Ancu senza capisce particularmente e generazioni di normi di cumunicazione mobile, qualcunu probabilmente risponderà chì 5G hè più frescu cà 4G / LTE. In realtà, tuttu ùn hè micca cusì simplice. Scupritemu perchè 5G hè megliu / peghju è quali casi di u so usu sò i più promettenti, tenendu in contu u statu attuale.
Allora, chì ci prumette a tecnulugia 5G ?
- A velocità aumenta decine di volte finu à 10 Gb/s,
- Riducendu i ritardi (latenza) da decine di volte à 1 ms,
- affidabilità di cunnessione aumentata (rata di errore di perdita di pacchetti) centinaie di volte,
- Aumentà a densità (numaru) di i dispositi cunnessi (106/km2).
Tuttu chistu hè ottenutu attraversu:
- multicanale (parallelismu trà frequenze è stazioni base)
- aumentà e frequenze di traspurtadore radio da unità à decine di GHz (capacità di canali radio)
5G migliurà a 4G in e zone tradiziunali, sia u scaricamentu istantaneu di filmi o a cunnessione perfetta di una app mobile à u nuvulu. Allora, serà pussibule di ricusà di furnisce l'Internet à i nostri appartamenti è uffizii via cable ?
5G furnisce una connettività universale da tuttu à tuttu, cumminendu protokolli di larghezza di banda elevata, affamati d'energia cù protokolli di banda stretta, efficienti in energia. Questu aprirà novi direzzione chì sò inaccessibili à 4G: cumunicazione machine-to-machine in terra è in l'aria, Industria 4.0, Internet di e Cose. chì l'affari 5G guadagnà $ 3.5T da u 2035 è creà 22 milioni di impieghi.
O micca?..
(Fonte di l'imaghjini - Reuters)
Cumu serà ch'ella ùn stu travagliu
Se sapete cumu funziona 5G, saltate sta sezione.
Allora, cumu pudemu ottene un trasferimentu di dati cusì veloce in 5G, cum'è descrittu sopra? Questu ùn hè micca una sorta di magia, hè?
L'aumentu di a rapidità si farà per via di a transizione à un intervallu di freccia più altu - inutilizatu prima. Per esempiu, a frequenza di u WiFi in casa hè 2,4 o 5 GHz, a frequenza di e rete mobili esistenti hè in 2,6 GHz. Ma quandu parlemu di 5G, parlemu immediatamente di decine di gigahertz. Hè simplice: aumentemu a freccia, diminuite a lunghezza d'onda - è a velocità di trasferimentu di dati diventa parechje volte più grande. È a reta in tuttu hè scaricata.
Eccu un còmicu visuale di cumu era è cumu serà. Era:
Will:
(Fonte: IEEE Spectrum, )
A frequenza hè aumentata di deci volte, cusì in 5G avemu trattatu cù onde millimetriche assai più brevi. Ùn passanu micca bè l'ostaculi. È in cunnessione cù questu, l'architettura di a rete hè cambiata. Se e cumunicazioni prima ci sò state furnite da e grande torre putenti chì furnianu cumunicazioni à longu distanzi, avà serà necessariu di mette in ogni locu parechje torre compacte è di bassa putenza. E tenite in mente chì in e grande cità avete bisognu di assai stazioni, per via di u signale chì hè bluccatu da edifici alti. Dunque, per equipà in fiducia New York cù e rete 5G, avete bisognu u numaru di stazioni basi hè 500 (!) volte.
By L'operatori russi, a transizione à 5G li costarà circa 150 miliardi di rubli - un costu paragunabile à i costi precedenti per implementà una rete 4G, è questu ancu malgradu u fattu chì u costu di una stazione 5G hè più bassu di quelli esistenti (ma assai di elli). sò necessarii).
Dui opzioni di rete: fissa è mobile
Tecnulugia aduprata per riduce u cunsumu di energia è aumentà a gamma furmazione - furmazione dinamica di un fasciu radio per un abbonatu specificu. Cumu hè fattu questu? A stazione di basa s'arricorda da induve u signale hè vinutu è in quale tempu (vene micca solu da u vostru telefunu, ma ancu cum'è un riflessu di l'ostaculi), è utilizendu metudi di triangulazione, calculate u vostru locu apprussimativu, è poi custruisce u percorsu di u signale ottimale.
