Jalan Menuju 6G Mungkin Ditarik dengan Graphene

Masa depan teknologi komunikasi nirkabel berkembang dengan cepat. Baru pada tahun 2019 operator global mulai meluncurkan 5G. Sementara 5G masih dalam proses implementasi global, 6G sudah mulai dikembangkan. 

6G adalah generasi keenam teknologi nirkabel. Generasi pertama, 1G, muncul pada tahun 1980-an dan menyediakan suara analog. Kemudian, pada awal 1990-an, 2G diperkenalkan, membawa suara digital dan meningkatkan tidak hanya kualitas suara tetapi juga daya tahan baterai dan keamanan jaringan.

Hal ini diikuti oleh 3G pada awal 2000-an, yang membawa data seluler dan membuka kemungkinan baru, seperti panggilan video dan dukungan pesan multimedia. Generasi keempat, 4G, pada tahun 2010-an, memulai era broadband seluler dengan latensi yang lebih rendah dan bandwidth berkecepatan lebih tinggi. Sementara itu, 5G meningkatkan kecepatan lebih jauh dan mendukung aplikasi seperti augmented reality (AR) dan mengemudi otonom.

Jadi, setiap generasi baru teknologi komunikasi nirkabel hadir dengan kemampuan baru, dan hal yang sama berlaku untuk 6G.

Melanjutkan tren inovasi dan perbaikan dalam komunikasi nirkabel, 6G akan memberikan bandwidth dan kecepatan yang lebih tinggi, latensi yang sangat rendah, serta keandalan. Dengan teknologi ini, tujuannya adalah untuk benar‑benar menyediakan kecerdasan dan komunikasi nirkabel yang merata di mana saja.

Teknologi baru ini akan menggunakan blok‑bangunan yang sama seperti jaringan sebelumnya, seperti menara sel, router, antena, dll., tetapi yang akan membuatnya berbeda adalah penggunaan teknologi baru untuk lebih meningkatkan kemampuan komunikasi nirkabel.

Ini berarti bahwa 6G akan dibangun di atas 5G untuk lebih menyempurnakan perbaikan yang dibawa oleh teknologi saat ini dalam konektivitas jaringan bagi pengguna akhir.

Selain menyediakan konektivitas berkecepatan tinggi dengan latensi yang secara prediktif rendah, jaringan 6G diperkirakan dapat menangani permintaan lalu lintas yang tumbuh secara eksponensial dengan cara yang efisien biaya. Jaringan ini juga mungkin akhirnya mencapai cakupan global penuh, memberikan akses kepada semua orang. Namun, mendukung begitu banyak perangkat akan memerlukan biaya yang berkelanjutan bagi penyedia layanan maupun konsumen. 

Namun, itu belum cukup. Selain perbaikan ini dan cakupan global dengan menghubungkan daerah terpencil, kemajuan teknologi juga harus menawarkan ketahanan terhadap serangan jahat yang disengaja pada infrastruktur serta ketangguhan terhadap bencana alam dan gangguan lokal.

Semua kemajuan ini dalam teknologi 6G akan membantu kita dalam perawatan kesehatan presisi, pertanian cerdas, kota pintar, digital twin, komunikasi antariksa, dan navigasi robot. Teknologi ini juga akan memungkinkan pemrosesan dan analisis data secara real‑time di tepi jaringan serta integrasi mulus miliaran perangkat yang terhubung ke dalam kehidupan sehari‑hari. Penyebaran 6G juga diharapkan dapat mendukung inovasi ramah lingkungan untuk meminimalkan dampak lingkungan dan memajukan pembangunan berkelanjutan.

Meskipun 6G menjanjikan masa depan yang sangat maju, teknologi ini menghadapi beberapa tantangan, termasuk biaya dan keamanan. Untuk mewujudkan teknologi ini, diperlukan infrastruktur baru dalam skala besar, yang mahal untuk dibangun. Selain itu, teknologi sumber terbuka, jaringan virtual, dan IoT akan meningkatkan kerentanannya terhadap pelanggaran keamanan.

