5G išmaniajam pasauliui

Plačiai manoma, kad tikrą daiktų interneto revoliuciją sukels tik penktos kartos mobiliojo interneto tinklo išpopuliarėjimas. Šis tinklas vis tiek bus sukurtas, tačiau verslas dabar į jį nežiūri, diegdamas daiktų interneto infrastruktūrą.

Ekspertai tikisi, kad 5G bus ne evoliucija, o visiška mobiliųjų technologijų transformacija. Tai turėtų pakeisti visą su tokio tipo komunikacija susijusią pramonę. 2017 m. vasarį per pristatymą „Mobile World Congress“ Barselonoje „Deutsche Telekom“ atstovas netgi pareiškė, kad dėl XNUMX m. išmanieji telefonai nustos egzistuoti. Kai jis išpopuliarės, mes visada būsime prisijungę prie beveik visko, kas mus supa. Ir priklausomai nuo to, kuris rinkos segmentas naudos šią technologiją (telemedicina, balso skambučiai, žaidimų platformos, naršymas internete), tinklas elgsis skirtingai.

5G tinklo greitis, palyginti su ankstesniais sprendimais

To paties MWC metu buvo parodytos ir pirmosios komercinės 5G tinklo aplikacijos – nors tokia formuluotė kelia tam tikrų abejonių, nes dar nežinia, kokia ji bus iš tikrųjų. Prielaidos visiškai nesuderinamos. Kai kurie šaltiniai teigia, kad tikimasi, kad 5G vienu metu tūkstančiams vartotojų užtikrins dešimčių tūkstančių megabitų per sekundę perdavimo greitį. Tarptautinės telekomunikacijų sąjungos (ITU) prieš kelis mėnesius paskelbtoje preliminarioje 5G specifikacijoje teigiama, kad vėlavimai neviršys 4 ms. Duomenys turi būti atsisiunčiami 20 Gbps ir įkeliami 10 Gbps greičiu. Žinome, kad ITU nori paskelbti galutinę naujojo tinklo versiją šį rudenį. Visi sutaria dėl vieno – 5G tinklas vienu metu turi užtikrinti šimtų tūkstančių jutiklių belaidį ryšį, o tai yra svarbiausia daiktų internetui ir visur teikiamoms paslaugoms.

Pirmaujančios įmonės, tokios kaip AT&T, NTT DOCOMO, SK Telecom, Vodafone, LG Electronic, Sprint, Huawei, ZTE, Qualcomm, Intel ir daugelis kitų, aiškiai išreiškia savo paramą 5G standartizacijos laiko juostos paspartinimui. Visos suinteresuotosios šalys nori pradėti komercializuoti šią koncepciją jau 2019 m. Kita vertus, Europos Sąjunga paskelbė 5G PPP planą (), kuriuo siekiama nustatyti naujos kartos tinklų plėtros kryptį. Iki 2020 metų ES šalys turi išleisti šiam standartui skirtą 700 MHz dažnį.

5G tinklas yra naujų technologijų dovana

Pavieniams dalykams 5G nereikia

„Ericsson“ duomenimis, praėjusių metų pabaigoje (, IoT) veikė 5,6 mlrd. įrenginių. Iš jų tik apie 400 milijonų dirbo su mobiliojo ryšio tinklais, o likusieji su trumpo nuotolio tinklais, tokiais kaip „Wi-Fi“, „Bluetooth“ ar „ZigBee“.

Tikroji daiktų interneto plėtra labai dažnai siejama su 5G tinklais. Pirmieji naujų technologijų pritaikymai, iš pradžių verslo sektoriuje, gali pasirodyti po dvejų trejų metų. Tačiau prieigos prie naujos kartos tinklų individualiems klientams galime tikėtis ne anksčiau kaip 2025 m. 5G technologijos pranašumas, be kita ko, yra galimybė valdyti milijoną įrenginių, surinktų kvadratinio kilometro plote. Atrodytų didžiulis skaičius, bet jei atsižvelgsite į tai, ką sako IoT vizija išmanieji miestaikuriose, be miesto infrastruktūros, prijungtos transporto priemonės (įskaitant autonominius automobilius) ir buities (išmanieji namai) ir biuro įrenginiai, taip pat, pavyzdžiui, parduotuvės ir jose laikomos prekės, šis milijonas kvadratiniam kilometrui nustoja toks atrodyti. didelis. Ypač miesto centre ar vietovėse, kuriose yra didelė biurų koncentracija.

