6G的挑战和机遇
毫无疑问,6G将遇到前所未有的挑战,其中一些挑战也可能成为机遇:
太赫兹在光频谱中位于微波和红外线之间,但由于其能量低,科学家无法利用其潜力
需要更高频率的前端和调制解调器芯片,可供选择的有GaAs、GaN、InP、SiGe、全耗尽绝缘体上硅(FD-SOI)CMOS
前程/回程方面,高容量连接和高空太阳能无人机可在阳光下飞行5年,中国、德国/法国、英国和美国已经在空中进行了远不足5年的试验。试验包括无人驾驶飞艇,还有将于2021年发射的法国/意大利领先的同温层巴士(Stratobus)。此外,6G还需要数以万计的近地轨道低轨卫星,欧洲和美国的SpaceX正在部署。这些飞机和卫星都不是专门用于6G的,但它们对6G必不可少
需要解决的其他问题包括:
异构硬件对复杂集成到单一平台的限制
实现具有优势的边缘网络设备的能力
3D网络的复杂资源管理
频谱和干扰管理
解决太赫兹大气吸收问题
太赫兹波束管理
物理层安全
太赫兹建模
成本控制
6G的研发对材料供应商来说意味着新的机遇。将在6G中广泛应用的材料包括石墨烯和超材料(超级电容器、热平衡、HEMT晶体管、天线、超表面)以及许多不同的3-5化合物(HEMT晶体管、THz二极管、衬底、能量收集、太阳能飞机等)。
不以为然的质疑
与6G热情相反,相反的观点也很多。有人说,5G已被证明如此昂贵,可能永远不会全面部署,而那些需要更多功能的人可以从5G的更高频率版本中获得,而不需要更多的标准。
IDTechEx指出,如果没有一些现在不存在的东西,6G就不可能实现,而且可能永远也买不起。因为太赫兹光束窄、弱,不走圆角,几乎任何东西都能阻止它,所以需要智能表面,即使是在私人住宅里,也必须有无处不在的通道。
所谓智能曲面有许多名称:“超曲面”、“智能反射曲面(IRS)”、“软件可编程超曲面(SPM)”等。它们由有源太赫兹元件和超材料组成,排列成可单独编程的“瓷砖”。它们必须重定向、放大、准直、偏振,同时以其他方式操纵太赫兹光束。
IDTechEx表示,还有其他问题,比如6G需要大量的基础设施,而围绕始终在线连接需求的一些思考是否明智也有疑问。据说6G最终将使几乎所有的东西都直接连接到互联网上。6G是混合和虚拟现实,是医学成像和无人车辆的未来。但特斯拉CEO埃隆·马斯克认为,依靠卫星传输信号的“天网”可以把卫星当做5G基站实现数据传输,不仅延迟可以忽略不计,而且与部署传统基站相比,成本也低得多。
探索6G毫米波无线网络技术
法国研究机构CEA-Leti认为,毫米波(mmWave)频段无线通信(20GHz到300GHz)有望成为6G无线系统的关键使能技术,因为巨大的可用带宽可以容纳超高数据速率通信。他们正在探索6G毫米波技术超过5G的数据传输能力。在毫米波段范围,CEA Leti正在研究D波段——140GHz的新频谱,它可能在6G无线通信中发挥主要作用。
亚太赫兹波段无线连接相关性能指标设想方案
CEA-Leti认为,在D波段5G以上无线连接技术中,一些潜在应用和实现这些应用需要在场景需求和构建6G路线图的硅技术限制之间进行权衡。CEA-Leti科学家Jean Baptiste Dore说:“使用D波段无线通信的挑战包括随着频率平方增加的自由空间波传播损耗,所以必须使用高增益天线进行补偿。这意味着天线的方向性和对准将受到严格限制。”
这些限制包括阻碍亚太赫兹(sub-THz)波传播的物理障碍,这些障碍可以被墙壁、树木甚至窗户阻挡或强烈衰减。即使在清晰的传播路径中,也需要高增益天线。为了应对这一挑战,CEA-Leti正在设计一种超越现有技术的高方向性和电子可操纵天线。
用光线跟踪工具预测用于亚太赫兹无线性能评估的
