Гонка за распределением спектра 6G усилилась, поскольку страны и телекоммуникационные организации готовятся к Всемирной конференции радиосвязи 2027 (WRC 2027). Ожидается, что сети 6G будут работать в суб-THz спектре в диапазоне от 100 ГГц до 3 ТГц, и предстоящая конференция определит, какие частоты станут доступными для беспроводной связи следующего поколения, заложив основу для технологического лидерства в 2030-х годах.

В отличие от предыдущих поколений, которые в основном использовали спектр ниже 100 ГГц, 6G войдет в малоизученную территорию, где атмосферное поглощение, молекулярный резонанс и характеристики распространения представляют как возможности, так и вызовы. Решения, принятые на WRC-27, кардинально сформируют возможности и стратегии развертывания сетей 6G по всему миру.

Текущий ландшафт sub-THz спектра

Sub-THz спектр между 100 GHz и 1 THz в настоящее время используется различными приложениями, включая радиоастрономию, спутники исследования Земли и промышленные системы зондирования. Ключевые частотные диапазоны, рассматриваемые для 6G, включают 140-148,5 GHz, 151,5-164 GHz, 167-174,8 GHz и части диапазона 200-400 GHz. Эти частоты 6G предлагают беспрецедентный потенциал пропускной способности, при этом некоторые диапазоны обеспечивают непрерывные блоки спектра, превышающие 10 GHz.

International Telecommunication Union (ITU) определил несколько кандидатных диапазонов через предварительные исследования, проведенные Working Party 5D. Диапазон 275-296 GHz привлек особое внимание благодаря своим благоприятным характеристикам распространения и минимальным помехам существующим службам. Однако диапазон 325-450 GHz сталкивается с значительными проблемами из-за поглощения водяным паром, что ограничивает его полезность для наружной связи.

Текущие распределения в sub-THz диапазоне фрагментированы по регионам, при этом Соединенные Штаты, Европейский союз и страны Азиатско-Тихоокеанского региона поддерживают различные регулятивные подходы. Federal Communications Commission уже начала изучение спектра выше 95 GHz через экспериментальные лицензии, в то время как European Conference of Postal and Telecommunications Administrations (CEPT) инициировала исследования совместимости для потенциальных диапазонов 6G.

Национальные стратегии спектра и позиционирование

Крупные экономики разрабатывают различные подходы к политике спектра 6G в преддверии WRC 2027. Соединенные Штаты выделили 1,5 миллиарда долларов через CHIPS and Science Act на исследования 6G, при этом National Science Foundation создал NextG Alliance для координации требований к спектру. Американская стратегия делает упор на политику гибкого использования и динамическое совместное использование спектра для максимизации эффективности в sub-THz диапазонах.

Подход Китая сосредоточен на обеспечении больших непрерывных блоков спектра для развертывания 6G. Ministry of Industry and Information Technology определило диапазон 220-330 GHz как приоритетную область, значительно инвестируя в исследования атмосферного распространения и антенные технологии. Китайские телекоммуникационные компании, включая Huawei и ZTE, подали более 200 патентов, связанных с системами связи sub-THz с 2022 года.

Европейский союз принял скоординированную региональную стратегию через Smart Networks and Services Joint Undertaking, выделив €900 миллионов на исследования 6G, включая изучение спектра. Европейские приоритеты включают гармонизированные распределения между государствами-членами и защиту существующих научных служб, особенно радиоастрономических объектов, управляемых European Southern Observatory.

Южная Корея и Япония сформировали двустороннюю рабочую группу для согласования своих позиций по спектру 6G, признавая, что фрагментированные распределения могут препятствовать экономии от масштаба оборудования. Обе страны проводят обширные полевые испытания в диапазонах 140 GHz и 220 GHz для проверки моделей распространения и сценариев помех.

Технические вызовы в распределении Sub-THz

Распределение спектра для 6G представляет уникальные технические вызовы, не встречавшиеся в предыдущих поколениях мобильной связи. Атмосферное затухание резко увеличивается выше 100 GHz, с пиками поглощения кислорода на 118 GHz и 184 GHz, и резонансами водяного пара, влияющими на множественные диапазоны. Эти характеристики ограничивают дальность покрытия на открытом воздухе, но позволяют агрессивное повторное использование частот и снижение помех между сотами.

Исследования распространения, проведенные Nokia Bell Labs и Ericsson Research, показывают, что базовые станции 6G, работающие на 140 GHz, потребуют радиусов сот 50-200 метров в городской среде, по сравнению с несколькими километрами для текущих развертываний 5G. Это требует плотных сетевых архитектур с тысячами малых сот на квадратный километр в мегаполисах.