Tačiau atminkite, kad daugeliui prie tinklo prijungtų įrenginių ir ant jų esančių jutiklių nereikia labai didelės spartos, nes jie perduoda mažas duomenų dalis. Itin greitas internetas nereikalingas bankomatui ar mokėjimo terminalui. Apsaugos sistemoje nebūtina turėti dūmų ir temperatūros jutiklio, informuojančio, pavyzdžiui, ledų gamintoją apie sąlygas parduotuvėse esančiuose šaldytuvuose. Didelis greitis ir mažas delsimas nereikalingas gatvių apšvietimo stebėjimui ir valdymui, duomenų perdavimui iš elektros ir vandens skaitiklių, nuotoliniam valdymui naudojant išmanųjį telefoną prie daiktų interneto prijungtų namų įrenginių ar logistikoje.

Šiandien, nors turime LTE technologiją, leidžiančią mobiliojo ryšio tinklais siųsti kelias dešimtis ar net šimtus megabitų duomenų per sekundę, nemaža dalis daiktų internete veikiančių įrenginių vis dar naudoja 2G tinklai, t.y. Parduodama nuo 1991 m. GSM standartas.

Siekiant įveikti kainų barjerą, kuris atgraso daugelį įmonių dabartinėje veikloje naudoti daiktų internetą ir taip stabdo jo plėtrą, buvo sukurtos technologijos, skirtos kurti tinklus, skirtus palaikyti nedidelius duomenų paketus perduodančius įrenginius. Šie tinklai naudoja ir mobiliojo ryšio operatorių naudojamus dažnius, ir nelicencijuotą juostą. Tokios technologijos kaip LTE-M ir NB-IoT (taip pat vadinamos NB-LTE) veikia LTE tinklų naudojamoje juostoje, o EC-GSM-IoT (taip pat vadinamas EC-EGPRS) naudoja 2G tinklų naudojamą dažnių juostą. Licencijuotame asortimente galite rinktis iš tokių sprendimų kaip LoRa, Sigfox ir RPMA.

Visos minėtos galimybės siūlo platų asortimentą ir yra suprojektuotos taip, kad galutiniai įrenginiai būtų kuo pigesni ir sunaudotų kuo mažiau energijos, taigi veiktų nekeičiant baterijos net keletą metų. Iš čia jų bendras pavadinimas – (mažas energijos suvartojimas, ilgas atstumas). LPWA tinklams, veikiantiems mobiliojo ryšio operatoriams prieinamuose diapazonuose, reikia tik programinės įrangos atnaujinimo. Komercinių LPWA tinklų plėtrą tyrimų bendrovės „Gartner“ ir „Ovum“ vertina kaip vieną svarbiausių įvykių plėtojant IoT.

Operatoriai naudoja skirtingas technologijas. Nyderlandų KPN, kuris pernai pradėjo savo tinklą visoje šalyje, pasirinko LoRa ir domisi LTE-M. „Vodafone“ grupė pasirinko NB-IoT – šiemet pradėjo kurti tinklą Ispanijoje, o planuoja tokį tinklą kurti Vokietijoje, Airijoje ir Ispanijoje. Deutsche Telekom pasirinko NB-IoT ir praneša, kad jos tinklas bus paleistas aštuoniose šalyse, įskaitant Lenkiją. Ispanijos „Telefonica“ pasirinko „Sigfox“ ir „NB-IoT“. „Orange“ Prancūzijoje pradėjo kurti „LoRa“ tinklą ir tada paskelbė, kad pradės diegti LTE-M tinklus iš Ispanijos ir Belgijos šalyse, kuriose veikia, taigi tikriausiai ir Lenkijoje.

