Incluso sin comprender particularmente las generaciones de estándares de comunicación móvil, cualquiera probablemente responderá que 5G es más genial que 4G/LTE. En realidad, no todo es tan sencillo. Averigüemos por qué 5G es mejor/peor y qué casos de su uso son los más prometedores, teniendo en cuenta el estado actual.
Entonces, ¿qué nos promete la tecnología 5G?
- La velocidad aumenta decenas de veces hasta 10 Gb/s,
- Reducir los retrasos (latencia) decenas de veces a 1 ms,
- Mayor confiabilidad de la conexión (tasa de error de pérdida de paquetes) cientos de veces,
- Incrementar la densidad (número) de dispositivos conectados (106/km2).
Todo esto se logra a través de:
- multicanal (paralelismo entre frecuencias y estaciones base)
- aumentar las frecuencias portadoras de radio de unidades a decenas de GHz (capacidad del canal de radio)
5G mejorará respecto a 4G en áreas tradicionales, ya sea descarga instantánea de películas o conexión perfecta de una aplicación móvil a la nube. Entonces, ¿será posible negarnos a entregar Internet a nuestros apartamentos y oficinas por cable?
5G proporcionará conectividad universal de todo a todo, combinando protocolos de alto ancho de banda que consumen mucha energía con protocolos de banda estrecha y eficiencia energética. Esto abrirá nuevas direcciones que son inaccesibles para 4G: comunicación de máquina a máquina en tierra y en el aire, Industria 4.0, Internet de las cosas. que el negocio 5G ganará 3.5 billones de dólares para 2035 y creará 22 millones de puestos de trabajo.
¿O no?..
(Fuente de la imagen: Reuters)
¿Cómo funciona esto
Si sabes cómo funciona 5G, omite esta sección.
Entonces, ¿cómo podemos lograr una transferencia de datos tan rápida en 5G, como se describe anteriormente? Esto no es algún tipo de magia, ¿verdad?
El aumento de velocidad se producirá debido a la transición a un rango de frecuencia más alto, que antes no se utilizaba. Por ejemplo, la frecuencia del WiFi doméstico es de 2,4 o 5 GHz, la frecuencia de las redes móviles existentes está dentro de los 2,6 GHz. Pero cuando hablamos de 5G, inmediatamente hablamos de decenas de gigahercios. Es simple: aumentamos la frecuencia, reducimos la longitud de onda y la velocidad de transferencia de datos se vuelve muchas veces mayor. Y la red en su conjunto está descargada.
Aquí un cómic visual de cómo fue y cómo será. Era:
Será:
(Fuente: IEEE Spectrum, )
La frecuencia se ha multiplicado por diez, por lo que en 5G estamos ante ondas milimétricas mucho más cortas. No atraviesan bien los obstáculos. Y en este sentido, la arquitectura de la red está cambiando. Si antes las comunicaciones nos las proporcionaban torres grandes y potentes que proporcionaban comunicación a largas distancias, ahora será necesario colocar muchas torres compactas y de baja potencia en todas partes. Y tenga en cuenta que en las grandes ciudades necesitará muchas estaciones, debido a que la señal está bloqueada por los edificios de gran altura. Entonces, para equipar con confianza a Nueva York con redes 5G, necesita el número de estaciones base es 500 (!) veces.
En Para los operadores rusos, la transición a 5G les costará aproximadamente 150 mil millones de rublos, un costo comparable a los costos anteriores para implementar una red 4G, y esto incluso a pesar de que el costo de una estación 5G es menor que el de las existentes (pero muchas de ellas Se necesitan).
Dos opciones de red: fija y móvil
Tecnología utilizada para reducir el consumo de energía y aumentar el alcance. formación de haces — formación dinámica de un haz de radio para un abonado específico. ¿Cómo se hace esto? La estación base recuerda de dónde vino la señal y a qué hora (no solo proviene de su teléfono, sino también como un reflejo de los obstáculos) y, utilizando métodos de triangulación, calcula su ubicación aproximada y luego construye la ruta óptima de la señal.