Di sini, enkripsi kuantum, blockchain, dan kemampuan prediktif AI sedang dieksplorasi sebagai solusi keamanan yang mungkin, sementara virtualisasi banyak komponen fisik diharapkan dapat membantu mengurangi biaya.

Mengenai ukuran pasar global teknologi ini, diproyeksikan mencapai nilai $40,5 miliar pada tahun 2032, didorong oleh permintaan akan hiperkonektivitas, manfaat latensi rendah dan kecepatan data tinggi, janji aplikasi generasi berikutnya, pemanfaatan frekuensi terahertz dan AI, serta potensi untuk menjembatani kesenjangan digital.$40.5 billion

6G technology is expected to begin its rollout by the end of this decade. For now, it is still in its early research stages.

Meningkatkan Komunikasi Nirkabel dengan Material Kuantum

Dengan fokus yang semakin besar pada peningkatan dramatis teknologi komunikasi nirkabel secara global, peneliti sedang mengeksplorasi berbagai cara untuk membuka teknologi yang lebih cepat dan lebih efisien dalam komunikasi nirkabel.

Sekarang sebuah tim peneliti telah menemukan cara untuk memperkuat konversi frekuensi gelombang terahertz (THz) dalam struktur berbasis graphene.

Sistem komunikasi nirkabel terahertz (THz) telah mendapatkan banyak perhatian karena dorongan untuk bandwidth dan frekuensi yang terus meningkat dalam spektrum THz, terutama bandwidth yang luas.

Meskipun bandwidth megahertz sudah cukup untuk aplikasi saat ini, skenario komunikasi jaringan masa depan akan memerlukan bandwidth dalam beberapa gigahertz (GHz) untuk berfungsi dengan baik. Karena merupakan gelombang frekuensi tinggi dengan panjang gelombang yang sangat pendek, gelombang THz dapat menyampaikan data lebih cepat.

Terahertz (THz) adalah satuan frekuensi yang mengukur gelombang elektromagnetik dalam rentang 0,1‑10 THz. Gelombang ini, yang tidak invasif dan aman bagi manusia, hewan, serta tumbuhan, terletak di antara gelombang inframerah dan gelombang milimeter dalam spektrum elektromagnetik (EM).

Ini berarti gelombang THz dapat dimanfaatkan untuk pencitraan non‑invasif melalui material yang tidak tembus cahaya untuk aplikasi kontrol kualitas dan keamanan.

Potensi bandwidth yang sangat besar memungkinkan laju data ultra‑tinggi dan, tentu saja, membuka kemampuan yang melampaui 5G. Namun, teknologi menjanjikan ini mudah diserap oleh komponen atmosfer seperti udara dan uap air, yang mengurangi kekuatan sinyal seiring jarak.

Mengenai potensi gelombang THz untuk komunikasi nirkabel, kemajuan telah dicapai dalam optik nonlinier THz. Optik nonlinier melibatkan studi interaksi cahaya dengan material untuk menciptakan fenomena unik, termasuk generasi harmonik optik.

Seiring teknologi THz terus berkembang, peneliti Universitas Ottawa telah mengembangkan cara untuk membuat perangkat yang dapat mengubah sinyal elektromagnetik ke frekuensi osilasi yang lebih tinggi. Ini dapat secara efektif mempersempit kesenjangan antara elektronik GHz dan fotonik THz.

Temuan dari studi terbaru, dipublikasikan di Nature¹ menunjukkan strategi inovatif tim untuk meningkatkan nonlinieritas THz dalam perangkat berbasis graphene.

Menurut Jean-Michel Ménard, associate professor Fisika dari Fakultas Sains yang berkolaborasi dalam proyek:

“[Ini] menandai langkah signifikan ke depan dalam meningkatkan efisiensi konverter frekuensi THz, aspek kritis untuk aplikasi THz multi‑spektral dan terutama masa depan sistem komunikasi, seperti 6G.”

Dengan menggunakan metode yang ditunjukkan dalam penelitian baru ini, sifat optik unik graphene juga dapat dimanfaatkan.