LPWA tinklo statyba gali reikšti, kad konkrečios daiktų interneto ekosistemos plėtra prasidės greičiau nei 5G tinklai. Vieno išplėtimas neatmeta kitos, nes abi technologijos yra būtinos ateities išmaniajam tinklui.

5G belaidžio ryšio vis tiek prireiks daug energija. Be minėtų diapazonų, praėjusiais metais turėtų būti pradėtas naudoti būdas taupyti energiją atskirų įrenginių lygiu. „Bluetooth“ žiniatinklio platforma. Ją naudos išmaniųjų lempučių, spynų, jutiklių ir kt. tinklas.. Ši technologija leidžia prisijungti prie daiktų interneto įrenginių tiesiai iš interneto naršyklės ar svetainės, nereikalaujant specialių programų.

Web Bluetooth technologijos vizualizacija

5G anksčiau

Verta žinoti, kad kai kurios įmonės 5G technologijos siekia jau daugelį metų. Pavyzdžiui, „Samsung“ savo 5G tinklo sprendimus kuria nuo 2011 m. Per šį laiką buvo galima pasiekti 1,2 Gb / s perdavimo greitį transporto priemonėje, važiuojančioje 110 km / h greičiu. ir 7,5 Gbps stovinčiam imtuvui.

Be to, eksperimentiniai 5G tinklai jau egzistuoja ir buvo sukurti bendradarbiaujant su įvairiomis įmonėmis. Tačiau šiuo metu dar per anksti kalbėti apie neišvengiamą ir tikrai pasaulinį naujojo tinklo standartizavimą. „Ericsson“ jį bando Švedijoje ir Japonijoje, tačiau mažiems plataus vartojimo prietaisams, kurie veiks su naujuoju standartu, dar toli. 2018 m., bendradarbiaudama su Švedijos operatoriumi „TeliaSonera“, įmonė pradės pirmuosius komercinius 5G tinklus Stokholme ir Taline. Iš pradžių bus miestų tinklai, o „viso dydžio“ 5G teks palaukti iki 2020 m. Ericsson netgi turi pirmasis 5G telefonas. Galbūt žodis „telefonas“ yra netinkamas žodis. Prietaisas sveria 150 kg ir su juo tenka keliauti dideliame autobuse, ginkluotame matavimo įranga.

Praėjusį spalį žinia apie 5G tinklo debiutą atkeliavo iš tolimosios Australijos. Tačiau į tokio tipo ataskaitas reikėtų žiūrėti per atstumą – iš kur žinoti, kad be 5G standarto ir specifikacijos pradėta teikti penktos kartos paslauga? Tai turėtų pasikeisti, kai bus susitarta dėl standarto. Jei viskas vyks pagal planą, iš anksto standartizuoti 5G tinklai pirmą kartą pasirodys 2018 m. žiemos olimpinėse žaidynėse Pietų Korėjoje.

Milimetrinės bangos ir mažytės ląstelės

5G tinklo veikimas priklauso nuo kelių svarbių technologijų.

„Samsung“ pagaminta bazinė stotis

Pirmas milimetrinių bangų jungtys. Vis daugiau įrenginių jungiasi vienas prie kito arba prie interneto tais pačiais radijo dažniais. Tai sukelia greičio praradimą ir ryšio stabilumo problemų. Išeitis gali būti perėjimas prie milimetrinių bangų, t.y. 30-300 GHz dažnių diapazone. Šiuo metu jie ypač naudojami palydoviniam ryšiui ir radijo astronomijai, tačiau pagrindinis jų apribojimas yra nedidelis nuotolis. Naujo tipo antena išsprendžia šią problemą, o šios technologijos plėtra vis dar tebevyksta.

