Oleh = Mochammad Haldi Widianto

Pertumbuhan fenomenal dari perangkat yang terhubung dan meningkatnya permintaan untuk layanan kecepatan data tinggi telah menjadi kekuatan pendorong utama bagi evolusi teknologi nirkabel dalam beberapa dekade terakhir. Sebuah studi ramalan yang dilaporkan oleh International Telecommunication Union menunjukkan bahwa volume data seluler akan terus tumbuh pada tingkat eksponensial, mencapai angka yang luar biasa sekitar 5 zettabyte per bulan pada tahun 2030. Sementara itu, karena munculnya Internet- Paradigma segalanya (IoE), mendukung rumah pintar, kota pintar, dan aplikasi e-health secara mulus melalui menghubungkan miliaran orang dan perangkat melalui satu antarmuka komunikasi terpadu, ada kebutuhan mendesak untuk mengalihkan fokus dari peningkatan yang berpusat pada tarif layanan broadband seluler hingga komunikasi latensi rendah yang sangat andal (URLLC) untuk menyediakan masyarakat jaringan melalui komunikasi jenis mesin (MTC) yang masif.

Selain menghasilkan data besar-besaran, lonjakan IoE secara alami akan memunculkan berbagai jenis lalu lintas dan layanan data baru, yang mengarah ke beragam persyaratan komunikasi. Visi besar ini membutuhkan penyimpangan radikal dari model jaringan konvensional “satu ukuran untuk semua” dari sistem generasi keempat.

Teknologi nirkabel generasi kelima (5G) merupakan terobosan teknologi sehubungan dengan jaringan komunikasi sebelumnya. Selain mengurangi latensi, meningkatkan konektivitas dan keandalan, dan mencapai kecepatan gigabit per detik, 5G diatur untuk memberikan berbagai jenis layanan, sering kali ditandai dengan persyaratan yang saling bertentangan dan beragam set indikator kinerja utama, secara bersamaan melalui satu platform. Fitur-fitur ini menjadikan 5G sebagai penggerak utama untuk lingkungan aplikasi Internet-of-Things (IoTs), tempat komunikasi mesin-ke-orang (M2P) (misalnya, otomatisasi industri, kota pintar, dan mobilitas cerdas) dan mesin-ke-mesin ( M2M) komunikasi (misalnya, komunikasi otonom antara sensor dan aktuator) diharapkan terjadi bersamaan dengan komunikasi orang-ke-orang, (misalnya, protokol suara melalui internet (IP), konferensi video, streaming video, dan penelusuran web).

6G VISION AND REQUIREMENTS

Evolusi 5G telah mendorong konseptualisasi di luar sistem nirkabel 5G (B5G), termasuk generasi keenam (6G), yang harus mampu melepaskan potensi penuh dari layanan otonom yang melimpah yang terdiri dari tren masa lalu, serta tren yang muncul. Lebih tepatnya, 6G diharapkan untuk menghadirkan teknologi nirkabel baru yang mengganggu dan arsitektur jaringan yang inovatif ke dalam perspektif. Lebih jauh dibayangkan bahwa 6G pada akhirnya akan mewujudkan konektivitas generasi berikutnya, didorong oleh evolusi dari segala sesuatu yang terhubung ke kecerdasan yang terhubung, sehingga memungkinkan interkonektivitas “Kecerdasan-Manusia-Manusia”. Selain itu, ini akan mendukung komunikasi presisi tinggi untuk aplikasi taktil dan haptik untuk memberikan pengalaman sensorik yang dibutuhkan pada tingkat yang berbeda, termasuk penciuman, sentuhan, penglihatan, dan pendengaran. Persyaratan teknis utama untuk mewujudkan visi ini meliputi:

  • Menawarkan kecepatan data yang ekstrim untuk mengatasi aspek konektivitas skala besar yang sesuai dan untuk memberikan throughput yang sangat tinggi, bahkan dalam kondisi ekstrim atau skenario darurat, di mana kepadatan perangkat, spektrum dan ketersediaan infrastruktur yang berbeda, serta pola lalu lintas mungkin ada.
  • Mencapai kualitas perendaman dan kapasitas pengguna yang ditargetkan dan menawarkan kualitas pengalaman terpadu yang dibutuhkan oleh aplikasi AR dan VR, yang akan mencapai ritel, pariwisata, pendidikan, dll..
  • Menyampaikan umpan balik taktil waktu nyata dengan latensi submillisecond (ms) untuk memenuhi persyaratan aplikasi haptic, seperti e-health.
  • Memasukkan kecerdasan buatan (AI) untuk mendukung komunikasi sadar-konteks yang berpusat pada data tanpa batas untuk mengendalikan lingkungan seperti struktur cerdas, sistem transportasi otonom, dan industri cerdas.
  • Memenuhi tingkat keandalan komunikasi yang sangat tinggi (misalnya, lebih dari 99,9999%) dan latensi ujung-ke-ujung yang rendah untuk mendukung skenario mobilitas sangat tinggi, seperti kendaraan terbang

Gambar 1. 6G vision: requirements, technologies and applications.

DRIVING APPLICATIONS OF 6G TECHNOLOGIES

Pada bagian ini, kami menyoroti aplikasi potensial yang terkait dengan teknologi yang disebutkan di atas, yang diharapkan dapat mewujudkan visi sistem 6G.

