5G nutikale maailmale

Levinud on arvamus, et asjade interneti tõelise revolutsiooni põhjustab alles viienda põlvkonna mobiilse interneti võrgu populariseerimine. Seda võrku luuakse veel, kuid äri ei vaata seda praegu asjade Interneti infrastruktuuri kasutuselevõtuga.

Eksperdid eeldavad, et 5G pole mobiiltehnoloogia areng, vaid täielik ümberkujundamine. See peaks muutma kogu seda tüüpi suhtlusega seotud tööstusharu. 2017. aasta veebruaris Barcelonas Mobile World Congressil peetud ettekande ajal väitis Deutsche Telekomi esindaja isegi, et tänu nutitelefonid lakkavad olemast. Kui see muutub populaarseks, oleme alati võrgus, peaaegu kõigega, mis meid ümbritseb. Ja sõltuvalt sellest, milline turusegment seda tehnoloogiat kasutab (telemeditsiin, häälkõned, mänguplatvormid, veebisirvimine), käitub võrk erinevalt.

5G võrgu kiirus võrreldes varasemate lahendustega

Sama MWC ajal näidati 5G võrgu esimesi kommertsrakendusi – kuigi selline sõnastus tekitab mõningaid kahtlusi, sest pole veel teada, milline see tegelikult olema saab. Eeldused on täiesti vastuolulised. Mõned allikad väidavad, et 5G peaks pakkuma tuhandetele kasutajatele samaaegselt edastuskiirust kümneid tuhandeid megabittisid sekundis. 5G esialgne spetsifikatsioon, mille Rahvusvaheline Telekommunikatsiooni Liit (ITU) teatas mõni kuu tagasi, viitab sellele, et viivitused ei ületa 4 ms. Andmed tuleb alla laadida kiirusega 20 Gbps ja üles laadida kiirusega 10 Gbps. Teame, et ITU soovib sel sügisel välja kuulutada uue võrgu lõpliku versiooni. Kõik nõustuvad ühes asjas – 5G võrk peab pakkuma samaaegset sadade tuhandete andurite juhtmevaba ühendust, mis on asjade interneti ja kõikjal leiduvate teenuste võtmeks.

Juhtivad ettevõtted, nagu AT&T, NTT DOCOMO, SK Telecom, Vodafone, LG Electronic, Sprint, Huawei, ZTE, Qualcomm, Intel ja paljud teised, väljendavad selgelt oma toetust 5G standardimise ajakava kiirendamisele. Kõik sidusrühmad soovivad alustada selle kontseptsiooni kommertsialiseerimist juba 2019. aastal. Teisest küljest kuulutas Euroopa Liit välja 5G PPP plaani (), et määrata järgmise põlvkonna võrkude arendamise suund. 2020. aastaks peavad EL riigid vabastama selle standardi jaoks reserveeritud 700 MHz sageduse.

5G võrk on uute tehnoloogiate kingitus

Üksikud asjad ei vaja 5G-d

Ericssoni andmetel töötas eelmise aasta lõpus (, IoT) 5,6 miljardit seadet. Neist vaid umbes 400 miljonit töötas mobiilsidevõrkudega ja ülejäänud lähivõrkudega, nagu Wi-Fi, Bluetooth või ZigBee.

Asjade Interneti tegelik areng on väga sageli seotud 5G võrkudega. Uute tehnoloogiate esimesed rakendused, esialgu ärisektoris, võivad ilmneda kahe-kolme aasta pärast. Kuid üksikklientide juurdepääsu järgmise põlvkonna võrkudele võime oodata mitte varem kui 2025. aastal. 5G tehnoloogia eeliseks on muuhulgas võimalus käsitleda miljonit ruutkilomeetri suurusele alale kokku pandud seadet. Tundub tohutu arv, aga kui võtta arvesse, mida IoT nägemus ütleb targad linnadmilles lisaks linnataristule on ühendatud sõidukid (sh autonoomsed autod) ja kodumajapidamises (targad kodud) ja kontoriseadmed, aga ka näiteks poed ja neis hoitavad kaubad, lakkab see miljon ruutkilomeetri kohta nii tunduma suur. Eriti kesklinnas või piirkondades, kus on suur kontorite kontsentratsioon.

Kuid pidage meeles, et paljud võrku ühendatud seadmed ja neile paigaldatud andurid ei vaja väga suurt kiirust, kuna need edastavad väikeseid andmeid. Ülikiiret internetti ei vaja sularahaautomaat ega makseterminal. Kaitsesüsteemis ei pea olema suitsu- ja temperatuuriandurit, mis teavitab näiteks jäätisetootjat kaupluste külmikute oludest. Suurt kiirust ja madalat latentsust pole vaja tänavavalgustuse jälgimiseks ja juhtimiseks, elektri- ja veearvestitelt andmete edastamiseks, asjade internetiga ühendatud koduseadmete nutitelefoni abil kaugjuhtimiseks ega logistikas.