Technologijos yra antrasis penktosios kartos ramstis. Mokslininkai giriasi, kad jau sugeba milimetrinėmis bangomis duomenis perduoti didesniu nei 200 m atstumu. Ir tiesiogine prasme kas 200-250 m dideliuose miestuose gali būti, t.y., mažų bazinių stočių, kurios suvartoja labai mažai energijos. Tačiau rečiau apgyvendintose vietovėse „mažos ląstelės“ neveikia gerai.

Tai turėtų padėti išspręsti aukščiau pateiktą problemą MIMO technologija nauja karta. MIMO yra sprendimas, taip pat naudojamas 4G standarte, galintis padidinti belaidžio tinklo pajėgumą. Paslaptis slypi kelių antenų perdavimuose perdavimo ir priėmimo pusėse. Naujos kartos stotys gali apdoroti aštuonis kartus daugiau prievadų nei šiandien, kad būtų galima siųsti ir priimti duomenis tuo pačiu metu. Taigi tinklo pralaidumas padidėja 22%.

Kita svarbi 5G technologija yra ta, kadspindulio formavimas“. Tai signalų apdorojimo būdas, kad duomenys vartotojui būtų pateikiami optimaliu maršrutu. padeda milimetrinėms bangoms pasiekti įrenginį koncentruotu spinduliu, o ne per įvairiakryptį perdavimą. Taigi signalo stiprumas padidėja ir trukdžiai sumažėja.

Penktasis penktos kartos elementas turėtų būti vadinamasis pilnas dvipusis. Dupleksas yra dvipusis perdavimas, t. y. toks, kai informaciją galima perduoti ir priimti abiem kryptimis. Pilnas dvipusis ryšys reiškia, kad duomenys perduodami be perdavimo pertrūkių. Šis sprendimas nuolat tobulinamas, siekiant geriausių parametrų.

 

Šešta karta?

Tačiau laboratorijose jau dirbama prie dar greitesnio nei 5G – nors vėlgi, mes tiksliai nežinome, kas yra penktoji karta. Japonijos mokslininkai kuria būsimą belaidį duomenų perdavimą, tarsi kitą, šeštąją versiją. Tai reiškia, kad naudojami 300 GHz ir didesni dažniai, o kiekviename kanale pasiekiamas 105 Gb / s greitis. Naujų technologijų tyrimai ir plėtra vyksta jau keletą metų. Praėjusį lapkritį naudojant 500 GHz terahercų dažnių juostą buvo pasiekta 34 Gb/s, o vėliau – 160 Gb/s naudojant siųstuvą 300–500 GHz dažnių juostoje (aštuoni kanalai moduliuojami 25 GHz intervalais). ) – tai yra daug kartų didesni rezultatai nei tikimasi 5G tinklo galimybių. Naujausia sėkmė – mokslininkų grupės iš Hirosimos universiteto ir „Panasonic“ darbuotojų darbas vienu metu. Informacija apie technologiją buvo patalpinta universiteto svetainėje, terahercinio tinklo prielaidos ir mechanizmas pristatytas 2017 metų vasarį ISSCC konferencijoje San Franciske.

Kaip žinote, veikimo dažnio padidėjimas ne tik leidžia greičiau perduoti duomenis, bet ir žymiai sumažina galimą signalo diapazoną, taip pat padidina jo jautrumą visų rūšių trukdžiams. Tai reiškia, kad būtina sukurti gana sudėtingą ir tankiai paskirstytą infrastruktūrą.

Taip pat verta paminėti, kad revoliucijos – pavyzdžiui, 2020 m. planuojamas 5G tinklas, o vėliau – hipotetinis dar greitesnis terahercinis tinklas – reiškia poreikį pakeisti milijonus įrenginių versijomis, pritaikytomis naujiems standartams. Tikėtina, kad tai žymiai... sulėtins pokyčių greitį ir paskatins numatomą revoliuciją iš tikrųjų tapti evoliucija.

Turi būti tęsiama Temos numeris naujausiame mėnraščio numeryje.