6G
يُطلق على الجيل السادس ، وهو معيار الجيل السادس للاتصالات المتنقلة ، تقنية الجيل السادس للاتصالات المتنقلة. الترويج الرئيسي هو تطوير إنترنت الأشياء. اعتبارًا من نوفمبر 2019 ، لا تزال 6G قيد التطوير. يمكن زيادة سعة النقل 6G بنسبة 100 مرة مقارنة بـ 5G ، ويمكن تقليل زمن انتقال الشبكة من مللي ثانية إلى ميكروثانية.
في 3 نوفمبر 2019 ، نظمت وزارة العلوم والتكنولوجيا مع لجنة التنمية والإصلاح ووزارة التعليم ووزارة الصناعة وتكنولوجيا المعلومات والأكاديمية الصينية للعلوم ومؤسسة العلوم الطبيعية في الصين مجموعة 6G أعمال البحث والتطوير التكنولوجي في بكين.
مفاهيم أساسية
تعتبر تقنية الجيل السادس (6G) ، معيار الاتصالات المتنقلة من الجيل السادس ، تقنية اتصالات محمولة لشبكة لاسلكية ، والمعروفة أيضًا باسم تقنية الاتصالات المتنقلة من الجيل السادس. الترويج الرئيسي هو تطوير الإنترنت.
ستكون شبكة الجيل السادس عبارة عن عالم مترابط بشكل كامل مع الاتصالات اللاسلكية والأقمار الصناعية الأرضية المتكاملة. من خلال دمج الاتصالات الساتلية في الاتصالات المتنقلة 6G وتحقيق تغطية عالمية سلسة ، يمكن أن تصل إشارات الشبكة إلى أي قرية نائية ، مما يسمح للمرضى في المناطق الجبلية العميقة بتلقي التطبيب عن بُعد والأطفال لتلقي التعليم عن بُعد. بالإضافة إلى ذلك ، مع النظام العالمي لتحديد المواقع عبر الأقمار الصناعية ونظام الاتصالات عبر الأقمار الصناعية ونظام الأقمار الصناعية لصور الأرض والشبكة الأرضية 6G ، يمكن أن تساعد التغطية الكاملة للأرض والهواء البشر أيضًا على التنبؤ بالطقس والاستجابة السريعة للكوارث الطبيعية. هذا هو مستقبل 6G. لم تعد تقنية اتصال 6G طفرة في سعة الشبكة البسيطة ومعدل النقل. إنه أيضًا تضييق الفجوة الرقمية وتحقيق "الهدف النهائي" المتمثل في ربط كل شيء. هذه هي أهمية 6G.
التقنيات ذات الصلة
تيراهيرتز
ستستخدم 6G نطاق تردد terahertz (THz) ، وسيصل "تكثيف" شبكات 6G إلى مستوى غير مسبوق. بحلول ذلك الوقت ، ستكون محيطنا مليئة بالمحطات الأساسية الصغيرة. يشير نطاق terahertz إلى 100GHz-10THz ، وهو نطاق تردد أعلى بكثير من 5G. من الاتصالات 1G (0.9GHz) إلى 4G (فوق 1.8GHZ) ، يتزايد عدد الموجات الكهرومغناطيسية اللاسلكية التي نستخدمها. نظرًا لأنه كلما زاد التردد ، زاد نطاق النطاق الترددي المسموح به ، وكلما زاد حجم البيانات التي يمكن نقلها في كل وحدة زمنية ، وهو ما نسميه عادةً "أصبحت سرعة الشبكة أسرع". ومع ذلك ، هناك سبب رئيسي آخر لتطوير نطاقات التردد هو أن الموارد المنخفضة النطاق محدودة. تمامًا مثل الطريق السريع ، حتى لو كان عريضًا ، هناك حد لعدد السيارات التي يمكن استيعابها. عندما لا يكون الطريق كافيًا ، سيتم إغلاق السيارة ولن تتمكن من الحركة بحرية. في هذا الوقت ، من الضروري التفكير في تطوير طريق آخر. وينطبق الشيء نفسه على موارد الطيف. مع ازدياد عدد المستخدمين وعدد الأجهزة الذكية ، يحتاج عرض النطاق الترددي المحدود إلى خدمة المزيد من المطاريف ، مما يتسبب في تدهور جودة الخدمة لكل محطة بشكل