Fonte: Analysys Mason
In ogni casu, a necessità di seguità a pusizione di u receptore porta à una ligera diffarenza trà i casi d'usu fissi è mobili, è questu hè riflessu in diversi casi d'usu (più nantu à questu più tardi in a sezione "Mercatu di u Consumatore").
Status Quo
Normi
Ùn ci hè micca standard 5G accettatu. A tecnulugia hè troppu cumplessa è ci sò troppu attori cù interessi cunflitti.
U standard 5G NR hè in una fase di pruposta altamente sviluppata (Nova Radio) da l'urganizazione 3GPP (Prughjettu di Partenariatu di 3a Generazione), chì hà sviluppatu i standard precedenti, 3G è 4G. 5G usa duie bande di freccia radio (Range Frequency, o semplicemente accurtata FR). FR1 offre frequenze sottu 6GHz. FR2 - sopra à 24 GHz, cusì chjamatu. onde millimetriche. U standard supporta i receptori fissi è in movimentu è hè un sviluppu ulteriore di u standard 5GTF da u giant telecomu americanu Verizon, chì sustene solu i receptori fissi (stu tipu di serviziu hè chjamatu rete d'accessu wireless fissu).
U standard 5G NR prevede trè casi d'usu:
- eMBB (Banda larga mobile rinfurzata) - definisce l'Internet mobile chì avemu abituatu;
- URLLC(Comunicazioni ultra affidabili di bassa latenza) - elevate esigenze per a rapidità di risposta è affidabilità - per i travaglii cum'è u trasportu autonomu o a chirurgia remota;
- mMTC (Machine massive Type Communications) - supportu per un gran numaru di dispusitivi chì raramente mandanu dati - u casu di l'Internet di e Cose, vale à dì, metri è dispusitivi di surviglianza.
O in breve, a stessa cosa in a stampa:
Hè impurtante di capisce chì l'industria inizialmente si focalizeghja nantu à l'implementazione di eMBB cum'è un scenariu più comprensibile cù i flussi di cassa esistenti.
Implementazione
Dapoi u 2018, e teste à grande scala sò state realizate, per esempiu, à i Ghjochi Olimpichi d'Invernu in Corea di u Sud. In 2018, tutti l'operatori russi Big Four anu realizatu teste. MTS hà pruvatu a nova tecnulugia - sò stati pruvati casi d'usu cù videochiamate, trasmissioni video in alta definizione è ghjochi in linea.
In Corea di u Sud, per a prima volta in u mondu, u serviziu 5G hè statu prupostu à a fine di u 2018. U lanciu cummerciale in u mondu sanu hè previstu l'annu prossimu, 2020. In a fase iniziale, a banda FR1 serà aduprata cum'è un add-on à e rete 4G esistenti. Sicondu i piani di u Ministeru di Telecomunicazioni è Comunicazioni Masse, in Russia 5G cumencia à apparirà in cità cù una populazione di più di un milione da 2020. In pratica, a implementazione à grande scala serà determinata da a capacità di monetizà, è questu aspettu di 5G ùn hè ancu chjaru.
Chì ghjè u prublema cù a monetizazione? U fattu hè chì l'operatori di telecomunicazioni ùn anu micca vistu ragiuni convincenti per a mudernizazione: e rete esistenti ponu affruntà a carica abbastanza bè. È avà cunzidenu 5G più in quantu à u marketing: l'icona 5G nantu à a pantalla di u telefunu serà sicuramente un plus à l'ochji di l'abbonati di l'operatore di telecomunicazione. Un casu anecdoticu cù , chì hà postu un icona 5G in l'absenza di una reta reale, per quale i cuncurrenti l'anu demandatu per l'ingannimentu.
Se guardate attentamente, pudete vede chì l'icona hè in realtà "5GE" - chì significa 5G Evolution, è di colpu ùn hè micca u 5G chì pensemu, ma solu una etichetta inventata da i cummercializatori per una rete LTE esistente cù alcune migliorie.
Chipsets
L'imprese di microelettronica anu digià investitu parechji miliardi di dollari in 5G. Chips per i modem cellulari 5G NR sò offerti da Samsung (), Qualcomm (), Huawei (). Modems da Intel, un novu attore in questu mercatu, sò previsti da a fine di 2019. U modem Samsung hè fattu cù a tecnulugia FinFET 10nm è hè cumpatibile cù i normi più antichi, cuminciendu cù 2G. In a gamma di frequenze finu à 6 GHz furnisce una velocità di scaricamentu finu à 2 Gb/s; quandu si usa l'onda millimetrica, a velocità aumenta à 6 Gb/s.