Diekstrak dari grafit, graphene terdiri dari karbon murni, yang merupakan salah satu elemen terpenting di alam. Material kuantum yang muncul ini sebenarnya terdiri dari satu lapisan atom karbon dan dikenal karena kekuatannya, ringan, serta fleksibel. 

Material 2D ini juga dikenal karena tahanannya serta konduktivitas termal dan listrik yang tinggi. Lebih penting lagi, graphene memiliki sifat optik yang luar biasa. Ini termasuk transparansi tinggi dalam rentang spektrum tampak, yang bergantung pada struktur pita, penyerapan optik inframerah yang dapat disetel, dan respons foto hingga rentang frekuensi THz.

Semua sifat menakjubkan ini menjadikan graphene bahan berharga di bidang energi, konstruksi, kesehatan, dan sektor elektronik. Khususnya, nonlinieritas optik yang besar, bersama dengan kemudahan integrasinya dalam perangkat, menjadikan graphene kandidat ideal untuk menjadi komponen kunci dalam teknologi switching semua‑optik dan konversi frekuensi untuk pemrosesan sinyal serta aplikasi komunikasi nirkabel.

Studi yang sebelumnya menggabungkan cahaya THz dan graphene terutama berfokus pada interaksi cahaya‑materi fundamental. Hanya menilai efek satu parameter saja menghasilkan efek nonlinier yang cukup lemah.

Jadi, penelitian terbaru justru menggabungkan beberapa pendekatan inovatif untuk meningkatkan efek nonlinier ini dan sekaligus memanfaatkan sepenuhnya sifat unik graphene.

Untuk meningkatkan nonlinieritas THz dalam struktur berbasis graphene, tim memperpanjang panjang interaksi menggunakan desain berlapis‑multiple, mengendalikan kepadatan pembawa dengan gerbang listrik, dan memodulasi distribusi spasial medan THz dengan substrat metasurface logam.

Eksperimen baru, bersama arsitektur perangkatnya, dicatat oleh Ali Maleki, mahasiswa PhD di grup Ultrafast THz di uOttawa, bahwa “menawarkan kemungkinan untuk mengeksplorasi beragam material di luar graphene dan berpotensi mengidentifikasi mekanisme optik nonlinier baru.”

Tim melaporkan faktor peningkatan generasi harmonik ketiga (THG) yang melampaui tiga puluh dan mengusulkan arsitektur yang mampu mencapai peningkatan dua orde magnitudo.

Maleki, yang mengumpulkan dan menganalisis hasil studi, percaya penelitian ini penting untuk menyempurnakan teknik konversi frekuensi THz. Pengembangan ini, menurutnya, pada akhirnya juga akan membantu mengintegrasikan teknologi ini ke dalam aplikasi dunia nyata, “khususnya untuk memungkinkan konverter sinyal THz nonlinier yang efisien dan terintegrasi pada chip yang akan menggerakkan sistem komunikasi masa depan.”

Pemain Utama dalam 6G

Persaingan untuk menguasai pengembangan 6G melibatkan semua pihak mulai dari China dan AS hingga Korea Selatan, Eropa, dan India yang menerapkan rencana canggih. 

Perusahaan juga berkolaborasi untuk mempercepat pengembangan mereka. Samsung Electronics telah bermitra dengan operator seluler terbesar Jepang, NTT Docomo, untuk “mempercepat inovasi berbasis AI dalam industri telekomunikasi,” yang juga akan mewujudkan komunikasi masa depan seperti 6G. SoftBank Corp telah menandatangani MoU dengan Nokia untuk pengembangan sistem komunikasi yang memanfaatkan AI untuk teknologi 6G. Sementara itu, Apple (AAPL ) memperluas timnya untuk menyelami lebih dalam bidang 6G.

Jadi, saat semua orang naik kereta 6G, mari kita lihat beberapa perusahaan publik utama yang akan banyak mendapatkan manfaat dari kemajuan ini.

1. Qualcomm Inc.

Raksasa semikonduktor ini sudah terlibat dalam penyediaan modem 5G dan terus berinvestasi untuk mempertahankan kepemimpinannya. Qualcomm (QCOM ) secara rutin menyampaikan visinya untuk 6G dan telah bekerja pada solusi semikonduktor canggih serta standar nirkabel untuk mendukung infrastruktur dan perangkat terkait.

