Čak i bez posebnog razumijevanja generacija standarda mobilne komunikacije, svatko će vjerojatno odgovoriti da je 5G hladniji od 4G/LTE. U stvarnosti, nije sve tako jednostavno. Hajde da shvatimo zašto je 5G bolji/gori i koji slučajevi njegove upotrebe su najperspektivniji, uzimajući u obzir trenutno stanje.
Dakle, šta nam obećava 5G tehnologija?
- Povećanje brzine desetine puta do 10 Gb/s,
- Smanjenje kašnjenja (latencije) za desetine puta na 1 ms,
- Povećana pouzdanost veze (stopa greške gubitka paketa) stotine puta,
- Povećanje gustine (broja) priključenih uređaja (106/km2).
Sve se to postiže kroz:
- višekanalni (paralelizam preko frekvencija i baznih stanica)
- povećanje frekvencija radio nosača sa jedinica na desetine GHz (kapacitet radio kanala)
5G će poboljšati 4G u tradicionalnim područjima, bilo da se radi o trenutnom preuzimanju filmova ili neprimetnom povezivanju mobilne aplikacije s oblakom. Dakle, hoće li biti moguće odbiti isporuku Interneta u naše stanove i kancelarije putem kabla?
5G će obezbijediti univerzalnu povezanost od svega do svega, kombinujući protokole visokog propusnog opsega, energetski gladni sa uskopojasnim, energetski efikasnim protokolima. Ovo će otvoriti nove pravce koji su nedostupni 4G: komunikacija mašina-mašina na zemlji i u vazduhu, Industrija 4.0, Internet stvari. da će 5G poslovanje zaraditi 3.5T dolara do 2035. i stvoriti 22 miliona radnih mjesta.
Ili ne?..
(Izvor slike - Reuters)
Kako ovo radi
Ako znate kako 5G funkcionira, preskočite ovaj odjeljak.
Dakle, kako možemo postići tako brz prijenos podataka u 5G, kao što je gore opisano? Ovo nije neka magija, zar ne?
Povećanje brzine će se dogoditi zbog prelaska na viši frekventni opseg - koji se prethodno nije koristio. Na primjer, frekvencija kućnog WiFi-a je 2,4 ili 5 GHz, frekvencija postojećih mobilnih mreža je unutar 2,6 GHz. Ali kada govorimo o 5G, odmah govorimo o desetinama gigaherca. Jednostavno je: povećavamo frekvenciju, smanjujemo valnu dužinu – i brzina prijenosa podataka postaje višestruko veća. I mreža kao cjelina je rasterećena.
Evo vizuelnog stripa kako je bilo i kako će biti. Bio:
Will:
(Izvor: IEEE Spectrum, )
Frekvencija se desetostruko povećala, tako da u 5G imamo posla sa mnogo kraćim, milimetarskim talasima. Ne prolaze dobro kroz prepreke. I u vezi s tim, arhitektura mreže se mijenja. Ako su nam ranije komunikacije pružali veliki, moćni tornjevi koji su pružali komunikaciju na velikim udaljenostima, sada će biti potrebno posvuda postaviti mnogo kompaktnih tornjeva male snage. I imajte na umu da će vam u velikim gradovima trebati mnogo stanica, jer signal blokiraju visoke zgrade. Dakle, da biste sa sigurnošću opremili New York 5G mrežama, trebate broj baznih stanica je 500 (!) puta.
By Ruske operatere, prelazak na 5G koštat će ih oko 150 milijardi rubalja - trošak koji se može usporediti s prethodnim troškovima za postavljanje 4G mreže, i to čak i unatoč činjenici da je cijena 5G stanice niža od postojećih (ali mnogi od njih su potrebni).
Dvije opcije mreže: fiksna i mobilna
Tehnologija koja se koristi za smanjenje potrošnje energije i povećanje dometa beamforming — dinamičko formiranje radio zraka za određenog pretplatnika. Kako se to radi? Bazna stanica pamti odakle je signal došao i u koje vrijeme (ne dolazi samo s vašeg telefona, već i kao refleksija od prepreka), te pomoću metoda triangulacije izračunava vašu približnu lokaciju, a zatim gradi optimalnu putanju signala.