كبير. تتمثل الطريقة الممكنة لحل هذه المشكلة في تطوير نطاقات تردد اتصالات جديدة وتوسيع عرض نطاق الاتصال. تقع نطاقات تردد 4G الرئيسية للمشغلين الرئيسيين الثلاثة في الصين في جزء من نطاق التردد بين 1.8 جيجاهرتز و 2.7 جيجاهرتز ، ونطاق التردد السائد البالغ 5 غيغابايت المحدد من قبل منظمة معايير الاتصالات الدولية هو الجيل الثالث 3G - 6GHz ، الذي ينتمي إلى موجة تردد موجة ملليمتر. عند 6G ، ستدخل نطاق terahertz العالي التردد ، وفي هذا الوقت ستدخل أيضًا نطاق الموجة دون ملليمتر. وقال قوه لي جون الباحث في المرصد الفلكي الوطني بأكاديمية العلوم الصينية "التيراهيرتز يطلق عليه المليمتر الفرعي في علم الفلك". "محطات هذه المراصد عالية عمومًا وجافة جدًا ، مثل أنتاركتيكا وصحراء أكاما في تشيلي." ثم ، عندما يتعلق الأمر بـ "تكثيف" الشبكة في عصر الجيل السادس ، سنكون محاطين بمحطات قاعدة صغيرة؟ ويشمل ذلك تغطية المحطة الأساسية ، أي مسافة إرسال إشارة المحطة الأساسية. بشكل عام ، هناك العديد من العوامل التي تؤثر على تغطية المحطة الأساسية ، مثل تردد الإشارة ، وقدرة الإرسال للمحطة الأساسية ، وارتفاع المحطة الأساسية ، وارتفاع المحطة الطرفية المتنقلة. من حيث تردد الإشارة ، كلما كان التردد أعلى ، كلما كان طول الموجة أقصر ، وبالتالي فإن قدرة انعراج الإشارة (وتسمى أيضًا الانعراج ، عندما تصادف عقبة أثناء انتشار الموجات الكهرمغنطيسية ، عندما يكون حجم هذه العقبة قريبًا من الطول الموجي للموجة الكهرومغناطيسية ، يمكن للموجة الكهرومغناطيسية أن تنعكس من حافة الكائن ، يمكن أن يساعد الحيود في إنعكاس الظل يساعد على تغطية منطقة الظل) ، وكلما زاد الفقدان ، زادت الخسارة. وستزداد هذه الخسارة مع زيادة مسافة الإرسال ، وسوف ينخفض المدى الذي تغطيه المحطة الأساسية وفقًا لذلك. تردد إشارة 6G موجود بالفعل في مستوى تيراهيرتز ، وهذا التردد قريب من طيف مستوى طاقة الدوران الجزيئي ، ويتم امتصاصه بسهولة بواسطة جزيئات الماء في الهواء ، وبالتالي فإن المسافة المقطوعة في الفضاء ليست بعيدة كما إشارة 5G ، لذلك يحتاج 6G المزيد من المحطات الأساسية ل "ترحيل". نطاق التردد المستخدم بواسطة 5G أعلى من 4G. دون النظر إلى عوامل أخرى ، تكون تغطية المحطات الأساسية 5G أصغر بشكل طبيعي من تغطية 4G. مع نطاق التردد العالي البالغ 6G ، ستكون تغطية المحطات الأساسية أصغر. لذلك ، فإن كثافة المحطات الأساسية 5G أعلى بكثير من كثافة 4G. في عصر الجيل السادس ، لن تزداد كثافة المحطات الأساسية.
تعدد الإرسال المكاني
ستستخدم 6G "تقنية تعدد الإرسال المكاني" ، وستكون المحطات الأساسية 6G قادرة على الوصول إلى مئات أو حتى آلاف الاتصالات اللاسلكية في نفس الوقت ، وستصل سعتها إلى 1000 ضعف قدرة المحطات الأساسية 5G. ذكرت في وقت سابق أن 6G سوف تستخدم نطاق terahertz ، على الرغم من أن مورد التردد العالي هذا وفير وأن سعة النظام كبيرة. ومع ذلك ، تواجه أنظمة الاتصالات المتنقلة التي تستخدم الموجات الحاملة عالية التردد تحديات قاسية تتمثل في تحسين التغطية وتقليل التداخل.