Анализ помех становится все более сложным на sub-THz частотах из-за требований направленного beamforming и эффектов атмосферного ducting. ITU-R разработал новые модели распространения специально для частот выше 100 GHz, включающие данные молекулярного поглощения и параметры рассеяния, которые значительно варьируются в зависимости от влажности и температуры.

Стандартизация оборудования сталкивается с дополнительными препятствиями, поскольку полупроводниковые технологии приближаются к физическим пределам. Компоненты на основе арсенида галлия и фосфида индия, необходимые для работы sub-THz, остаются дорогими и энергозатратными по сравнению с решениями на основе кремния, используемыми в диапазонах более низких частот. Рабочая группа IEEE 802.11 начала предварительные исследования по расширению стандартов Wi-Fi на sub-THz частоты, потенциально создавая сценарии помех с сотовыми развертываниями 6G.

Подготовка к WRC-27 и позиции заинтересованных сторон

Подготовка к WRC 2027 выявила значительные расхождения между региональными позициями по распределению спектра для 6G. ITU создал Study Group 5 для изучения технических и регулятивных аспектов мобильной связи в sub-THz диапазоне, предварительные отчеты должны быть готовы в 2025 году. Ключевые пункты повестки дня включают определение подходящих частотных полос, установление критериев совместного использования с существующими службами и разработку технических стандартов для международной координации.

Global System for Mobile Communications Association (GSMA) представила позиционные документы, выступающие за гармонизированные глобальные распределения в полосах 140 GHz и 220 GHz, утверждая, что фрагментированный спектр увеличит стоимость оборудования и задержит развертывание 6G. Телекоммуникационные операторы, включая Verizon, Deutsche Telekom и NTT DoCoMo, сформировали коалицию, поддерживающую гибкие разрешения на использование, которые позволили бы как лицензированные, так и нелицензированные операции в смежных полосах.

Научные организации выразили обеспокоенность потенциальными помехами радиоастрономии и спутникам наблюдения Земли. International Astronomical Union определил критические частотные диапазоны, включая 164-167 GHz и 182-185 GHz, которые должны оставаться защищенными для наблюдений дальнего космоса. NASA и European Space Agency совместно представили исследования, показывающие, что излучения 6G могут повлиять на спутники мониторинга климата, работающие в полосе водяного пара 183 GHz.

Промышленные пользователи представляют еще одну группу заинтересованных сторон с установленными интересами в sub-THz спектре. Автомобильные радарные системы для автономных транспортных средств работают около 77 GHz и расширяются в сторону более высоких частот, потенциально создавая помехи передачам 6G uplink. International Organization for Standardization инициировала исследования совместимости между автомобильными датчиками и мобильной связью в перекрывающихся частотных диапазонах.

Экономические и геополитические последствия

Результат решений по распределению спектра 6G будет иметь глубокие экономические последствия, выходящие за рамки телекоммуникаций. McKinsey оценивает, что технологии 6G могут создать $1,3 триллиона глобальной экономической стоимости к 2035 году, при этом доступность спектра служит критическим фактором для приложений, включая голографические коммуникации, интерфейсы мозг-компьютер и прецизионное производство.

Геополитические соображения все больше влияют на политику спектра, поскольку страны признают лидерство в 6G стратегическим императивом. National Security Strategy администрации Biden явно определяет передовые беспроводные технологии как критически важные для поддержания технологической конкурентоспособности. Аналогично, программа Digital Decade Европейского союза нацелена на лидерство в 6G как существенное для цифрового суверенитета и снижения зависимости от неевропейских поставщиков технологий.

Последствия для цепочки поставок от решений по спектру становятся очевидными, поскольку производители оборудования корректируют приоритеты исследований на основе вероятных распределений. Samsung объявила об инвестициях в 6G в размере $25 миллиардов до 2030 года, при этом неопределенность спектра названа основным фактором риска. Qualcomm создала специализированные исследовательские центры sub-THz в San Diego и Cambridge, сосредоточившись на диапазонах, наиболее вероятных для получения международной гармонизации.

Заключение

Глобальная гонка за распределение спектра 6G представляет собой поворотный момент в истории беспроводных коммуникаций, при этом решения WRC 2027 определят технологические возможности на следующее десятилетие. Успех в обеспечении гармонизированного sub-THz спектра потребует балансирования конкурирующих требований от действующих служб, решения беспрецедентных технических вызовов и навигации сложной геополитической динамики. По мере того как страны финализируют свои позиции для конференции, ставки продолжают расти для достижения лидерства в 6G во все более связанном мире. Телекоммуникационная индустрия должна готовиться к будущему, где дефицит спектра в традиционных диапазонах стимулирует инновации в направлении в значительной степени неисследованной sub-THz границы, кардинально изменяя архитектуры сетей и возможности сервисов.