Какие вызовы сулит переход на 6G
Сети 5G дебютировали в коммерческом ключе в 2019 году, а последняя полная версия стандарта — 3GPP Release 19 — была окончательно утверждена в конце 2025 года. 3GPP Release 20 обеспечит дополнительные возможности 5G после его окончательного утверждения примерно в середине 2027 года, но его основная цель — заложить основу для 6G.
Даже если производители устройств и системные интеграторы не будут использовать эту технологию сразу после появления первых коммерческих модулей, антенн и сетей, им следует начать следить за развитием 6G, чтобы понять, когда и где 6G впишется в их долгосрочные планы развития продукции.
Например, ожидается, что 6G будет поддерживать скорость до 100 Гбит/с по сравнению с 20 Гбит/с у 5G. Переход на 6G позволит продуктам, разработанным для ресурсоёмких корпоративных и промышленных приложений, расширить свои целевые рынки за счёт замены медных и волоконно-оптических кабелей. И, как и в случае с переходом от 4G к 5G, 6G откроет новые диапазоны частот, для использования которых необходимо понимать, как сигналы распространяются на этих частотах и как это влияет на выбор антенн и конструкцию устройств.
Первоначальная концепция 6G предполагает создание сети, объединяющей связь, датчики, позиционирование и вычисления в единую интеллектуальную структуру, способную реагировать на физический мир с гораздо большей осведомлённостью и гибкостью, чем всё, что мы имеем сегодня. Для таких рынков, как Интернет вещей (IoT), которые зависят от надёжной, адаптируемой и широкомасштабной связи, эта эволюция является естественной частью более широкого перехода к более интеллектуальным и взаимосвязанным цифровым системам.
Один из наиболее важных элементов дорожной карты 6G предусматривает интеграцию наземных и внеземных сетей (NTN) с самого начала. Спутники, высотные платформы и другие бортовые системы будут работать вместе с традиционными базовыми станциями и другой наземной инфраструктурой, обеспечивая практически бесперебойное глобальное покрытие. Один только этот сдвиг может преобразовать такие области, как логистика, мониторинг окружающей среды и промышленная автоматизация, где пробелы в связи по-прежнему ограничивают возможности подключённых систем. Добавьте к этому цели по достижению задержки менее миллисекунды, практически мгновенной передачи данных и значительно повышенной точности определения местоположения, и станет ясно, насколько сильно изменится беспроводная сеть.
Один из способов достижения скорости 100 Гбит/с в 6G — использование терагерцового спектра, поскольку чем выше частота, тем большую полосу пропускания он может поддерживать. Как и 5G, 6G также продолжит использовать более низкие диапазоны.
Разработка оборудования, эффективно работающего в таком широком диапазоне частот, — задача непростая. С повышением частоты сокращаются расстояния распространения сигнала, растут энергетические потребности, а управление помехами становится всё сложнее. Антенны становятся меньше, маневреннее и глубже интегрированы с радиочастотным трактом и базовой полосой частот. Идея антенны как статического компонента с фиксированной функцией уступает место чему-то гораздо более динамичному. Исследователи изучают электронно управляемые антенные решетки, интеллектуальные методы формирования луча и антенные структуры, которые могут адаптироваться в реальном времени в зависимости от мобильности пользователя или условий сети. Такие концепции, как реконфигурируемые интеллектуальные поверхности (RIS) — панели, способные формировать радиоволны на больших площадях, — демонстрируют реальные перспективы на ранних этапах исследований. Тем временем, конструкции на основе метаматериалов открывают двери для сверхкомпактных, высокоуправляемых излучающих элементов, эффективно работающих на чрезвычайно высоких частотах.
В этом процессе решающую роль играет и материаловедение. Например, традиционные подложки сталкиваются с ограничениями по производительности и тепловым характеристикам в терагерцовом диапазоне. Именно поэтому организации по всему миру тестируют керамику с низкими потерями, новые полимеры и проводники на основе графена, которые сохраняют эффективность при уменьшении размеров антенн. Аддитивное производство и передовые технологии производства помогают ускорить прототипирование, упрощая эксперименты со сложными структурами, которые еще несколько лет назад были бы непрактичными.
Искусственный интеллект и машинное обучение будут играть фундаментальную роль в проектировании и оптимизации радиочастотных систем 6G, позволяя инженерам ориентироваться в обширном пространстве проектных решений, прогнозировать компромиссы в производительности и автоматически настраивать антенные решетки для оптимального покрытия или энергоэффективности. В будущих сетях 6G ИИ будет поддерживать не только бэкэнд или облако. Он будет формировать взаимодействие радиомодулей, настройку диаграмм направленности антенн и поддержание стабильных соединений устройствами в плотной, быстро меняющейся среде. Сочетание инженерного опыта и интеллектуальных алгоритмов открывает возможности для решений, которые ранее потребовали бы многолетней ручной доработки.
Несмотря на весь импульс, связанный с 6G, этот этап по-прежнему в значительной степени определяется исследованиями. Проведение испытаний к концу этого десятилетия вполне реалистично, но крупномасштабное коммерческое внедрение будет в значительной степени зависеть от глобальных усилий по стандартизации и готовности экосистемы. Тем временем такие достижения, как адаптивные массивы, улучшенные материалы и программно-определяемое управление, дебютируют в продуктах 5G-Advanced (релизы 3GPP 19 и 20) и ранних прототипах 6G. Эта постепенная эволюция дает производителям устройств, системным интеграторам и поставщикам инфраструктуры время для освоения новых возможностей и уверенного внедрения их в массовое использование.
Уже на этом раннем этапе становится ясно, что путь к 6G — это не изолированное развитие одной технологии. Это совместные усилия в области полупроводников, радиочастот, программного обеспечения, облачных вычислений, датчиков и искусственного интеллекта. В рамках этой экосистемы антенны играют более функциональную, интеллектуальную и взаимодействующую роль. Они остаются фундаментальным интерфейсом между цифровым и физическим мирами, и их развитие имеет решающее значение для обеспечения отказоустойчивости, эффективности и адаптивности, от которых будут зависеть будущие системы связи.
Подписывайтесь на журнал «Вестник ГЛОНАСС» и навигационный Telegram-канал
По материалам открытых источников