Fuente: Análisis Mason
Sin embargo, la necesidad de rastrear la posición del receptor genera una ligera diferencia entre los casos de uso fijo y móvil, y esto se refleja en diferentes casos de uso (más sobre esto más adelante en la sección “Mercado de Consumo”).
Statu quo
normas
No existe ningún estándar 5G aceptado. La tecnología es demasiado compleja y hay demasiados actores con intereses encontrados.
El estándar 5G NR se encuentra en la etapa de propuesta altamente desarrollada (Nueva radio) de la organización 3GPP (Proyecto de asociación de tercera generación), que desarrolló los estándares anteriores, 3G y 4G. 5G utiliza dos bandas de radiofrecuencia (Rango de frecuencia, o simplemente acortado FR). FR1 ofrece frecuencias por debajo de 6 GHz. FR2 – por encima de 24 GHz, así llamado. ondas milimétricas. El estándar admite receptores fijos y móviles y es un desarrollo adicional del estándar 5GTF del gigante estadounidense de las telecomunicaciones Verizon, que admite únicamente receptores fijos (este tipo de servicio se denomina redes de acceso inalámbrico fijo).
El estándar 5G NR prevé tres casos de uso:
- eMBB (banda ancha móvil mejorada) – define la Internet móvil a la que estamos acostumbrados;
- URLLC(Comunicaciones ultraconfiables de baja latencia) - altos requisitos de velocidad de respuesta y fiabilidad, para tareas como el transporte autónomo o la cirugía remota;
- mMTC (Comunicaciones de tipo masivo de máquina.) – soporte para una gran cantidad de dispositivos que rara vez envían datos – el caso del Internet de las cosas, es decir, medidores y dispositivos de monitoreo.
O brevemente, lo mismo en la imagen:
Es importante comprender que la industria se centrará inicialmente en implementar eMBB como un escenario más comprensible con los flujos de efectivo existentes.
Incrustar
Desde 2018 se llevan a cabo pruebas a gran escala, por ejemplo en los Juegos Olímpicos de Invierno en Corea del Sur. En 2018, todos los cuatro grandes operadores rusos realizaron pruebas. MTS probó nueva tecnología — Se probaron casos de uso con videollamadas, transmisión de vídeo de alta definición y juegos en línea.
En Corea del Sur, por primera vez en el mundo, se ofreció el servicio 5G a finales de 2018. Se espera el lanzamiento comercial mundial el próximo año, 2020. En una etapa inicial, la banda FR1 se utilizará como complemento a las redes 4G existentes. Según los planes del Ministerio de Telecomunicaciones y Comunicaciones Masivas, en Rusia el 5G comenzará a aparecer en ciudades con una población de más de un millón de habitantes a partir de 2020. En la práctica, el despliegue a gran escala estará determinado por la capacidad de monetizar, y este aspecto del 5G aún no está claro.
¿Cuál es el problema con la monetización? El hecho es que los operadores de telecomunicaciones aún no ven razones de peso para la modernización: las redes existentes pueden soportar la carga bastante bien. Y ahora consideran el 5G más en términos de marketing: el ícono 5G en la pantalla del teléfono definitivamente será una ventaja a los ojos de los suscriptores del operador de telecomunicaciones. Un caso anecdótico con , quien colocó un ícono 5G en ausencia de una red real, por lo que los competidores lo demandaron por engaño.
Si miras de cerca, puedes ver que el ícono es en realidad "5GE", que significa 5G Evolution, y de repente este no es el 5G en el que pensamos, sino simplemente una etiqueta inventada por los especialistas en marketing para una red LTE existente con algunas mejoras.