Bulan lalu, perusahaan menyatakan bahwa 6G diposisikan untuk memenuhi tantangan ketersediaan spektrum yang lebih luas dan efisiensi penggunaan yang lebih tinggi. Ini juga bertujuan membuka peluang di seluruh pita spektrum rendah, menengah, dan tinggi, di mana ia akan meningkatkan cakupan dan kapasitas serta memungkinkan aplikasi berperforma tinggi seperti AI generatif dan XR imersif.

Tujuan Qualcomm adalah mendorong inovasi yang membuka jalan ke spektrum baru sambil meningkatkan efisiensi operasional pita yang ada. 

Untuk mempersiapkan era 6G yang akan datang, Qualcomm telah bekerja dengan regulator spektrum, operator seluler, OEM, dan akademisi. Khususnya, mereka telah menyiapkan pita menengah atas (rentang 7 GHz hingga 16 GHz) untuk 6G.

Dinamakan ‘Giga-MIMO,’ teknologi ini dilengkapi dengan array antena yang jauh lebih padat di menara sel dan desain baseband serta frekuensi radio (RF) perangkat yang lebih kompleks. Qualcomm juga memperkenalkan jaringan uji 5G mmWave yang diperluas, yang akan menjadi penggerak dasar untuk komunikasi dan sensing terintegrasi.

6G akan lebih lanjut membangun fondasi antarmuka udara dan jaringan terintegrasi daratan/non‑daratan (TN/NTN), kata John Smee, Global Head of Wireless Research di Qualcomm, dalam sebuah wawancara. Mengenai transisi dari 5G ke 6G, ia memperkirakan hal ini akan secara signifikan meningkatkan konektivitas nirkabel sekaligus memungkinkan layanan baru seperti AI, sensing, dan digital twin. 

Berbicara khusus tentang AI, Smee mencatat bahwa AI akan meningkatkan tidak hanya kinerja sistem 5G tetapi juga 6G, efisiensi operasional, dan pengalaman pengguna sekaligus membuka kasus penggunaan baru secara skala besar. Paradigma AI native, menurutnya, dapat membawa lebih banyak inovasi pada perangkat dan jaringan.

Sekarang, terkait keuangan Qualcomm, saham perusahaan dengan kapitalisasi pasar $190,24 miliar, pada saat penulisan, diperdagangkan pada $174. Saham perusahaan naik 12,04% YTD. EPS (TTM)nya adalah 8,95 dan rasio P/E (TTM) adalah 19,24. Perusahaan juga membayar dividen dengan hasil 1,98%. 

Untuk kuartal terakhirnya dilaporkan yang berakhir September 2024, perusahaan mencatat pendapatan non‑GAAP sebesar $10,2 miliar sementara laba per saham non‑GAAP adalah $2,69, dengan pertumbuhan EPS tahunan lebih dari 30%. Qualcomm juga membayar $2,2 miliar dalam pengembalian kepada pemegang saham, yang mencakup $1,3 miliar dalam pembelian kembali saham dan $947 juta dalam dividen. Arus kas bebas untuk tahun fiskal 2024 dilaporkan $11,2 miliar.

Perusahaan juga telah membuat kemajuan signifikan dalam strategi diversifikasinya, yang memungkinkannya memproduksi chip untuk PC, mobil, dan mesin.

“Kami akan terus mengubah Qualcomm dari perusahaan komunikasi nirkabel menjadi perusahaan komputasi terhubung untuk era AI.”

– CEO Cristiano Amon pada saat itu

2. Verizon Communications 

Pada tahun 2020, CTO penyedia telekomunikasi ini mengatakan bahwa dia “tidak tahu apa itu 6G,” dan fokus mereka tetap pada peningkatan 5G. Namun, perusahaan tersebut secara signifikan bergabung dengan pemimpin industri nirkabel lainnya untuk membentuk Next G Alliance.