Kuigi meil on tänapäeval kasutusel LTE-tehnoloogia, mis võimaldab saata mobiilsidevõrkudes mitukümmend või isegi sadu megabitti andmemahtu sekundis, kasutab märkimisväärne osa asjade internetis tegutsevatest seadmetest endiselt 2G võrgud, st. on müügil alates 1991. aastast. GSM standard.

Et saada üle hinnabarjäärist, mis heidutab paljusid ettevõtteid IoT-d oma senises tegevuses kasutamast ja seega pidurdab selle arengut, on välja töötatud tehnoloogiaid võrkude ehitamiseks, mis on mõeldud väikeseid andmepakette edastavate seadmete toetamiseks. Need võrgud kasutavad nii mobiilioperaatorite kasutatavaid sagedusi kui ka litsentsimata sagedusala. Sellised tehnoloogiad nagu LTE-M ja NB-IoT (nimetatakse ka NB-LTE-ks) töötavad LTE-võrkude kasutatavas sagedusalas, samas kui EC-GSM-IoT (nimetatakse ka EC-EGPRS) kasutab 2G-võrkude kasutatavat riba. Litsentseerimata vahemikus saate valida selliste lahenduste hulgast nagu LoRa, Sigfox ja RPMA.

Kõik ülaltoodud võimalused pakuvad laia valikut ja on disainitud selliselt, et lõppseadmed oleksid võimalikult odavad ja tarbiksid võimalikult vähe energiat ning töötaksid seega akut vahetamata isegi mitu aastat. Sellest ka nende koondnimetus – (väike energiatarve, pikk vahemaa). Mobiilioperaatoritele saadaolevates vahemikes töötavad LPWA-võrgud vajavad ainult tarkvaravärskendust. Kommertslike LPWA võrkude arendamist peavad uuringufirmad Gartner ja Ovum asjade Interneti arengu üheks olulisemaks sündmuseks.

Operaatorid kasutavad erinevaid tehnoloogiaid. Eelmisel aastal üleriigilise võrgu käivitanud Hollandi KPN on valinud LoRa ja tunneb huvi LTE-M vastu. Vodafone'i grupp on valinud NB-IoT – tänavu alustati võrgu rajamisega Hispaanias ning plaanis on selline võrk rajada Saksamaal, Iirimaal ja Hispaanias. Deutsche Telekom on valinud NB-IoT ja teatab, et selle võrk käivitatakse kaheksas riigis, sealhulgas Poolas. Hispaania Telefonica valis Sigfoxi ja NB-IoT. Prantsusmaal asuv Orange alustas LoRa võrgu ehitamist ja teatas seejärel, et hakkab Hispaaniast ja Belgiast LTE-M võrke juurutama riikides, kus ta tegutseb, ja seega tõenäoliselt ka Poolas.

LPWA võrgu ehitamine võib tähendada, et konkreetse IoT ökosüsteemi arendamine algab kiiremini kui 5G võrgud. Ühe laiendamine ei välista teist, sest mõlemad tehnoloogiad on tuleviku nutivõrgu jaoks hädavajalikud.

5G traadita ühendused vajavad niikuinii tõenäoliselt palju energia. Lisaks eelnimetatud vahemikele peaks eelmisel aastal turule tulema viis energiasäästu üksikute seadmete tasemel. Bluetoothi ​​veebiplatvorm. Seda hakkab kasutama nutikate pirnide, lukkude, andurite jms võrk. Tehnoloogia võimaldab luua Interneti-seadmetega ühenduse otse veebibrauserist või veebisaidilt, ilma et oleks vaja spetsiaalseid rakendusi.

Veebi Bluetoothi ​​tehnoloogia visualiseerimine

5G enne

Tasub teada, et mõned ettevõtted on 5G tehnoloogiaga tegelenud juba aastaid. Näiteks Samsung on oma 5G võrgulahenduste kallal töötanud alates 2011. aastast. Selle aja jooksul oli 1,2 km / h liikuvas sõidukis võimalik saavutada 110 Gb / s edastus. ja 7,5 Gbps seisva vastuvõtja jaoks.

Lisaks on eksperimentaalsed 5G võrgud juba olemas ja loodud koostöös erinevate ettevõtetega. Hetkel on aga veel vara rääkida uue võrgu peatsest ja tõeliselt ülemaailmsest standardiseerimisest. Ericsson katsetab seda Rootsis ja Jaapanis, kuid väikesed tarbeseadmed, mis uue standardiga töötavad, on veel kaugel. 2018. aastal käivitab ettevõte koostöös Rootsi operaatori TeliaSoneraga esimesed kommertslikud 5G võrgud Stockholmis ja Tallinnas. Esialgu saab linnavõrgud, ja me peame ootama 5. aastani, et saada täissuuruses 2020G. Ericssonil on isegi esimene 5G telefon. Võib-olla on sõna "telefon" siiski vale sõna. Seade kaalub 150 kg ja seda tuleb kaasas kanda suures, mõõteseadmetega relvastatud bussis.