Chipsets
Las empresas de microelectrónica ya han invertido muchos miles de millones de dólares en 5G. Samsung ofrece chips para módems celulares 5G NR (), Qualcomm (), Huawei (). Se espera que para finales de 2019 lleguen los módems de Intel, un nuevo actor en este mercado. El módem de Samsung está fabricado con tecnología FinFET de 10 nm y es compatible con estándares más antiguos, empezando por 2G. En el rango de frecuencia de hasta 6 GHz proporciona velocidades de descarga de hasta 2 Gb/s; cuando se utiliza la onda milimétrica, la velocidad aumenta a 6 Gb/s.
teléfonos
Casi todos los fabricantes de teléfonos Android han anunciado planes para introducir 5G. Samsung presentó el buque insignia Galaxy S10 en la versión 5G en la exposición del Mobile World Congress a finales de febrero de 2019. Fue lanzado en Corea el 5 de abril. En Estados Unidos, la novedad apareció el 16 de mayo y allí se produce la conexión con la red del operador de telecomunicaciones Verizon. Otros operadores también se están poniendo al día: AT&T anuncia planes de lanzar un segundo teléfono inteligente junto con Samsung en la segunda mitad de 2.
A lo largo del año, llegarán a las tiendas teléfonos inteligentes 5G de varios fabricantes, en su mayoría premium. Según algunas estimaciones, la nueva tecnología aumentará el coste de los dispositivos entre 200 y 300 dólares y la tarifa de suscripción en un 10%.
Mercado de consumo
Caso 1. Internet residencial
Las redes de acceso inalámbrico fijo 5G se convertirán en una alternativa al Internet por cable en nuestros apartamentos. Si antes Internet llegaba a nuestro apartamento por cable, en el futuro vendrá desde una torre 5G y luego el enrutador lo distribuirá a través del WiFi doméstico habitual. Las principales empresas participantes han completado los preparativos, sincronizando el lanzamiento de los enrutadores a la venta con el despliegue de las redes 5G. Un enrutador 5G típico cuesta entre 700 y 900 dólares y proporciona velocidades de descarga de 2 a 3 Gbps. De esta manera, los operadores solucionarán por sí mismos el problema de la “última milla” y reducirán el coste del tendido de cables. Y no hay que temer que las redes troncales existentes no puedan hacer frente al aumento de tráfico que provendrá de las redes 5G: se están realizando investigaciones sobre el uso de la reserva existente de redes de fibra óptica, la llamada "fibra negra" ( fibra oscura).
¿Qué tan nuevo será este escenario para los usuarios? Ya en algunos países ya no se utiliza la tradicional Internet doméstica por cable y se está cambiando a LTE: resulta que es más rápido y más barato utilizar comunicaciones móviles en todas las situaciones, con tarifas convenientes disponibles. Esta situación, por ejemplo, se ha desarrollado en Corea. Y está ilustrado en este cómic:
Caso 2. Reuniones masivas de personas
Seguramente todo el mundo ha pasado por una situación tan desagradable: llegas a una exposición o a un estadio y la conexión móvil desaparece. Y es precisamente en el momento en el que quieres publicar una foto o escribir en las redes sociales.
Estadios
Samsung realizó la prueba junto con el operador de telecomunicaciones japonés KDDI en un estadio de béisbol con capacidad para 30 personas. Utilizando tabletas 5G de prueba, pudimos demostrar la transmisión de video 4K en varias tabletas simultáneamente.
El estadio es uno de los tres escenarios que se ilustran en un área de demostración llamada 5G City, ubicada en Suwon (sede de Samsung). Otros escenarios incluyen un entorno urbano (conectando cámaras de vídeo, sensores y paneles informativos) y un punto de acceso de alta velocidad para entregar vídeo HD a un autobús en movimiento: mientras pasa por el punto, la película tiene tiempo de descargarse.
Игры
Niantic, el creador del mundialmente famoso juego de localización Pokemon Go, tiene grandes esperanzas en 5G. Y he aquí por qué: no hace mucho tiempo, aparecieron en el juego eventos grupales: incursiones. Las incursiones requieren que te coordines con otros jugadores para trabajar juntos y derrotar a un Pokémon particularmente poderoso, y esto crea situaciones interesantes en la vida real. Por lo tanto, la principal ubicación legendaria del juego con el Pokémon más raro, Mewtwo, se encuentra en Times Square en Nueva York; puedes imaginar la multitud que puede reunirse allí, compuesta no solo por cazadores de Pokémon, sino también por turistas.
