Introducción
La comunicación inalámbrica ha sido una parte integral de nuestra vida diaria y está evolucionando rápidamente. Actualmente, el sistema inalámbrico de quinta generación (5G) se está implementando en todo el mundo y los investigadores ya han comenzado a explorar el sistema inalámbrico de sexta generación (6G). Se espera que 6G sea un avance significativo en la comunicación inalámbrica, con velocidades más rápidas, menor latencia y mayor capacidad. Sin embargo, con el aumento de las capacidades vienen nuevos desafíos que deben abordarse antes de que se pueda implementar el sistema. En este artículo, analizaremos los desafíos y las oportunidades que presentan los sistemas inalámbricos 6G.

Desafíos técnicos de 6G
· Frecuencias más altas
Uno de los principales desafíos en el diseño de sistemas 6G es el uso de frecuencias más altas. Los sistemas 5G actuales operan en el rango de frecuencias sub-6 GHz, mientras que se espera que 6G funcione en frecuencias más altas, como frecuencias de ondas milimétricas (mmWave) por encima de 100 GHz. Estas frecuencias más altas ofrecen varios beneficios, incluida una mayor capacidad y una latencia reducida. Sin embargo, también presentan varios desafíos. Por ejemplo, las frecuencias más altas tienen longitudes de onda más cortas, lo que significa que las señales se bloquean fácilmente por obstáculos como edificios y árboles. Esto requiere el uso de múltiples antenas para proporcionar una mejor cobertura, lo que aumenta la complejidad del sistema.

Otro desafío con las frecuencias más altas es el aumento de la pérdida de trayectoria. La pérdida de trayectoria es la reducción de la intensidad de la señal a medida que la señal viaja por el aire. Las frecuencias más altas tienen una mayor pérdida de trayectoria en comparación con las frecuencias más bajas, lo que significa que la intensidad de la señal disminuye rápidamente con la distancia. Esto requiere el uso de más energía para mantener una señal fuerte, lo que puede provocar un aumento de la interferencia y una reducción de la vida útil de la batería.

· Diseño de antena
Como se mencionó anteriormente, los sistemas 6G requerirán el uso de múltiples antenas para proporcionar una mejor cobertura. Esto presenta un desafío en el diseño de las antenas, ya que deben ser lo suficientemente pequeñas para caber en los dispositivos, pero aún así proporcionar suficiente ganancia y direccionalidad. Además, las antenas deben diseñarse para operar a frecuencias más altas, lo que presenta desafíos de diseño adicionales.

Una posible solución es utilizar metamateriales para diseñar antenas que puedan operar a frecuencias más altas. Los metamateriales son materiales artificiales que tienen propiedades que no se encuentran en la naturaleza, como el índice de refracción negativo, que les permite doblar las ondas electromagnéticas de formas únicas. Al utilizar metamateriales, es posible diseñar antenas más pequeñas y eficientes que las antenas tradicionales.

· Consumo de energía
Los sistemas 6G probablemente requerirán más energía para funcionar que los sistemas 5G debido al uso de frecuencias más altas y múltiples antenas. Esto presenta un desafío en el diseño de dispositivos que puedan funcionar durante períodos prolongados sin necesidad de recargarse. Además, el mayor consumo de energía puede generar más interferencias y reducir la vida útil de la batería, lo que puede afectar el rendimiento general del sistema.

Una solución a este desafío es utilizar componentes energéticamente eficientes y optimizar el consumo de energía del sistema. Por ejemplo, los sistemas 6G podrían utilizar la formación de haces para dirigir las señales solo donde se necesitan, lo que puede reducir el consumo de energía general del sistema.

· Seguridad
Al igual que con cualquier sistema inalámbrico, la seguridad es una preocupación importante para los sistemas 6G. La mayor capacidad y velocidad de los sistemas 6G probablemente los convertirá en objetivos más atractivos para los ataques cibernéticos. Además, el uso de frecuencias más altas y múltiples antenas puede facilitar a los atacantes la interceptación de señales.

Para abordar estas preocupaciones, los sistemas 6G deberán incorporar medidas de seguridad sólidas, como protocolos de cifrado y autenticación. Además, el sistema deberá diseñarse teniendo en cuenta la seguridad desde el principio, con características de seguridad integradas en el hardware y el software.

Oportunidades que presenta 6G
· Mayor capacidad
Se espera que los sistemas 6G ofrezcan una capacidad significativamente mayor en comparación con los sistemas 5G. Esta mayor capacidad permitirá nuevas aplicaciones y servicios que actualmente no son posibles con 5G, como experiencias de realidad virtual y aumentada de alta calidad, juegos inmersivos y colaboración remota en tiempo real. Esta mayor capacidad también permitirá que más dispositivos se conecten simultáneamente, lo que es esencial para la Internet de las cosas (IoT).

· Menor latencia
También se espera que los sistemas 6G tengan una latencia significativamente menor que los sistemas 5G. La latencia se refiere al tiempo que tardan los datos en viajar desde la fuente hasta el destino. Una latencia menor es fundamental para las aplicaciones que requieren interacción en tiempo real, como los juegos en línea, la realidad virtual y aumentada y los vehículos autónomos. Con los sistemas 6G, se espera que la latencia sea tan baja como un milisegundo, lo que es casi instantáneo y permitirá nuevos niveles de interactividad.

· Mejor confiabilidad
Se espera que los sistemas 6G sean más confiables que los sistemas 5G. Esto se debe a que los sistemas 6G probablemente utilizarán múltiples antenas y técnicas de formación de haces para dirigir las señales solo donde se necesitan, lo que reduce la interferencia y mejora la calidad de la señal. Esta confiabilidad mejorada será esencial para aplicaciones de misión crítica, como vehículos autónomos y atención médica.

· Nuevas aplicaciones y servicios
Los sistemas 6G permitirán nuevas aplicaciones y servicios que actualmente no son posibles con los sistemas 5G. Por ejemplo, los sistemas 6G podrían permitir una comunicación fluida entre humanos y máquinas, como interfaces cerebro-computadora, lo que tendría implicaciones significativas para la atención médica y la rehabilitación. Además, los sistemas 6G podrían permitir nuevos niveles de automatización, como en la fabricación y la logística.

Conclusión
En conclusión, los sistemas inalámbricos 6G presentan desafíos y oportunidades. El uso de frecuencias más altas, múltiples antenas y técnicas de formación de haces proporcionará mayor capacidad, menor latencia y confiabilidad mejorada, lo que permitirá nuevas aplicaciones y servicios. Sin embargo, estas nuevas capacidades también presentan desafíos en términos de diseño de antenas, consumo de energía y seguridad. Abordar estos desafíos será fundamental para el despliegue exitoso de los sistemas 6G. Sin embargo, los beneficios potenciales de los sistemas inalámbricos 6G son enormes y tienen el potencial de revolucionar la comunicación inalámbrica y transformar las industrias en todo el mundo.

Fuente: https://www.telecomtrainer.com/6g-wireless-systems-challenges-and-opportunities/