Izvor: Analysis Mason
Međutim, potreba za praćenjem položaja prijemnika dovodi do male razlike između fiksnih i mobilnih slučajeva upotrebe, a to se odražava u različitim slučajevima upotrebe (više o tome kasnije u odjeljku „Potrošačko tržište“).
status Quo
Standardi
Ne postoji prihvaćeni 5G standard. Tehnologija je previše složena i previše je igrača sa suprotstavljenim interesima.
5G NR standard je u visoko razvijenoj fazi prijedloga (Novi Radio) iz 3GPP organizacije (Projekt partnerstva treće generacije), koji je razvio prethodne standarde, 3G i 4G. 5G koristi dva opsega radio frekvencija (Frekvencijski opseg, ili jednostavno skraćeno FR). FR1 nudi frekvencije ispod 6GHz. FR2 – iznad 24 GHz, tzv. milimetarski talasi. Standard podržava stacionarne i pokretne prijemnike i predstavlja daljnji razvoj 5GTF standarda američkog telekom giganta Verizon, koji podržava samo stacionarne prijemnike (ovaj tip usluge se naziva fiksne bežične pristupne mreže).
5G NR standard predviđa tri slučaja upotrebe:
- eMBB (poboljšani mobilni širokopojasni) – definira mobilni internet na koji smo navikli;
- URLLC (Ultra pouzdane komunikacije niske latencije) - visoki zahtjevi za brzinom i pouzdanošću odgovora - za zadatke kao što su autonomni transport ili operacija na daljinu;
- mMTC (Mašinski masivni tip komunikacija) – podrška za veliki broj uređaja koji rijetko šalju podatke – slučaj Interneta stvari, odnosno mjerača i uređaja za praćenje.
Ili ukratko, ista stvar na slici:
Važno je shvatiti da će se industrija u početku fokusirati na implementaciju eMBB-a kao razumljivijeg scenarija s postojećim novčanim tokovima.
Implementacija
Od 2018. godine vrše se masovna testiranja, na primjer, na Zimskim olimpijskim igrama u Južnoj Koreji. U 2018., svi ruski operateri velike četvorke sproveli su testove. MTS je testirao novu tehnologiju — testirani su slučajevi upotrebe sa video pozivima, video prenosom visoke definicije i onlajn igrama.
U Južnoj Koreji, po prvi put u svijetu, 5G usluga je ponuđena krajem 2018. Komercijalno uvođenje širom svijeta očekuje se sljedeće, 2020. godine. U početnoj fazi, FR1 opseg će se koristiti kao dodatak postojećim 4G mrežama. Prema planovima Ministarstva telekomunikacija i masovnih komunikacija, u Rusiji će 5G početi da se pojavljuje u gradovima sa preko milion stanovnika od 2020. godine. U praksi, široka implementacija će biti određena mogućnošću monetizacije, a ovaj aspekt 5G još nije jasan.
Šta je problem sa monetizacijom? Činjenica je da telekom operateri još ne vide uvjerljive razloge za modernizaciju: postojeće mreže mogu se prilično dobro nositi s opterećenjem. A sada 5G više razmatraju u marketinškom smislu: ikona 5G na ekranu telefona definitivno će biti plus u očima pretplatnika telekom operatera. Anegdotski slučaj sa , koji je u nedostatku prave mreže postavio 5G ikonu, zbog čega su ga konkurenti tužili zbog prevare.
Ako bolje pogledate, možete vidjeti da je ikona zapravo “5GE” - što znači 5G Evolution, i odjednom ovo nije 5G na koji mislimo, već samo oznaka koju su trgovci izmislili za postojeću LTE mrežu s nekim poboljšanjima.
Čipseti
Kompanije mikroelektronike su već uložile milijarde dolara u 5G. Samsung nudi čipove za 5G NR mobilne modeme (), Qualcomm (), Huawei (). Modemi iz Intela, novog igrača na ovom tržištu, očekuju se do kraja 2019. Samsung modem je napravljen korišćenjem 10nm FinFET tehnologije i kompatibilan je sa starijim standardima, počevši od 2G. U frekvencijskom opsegu do 6 GHz pruža brzinu preuzimanja do 2 Gb/s; kada se koristi milimetarski val, brzina se povećava na 6 Gb/s.
