5G wprowadziło do telefonii komórkowej fale milimetrowe, czyli częstotliwości z zakresu mmWave (w praktyce od 24 do 44 GHz). Z kolei 6G ma korzystać również z fal terahercowych, a dokładniej sub-THz. Umownie są to częstotliwości z zakresu od 90 GHz do 300 GHz. W praktyce mówi się o zastosowaniu w sieciach 6G częstotliwości z zakresu od 155 GHz do 175 GHz. To właśnie z nich skorzystało LG przy transmisji danych na rekordowym dystansie 100 metrów. Czy to dużo?
Obecnie wszyscy czekamy na kolejne wdrożenia sieci 5G, które zaoferują obiecane już wcześniej osiągi. Prawda jest taka, że technologia ta cały czas jest rozwijana i co roku będą pojawiać się na rynku modemy, które będą oferować coraz to szybszą transmisję danych. Generalnie Qualcomm opracował już modem, który “wyciąga” 10 Gbit/s. Jednak robi to z użyciem samych fal milimetrowych. Jednak już niedługo pojawią się i takie modemy, które agregują pasma 5G z zakresów sub-6 GHz i mmWave. Interesujące jest również to, że obecnie modemy wyprzedziły w swoim rozwoju to, co mogą zaoferować operatorzy. Aktualnie mało który operator zainwestował w częstotliwości z zakresu fal milimetrowych. Problemem jest tutaj niestety niewielki zasięg takich stacji bazowych oraz duże tłumienia fal milimetrowych przez ściany budynków i wszelkie inne przeszkody. Chociaż i tutaj nie jest aż tak źle, jak wcześniej uważano. W dogodnych warunkach sieci 5G mmWave mogą działać na dystansie do 7 km.
Nie wiadomo, kiedy dokładnie możemy spodziewać się powszechnego (przynajmniej w miejscach, gdzie ma to sens) dostępu do usług 5G na falach milimetrowych. Tymczasem firmy, które chcą być pionierami 6G, pracują nad rozwiązaniami sub-THz.
LG opracowało wzmacniacz sub-THz dla sieci 6G i użyło go do transmisji radiowej na dystansie 100 metrów
Obecnych osiągów w kwestii transmisji danych na dystansie w pasmach sub-THz nie ma co przekładać na możliwości przyszłych sieci 6G. Pierwszych standardów opisujących następną generację telefonii komórkowej możemy spodziewać się w okolicy 2025 roku. Dopiero jak organizacja 3GPP ustali w jaki sposób będzie wyglądać interfejs radiowy, poszczególne firmy będą mogły o jakichkolwiek rekordach. Jednak nie umniejsza to w żadnym stopniu dokonania inżynierów z LG i ich partnerów.
LG we współpracy z Fraunhofer HHI oraz Fraunhofer Institute for Applied Solid State Physics (IAF) opracowało wzmacniacz mocy, który umożliwia nadawanie sygnałów o częstotliwościach od 155 GHz do 175 GHz z mocą 15 dBm (ok. 32 mW). Jest to niewiele. Jednak docelowo w jednej antenie stosuje się kilka (a nawet kilkadziesiąt) takich wzmacniaczy. Każdy z nich doprowadza sygnał do osobnego promiennika anteny. Moce tych sygnałów sumują się w przestrzeni i w rezultacie otrzymuje się wiązkę o większej mocy. W ten sposób realizowana jest technika formowania wiązki (ang. beamforming), która adaptacyjnie dobiera kierunek nadawania sygnału. LG w swoim komunikacie podało, że podczas transmisji na dystansie 100 metrów została użyta wspomniana technika beamformingu.
Warto tutaj zaznaczyć, że przeprowadzona demonstracja odnosi się do samej technologii fal sub-THz, które mają być użyte w sieciach 6G, a nie do sieci 6G jako tako. Sygnał testowy został nadany z użyciem widocznego na zdjęciu wektorowego źródła sygnałów RF SGT100A firmy Rohde & Schwarz. Analiza jakości i parametrów odebranego sygnału została wykonana z użyciem analizatora tej samej firmy.
Ile jest masła w maśle? Gorzka prawda o “testach 6G” w 2021 roku
Podsumowując mamy tutaj do czynienia z ciekawym badaniem, które skupia się na dwóch aspektach. Pierwszym z nich jest sam wzmacniacz sub-THz, który w przyszłości będzie niezbędnym komponentem każdej najbardziej zaawansowanej stacji bazowej 6G. Drugi sprowadza się do samego zjawiska propagacyjnego fali elektromagnetycznej o częstotliwości powyżej 155 GHz. Ich kompozycja we wspólnym eksperymencie pokazuje, że jak najbardziej już dziś istnieje technologia, która może być wykorzystana do transmisji bezprzewodowej na częstotliwościach sub-THz. To z kolei pokazuje, że zastosowanie tak wysokich częstotliwości w sieciach 6G ma sens. Oczywiście technologia ta wymaga jeszcze miniaturyzacji. Jednakże nawet jeśli wystąpi problem z jej praktycznym użyciem w smartfonach, to zawsze można ją użyć w aplikacjach typu FWA (Fixed Wireless Access).
Wcześniej podobny eksperyment przeprowadzili naukowcy z Samsung Research, Samsung Research America i Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Barbara. Przy czym w tym przypadku osiągnięto komunikację na dystansie 15 metrów. Jednakże demonstracja technologii sub-THz w przypadku Samsunga skupiała się na prototypie 16-kanałowego modułu odbiornika i odbiornika, do której zintegrowano 128-elementowy układ antenowy. Całość pozwoliła na uzyskanie przepływności bitowej na poziomie 6,2 Gbit/s. Jeżeli weźmiemy pod uwagę, że transmisja odbywała się na częstotliwości 140 GHz, a użyty kanał zajmował 2 GHz, to nie jest to dużo. Jednak tak właśnie wyglądają początki prac nad każdą nową technologią.
Potencjał fal sub-THz jest ogromny. Dzięki nim docelowe sieci 6G mają oferować prędkości rzędu 1 Tbit/s (1000 Gbit/s). Jednak rozwiązania te nie pojawią się w 2030 roku. Mając na uwadze dotychczasowy rozwój sieci 4G i 5G można założyć, że pierwsze wdrożenia sieci 6G będą umożliwią pobieranie danych z prędkościami rzędu od 25 do 100 Gbit/s.
