتقال اضافی افزایش دهد. با این حال ، آرایه چند آنتن MIMO بیشتر انرژی منتقل شده را در یک منطقه بسیار باریک متمرکز می کند. یعنی هرچه تعداد آنتن ها بزرگتر باشد ، عرض پرتو باریک تر است. مزیت این امر اینست که تداخل کمتری بین تیرهای مختلف و بین کاربران مختلف وجود خواهد داشت ، زیرا تیرهای مختلف مناطق تمرکز خاص خود را دارند ، این مناطق بسیار ناچیز است و تلاقی زیادی بین یکدیگر وجود ندارد. اما مشکل دیگری را نیز به وجود می آورد: پرتوی باریک ساطع شده توسط ایستگاه پایه ، 360 درجه همه کاره نیست ، چگونه اطمینان حاصل شود که پرتو می تواند کاربران را از هر جهت در اطراف ایستگاه پایه تحت پوشش قرار دهد؟ در این زمان ، زمان آن فرا رسیده است که فناوری پرتوهای جادویی خود را نشان دهد. به عبارت ساده تر ، فناوری پرتوی از الگوریتم های پیچیده ای برای مدیریت و کنترل پرتو استفاده می کند تا آن را مانند "نورافکن" جلوه دهد. این "چراغهای نورافکن" می توانند دریابند که تلفن ها در کجا جمع شده اند ، و سپس سیگنال را با تمرکز بیشتری پوشش می دهند. 5G از فناوری MIMO برای بهبود استفاده از طیف استفاده می کند. 6G در یک باند فرکانس بالاتر قرار دارد و توسعه بیشتر MIMO در آینده احتمالاً پشتیبانی فنی کلیدی برای 6G را ارائه می دهد.