Telefoni
Gotovo svi proizvođači Android telefona najavili su planove za uvođenje 5G. Samsung je predstavio vodeći Galaxy S10 u 5G verziji na izložbi Mobile World Congress krajem februara 2019. U Koreji je predstavljen 5. aprila. U SAD-u se novi proizvod pojavio 16. maja i tamo dolazi do povezivanja sa mrežom telekom operatera Verizon. I drugi operateri sustižu korak: AT&T najavljuje planove za izdavanje drugog pametnog telefona zajedno sa Samsungom u drugoj polovini 2.
Tokom godine, 5G pametni telefoni raznih proizvođača, uglavnom premium, stići će na police trgovina. Prema nekim procjenama, nova tehnologija će povećati cijenu uređaja za 200-300 dolara, a pretplatu za 10%.
Potrošačko tržište
Slučaj 1. Kućni internet
5G fiksne bežične pristupne mreže postat će alternativa žičnom internetu u našim apartmanima. Ako je ranije internet u naš stan dolazio putem kabla, onda će u budućnosti dolaziti iz 5G tornja, a zatim će ga ruter distribuirati putem uobičajenog kućnog WiFi-a. Glavni igrači kompanije su završili pripreme, sinhronizujući puštanje rutera na prodaju sa postavljanjem 5G mreža. Tipičan 5G ruter košta 700-900 dolara i pruža brzinu preuzimanja od 2-3 Gbps. Na ovaj način operateri će sami riješiti problem “zadnje milje” i smanjiti troškove polaganja žica. I nema potrebe za strahom da postojeće okosne mreže neće moći da se nose sa povećanim prometom koji će dolaziti iz 5G mreža: u toku su istraživanja da se iskoristi postojeća rezerva optičkih mreža – takozvana „tamna vlakna“.
Koliko će ovaj scenario biti nov za korisnike? Već sada u nekim zemljama više ne koriste tradicionalni kućni žičani internet, već prelaze na LTE: pokazalo se da je brže i jeftinije koristiti mobilnu komunikaciju u svim situacijama, uz povoljne tarife. Ova situacija se, na primjer, razvila u Koreji. I to je ilustrovano u ovom stripu:
Slučaj 2. Masovna okupljanja ljudi
Sigurno su svi bili u takvoj neugodnoj situaciji: dođete na izložbu ili stadion, a mobilna veza nestane. I to upravo u trenutku kada želite da objavite fotografiju ili pišete na društvenim mrežama.
Stadioni
Samsung je proveo test zajedno sa japanskim telekom operaterom KDDI na bejzbol stadionu sa 30 mesta. Koristeći test 5G tablete, uspjeli smo demonstrirati 4K video streaming na nekoliko tableta istovremeno.
Stadion je jedan od tri scenarija koji su ilustrovani u demo oblasti pod nazivom 5G City, koja se nalazi u Suwonu (Samsungovo sjedište). Drugi scenariji uključuju urbano okruženje (povezivanje video kamera, senzora i informacionih ploča) i pristupnu tačku velike brzine za isporuku HD videa autobusu u pokretu: dok on prolazi pored tačke, film ima vremena za preuzimanje.
igra
Niantic, kreator svjetski poznate lokacijske igre Pokemon Go, polaže velike nade u 5G. A evo i zašto: ne tako davno u igri su se pojavili grupni događaji - racije. Prepadi zahtijevaju od vas koordinaciju s drugim igračima kako biste zajedno radili na porazu posebno moćnog Pokémona, a to stvara zanimljive situacije u stvarnom životu. Tako se glavna legendarna lokacija igre s najrjeđim Pokemon Mewtwo nalazi na Times Squareu u New Yorku - možete zamisliti kakva se gomila tamo može okupiti, koja se sastoji ne samo od lovaca na Pokemone, već i samo turista.