La realidad aumentada también se considera una “aplicación asesina” para 5G. En eso Puedes ver el concepto de duelos mágicos en tiempo real que Niantic está desarrollando actualmente en el nuevo juego basado en Harry Potter. Niantic ya se ha asociado con Samsung y los operadores Deutsche Telecom y SK Telecom.
transporte
Por último, el caso del tren es interesante. Surgió la idea de dotar al ferrocarril de comunicaciones 5G para el entretenimiento y la comodidad de los pasajeros. Estudio de la Universidad de Bristol : para lograr una comunicación fluida de alta velocidad, es necesario equipar el ferrocarril con puntos de acceso a una distancia de 800 metros entre sí.
Un ejemplo de cómo colocar puntos de acceso a lo largo de una vía de ferrocarril.
Las pruebas se llevaron a cabo con éxito en un tren que circula cerca de Tokio; su y Samsung junto con el operador de telecomunicaciones KDDI. Durante las pruebas, se logró una velocidad de 1,7 Gbps y durante la prueba, se descargaron videos de 8K y se cargaron videos de 4K desde la cámara.
Nuevos casos de uso
Pero todo esto es más bien una solución a problemas que ya nos son familiares. ¿Qué cosas fundamentalmente nuevas nos puede ofrecer el 5G?
coche conectado
La principal ventaja es la baja latencia, que permite a las máquinas comunicarse entre sí a velocidades de hasta 500 km/h. A diferencia de los conductores humanos, los automóviles finalmente podrán negociar las maniobras entre ellos o con una infraestructura fija, lo que hará que la carretera sea más segura. Es interesante que el sistema tendrá en cuenta las condiciones meteorológicas: todo el mundo sabe que en tiempo resbaladizo la distancia de frenado es mayor, por lo que las reglas en dicho sistema deberían cambiar.
La 5GAA (Asociación Automotriz) europea ya reúne a más de 100 importantes fabricantes de automóviles y telecomunicaciones de todo el mundo para acelerar el despliegue de C-V2X (Cellular Vehicle-To-Everything). Los principales objetivos de la asociación son la seguridad vial integral y la eficiencia del tráfico. Los ciclistas y peatones con smartphones 5G también pueden contar con la seguridad. Los participantes del tráfico a distancias de hasta 1 km podrán comunicarse directamente; a distancias más largas necesitarán cobertura 5G. El sistema garantizará la creación de pasillos para la policía y las ambulancias, permitirá el intercambio de sensores entre automóviles, la conducción remota y otros milagros. Tras el lanzamiento de C-V2X, la asociación prevé aplicar la experiencia adquirida en 5G V2X, donde apuntará a la industria 4.0, las ciudades inteligentes y todo lo que se mueva utiliza 5G.
Ejemplos de situaciones que se pueden resolver utilizando Connected Car. Fuente: Qualcomm
El 5G permitirá la comunicación no sólo de vehículos terrestres, sino también de aviones. Este año, Samsung, junto con el proveedor español de Internet Orange, , cómo un piloto remoto controló el vuelo de un dron utilizando una red 5G desplegada y recibiendo una transmisión de video de alta resolución en tiempo real. El proveedor estadounidense Verizon compró en 2017 , promete millones de vuelos conectados 5G. Los drones de la compañía ya están conectados a la red 4G en vivo de Verizon.
Industria 4.0
En general, la expresión “Industrie 4.0” fue inventada en Alemania para su programa de modernización industrial. Asociación (5G Alliance for Connected Industries and Automation), con sede en Alemania, une a empresas manufactureras interesadas en utilizar 2018G desde 5. Los mayores requisitos de latencia y fiabilidad los impone el control de movimiento de los robots industriales, donde el tiempo de respuesta no puede superar las decenas de microsegundos. Esto ahora se soluciona utilizando Industrial Ethernet (p. ej., el estándar EtherCAT). ¡Es probable que el 5G también compita por este nicho!
Otras aplicaciones, como la comunicación entre controladores industriales o con operadores humanos, redes de sensores, son menos exigentes. Hoy en día, la mayoría de estas redes utilizan cable, por lo que el 5G inalámbrico parece una solución económicamente viable, además de permitir una rápida reconfiguración de la producción.
