Le informazioni condivise in questo articolo provengono dall'ultimo rapporto di ricerca di IDTechEx, "Mercato 6G 2023-2043: Tecnologia, tendenze, previsioni, attori". Questo rapporto offre una panoramica critica e una prospettiva di business su questo settore emergente.

La frequenza è importante

Questo articolo inizia dal livello più elementare: le bande di frequenza. Nel 5G, le bande sub-6 GHz (3,5–6 GHz) e a onde millimetriche (mmWave, 24–100 GHz) sono le due nuove bande dello spettro coperto. Nel 6G, le gamme di frequenza considerate includono la banda 7–20 GHz, la banda W (sopra i 75–110 GHz), la banda D (da 110 GHz a 175 GHz), le bande tra 275 GHz e 300 GHz e la gamma THz (0,3–10 THz). Le bande 7–20 GHz sono considerate a causa della necessità di una copertura che consenta applicazioni mobili e on-the-go per numerosi casi d'uso del 6G. Le bande W e D sono rilevanti sia per le reti di accesso 6G che per le reti Xhaul (ad esempio, fronthaul, backhaul). È necessario considerare una soluzione che soddisfi gli obiettivi di entrambi i servizi. A settembre 2022, le allocazioni globali dello spettro non si estendevano oltre i 275 GHz. Tuttavia, sono state individuate bande di frequenza comprese tra 275 e 450 GHz per l'implementazione di applicazioni di servizi terrestri e mobili fissi, nonché per la radioastronomia, i servizi satellitari di osservazione della Terra e la ricerca spaziale nella gamma tra 275 e 1.000 GHz.

Strategia di implementazione della rete dello spettro delle telecomunicazioni mobili 01-wPanoramica della strategia di implementazione dello spettro 6G. Si noti che, sebbene per definizione la banda THz si estenda da 300 GHz a 10 THz, i professionisti delle telecomunicazioni hanno ritenuto più semplice classificare le applicazioni oltre i 100 GHz come comunicazioni THz.

Cosa promette il 6G e quali sono le sue sfide?
Sfruttando l'ampia larghezza di banda della banda di frequenza THz, si prevede che il 6G consentirà velocità di trasmissione dati di 1 Tbps. Tuttavia, questa velocità è molto difficile da raggiungere, poiché richiede una larghezza di banda ampia e continua, ma in realtà le larghezze di banda disponibili sono limitate e suddivise tra diverse bande. Un altro aspetto è che l'efficienza spettrale è direttamente correlata al rapporto segnale/rumore (SNR) richiesto per il rilevamento. Maggiore è l'SNR richiesto, minore sarà la portata corrispondente a causa delle limitazioni nella potenza trasmessa alle alte frequenze e del rumore aggiunto. Ad esempio, il prototipo di trasmettitore phased-array in banda D di ultima generazione di Samsung dimostra attualmente la massima distanza di trasmissione, 120 m, ma raggiunge solo 2,3 Gbps. Altri gruppi mostrano velocità di trasmissione dati superiori, ma la distanza di trasmissione è di pochi centimetri.

Per migliorare ulteriormente la portata del collegamento e la velocità di trasmissione dei dati, è necessario considerare diversi requisiti nella progettazione di una radio 6G. Ad esempio, la scelta dei semiconduttori più adatti è fondamentale per aumentare la portata del collegamento, optando per materiali a bassa perdita con una bassa costante dielettrica e basse perdite per evitare perdite di trasmissione significative. Per ridurre ulteriormente le perdite di trasmissione, è necessaria una nuova strategia di packaging che integri strettamente i componenti RF con le antenne. Tuttavia, è importante tenere presente che, con la miniaturizzazione dei dispositivi, la gestione termica e dell'alimentazione diventa ancora più critica.

Oltre alla progettazione dei dispositivi, anche la strategia di implementazione della rete rappresenta un'area di ricerca cruciale per affrontare le sfide poste dalla non visibilità diretta (NLOS) e dal consumo energetico. Ad esempio, sono in corso ricerche per realizzare un ambiente elettromagnetico (EM) intelligente ed eterogeneo utilizzando un'ampia gamma di tecnologie, come le superfici intelligenti riconfigurabili (RIS) o i ripetitori.

Applicazioni del 6G

Un cambiamento significativo del 6G rispetto alle precedenti generazioni di comunicazioni è l'inclusione delle reti non terrestri, un elemento chiave dello sviluppo del 6G che consente alle architetture di rete 2D convenzionali di operare nello spazio 3D. Piattaforme a bassa quota (LAP), piattaforme ad alta quota (HAP), veicoli aerei senza pilota (UAV) e satelliti sono esempi di reti non terrestri (NTN). La Cina ha lanciato il primo satellite 6G al mondo nel novembre 2020. Quest'anno, Huawei ha testato le NTN 6G utilizzando satelliti in orbita terrestre bassa (LEO). La crescente attività in questo settore dimostra che le NTN saranno senza dubbio una tendenza di sviluppo fondamentale.

Oltre alle comunicazioni, si prevede che il 6G si farà strada anche nel mondo dei sensori, dell'imaging, della cognizione wireless e del posizionamento di precisione. L'anno scorso, Apple ha brevettato la sua tecnologia di sensori THz per il rilevamento di gas e l'imaging sui dispositivi iOS. Anche Huawei ha testato diversi prototipi di sensori e comunicazioni integrati (ISAC). Molti altri studi e sperimentazioni sono in corso per sfruttare appieno il potenziale delle bande di frequenza THz del 6G.

Per ulteriori informazioni sulla tecnologia 6G, le sue applicazioni e il mercato, si prega di consultare il recente rapporto di ricerca di mercato sul 6G pubblicato da IDTechEx, "6G Market 2023-2043: Technology, Trends, Forecasts, Players". Questo rapporto sul 6G si basa sull'esperienza di IDTechEx e copre le ultime tendenze di sviluppo della tecnologia 6G, le principali applicazioni, le attività degli operatori e le prospettive di mercato, con l'obiettivo di fornire al lettore una comprensione completa della tecnologia 6G e del mercato 6G.