6G: ¿cuáles son los avances tecnológicos más importantes?

Mientras que 5G mmWave aún no ha despegado, la investigación sobre 6G ya ha comenzado. Pero, ¿qué es exactamente la 6G y cuáles son las áreas emergentes que hay que vigilar?

Este artículo ofrece una visión general de alto nivel de la 6G, incluidas las frecuencias 6G, las tendencias de desarrollo tecnológico y las aplicaciones 6G más destacadas. La información que se comparte en este artículo procede del último informe de investigación de IDTechEx, "6G Market 2023-2043: tecnología, tendencias, pronósticos, actores". Este informe ofrece una visión crítica y perspectivas comerciales de este campo emergente.

La frecuencia importa

Este artículo empieza por el nivel más básico: la banda de frecuencias. En 5G, las bandas sub-6 GHz (3,5 - 6 GHz) y de ondas milimétricas (mmWave, 24 - 100 GHz) son las dos nuevas bandas entre el espectro cubierto. En 6G, los rangos de frecuencia considerados incluyen la banda de frecuencia de 7 a 20 GHz, la banda W (por encima de 75 - 110 GHz), la banda D (110 GHz a 175 GHz), las bandas entre 275 GHz y 300 GHz, y en el rango THz (0,3-10 THz). Las bandas entre 7 y 20 GHz se tienen en cuenta por la necesidad de una cobertura que permita aplicaciones móviles y "sobre la marcha" para numerosos casos de uso 6G. Las bandas W y D son interesantes tanto para el acceso 6G como para las redes Xhaul (por ejemplo, fronthaul, backhaul). Debe considerarse una solución que cumpla los objetivos de ambos servicios. A partir de septiembre de 2022, las atribuciones mundiales de espectro no van más allá de 275 GHz. No obstante, se han identificado bandas de frecuencias en la gama 275-450 GHz para la implantación de aplicaciones de servicios móviles terrestres y fijos, así como de servicios de radioastronomía y exploración de la Tierra por satélite y de investigación espacial en la gama 275-1.000 GHz.

Mobile-Telecommunication-Spectrum-Network-Deployment-Strategy-01-wVisión general de la estrategia de despliegue del espectro 6G. Obsérvese que, aunque por  definición la banda THz va de 300 GHz a 10 THz, los profesionales de las telecomunicaciones han considerado más sencillo clasificar las aplicaciones más allá de 100 GHz como comunicaciones THz.

¿Qué promete la 6G y cuáles son sus retos?

Al explotar el gran ancho de banda de la banda de frecuencias THz, se espera que la 6G permita una velocidad de transmisión de datos de 1 Tbps. Sin embargo, esta velocidad es muy difícil de alcanzar, ya que se necesita un gran ancho de banda continuo, pero en realidad los anchos de banda disponibles son limitados y se reparten entre distintas bandas. Otro aspecto es que la eficiencia espectral está directamente relacionada con la relación señal/ruido (SNR) necesaria para la detección. Cuanto mayor sea la SNR requerida, menor será el alcance respectivo debido a las limitaciones de potencia transmitida a altas frecuencias y al ruido añadido. A modo de ejemplo, el prototipo de transmisor de matriz de fase en banda D de última generación de Samsung demuestra actualmente la mayor distancia de recorrido, 120 m, pero sólo alcanza 2,3 Gbps. Otros grupos muestran velocidades de datos superiores, pero la distancia de viaje por aire es sólo de centímetros.

Para mejorar aún más el alcance del enlace y la velocidad de transmisión de datos, hay que tener en cuenta varios requisitos a la hora de diseñar una radio 6G. Por ejemplo, es fundamental seleccionar los semiconductores adecuados para aumentar el alcance del enlace, elegir materiales de baja pérdida con una constante dieléctrica y una pérdida de tan pequeñas para evitar pérdidas de transmisión sustanciales. Para reducir aún más la pérdida de transmisión, es necesaria una nueva estrategia de empaquetado que integre estrechamente los componentes de RF con las antenas. Sin embargo, hay que tener en cuenta que a medida que los dispositivos se hacen más compactos, la gestión térmica y de la energía se hace aún más crítica.

Además del diseño de los dispositivos, la estrategia de despliegue de la red es también un área crucial de investigación para hacer frente a los retos que plantean el NLOS y el consumo de energía. Por ejemplo, se está investigando el establecimiento de un entorno electromagnético (EM) inteligente heterogéneo, utilizando una amplia gama de tecnologías, como las superficies inteligentes reconfigurables (RIS) o los repetidores.

Aplicaciones 6G

Un cambio significativo de la 6G con respecto a anteriores generaciones de comunicaciones es que ahora incluirá redes no terrestres, un elemento clave del desarrollo de la 6G que permite que las arquitecturas de red 2D convencionales funcionen en el espacio 3D. Las plataformas de baja altitud (LAP), las plataformas de gran altitud (HAP), los vehículos aéreos no tripulados (UAV) y los satélites son ejemplos de redes no terrestres (NTN). China envió el primer satélite 6G del mundo en noviembre de 2020. Este año, Huawei probó las redes NTN 6G utilizando satélites LEO (órbita terrestre baja). Cada vez más actividades en este ámbito demuestran que las redes NTN serán sin duda una tendencia de desarrollo clave.

Además de las comunicaciones, también se espera que el 6G se introduzca en el mundo de la detección, la imagen, la cognición inalámbrica y el posicionamiento preciso. El año pasado, Apple patentó su tecnología de sensores THz para la detección de gases y la obtención de imágenes en iDevice. Huawei también probó varios prototipos de Sensores y Comunicaciones Integrados (ISAC). Hay muchos más estudios y ensayos en marcha para aprovechar plenamente el potencial de las bandas de frecuencia 6G THz.

Para obtener más información sobre la tecnología 6G, las aplicaciones y el mercado, consulte el informe de investigación de mercado 6G de IDTechEx recientemente publicado. "Mercado 6G 2023-2043: tecnología, tendencias, previsiones, actores". Este informe 6G se basa en la experiencia de IDTechEx y cubre las últimas tendencias de desarrollo de la tecnología 6G, las aplicaciones clave, las actividades de los actores y las perspectivas del mercado, con el objetivo de proporcionar al lector una comprensión completa de la tecnología y el mercado 6G.