Proširena stvarnost se također smatra "ubojitom aplikacijom" za 5G. U tome možete vidjeti koncept magičnih duela u realnom vremenu koji trenutno razvija Niantic u novoj igrici baziranoj na Harryju Potteru. Niantic je već stupio u partnerstvo sa Samsungom i operaterima Deutsche Telecom i SK Telecom.
transport
Konačno, slučaj voza je zanimljiv. Pojavila se ideja da se pruzi obezbedi 5G komunikacija za zabavu i udobnost putnika. Studija Univerziteta u Bristolu : da biste postigli besprijekornu komunikaciju velikom brzinom, potrebno je opremiti željeznicu pristupnim točkama na udaljenosti od 800 metara jedna od druge!
Primjer kako postaviti pristupne tačke duž željezničke pruge
Testovi su uspješno obavljeni na vozu koji vozi u blizini Tokija - njihov i Samsung zajedno sa telekom operaterom KDDI. Tokom testova postignuta je brzina od 1,7 Gbps, a tokom testa je preuzet 8K video i 4K video postavljen sa kamere.
Novi slučajevi upotrebe
Ali sve je to prije rješenje za probleme koji su nam već poznati. Šta nam suštinski nove stvari može ponuditi 5G?
Povezani auto
Glavna prednost je mala latencija, koja omogućava mašinama da međusobno komuniciraju pri brzinama do 500 km/h. Za razliku od ljudskih vozača, automobili će konačno moći da pregovaraju između sebe ili sa fiksnom infrastrukturom o manevrima, čineći put sigurnijim. Zanimljivo je da će sistem uzeti u obzir vremenske uslove: svi znaju da je po klizavom vremenu put kočenja duži, pa bi se pravila u takvom sistemu trebala promijeniti.
Europsko 5GAA (Automotive Association) već okuplja više od 100 velikih proizvođača telekomunikacija i automobila širom svijeta kako bi ubrzali implementaciju C-V2X (Cellular Vehicle-To-Everything) sistema. Glavni ciljevi udruženja su sveobuhvatna sigurnost na putevima i efikasnost saobraćaja. Biciklisti i pješaci sa 5G pametnim telefonima također mogu računati na sigurnost. Učesnici u saobraćaju na udaljenosti do 1 km moći će da komuniciraju direktno, a na dužim će im biti potrebna 5G pokrivenost. Sistem će osigurati stvaranje koridora za policiju i hitnu pomoć, omogućiti razmjenu senzora između automobila, vožnju na daljinu i druga čuda. Nakon lansiranja C-V2X, udruženje planira primijeniti iskustvo stečeno u 5G V2X, gdje će se usmjeriti na industriju 4.0, pametne gradove i sve što se kreće koristi 5G.
Primjeri situacija koje se mogu riješiti korištenjem Connected Cara. Izvor: Qualcomm
5G će omogućiti komunikaciju ne samo za kopnena vozila, već i za avione. Ove godine, Samsung, zajedno sa španskim internet provajderom Orange, , kako je daljinski pilot kontrolirao let drona koristeći razvijenu 5G mrežu i primajući video stream visoke rezolucije u realnom vremenu. Američki provajder Verizon kupio je 2017 , obećava milione letova povezanih sa 5G. Dronovi kompanije već su povezani na Verizonovu živu 4G mrežu.
Industrija 4.0
Općenito, izraz „Industrie 4.0“ izmišljen je u Njemačkoj za program industrijske modernizacije. Udruženje (5G Alliance for Connected Industries and Automation), sa sjedištem u Njemačkoj, od 2018. ujedinjuje proizvodne kompanije zainteresirane za korištenje 5G. Najveće zahtjeve za kašnjenje i pouzdanost nameće kontrola kretanja industrijskih robota, gdje vrijeme odziva ne može prelaziti desetine mikrosekundi. Ovo je sada riješeno korištenjem Industrial Ethernet (na primjer, EtherCAT standard). Vjerovatno će se 5G takmičiti i za ovu nišu!
Druge aplikacije, kao što su komunikacija između industrijskih kontrolera ili sa ljudskim operaterima, senzorske mreže, manje su zahtjevne. Danas većina ovih mreža koristi kabel, tako da se čini da je bežični 5G ekonomski isplativo rješenje, osim što omogućava brzu rekonfiguraciju proizvodnje.