MILLIMETER-WAVE COMMUNICATIONS

  • Wireless Backhaul: Karena penyebaran ultra-padat dari sel kecil multi-tier heterogen dalam komunikasi nirkabel di masa depan, backhauling berbasis serat tidak lagi menjadi pilihan ekonomis untuk menghubungkan beberapa BS satu sama lain dan ke gateway, karena beberapa pembatasan instalasi. Oleh karena itu, backhaul nirkabel merupakan alternatif menjanjikan yang dapat diskalakan untuk menghubungkan beberapa BS dalam sel kecil. Hal ini dapat dicapai dengan memanfaatkan lebar pita mmWave yang lebar dan kurang dimanfaatkan, seperti pita 60 GHz yang tidak berlisensi, serta pita 70-80 GHz. Secara khusus, memanfaatkan mmWave band untuk mewujudkan solusi backhaul nirkabel diharapkan dapat memberikan peningkatan fleksibilitas, transmisi kecepatan tinggi, efisiensi biaya, dan peningkatan kecepatan data . Keuntungan utama lainnya dari mengadopsi mmWave band dalam backhauling nirkabel adalah tingkat interferensi antar sel yang terkontrol, karena sifat LOS dari tautan mmWave.
  • Wireless Wearable: Kemajuan terbaru dalam teknologi fabrikasi elektronik miniatur mendorong penyebaran perangkat yang dapat dikenakan kelas atas yang cerdas, yang membutuhkan kecepatan data lebih tinggi dan masa pakai baterai yang lebih lama, seperti jam tangan pintar, kacamata dan helm AR / VR pintar, gadget perawatan kesehatan, dan pelacak gerak. Mengingat bahwa batasan jangkauan transmisi dilonggarkan dalam aplikasi ini, komunikasi nirkabel antara perangkat yang dapat dikenakan dan penerima pintar (yang dapat berupa smartphone) dapat direalisasikan secara efisien dengan menggabungkan komunikasi mmWave sebagai kandidat yang tepat untuk menetapkan kecepatan data tinggi, interferensi rendah, dan dapat diandalkan. komunikasi antara perangkat dan penerima, terutama di lingkungan dalam ruangan yang padat penduduk.
  • Mengingat bahwa sinyal dalam pita 60 GHz sebagian besar akan dipantulkan dari objek yang lebih besar dari panjang gelombang pendeknya, komunikasi mmWave dianggap sebagai kandidat yang menjanjikan dalam sistem pencitraan dan pelacakan. Secara khusus, dimensi objek dapat diukur secara akurat dengan mengandalkan sinar yang sangat terarah dari tautan 60 GHz, yang juga membantu mengurangi interferensi, dan selanjutnya, menyediakan sistem pencitraan dan pelacakan yang tepat. Lebih lanjut, susunan antena miniatur memfasilitasi integrasi antena ini dalam receiver kecil (seperti ponsel pintar atau tablet).

Gambar 2. Pembagian frekuensi digital

TERAHERTZ COMMUNICATIONS

Lebar pita lebar di pita THz diharapkan dapat mendorong penerapan sejumlah besar kasus penggunaan baru, seperti yang diuraikan berikutnya.

  • Wireless Data Centers: Pusat data saat ini mengalami kerumitan tinggi, konsumsi daya, biaya pemeliharaan, dan ruang terbuang yang ditempati oleh kabel besar. Oleh karena itu, ada upaya untuk mengatasi masalah ini untuk mengaktifkan akses yang cepat dan andal ke layanan berbasis cloud. Menurutnya, konsumsi daya semua pusat data akan mencapai 73 miliar KWh pada tahun 2020. Oleh karena itu, komunikasi THz dapat menjadi kandidat yang menjanjikan untuk pusat data generasi berikutnya, memenuhi kecepatan data puncak 10-20 Gbps yang dibutuhkan oleh 5G, dan bahkan lebih tinggi. Meskipun masih dalam tahap awal, ada investigasi penelitian terbaru tentang pemodelan saluran untuk lingkungan dalam ruangan, yang telah membuka jalan untuk memanfaatkan komunikasi THz di pusat data nirkabel dalam ruangan. Hasil awal menunjukkan bahwa biaya pemasangan kabel dapat dikurangi tanpa mengorbankan bandwidth.
  • Secure Drone Communications: Komunikasi drone di pita THz adalah salah satu aplikasi komunikasi THz yang diharapkan dapat mencapai peningkatan kapasitas yang lebih tinggi dan mendukung peningkatan mobilitas. Selain itu, penyebaran array antena besar untuk perluasan jangkauan memungkinkan sinar yang sangat sempit, yang secara inheren membatasi kemungkinan penyadapan, dan oleh karena itu, mencapai komunikasi yang aman

.

REFERENSI:

LINA BARIAH1, (Member, IEEE), LINA MOHJAZI2, (Member, IEEE), SAMI MUHAIDAT1, (Senior Member, IEEE), PASCHALIS C. SOFOTASIOS3, (Senior Member, IEEE), GUNES KARABULUT KURT4, (Senior Member, IEEE), HALIM YANIKOMEROGLU5, (Fellow, IEEE), and OCTAVIA A. DOBRE6, (Fellow, IEEE),, “A Prospective Look: Key Enabling Technologies, Applications and Open Research Topics in 6G Networks,” 1KU Center for Cyber-Physical Systems, Department of Electrical and Computer Engineering, Khalifa University, Abu Dhabi, UAE, (e-mails: {lina.bariah, muhaida