Mullu oktoobris tuli uudis 5G võrgu debüüdist kaugest Austraaliast. Seda tüüpi aruannetele tuleks aga läheneda distantsilt – kust sa tead ilma 5G standardi ja spetsifikatsioonita, et käivitatud on viienda põlvkonna teenus? See peaks muutuma pärast standardis kokkuleppimist. Kui kõik läheb plaanipäraselt, ilmuvad 5. aasta taliolümpiamängudel Lõuna-Koreas esmakordselt standardiseeritud 2018G võrgud.

Millimeeterlained ja pisikesed rakud

5G võrgu toimimine sõltub mitmest olulisest tehnoloogiast.

Samsungi toodetud tugijaam

Esimene millimeetri laineühendused. Üha enam seadmeid loob üksteisega või Internetiga ühenduse samu raadiosagedusi kasutades. See põhjustab kiiruse kadu ja ühenduse stabiilsuse probleeme. Lahenduseks võib olla üleminek millimeeterlainetele, s.t. sagedusvahemikus 30-300 GHz. Praegu kasutatakse neid eelkõige satelliitsides ja raadioastronoomias, kuid nende peamiseks piiranguks on olnud nende lühike tegevusulatus. Uut tüüpi antenn lahendab selle probleemi ja selle tehnoloogia arendamine alles käib.

Tehnoloogia on viienda põlvkonna teine ​​sammas. Teadlased uhkeldavad, et nad on juba võimelised edastama andmeid millimeeterlainete abil rohkem kui 200 m kaugusel. Ja sõna otseses mõttes iga 200-250 m järel võib suurtes linnades olla, s.t väikseid tugijaamu, mille energiatarve on väga madal. Harvem asustatud piirkondades aga "väikesed rakud" hästi ei tööta.

See peaks aitama ülaltoodud probleemi lahendamisel MIMO tehnoloogia uus põlvkond. MIMO on ka 4G standardis kasutatav lahendus, mis võib suurendada traadita võrgu läbilaskevõimet. Saladus peitub mitme antenni edastamises nii saate- kui ka vastuvõtupoolel. Järgmise põlvkonna jaamad saavad korraga andmeid saata ja vastu võtta kaheksa korda rohkem porte kui praegu. Seega suureneb võrgu läbilaskevõime 22%.

Teine oluline 5G tehnika on see, et "kiire kujundamine“. See on signaalitöötlusmeetod, et andmed edastatakse kasutajani optimaalset marsruuti pidi. aitab millimeeterlainetel jõuda seadmeni pigem kontsentreeritud kiirena kui läbi mitmesuunalise ülekande. Seega suureneb signaali tugevus ja vähenevad häired.

Viienda põlvkonna viies element peaks olema nn täisdupleks. Dupleks on kahesuunaline edastamine, st selline, mille puhul on info edastamine ja vastuvõtmine võimalik mõlemas suunas. Full dupleks tähendab, et andmeid edastatakse ilma edastamise katkestusteta. Seda lahendust täiustatakse pidevalt, et saavutada parimad parameetrid.

 

Kuues põlvkond?

Siiski töötavad laborid juba millegi, mis on veelgi kiirem kui 5G, kallal – kuigi jällegi, me ei tea täpselt, mis on viies põlvkond. Jaapani teadlased loovad tulevase traadita andmeedastuse, justkui järgmise, kuuenda versiooni. See seisneb 300 GHz ja kõrgemate sageduste kasutamises ning saavutatav kiirus on igal kanalil 105 Gb / s. Uute tehnoloogiate uurimine ja arendamine on kestnud juba mitu aastat. Mullu novembris saavutati sagedusala 500 GHz terahertsi kasutades 34 Gb/s ja seejärel 160–300 GHz sagedusalas (kaheksa kanalit moduleeritud sagedusega 500 GHz) 25 Gb/s. ) – see tähendab, et tulemused on kordades suuremad kui 5G võrgu eeldatavad võimalused. Viimane edu on Hiroshima ülikooli teadlaste rühma ja Panasonicu töötajate üheaegselt tehtud töö. Info tehnoloogia kohta postitati ülikooli kodulehele, terahertsvõrgu eeldusi ja mehhanismi tutvustati 2017. aasta veebruaris ISSCC konverentsil San Franciscos.

Teatavasti ei võimalda töösageduse suurendamine mitte ainult kiiremat andmeedastust, vaid vähendab oluliselt ka signaali võimalikku ulatust ning suurendab ka vastuvõtlikkust igasugustele häiretele. See tähendab, et on vaja ehitada üsna keeruline ja tihedalt hajutatud infrastruktuur.

Märkimist väärib ka see, et pöörded – näiteks 2020. aastaks kavandatud 5G võrk ja seejärel hüpoteetiline veelgi kiirem terahertsivõrk – tähendavad, et miljonid seadmed tuleb asendada uutele standarditele kohandatud versioonidega. Tõenäoliselt aeglustab see märkimisväärselt… muutuste kiirust ja muudab kavandatud revolutsiooni tegelikult evolutsiooniks.

Et jätkata Teema number kuulehe viimases numbris.