5G untuk dunia pintar

Secara meluas dipercayai bahawa revolusi sebenar Internet Perkara akan disebabkan hanya oleh pempopularan rangkaian Internet mudah alih generasi kelima. Rangkaian ini masih akan dibuat, tetapi perniagaan tidak melihatnya sekarang dengan pengenalan infrastruktur IoT.

Pakar menjangkakan 5G bukan evolusi, tetapi transformasi lengkap teknologi mudah alih. Ini sepatutnya mengubah keseluruhan industri yang berkaitan dengan jenis komunikasi ini. Pada Februari 2017, semasa pembentangan di Kongres Dunia Mudah Alih di Barcelona, ​​​​seorang wakil Deutsche Telekom malah menyatakan bahawa disebabkan oleh telefon pintar akan tidak lagi wujud. Apabila ia menjadi popular, kami akan sentiasa berada dalam talian, dengan hampir semua perkara yang mengelilingi kami. Dan bergantung pada segmen pasaran mana yang akan menggunakan teknologi ini (teleperubatan, panggilan suara, platform permainan, penyemakan imbas web), rangkaian akan berkelakuan berbeza.

Kelajuan rangkaian 5G berbanding penyelesaian sebelumnya

Semasa MWC yang sama, aplikasi komersial pertama rangkaian 5G telah ditunjukkan - walaupun kata-kata ini menimbulkan beberapa keraguan, kerana ia masih tidak diketahui apa sebenarnya. Andaian itu tidak konsisten sama sekali. Beberapa sumber mendakwa bahawa 5G dijangka memberikan kelajuan penghantaran puluhan ribu megabit sesaat kepada ribuan pengguna secara serentak. Spesifikasi awal untuk 5G, yang diumumkan beberapa bulan lalu oleh Kesatuan Telekomunikasi Antarabangsa (ITU), menunjukkan bahawa kelewatan tidak akan melebihi 4 ms. Data mesti dimuat turun pada 20 Gbps dan dimuat naik pada 10 Gbps. Kami tahu bahawa ITU ingin mengumumkan versi terakhir rangkaian baharu pada musim gugur ini. Semua orang bersetuju dengan satu perkara - rangkaian 5G mesti menyediakan sambungan wayarles serentak ratusan ribu penderia, yang merupakan kunci untuk Internet perkara dan perkhidmatan di mana-mana.

Syarikat terkemuka seperti AT&T, NTT DOCOMO, SK Telecom, Vodafone, LG Electronic, Sprint, Huawei, ZTE, Qualcomm, Intel dan banyak lagi telah menjelaskan sokongan mereka untuk mempercepatkan garis masa penyeragaman 5G. Semua pihak berkepentingan mahu mula mengkomersialkan konsep ini seawal 2019. Sebaliknya, Kesatuan Eropah mengumumkan rancangan PPP 5G () untuk menentukan hala tuju pembangunan rangkaian generasi akan datang. Menjelang 2020, negara EU mesti mengeluarkan frekuensi 700 MHz yang dikhaskan untuk standard ini.

Rangkaian 5G ialah anugerah teknologi baharu

Perkara tunggal tidak memerlukan 5G

Menurut Ericsson, pada akhir tahun lepas, 5,6 bilion peranti telah beroperasi dalam (, IoT). Daripada jumlah ini, hanya kira-kira 400 juta bekerja dengan rangkaian mudah alih, dan selebihnya dengan rangkaian jarak dekat seperti Wi-Fi, Bluetooth atau ZigBee.

Perkembangan sebenar Internet of Things sering dikaitkan dengan rangkaian 5G. Aplikasi pertama teknologi baharu, pada mulanya dalam sektor perniagaan, mungkin muncul dalam masa dua hingga tiga tahun. Walau bagaimanapun, kami boleh menjangkakan akses kepada rangkaian generasi akan datang untuk pelanggan individu tidak lebih awal daripada 2025. Kelebihan teknologi 5G ialah, antara lain, keupayaan untuk mengendalikan sejuta peranti yang dipasang di kawasan seluas kilometer persegi. Nampaknya jumlah yang besar, tetapi jika anda mengambil kira apa yang dikatakan visi IoT bandar pintardi mana, sebagai tambahan kepada infrastruktur bandar, kenderaan (termasuk kereta autonomi) dan isi rumah (rumah pintar) dan peranti pejabat disambungkan, serta, sebagai contoh, kedai dan barangan yang disimpan di dalamnya, juta setiap kilometer persegi ini tidak lagi kelihatan begitu. besar. Terutamanya di pusat bandar atau kawasan yang mempunyai kepekatan pejabat yang tinggi.