Telefoni
Quasi tutti i pruduttori di telefunini Android anu annunziatu i piani di introduci 5G. Samsung hà prisentatu u flagship Galaxy S10 in a versione 5G à a mostra Mobile World Congress à a fine di ferraghju 2019. Hè stata liberata in Corea u 5 d'aprile. In i Stati Uniti, u novu pruduttu apparsu u 16 di maghju, è quì a cunnessione si faci cù a reta di l'operatore telecom Verizon. L'altri operatori sò ancu chjappi: AT&T annuncia i piani di liberà un secondu smartphone inseme cù Samsung in a seconda mità di u 2.
In u cursu di l'annu, i telefoni smartphones 5G di diversi fabricatori, soprattuttu premium, ghjunghjeranu à i scaffali di i magazzini. Sicondu alcuni stimi, a nova tecnulugia aumenterà u costu di i dispositi da $ 200-300 è a tarifa di abbunamentu di 10%.
Mercatu di i cunsumatori
Casu 1. Home Internet
E rete d'accessu wireless fissu 5G diventeranu una alternativa à l'Internet cablatu in i nostri appartamenti. Se prima l'Internet hè ghjuntu à u nostru appartamentu per via di cable, allora in u futuru vene da una torre 5G, è dopu u router distribuirà per u Wi-Fi di casa di solitu. L'imprese principali di i ghjucadori anu finitu a preparazione, sincronizendu a liberazione di i routers per a vendita cù l'implementazione di e rete 5G. Un router 5G tipicu costa $ 700-900 è furnisce una velocità di scaricamentu di 2-3 Gbps. In questu modu, l'operatori risolveranu u prublema di "l'ultima milla" per elli stessi è riduce u costu di i fili. È ùn ci hè bisognu di teme chì e rete di spine esistenti ùn anu micca affruntà u trafficu aumentatu chì vene da e rete 5G: a ricerca hè in corso nantu à l'usu di a riserva esistente di rete di fibra ottica - a chjamata "fibra nera" ( fibra scura).
Cumu serà novu questu scenariu per l'utilizatori? Dighjà avà, in certi paesi ùn anu più utilizatu l'Internet cablatu in casa tradiziunale, è passanu à LTE: risulta chì hè più veloce è più prezzu di utilizà a cumunicazione mobile in tutte e situazioni, cù tariffi convenienti dispunibili. Sta situazione, per esempiu, hà sviluppatu in Corea. È hè illustratu in questu comicu:
Casu 2. Reunione di massa di persone
Di sicuru, tutti sò stati in una situazione cusì dispiacevule: vene à una mostra o stadiu, è a cunnessione mobile sparisce. È questu hè precisamente in u mumentu quandu vulete pubblicà una foto o scrive nantu à e rete soziale.
Stadi
Samsung hà realizatu a prova inseme cù l'operatore di telecomunicazioni giapponese KDDI in un stadiu di baseball di 30 5 posti. Utilizendu e tavolette 4G di prova, avemu statu capace di dimustrà u streaming video XNUMXK in parechje tablette simultaneamente.
U stadiu hè unu di i trè scenarii chì sò illustrati in una zona demo chjamata 5G City, situata in Suwon (sede di Samsung). L'altri scenarii includenu un ambiente urbanu (cunnessu videocamere, sensori è pannelli d'infurmazione) è un puntu d'accessu à alta velocità per furnisce video HD à un autobus in muvimentu: mentre passa da u puntu, u filmu hà u tempu di scaricà.
ghjocu
Niantic, u creatore di u ghjocu di locu di fama mundiale Pokemon Go, hà grandi speranze per 5G. È eccu perchè: micca tantu tempu, l'avvenimenti di u gruppu apparsu in u ghjocu - raids. I raids necessitanu di coordine cù altri ghjucatori per travaglià inseme per scunfighja un Pokémon particularmente putente, è questu crea situazioni interessanti in a vita reale. Cusì, u principale locu legendariu di u ghjocu cù u Pokemon Mewtwo più raru hè situatu in Times Square in New York - pudete imaginà ciò chì una folla pò riunite quì, custituitu micca solu di cacciatori di Pokémon, ma ancu solu turisti.
