Die 6G-Forschung muss nicht nur spezifische Kanaleigenschaftenuntersuchen , sondern auch die Leistung von Frequenzen, Wellenformen und anderen neuen Funktionen von der Bitübertragungsschicht bis hin zu Protokollen höherer Schichten validieren. Forscher müssen Herausforderungen sowohl auf Kanal- als auch auf Netzwerkebene bewältigen.
Herausforderungen auf Kanalebene
Auf Kanalebene ist die Übertragung hochfrequenter Signale mit Herausforderungen verbunden, darunter Pfadverluste, da die Terahertz- (THz) und Sub-Terahertz-Bänder eine hohe Dämpfung aufweisen, wodurch die Signalstärke über große Entfernungen stark abfällt. Diese Bänder weisen zudem das Problem des Übersprechverlusts auf, bei dem hochfrequente Signale beim Auftreffen auf Hindernisse wie Bäume oder Gebäude schwächer werden und so zu Abdeckungsproblemen führen.
Ein weiteres Problem ist die atmosphärische Absorption. THz-Signale sind besonders anfällig für die Absorption durch Gase in der Atmosphäre, was die Signalstärke und -zuverlässigkeit verringert.
Auch hinsichtlich der Übertragungsleistungsbudgets ergeben sich Herausforderungen. Die große Bandbreite der 6G-Signale könnte zu einem niedrigen Signal-Rausch-Verhältnis führen, da die Leistung über ein breiteres Band verteilt wird.
Zu den Problemen der Mehrwegeausbreitung zählen Interferenzen und Fading. Von Oberflächen reflektierte Signale erreichen den Empfänger zu unterschiedlichen Zeiten, was zu Interferenzen und Signalverzerrungen führt. In städtischen Umgebungen ist dieses Problem noch gravierender. Bei Fading verändert die schnelle Schwankung der Signalamplitude aufgrund von Mehrwegeeffekten die Signalqualität und verringert die Zuverlässigkeit der Übertragung.
Bei der Strahlerzeugung und -steuerung sind präzise Strahlformungstechniken erforderlich, um hochfrequente, schmale Strahlen zum Empfänger zu leiten. Die Strahlsteuerung kann in dynamischen Umgebungen schwierig sein. Eine weitere Herausforderung ist die Strahlverfolgung, da die Empfängerposition ständig überwacht werden muss, um die Strahlsteuerung in Echtzeit anzupassen, was das System komplexer macht.
Herausforderungen auf Netzwerkebene
Zu den Herausforderungen auf Netzwerkebene zählen Probleme im Zusammenhang mit Netzwerkdichte und -störungen, Latenz und Zuverlässigkeit sowie der Integration in heterogene Netzwerke.
Auf Netzwerkebene hängt die Leistung von der Minderung von Problemen ab, die durch Netzwerkdichte und Interzellinterferenzen sowie durch Spektrummanagement entstehen. Netzwerke mit hoher Dichte und vielen kleinen Zellen können Interzellinterferenzen verstärken und so die Gesamtnetzwerkleistung verringern. Effizientes Spektrummanagement ist unerlässlich, um Interferenzen zu reduzieren und die Nutzung verfügbarer Frequenzen zu erhöhen.
Latenz und Zuverlässigkeit sind ebenfalls wichtige Parameter, um ultraniedrige Latenzziele (z. B. 1 Mikrosekunde Latenz) zu erreichen. Hocheffiziente Signalverarbeitungs- und Übertragungstechniken sind hierfür erforderlich. Darüber hinaus muss eine zuverlässige 6G-Konnektivität in verschiedenen Umgebungen, wie z. B. in städtischen, ländlichen und abgelegenen Gebieten, gewährleistet sein.
Die Integration von 6G-Netzen in bestehende 5G-Netze und andere Mobilfunktechnologien erfordert eine nahtlose Übergabe zwischen den Netztypen und die Lösung von Interoperabilitätsproblemen. Die Gewährleistung der Interoperabilität verschiedener Netzkomponenten und -technologien, wie Satelliten-, terrestrischen und luftgestützten Netzen, ist für die Erreichung umfassender Abdeckungs- und Leistungsziele unerlässlich.
Von der Theorie zur Simulation und Emulation von 6G
Forscher modellieren mithilfe von Softwaretools für Simulationsdesign verschiedene 6G-Nutzungsszenarien, darunter Kanalausbreitung, Wellenformen und Netzwerke.
Der nächste Schritt im 6G-Entwicklungsprozess besteht darin, diese Simulationsergebnisse in eine Echtzeit-Signalsimulation umzusetzen. Die Simulation ist ein Schlüsselfaktor bei der Messung der Leistung von 6G-Systemen in Echtzeitkanälen und -netzwerken, von physikalischen Protokollen bis hin zu höheren Schichten.
Die Simulation von 6G-Signalen in einer kontrollierten Umgebung ermöglicht es Forschern, die Leistung von 6G-Systemen präzise zu bewerten. Dazu gehört die Bewertung der oben genannten Herausforderungen unter reproduzierbaren Bedingungen und die Feinabstimmung von Programmen für verschiedene Szenarien. Forscher können außerdem Systemschwachstellen durch Simulation untersuchen und Sicherheitsprobleme frühzeitig beheben.
6G: Von der innovativen Forschung zur Realität
Um beispielsweise zur Entwicklung der 6G-Technologie beizutragen, arbeitete Keysight mit 6G-Forschern der Northeastern University zusammen, um 130-GHz-Breitband-MIMO-Systeme zu erforschen und Echtzeit-Nah-THz-Forschung auf der Netzwerkebene durchzuführen.
Der Markt geht davon aus, dass 6G bis 2030 kommerziell verfügbar sein wird. Das bedeutet, dass wir höchstens fünf Jahre Zeit haben, um Produkte und Anwendungen zu entwickeln, die den noch zu entwickelnden Standards entsprechen. Forscher, Geräte- und Komponentenentwickler, Test- und Messexperten, Netzwerk- und Cybersicherheitsingenieure sowie Regulierungsbehörden arbeiten im gesamten 6G-Ökosystem zusammen, um 6G Wirklichkeit werden zu lassen.
Quelle: https://doanhnghiepvn.vn/cong-nghe/nhung-thach-thuc-trong-xac-nhan-hop-chuan-cho-cac-sang-tao-6g/20250619052935383
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