Walau bagaimanapun, sedar bahawa banyak peranti yang disambungkan ke rangkaian dan penderia yang diletakkan padanya tidak memerlukan kelajuan yang sangat tinggi, kerana ia menghantar sebahagian kecil data. Internet ultra-pantas tidak diperlukan oleh ATM atau terminal pembayaran. Ia tidak perlu mempunyai sensor asap dan suhu dalam sistem perlindungan, memaklumkan, sebagai contoh, pengeluar ais krim tentang keadaan dalam peti sejuk di kedai. Kelajuan tinggi dan kependaman rendah tidak diperlukan untuk memantau dan mengawal lampu jalan, untuk menghantar data daripada meter elektrik dan air, untuk kawalan jauh menggunakan telefon pintar peranti rumah yang disambungkan dengan IoT, atau dalam logistik.

Hari ini, walaupun kami mempunyai teknologi LTE, yang membolehkan kami menghantar beberapa puluh atau bahkan ratusan megabit data sesaat melalui rangkaian mudah alih, sebahagian besar peranti yang beroperasi dalam Internet of things masih menggunakan rangkaian 2G, iaitu telah dijual sejak tahun 1991. standard GSM.

Untuk mengatasi halangan harga yang tidak menggalakkan banyak syarikat daripada menggunakan IoT dalam aktiviti semasa mereka dan dengan itu memperlahankan pembangunannya, teknologi telah dibangunkan untuk membina rangkaian yang direka bentuk untuk menyokong peranti yang menghantar paket data kecil. Rangkaian ini menggunakan kedua-dua frekuensi yang digunakan oleh pengendali mudah alih dan jalur tidak berlesen. Teknologi seperti LTE-M dan NB-IoT (juga dipanggil NB-LTE) beroperasi dalam jalur yang digunakan oleh rangkaian LTE, manakala EC-GSM-IoT (juga dipanggil EC-EGPRS) menggunakan jalur yang digunakan oleh rangkaian 2G. Dalam julat tidak berlesen, anda boleh memilih daripada penyelesaian seperti LoRa, Sigfox dan RPMA.

Semua pilihan di atas menawarkan rangkaian yang luas dan direka bentuk sedemikian rupa sehingga peranti akhir semurah mungkin dan menggunakan tenaga sesedikit mungkin, dan dengan itu berfungsi tanpa menukar bateri walaupun selama beberapa tahun. Oleh itu nama kolektif mereka - (penggunaan kuasa rendah, jarak jauh). Rangkaian LPWA yang beroperasi dalam julat yang tersedia untuk pengendali mudah alih hanya memerlukan kemas kini perisian. Pembangunan rangkaian LPWA komersial dianggap oleh syarikat penyelidikan Gartner dan Ovum sebagai salah satu peristiwa terpenting dalam pembangunan IoT.

Operator menggunakan teknologi yang berbeza. KPN Belanda, yang melancarkan rangkaian di seluruh negara tahun lepas, telah memilih LoRa dan berminat dengan LTE-M. Kumpulan Vodafone telah memilih NB-IoT - tahun ini ia mula membina rangkaian di Sepanyol, dan ia mempunyai rancangan untuk membina rangkaian sedemikian di Jerman, Ireland dan Sepanyol. Deutsche Telekom telah memilih NB-IoT dan mengumumkan bahawa rangkaiannya akan dilancarkan di lapan negara, termasuk Poland. Telefonica Sepanyol memilih Sigfox dan NB-IoT. Orange di Perancis mula membina rangkaian LoRa dan kemudian mengumumkan bahawa ia akan mula melancarkan rangkaian LTE-M dari Sepanyol dan Belgium di negara tempat ia beroperasi, dan dengan itu mungkin di Poland juga.