A realtà aumentata hè ancu cunsiderata cum'è una "app killer" per 5G. In questu pudete vede u cuncettu di duelli magichi in tempu reale chì sò sviluppati da Niantic in u novu ghjocu basatu in Harry Potter. Niantic hà digià fattu partenarii cù Samsung è l'operatori Deutsche Telecom è SK Telecom.
transports
Infine, u casu di u trenu hè interessante. Emerge una idea per furnisce a ferrovia cun cumunicazioni 5G per l'intrattenimentu è u cunfortu di i passageri. Studiu di l'Università di Bristol : per ottene una cumunicazione senza saldatura à alta velocità, avete bisognu di equipà a ferrovia cù punti d'accessu à una distanza di 800 metri l'una di l'altru!
Un esempiu di cumu si mette i punti d'accessu longu una strada di ferrovia
I testi sò stati realizati cù successu in un trenu chì operava vicinu à Tokyo - i so è Samsung inseme cù l'operatore di telecomunicazioni KDDI. Durante i testi, una veloce di 1,7 Gbps hè stata ottenuta, è durante a prova, u video 8K hè statu telecaricatu è u video 4K hè statu caricatu da a camera.
Novi casi di usu
Ma tuttu questu hè piuttostu una suluzione à i prublemi chì sò digià familiari per noi. Chì cose fundamentalmente novi ci ponu offre 5G?
Caru cunnessu
U vantaghju principali hè a bassa latenza, chì permette à e macchine di cumunicà cù l'altri à una velocità di 500 km / h. A cuntrariu di i cunduttori umani, e vitture seranu infine capaci di negocià trà elli o cù infrastruttura fissa nantu à e manuvre, rendendu a strada più sicura. Hè interessante chì u sistema hà da piglià in contu e cundizioni climatichi: ognunu sapi chì in u tempu slippery a distanza di frenu hè più longa, perchè e regule in un tali sistema duveranu cambià.
L'European 5GAA (Automotive Association) riunisce digià più di 100 principali produttori di telecomunicazioni è auto in u mondu per accelerà l'implementazione di C-V2X (Cellular Vehicle-To-Everything). L'ughjettivi principali di l'associu sò a sicurezza stradale cumpleta è l'efficienza di u trafficu. I ciclisti è i pedoni cù smartphones 5G ponu ancu cuntà a sicurità. I participanti di u trafficu à distanze di finu à 1 km puderanu cumunicà direttamente; à distanze più longu avè bisognu di una cobertura 5G. U sistema hà da assicurà a creazione di corridori per a polizia è l'ambulanza, furnisce u scambiu di sensori trà vitture, guida remota è altri miraculi. Dopu à u lanciu di C-V2X, l'associu pensa à applicà l'esperienze acquisite in 5G V2X, induve averà u scopu di l'industria 4.0, e cità intelligenti è tuttu ciò chì si move usa 5G.
Esempii di situazioni chì ponu esse risolti usendu Connected Car. Fonte: Qualcomm
5G permetterà a cumunicazione micca solu per i veiculi di terra, ma ancu per l'aviò. Quist'annu, Samsung, inseme cù u fornitore di Internet spagnolu Orange, , cumu un pilotu remotu cuntrullava u volu di un drone utilizendu una rete 5G implementata è riceve un flussu di video d'alta risoluzione in tempu reale. U fornitore americanu Verizon hà compru in 2017 , prumetti milioni di voli cunnessi à 5G. I droni di a cumpagnia sò digià cunnessi à a rete 4G in diretta di Verizon.
Industria 4.0
In generale, l'espressione "Industrie 4.0" hè stata inventata in Germania per u so prugramma di mudernizazione industriale. Associu (5G Alliance for Connected Industries and Automation), cù sede in Germania, unisce cumpagnie di fabricazione interessate à aduprà 2018G dapoi u 5. I più grandi esigenze per a latenza è l'affidabilità sò imposte da u cuntrollu di u muvimentu di i robot industriali, induve u tempu di risposta ùn pò esse più di decine di microsecondi. Questu hè avà risoltu cù Ethernet Industrial (per esempiu, u standard EtherCAT). Hè prubabile chì 5G cumpete ancu per questu nichu!
Altre applicazioni, cum'è a cumunicazione trà i cuntrolli industriali o cù l'operatori umani, e rete di sensori, sò menu esigenti. Oghje, a maiò parte di sti reti utilizanu cable, cusì wireless 5G pare esse una soluzione economicamente viable, in più di permette a ricunfigurazione rapida di a produzzione.