عندما يتجاوز تردد الإشارة 10 جيجا هرتز ، لم يعد وضع الانتشار الرئيسي حيودها. بالنسبة إلى وصلات الانتشار خارج خط البصر ، فإن الانعكاس والانتثار هما طرق انتشار الإشارة الرئيسية. وفي الوقت نفسه ، كلما زاد التردد ، زادت خسارة الانتشار ، وأقصر مسافة التغطية ، وأضعف قدرة الانعراج. هذه العوامل سوف تزيد كثيرا من صعوبة تغطية الإشارة. ليس فقط 6G ، ولكن أيضا 5G في الفرقة موجة ملليمتر. 5G يستخدم MIMO Massive و beamforming لحل هذه المشاكل. يتم توصيل إشارة الهاتف المحمول الخاصة بنا بمحطة المشغل الأساسية ، وبشكل أكثر دقة ، الهوائي الموجود في المحطة الأساسية. تقنية MIMO الهائلة بسيطة للغاية في القول ، إنها في الواقع تزيد من عدد هوائيات الإرسال وهوائيات الاستقبال ، أي لتصميم صفيف متعدد الهوائيات لتعويض الخسائر على مسير التردد العالي. مع تكوين العديد من هوائيات MIMO ، يمكن زيادة كمية البيانات المراد إرسالها ، واستخدام تقنية تعدد الإرسال المكاني. في نهاية الإرسال ، ينقسم قطار البيانات ذي المعدل العالي إلى تدفقات بيانات فرعية متعددة ذات معدل أقل ، وتُرسل تدفقات البيانات الفرعية المختلفة على نطاق التردد نفسه على هوائيات إرسال مختلفة. نظرًا لأن القنوات الفرعية المكانية بين صفائف الهوائي في نهاية الإرسال ونهاية الاستقبال مختلفة تمامًا ، يمكن للمستقبل التمييز بين تدفقات البيانات الفرعية الموازية هذه دون دفع موارد إضافية للوقت أو التردد. تكمن ميزة هذه التقنية في إمكانية زيادة سعة القناة وزيادة استخدام الطيف دون استهلاك نطاق ترددي إضافي واستهلاك طاقة إرسال إضافية. ومع ذلك ، فإن مجموعة MIMO متعددة الهوائيات تركز معظم الطاقة المرسلة في منطقة ضيقة للغاية. أي أنه كلما زاد عدد الهوائيات ، كلما كان عرض الحزمة أكثر ضيقًا. تتمثل ميزة ذلك في أنه سيكون هناك تدخل أقل بين الحزم المختلفة وبين المستخدمين المختلفين ، لأن الحزم المختلفة لها مجالات تركيز خاصة بها ، وهذه المناطق صغيرة جدًا ولا يوجد تقاطع كبير بينها. ولكنه يثير أيضًا مشكلة أخرى: الحزمة الضيقة المنبعثة من المحطة الأساسية ليست شاملة الاتجاه 360 درجة ، فكيف يمكن ضمان تغطية الحزمة للمستخدمين في أي اتجاه حول المحطة الأساسية؟ في هذا الوقت ، حان الوقت لتقنية التشكيل الشعاعي لإظهار سحرها. بكل بساطة ، تستخدم تقنية تكوين الشعاع خوارزميات معقدة لإدارة والتحكم في الحزمة لجعلها تبدو وكأنها "بقعة ضوء". يمكن لهذه "الأضواء" معرفة أماكن تجميع جميع الهواتف ، ثم تغطية الإشارة بتركيز أكبر. تستخدم تقنية 5G تقنية MIMO لتحسين استخدام الطيف. 6G في نطاق تردد أعلى ، ومن المرجح أن يوفر المزيد من التطوير لـ MIMO في المستقبل الدعم الفني الرئيسي لـ 6G