Pembinaan rangkaian LPWA mungkin bermakna pembangunan ekosistem IoT tertentu akan bermula lebih pantas daripada rangkaian 5G. Pengembangan satu tidak mengecualikan yang lain, kerana kedua-dua teknologi adalah penting untuk grid pintar masa depan.

Sambungan wayarles 5G mungkin memerlukan banyak lagi tenaga. Sebagai tambahan kepada julat yang disebutkan di atas, satu cara untuk menjimatkan tenaga pada tahap peranti individu harus dilancarkan tahun lepas. Platform web Bluetooth. Ia akan digunakan oleh rangkaian mentol pintar, kunci, penderia, dsb. Teknologi ini membolehkan anda menyambung ke peranti IoT terus daripada pelayar web atau tapak web tanpa memerlukan aplikasi khas.

Visualisasi teknologi Web Bluetooth

5G sebelum ini

Perlu diketahui bahawa sesetengah syarikat telah mengejar teknologi 5G selama bertahun-tahun. Sebagai contoh, Samsung telah mengusahakan penyelesaian rangkaian 5Gnya sejak 2011. Pada masa ini, adalah mungkin untuk mencapai transmisi 1,2 Gb / s dalam kenderaan yang bergerak pada kelajuan 110 km / j. dan 7,5 Gbps untuk penerima tetap.

Selain itu, rangkaian 5G percubaan telah wujud dan telah dicipta dengan kerjasama pelbagai syarikat. Walau bagaimanapun, pada masa ini masih terlalu awal untuk bercakap tentang penyeragaman rangkaian baharu yang akan berlaku dan benar-benar global. Ericsson sedang mengujinya di Sweden dan Jepun, tetapi peranti pengguna kecil yang akan berfungsi dengan standard baharu masih jauh. Pada 2018, dengan kerjasama pengendali Sweden TeliaSonera, syarikat itu akan melancarkan rangkaian 5G komersial pertama di Stockholm dan Tallinn. Pada mulanya ia akan rangkaian bandar, dan kami perlu menunggu sehingga 5 untuk 2020G "saiz penuh". Ericsson pun ada telefon 5G pertama. Mungkin perkataan "telefon" adalah perkataan yang salah. Peranti ini mempunyai berat 150 kg dan anda perlu mengembara dengannya dalam bas besar yang bersenjatakan peralatan pengukur.

Oktober lalu, berita mengenai kemunculan rangkaian 5G datang dari Australia yang jauh. Walau bagaimanapun, jenis laporan ini harus didekati dengan jarak jauh - bagaimana anda tahu, tanpa standard dan spesifikasi 5G, bahawa perkhidmatan generasi kelima telah dilancarkan? Ini sepatutnya berubah setelah standard dipersetujui. Jika semuanya berjalan mengikut perancangan, rangkaian 5G pra-standardisasi akan membuat penampilan pertama mereka di Sukan Olimpik Musim Sejuk 2018 di Korea Selatan.

Gelombang milimeter dan sel-sel kecil

Operasi rangkaian 5G bergantung pada beberapa teknologi penting.

Stesen pangkalan yang dikeluarkan oleh Samsung

Pertama sambungan gelombang milimeter. Semakin banyak peranti bersambung antara satu sama lain atau ke Internet menggunakan frekuensi radio yang sama. Ini menyebabkan kehilangan kelajuan dan masalah kestabilan sambungan. Penyelesaiannya mungkin bertukar kepada gelombang milimeter, i.e. dalam julat frekuensi 30-300 GHz. Pada masa ini ia digunakan khususnya dalam komunikasi satelit dan astronomi radio, tetapi had utamanya ialah jarak pendeknya. Jenis antena baharu menyelesaikan masalah ini, dan pembangunan teknologi ini masih berterusan.