U praksi, ekonomska izvodljivost će dovesti do usvajanja 5G u najskupljim područjima ljudske radne snage, kao što su vozači viljuškara u fabrikama i skladištima. Tako je pokazala evropska inženjerska kompanija Acciona . Kolica emituju 360 video u visokoj definiciji, a daljinski operater će mu pomoći da se izvuče iz neočekivane situacije. Kolica koristi 5G tehnologiju kompanija Cisco i Samsung.
Tehnologije daljinske saradnje će ići dalje. Ove godine je pokazano kako stručnjak hirurg prati tok operacije raka u realnom vremenu, koja se odvija mnogo kilometara dalje, i pokazuje svojim kolegama kako najbolje da izvedu operaciju. Kako se tehnologija bude poboljšavala, on će moći preuzeti aktivniju ulogu, direktno kontrolirajući hirurške instrumente.
Internet stvari
Prije svega, 5G će riješiti problem brojnih i slabo podržanih standarda komunikacije Interneta stvari, što trenutno, po našem mišljenju, ograničava razvoj ove oblasti.
Ovdje 5G može ponuditi sljedeće:
- Ad hoc mreže (bez rutera)
- Velika gustina povezanih uređaja
- Podržava uskopojasne, energetski efikasne (10+ godina na jednoj bateriji) komunikacije
Ali čini se da veliki biznis još uvijek više zanimaju drugi scenariji osim Interneta stvari. Brza pretraga interneta nije pronašla nikakve demonstracije ključnih igrača o prednostima 5G za internet stvari.
Završavajući ovu temu, obratimo pažnju na sljedeću zanimljivu mogućnost. Danas ovisnost o utičnici ili potreba za zamjenom baterija ograničava izbor “stvari”. Induktivno bežično punjenje niske frekvencije radi samo na udaljenosti od nekoliko centimetara. 5G i njegovi usmjereni milimetarski valovi omogućit će efikasno punjenje na udaljenostima od nekoliko metara. Iako trenutni standardi to ne preciziraju, ne sumnjamo da će inženjeri uskoro pronaći načine da iskoriste ovu priliku!
Karakteristike programera
Ako vas tema zanima, kuda dalje?
Komunikacija. Moći ćete lično upoznati 5G igrače na predstojećim ruskim konferencijama 29-30 maja, 30-31 maja, 25-27. 24. oktobra.
Među akademskim kontaktima treba istaći održan u Institutu za probleme prenosa informacija.
Finansiranje. Ključni igrači održavaju takmičenja za korištenje 5G u različitim područjima. Nedavno u američkom Verizonu Takmičenje „Izgrađeno na 5G izazovu“ za industriju 4.0, impresivne potrošačke aplikacije (VR/AR) i revolucionarne ideje (promjenom načina na koji živimo i radimo). Konkurs je otvoren za registrovana mala preduzeća u SAD, a prijave se primaju do 15. jula. Nagradni fond je 1 milion dolara. Pobjednici će biti objavljeni u oktobru ove godine.
Zapošljavanje. Pored velikih mobilnih operatera, u Rusiji postoji nekoliko kompanija koje planiraju koristiti 5G u bliskoj budućnosti. Poslovni model vodećeg dobavljača sadržaja u Rusiji i CIS-u, CDNVideo, je plaćanje obima primljenog saobraćaja. Upotreba 5G, koja potencijalno snižava ovu cijenu, omogućit će kompaniji da smanji troškove. PlayKey promoviše igre u oblaku, a ne čudi što planira koristiti i 5G.
Open Source, vjerovatno će igrati ključnu ulogu u infrastrukturi. američko podržava 5G. evropski okuplja one koji žele zaobići vlasničke komponente 5G infrastrukture. Strateške oblasti uključuju podršku za 5G modeme i softverski definirane sisteme, heterogene mreže i Internet stvari. virtuelizira radio pristupne mreže. Implementacija mrežnog jezgra je dostupna od .
Autori:
Stanislav Polonski - šef Odeljenja za napredna istraživanja i razvoj Samsung istraživačkog centra
Tatyana Volkova - Autor nastavnog plana i programa za IoT projekat Samsung Academy, specijalista za programe korporativne društvene odgovornosti u Samsung Research Center
izvor: www.habr.com