Verizon, bersama Qualcomm, Samsung, AT&T (T ), Apple, Google, Ericsson (ERIC ), Microsoft (MSFT ), Nokia, Facebook, Bell Canada, Ciena, InterDigital (IDCC ), JMA Wireless, TELUS, Telnyx, T‑Mobile, dan US Cellular, telah bersatu membentuk Aliansi tersebut. Aliansi ini bertujuan mengembangkan peta jalan nasional 6G, menyelaraskan prioritas pemangku kepentingan untuk kebijakan pemerintah dan pendanaan, serta mengidentifikasi strategi untuk mempercepat adopsi teknologi 6G di berbagai sektor.

Mengenai keuangan Verizon, saham perusahaan dengan kapitalisasi pasar $166,45 miliar, pada saat penulisan, diperdagangkan pada $40,10. Saham perusahaan turun 1,13% YTD. EPS (TTM)nya adalah 4,15 dan rasio P/E (TTM) adalah 9,54. Verizon membayar dividen dengan hasil hingga 6,85%.

Untuk Q4 2024, Verizon melaporkan apa yang disebutnya sebagai pendapatan layanan nirkabel “terdepan di industri” sebesar $20 miliar. Total pendapatan operasionalnya adalah $35,7 miliar, dan laba bersih konsolidasi sebesar $5,1 miliar. Total utang tidak terjamin perusahaan adalah $117,9 miliar. 

Q4 sebenarnya merupakan kuartal terbaik Verizon dalam lima tahun terakhir dalam hal pertumbuhan pelanggan nirkabel, didorong oleh myPlan yang dapat disesuaikan dan penawaran Black Friday. Perusahaan juga menambah hampir 1 juta pelanggan seluler dan broadband pascabayar, hasil kuartalan terbaik dalam lebih dari satu dekade. Sementara itu, pelanggan fixed wirelessnya hampir mencapai 4,6 juta. Perusahaan juga meluncurkan Verizon AI Connect, yang memanfaatkan lonjakan AI dengan memungkinkan bisnis mengelola beban kerja AI mereka secara skala besar.

Kesimpulan

Setelah berfokus pada komunikasi manusia‑ke‑manusia pada generasi teknologi sebelumnya dan kemudian menciptakan pergeseran fundamental dalam konsumsi data, fokus kini beralih pada menghubungkan IoT dan sistem otomasi. Namun dengan 6G, dunia manusia dan digital akan bergabung secara mulus untuk pengalaman yang lebih baik.

Kemajuan teknologi, digitalisasi yang terus berkembang, kasus penggunaan canggih, dan penyediaan kinerja ekstrem siap mendorong pasar 6G ke depan. Dengan kecepatan ultra‑cepat, latensi rendah, dan konektivitas global, teknologi 6G akan menggerakkan masa depan baru melalui mobil self‑driving, kota pintar, dan realitas virtual. 

Generasi teknologi nirkabel baru ini diperkirakan akan membentuk ekonomi dan masyarakat setelah diluncurkan pada awal 2030‑an. Namun, terdapat hambatan berupa biaya awal yang tinggi, ketersediaan spektrum yang terbatas, dan tantangan standar yang harus diatasi terlebih dahulu.

Penelitian, seperti yang dibahas di sini, memainkan peran penting dalam mewujudkan teknologi ini. Penelitian ini menunjukkan nilai graphene untuk memungkinkan komunikasi frekuensi terahertz (THz), yang menjadi kunci kemampuan masa depan 6G. Jadi, dengan penelitian yang terus berlanjut, pemerintah yang memperkenalkan inisiatif, dan perusahaan yang berkolaborasi, kita sudah mulai membuat kemajuan menuju generasi keenam teknologi nirkabel yang menjanjikan masa depan yang lebih terhubung dan inovatif!

Membersihkan graphene adalah kunci untuk komersialisasinya.

Referensi Studi:

^{1. Maleki, A., Heindl, M. B., Xin, Y., Boyd, R. W., Herink, G., & Ménard, J.-M. (2024). Strategi untuk meningkatkan generasi harmonik THz dengan menggabungkan arsitektur berlapis‑multiple, bergerak, dan berbasis metamaterial. Light: Science & Applications, 15, Article 1657. https://www.nature.com/articles/s41377-024-01657-1}