Teknologi adalah tonggak kedua generasi kelima. Para saintis berbangga bahawa mereka sudah dapat menghantar data menggunakan gelombang milimeter pada jarak lebih daripada 200 m. Dan secara literal setiap 200-250 m di bandar-bandar besar mungkin ada, iaitu stesen pangkalan kecil dengan penggunaan kuasa yang sangat rendah. Walau bagaimanapun, di kawasan kurang penduduk, "sel kecil" tidak berfungsi dengan baik.

Ini sepatutnya membantu dengan isu di atas teknologi MIMO Generasi Baru. MIMO ialah penyelesaian yang turut digunakan dalam standard 4G yang boleh meningkatkan kapasiti rangkaian wayarles. Rahsianya adalah dalam penghantaran berbilang antena pada bahagian pemancar dan penerima. Stesen generasi akan datang boleh mengendalikan lapan kali lebih banyak port seperti hari ini untuk menghantar dan menerima data pada masa yang sama. Oleh itu, daya pengeluaran rangkaian meningkat sebanyak 22%.

Satu lagi teknik penting untuk 5G ialah "membentuk pancaran“. Ia adalah kaedah pemprosesan isyarat supaya data dihantar kepada pengguna di sepanjang laluan yang optimum. membantu gelombang milimeter mencapai peranti dalam rasuk pekat dan bukannya melalui penghantaran omnidirectional. Oleh itu, kekuatan isyarat meningkat dan gangguan dikurangkan.

Elemen kelima generasi kelima sepatutnya dipanggil dupleks penuh. Dupleks ialah penghantaran dua hala, iaitu satu penghantaran dan penerimaan maklumat boleh dilakukan dalam kedua-dua arah. Dupleks penuh bermakna data dihantar tanpa gangguan penghantaran. Penyelesaian ini sentiasa diperbaiki untuk mencapai parameter terbaik.

 

Generasi keenam?

Walau bagaimanapun, makmal sedang mengusahakan sesuatu yang lebih pantas daripada 5G - walaupun sekali lagi, kami tidak tahu dengan tepat apakah generasi kelima itu. Para saintis Jepun sedang mencipta penghantaran data tanpa wayar masa depan, seolah-olah, versi keenam yang seterusnya. Ia terdiri daripada penggunaan frekuensi dari 300 GHz dan lebih tinggi, dan kelajuan yang dicapai ialah 105 Gb / s pada setiap saluran. Penyelidikan dan pembangunan teknologi baru telah berlangsung selama beberapa tahun. November lalu, 500 Gb/s telah dicapai menggunakan jalur terahertz 34 GHz, dan kemudian 160 Gb/s menggunakan pemancar dalam jalur 300-500 GHz (lapan saluran dimodulasi pada selang 25 GHz). ) - iaitu, hasil berkali ganda lebih besar daripada keupayaan rangkaian 5G yang dijangkakan. Kejayaan terbaru adalah hasil kerja sekumpulan saintis dari Universiti Hiroshima dan pekerja Panasonic pada masa yang sama. Maklumat mengenai teknologi telah disiarkan di laman web universiti, andaian dan mekanisme rangkaian terahertz telah dibentangkan pada Februari 2017 di persidangan ISSCC di San Francisco.

Seperti yang anda ketahui, peningkatan dalam kekerapan operasi bukan sahaja membolehkan pemindahan data yang lebih pantas, tetapi juga dengan ketara mengurangkan kemungkinan julat isyarat, dan juga meningkatkan kerentanannya kepada semua jenis gangguan. Ini bermakna bahawa adalah perlu untuk membina infrastruktur yang agak kompleks dan taburan yang padat.

Perlu diingat juga bahawa revolusi - seperti rangkaian 2020G yang dirancang untuk 5 dan kemudian rangkaian terahertz yang lebih pantas - bermakna berjuta-juta peranti perlu diganti dengan versi yang disesuaikan dengan piawaian baharu. Ini berkemungkinan ketara... memperlahankan kadar perubahan dan menyebabkan revolusi yang dimaksudkan benar-benar menjadi evolusi.

Perlu diteruskan Nombor topik dalam keluaran terbaru bulanan.