Espectro sem fio 6G: não apenas um futuro de ondas milimétricas

Em 6G pesquisa em telecomunicações hoje, uma porção essential do espectro sem fio tem sido negligenciada: o Faixa de frequência 3ou FR3, banda. A deficiência se deve em parte à falta de plataformas viáveis ​​de software program e {hardware} para estudar esta região do espectro, que varia de aproximadamente 6 a 24 gigahertz. Mas um novo package de pesquisa sem fio de código aberto está mudando essa equação. E a pesquisa realizada com esse package, apresentada na semana passada em uma importante conferência do setor, oferece prova da viabilidade desta faixa do espectro para futuras redes 6G.

Na verdade, também sinaliza um momento de reavaliação da indústria de telecomunicações. A alta largura de banda 6G futuro, de acordo com essas pessoas, pode não estar inteiramente centrado em tecnologias difíceis baseadas em ondas milimétricas. Em vez disso, o 6G pode deixar muito espaço para tecnologia de espectro de microondas de maior largura de banda que é, em última análise, mais acquainted e acessível.

A banda FR3 é uma região do espectro de microondas próximo às frequências de ondas milimétricas (30 a 300 GHz). O FR3 também já é muito common hoje em dia para Web by way of satélite e comunicações militares. Para o futuro 5G e 6G para compartilhar a banda FR3 com os gamers existentes exigiriam redes de telecomunicações ágeis o suficiente para realizar respostas regulares e rápidas. salto de espectro.

No entanto, o salto de espectro ainda pode ser um problema mais fácil de resolver do que aqueles colocados pela inerente deficiências físicas de algumas porções de espectro de ondas milimétricas—deficiências que incluem alcance limitado, baixa penetração, operações em linha de visão, maiores requisitos de energia e suscetibilidade às intempéries.

A nova cara da Pi-Radio

No início deste ano, a startup com sede em Brooklyn, NY Rádio Pi—um spinoff da Universidade de Nova York Escola de Engenharia Tandon—lançou um package de {hardware} e software program de espectro sem fio para pesquisa e desenvolvimento de telecomunicações. O FR-3 da Pi-Radio é um sistema de rádio definido por software program desenvolvido especificamente para a banda FR3, diz o cofundador da empresa Sundeep Rangan.

“O rádio definido por software program é basicamente uma plataforma programável para experimentar e construir qualquer tipo de tecnologia sem fio”, diz Rangan, que também é o diretor associado da NYU Wi-fi. “Nos estágios iniciais do desenvolvimento de sistemas, todos os pesquisadores precisam deles.”

Por exemplo, a equipe Pi-Radio apresentou uma nova descoberta de pesquisa que infere a direção de uma antena FR3 a partir de medições feitas por um receptor Pi-Radio móvel – apresentado no Sociedade de processamento de sinal IEEEde Conferência Asilomar sobre Sinais, Sistemas e Computadores em Pacific Grove, Califórnia, em 30 de outubro.

De acordo com o cofundador da Pi-Radio Marco Mezzavillaque também é professor associado da Universidade Politécnica de Milãoa pesquisa inicial do FR3 que a equipe apresentou em Asilomar permitirá aos pesquisadores “capturar a propagação (do sinal) nessas frequências e nos permitirá caracterizá-la, compreendê-la e modelá-la… E este é o primeiro trampolim para projetar futuros sistemas sem fio nessas frequências.”

Há uma boa razão pela qual os pesquisadores redescobriram recentemente o FR3, diz Paulo Testolinapesquisador de pós-doutorado na Northeastern College’s Instituto para a Web das Coisas Sem Fio não afiliado ao esforço de pesquisa atual. “A atual escassez de espectro para comunicações está a levar operadores e investigadores a olharem para esta faixa, onde acreditam ser possível coexistir com os atuais incumbentes”, afirma. “O compartilhamento do espectro será elementary nesta banda.”

Rangan observa que o trabalho sobre o qual o Pi-Radio foi construído foi publicado no início deste ano, tanto sobre os aspectos mais fundamentais do construindo redes na banda FR3 bem como o implementação específica da plataforma de pesquisa de salto de frequência exclusiva da Pi-Radio para futuras redes sem fio. (Ambos os artigos foram publicados em periódicos do IEEE.)

“Se você tiver salto de frequência, isso significa que poderá obter sistemas resistentes a bloqueios”, diz Rangan. “Mas mesmo, potencialmente, se fosse atacado ou comprometido de qualquer outra forma, isso poderia realmente abrir um novo tipo de dimensão que normalmente não temos na infraestrutura celular.” O salto de frequência que o FR3 exige para comunicações sem fio, em outras palavras, poderia introduzir uma camada de proteção contra hackers que poderia potencialmente fortalecer a rede geral.

Complemento, não substituição

A equipe Pi-Rádiosalienta, no entanto, que o FR3 não suplantaria nem substituiria outros novos segmentos do espetro sem fios. Existem, por exemplo, implantações 5G de ondas milimétricas já em andamento hoje isso sem dúvida expandir em escopo e desempenho para o futuro 6G. Dito isso, as maneiras pelas quais o FR3 expande o uso futuro do espectro 5G e 6G é um capítulo totalmente não escrito: se o FR3 como uma banda de espectro sem fio fracassa, ou decola, ou encontra um lugar confortável em algum lugar no meio, depende em parte de como ele é pesquisado e desenvolvido agora, diz a equipe da Pi-Radio.

“Estamos neste ponto crítico em que pesquisadores e acadêmicos são realmente capacitados pela combinação deste {hardware} de ponta com software program de código aberto”, diz Mezzavilla. “E isso permitirá testar novos recursos para comunicações nessas novas faixas de frequência.” (Mezzavilla credita o Nationwide Telecomunicações e Administração da Informação por reconhecer o potencial do FR3 e por financiar a pesquisa do grupo.)

Por outro lado, a pesquisa de ondas milimétricas 5G e 6G foi até o momento reforçada, diz a equipe, pela presença de uma ampla gama de ondas milimétricas. rádio definido por software program (SDR) e outras plataformas de investigação.

“Empresas como Qualcomm, Samsung, Nokia tinham excelentes plataformas de desenvolvimento de ondas milimétricas”, diz Rangan. “Mas eles estavam em casa. E o esforço necessário para construir um – um SDR em um laboratório universitário – foi intransponível.”

Então lançando um baratoO SDR de código aberto na banda FR3, diz Mezzavilla, poderia dar início a uma nova onda de pesquisas 6G.

“Este é apenas o ponto de partida”, diz Mezzavilla. “De agora em diante, construiremos novos recursos – novos sinais de referência, novos sinais de controle de recursos de rádio, operações de campo próximo… Estamos prontos para enviar essas caixas amarelas a outros acadêmicos ao redor do mundo para testar novos recursos e teste-os rapidamente, antes que o 6G esteja remotamente perto de nós.”

Esta história foi atualizada em 7 de novembro de 2024 para incluir detalhes sobre o financiamento da Administração Nacional de Telecomunicações e Informação.