In pratica, a fattibilità ecunomica portarà à l'adopzione di 5G in e zone di travagliu umanu più caru, cum'è i cunduttori di carrelli elevatori in fabbriche è magazzini. Cusì, a cumpagnia di ingegneria europea Acciona hà dimustratu . U trolley trasmette 360-video in alta definizione, è un operatore remoto l'aiuterà à esce da una situazione inespettata. U carrettu usa a tecnulugia 5G da Cisco è Samsung.
Tecnulugie di cullaburazione remota andaranu più in là. Quist'annu, hè statu dimustratu cumu un chirurgu espertu monitoreghja u prugressu di una operazione di cancru in tempu reale, chì si svolge à parechji chilometri di distanza, è mostra à i so culleghi cumu fà megliu l'operazione. Cume a tecnulugia migliurà, hà da pudè piglià un rolu più attivu, cuntrullendu direttamente i strumenti chirurgici.
Internet di e cose
Prima di tuttu, 5G risolverà u prublema di numerosi standard di cumunicazione in Internet di e Cose, è pocu supportati, chì attualmente, in u nostru parè, limita u sviluppu di questa zona.
Quì 5G pò offre i seguenti:
- Reti ad hoc (senza routers)
- Alta densità di dispusitivi cunnessi
- Supporta cumunicazioni in banda stretta, efficiente in energia (10+ anni cù una batteria).
Ma pare chì a grande impresa hè sempre più interessata in altri scenarii fora di l'Internet di e Cose. Una ricerca rapida in Internet ùn hà truvatu nisuna dimostrazione da i principali attori di i benefici di 5G per l'Internet di e Cose.
Concludendu stu tema, fighjemu attente à e seguenti pussibulità interessanti. Oghje, a dependenza di un outlet o a necessità di rimpiazzà e batterie limita l'scelta di "roba". A ricarica wireless induttiva di bassa frequenza funziona solu à una distanza di pochi centimetri. 5G è e so onde millimetriche direzionali permetteranu una carica efficiente à distanze di parechji metri. Ancu s'è i normi attuali ùn specificanu micca questu, ùn avemu micca dubbitu chì l'ingegneri prestu truvà modi per prufittà di sta opportunità!
Funzioni di sviluppatore
Sè site interessatu in u tema, induve andà dopu?
Cunnessioni. Puderete scuntrà personalmente i ghjucatori 5G in e prossime cunferenze russe 29-30 di maghju, 30-31 di maghju, 25-27 ghjugnu, 24 ottobre.
Trà i cuntatti accademichi deve esse nutatu tenutu à l'Istitutu di Problemi di Trasmissione di l'Informazione.
Finanziamento. I ghjucatori chjave facenu cuncorsi per aduprà 5G in diverse zone. In i Stati Uniti Verizon recentemente Cumpetizione "Custruita nantu à 5G Challenge" per l'Industria 4.0, applicazioni immersive per i cunsumatori (VR / AR), è idee rivoluzionarie (cambiendu u modu di campà è di travagliu). A cumpetizione hè aperta à e piccule imprese americane registrate è l'applicazioni sò accettate finu à u 15 di lugliu. U fondu di premiu hè $ 1M. I vincitori seranu annunziati in uttrovi di questu annu.
Impiegazione di u travagliu. In più di i Big Four operatori mobili, ci sò parechje cumpagnie in Russia chì pensanu à aduprà 5G in un futuru vicinu. U mudellu di cummerciale di u principale fornitore di cuntenuti in Russia è u CIS, CDNVideo, hè u pagamentu per u voluminu di trafficu ricevutu. L'usu di 5G, chì potenzalmentu abbassa stu prezzu, permetterà à a cumpagnia di riduce i costi. PlayKey prumove i ghjochi in u nuvulu, è ùn hè micca surprisante chì hà ancu pensatu à aduprà 5G.
Open Source, hè prubabile di ghjucà un rolu chjave in l'infrastruttura. Americanu supporta 5G. Europeu riunisce quelli chì volenu bypassà i cumpunenti proprietari di l'infrastruttura 5G. I spazii strategichi includenu supportu per i modem 5G è i sistemi definiti da u software, e rete eterogenee è l'Internet di e Cose. virtualizza e rete d'accessu radio. L'implementazione di u core di a rete hè dispunibule da .
Autori:
Stanislav Polonsky - Capu di u Dipartimentu di Ricerca Avanzata è Sviluppu di u Centru di Ricerca Samsung
Tatyana Volkova - Autrice di u curriculum per u prughjettu IoT Samsung Academy, specialista in prugrammi di rispunsabilità suciale corporativa in u Centru di Ricerca Samsung
Source: www.habr.com