En la práctica, la viabilidad económica conducirá a la adopción de 5G en las áreas de mano de obra más cara, como los conductores de montacargas en fábricas y almacenes. Así, la ingeniería europea Acciona demostró . El carro transmite vídeo 360 en alta definición y un operador remoto le ayudará a salir de una situación inesperada. El carrito utiliza tecnología 5G de Cisco y Samsung.
Las tecnologías de colaboración remota llegarán más lejos. Este año se demostró cómo un cirujano experto sigue en tiempo real el progreso de una operación contra el cáncer que se desarrolla a muchos kilómetros de distancia y muestra a sus colegas la mejor manera de realizar la operación. A medida que la tecnología mejore, podrá asumir un papel más activo, controlando directamente los instrumentos quirúrgicos.
Internet de las cosas
En primer lugar, 5G resolverá el problema de los numerosos y deficientes estándares de comunicación de Internet de las cosas, que actualmente, en nuestra opinión, limitan el desarrollo de esta área.
Aquí 5G puede ofrecer lo siguiente:
- Redes ad hoc (sin enrutadores)
- Alta densidad de dispositivos conectados
- Admite comunicaciones de banda estrecha y eficiencia energética (más de 10 años con una batería)
Pero parece que las grandes empresas todavía están más interesadas en otros escenarios distintos al Internet de las Cosas. Una búsqueda rápida en Internet no encontró demostraciones por parte de actores clave de los beneficios del 5G para el Internet de las Cosas.
Concluyendo este tema, prestemos atención a la siguiente interesante posibilidad. Hoy en día, la dependencia de una toma de corriente o la necesidad de reemplazar las baterías limita la elección de “cosas”. La carga inalámbrica inductiva de baja frecuencia sólo funciona a una distancia de unos pocos centímetros. El 5G y sus ondas milimétricas direccionales permitirán una carga eficiente en distancias de varios metros. Aunque los estándares actuales no especifican esto, no tenemos ninguna duda de que los ingenieros pronto encontrarán formas de aprovechar esta oportunidad.
Oportunidades para Desarrolladores
Si está interesado en el tema, ¿a dónde ir a continuación?
Conexiones. Podrás conocer personalmente a los jugadores 5G en las próximas conferencias rusas 29-30 de mayo, 30-31 de mayo, 25-27 de junio, 24 de octubre.
Entre los contactos académicos cabe destacar celebrada en el Instituto de Problemas de Transmisión de Información.
Financiamiento. Los actores clave están organizando concursos para utilizar 5G en diversas áreas. En los EE. UU. Verizon recientemente Competencia “Built on 5G Challenge” para la Industria 4.0, aplicaciones de consumo inmersivas (VR/AR) e ideas innovadoras (cambiando la forma en que vivimos y trabajamos). El concurso está abierto a pequeñas empresas registradas en EE. UU. y se aceptan solicitudes hasta el 15 de julio. El fondo de premios es de 1 millón de dólares. Los ganadores serán anunciados en octubre de este año.
Empleo. Además de los cuatro grandes operadores móviles, en Rusia hay varias empresas que planean utilizar 5G en un futuro próximo. El modelo de negocio del proveedor líder de distribución de contenidos en Rusia y la CEI, CDNVideo, es el pago por el volumen de tráfico recibido. El uso de 5G, que potencialmente reduce este precio, permitirá a la empresa reducir costes. PlayKey está promocionando juegos en la nube y no es de extrañar que también planee utilizar 5G.
Open Source, probablemente desempeñe un papel clave en la infraestructura. Americano Soporta 5G. europeo reúne a quienes quieren evitar los componentes propietarios de la infraestructura 5G. Las áreas estratégicas incluyen soporte para módems 5G y sistemas definidos por software, redes heterogéneas e Internet de las cosas. Virtualiza las redes de acceso radio. La implementación del núcleo de la red está disponible en .
Autores:
Stanislav Polonsky - Jefe del Departamento de Investigación y Desarrollo Avanzado del Centro de Investigación Samsung
Tatyana Volkova - Autora del plan de estudios del proyecto IoT Samsung Academy, especialista en programas de responsabilidad social corporativa en el Centro de Investigación de Samsung
Fuente: habr.com