حتی بدون درک خاصی از نسلهای استانداردهای ارتباطات سیار، هر کسی احتمالاً پاسخ خواهد داد که 5G خنکتر از 4G/LTE است. در واقعیت، همه چیز به این سادگی نیست. بیایید بفهمیم که چرا 5G بهتر/بدتر است و با در نظر گرفتن وضعیت فعلی، کدام موارد استفاده از آن امیدوارکنندهترین است.
بنابراین، فناوری 5G به ما چه وعده ای می دهد؟
- سرعت ده ها برابر تا 10 گیگابیت بر ثانیه افزایش می یابد،
- کاهش تأخیر (تاخیر) ده ها بار به 1 میلی ثانیه،
- افزایش قابلیت اطمینان اتصال (نرخ خطای از دست دادن بسته) صدها بار،
- افزایش تراکم (تعداد) دستگاه های متصل (106/km2).
همه اینها از طریق:
- چند کاناله (موازی بین فرکانس ها و ایستگاه های پایه)
- افزایش فرکانس های حامل رادیویی از واحد به ده ها گیگاهرتز (ظرفیت کانال رادیویی)
5G بر روی 4G در مناطق سنتی بهبود خواهد یافت، چه دانلود فوری فیلم یا اتصال یکپارچه یک برنامه تلفن همراه به ابر. بنابراین، آیا می توان از تحویل اینترنت به آپارتمان ها و دفاتر خود از طریق کابل خودداری کرد؟
5G اتصال جهانی از همه چیز به همه چیز را فراهم می کند، پروتکل های پر پهنای باند و پر انرژی را با پروتکل های با باند باریک و کم مصرف ترکیب می کند. این مسیرهای جدیدی را باز می کند که برای 4G غیرقابل دسترسی هستند: ارتباط ماشین به ماشین روی زمین و هوا، صنعت 4.0، اینترنت اشیا.
یا نه؟..
چطور کار می کند؟
اگر می دانید 5G چگونه کار می کند، از این بخش صرفنظر کنید.
بنابراین، چگونه می توانیم به چنین انتقال سریع داده در 5G، همانطور که در بالا توضیح داده شد، دست یابیم؟ این نوعی جادو نیست، اینطور است؟
افزایش سرعت به دلیل انتقال به محدوده فرکانس بالاتر - قبلاً استفاده نشده - رخ می دهد. به عنوان مثال، فرکانس وای فای خانگی 2,4 یا 5 گیگاهرتز است، فرکانس شبکه های تلفن همراه موجود در محدوده 2,6 گیگاهرتز است. اما وقتی از 5G صحبت می کنیم، بلافاصله در مورد ده ها گیگاهرتز صحبت می کنیم. ساده است: فرکانس را افزایش می دهیم، طول موج را کاهش می دهیم - و سرعت انتقال داده چندین برابر بیشتر می شود. و شبکه به طور کلی تخلیه می شود.
در اینجا یک کمیک تصویری است که چگونه بود و چگونه خواهد بود. بود:
خواهد بود:
(منبع: IEEE Spectrum,
فرکانس ده برابر شده است، بنابراین در 5G با امواج بسیار کوتاهتر و میلیمتری سروکار داریم. آنها به خوبی از موانع عبور نمی کنند. و در ارتباط با این، معماری شبکه در حال تغییر است. اگر ارتباطات قبلی توسط برجهای بزرگ و قدرتمندی که ارتباطات را در فواصل طولانی فراهم میکردند، در اختیار ما قرار میگرفت، اکنون لازم است تعداد زیادی برج فشرده و کم مصرف در همه جا قرار دهیم. و به خاطر داشته باشید که در شهرهای بزرگ به دلیل مسدود شدن سیگنال توسط ساختمان های بلند به ایستگاه های زیادی نیاز خواهید داشت. بنابراین، برای تجهیز با اطمینان نیویورک به شبکه های 5G، نیاز دارید
بر
دو گزینه شبکه: تلفن ثابت و تلفن همراه
تکنولوژی مورد استفاده برای کاهش مصرف برق و افزایش برد beamforming - تشکیل پویا یک پرتو رادیویی برای یک مشترک خاص. چگونه این کار انجام می شود؟ ایستگاه پایه به یاد میآورد که سیگنال از کجا و در چه زمانی آمده است (این سیگنال نه تنها از تلفن شما میآید، بلکه به عنوان بازتابی از موانع نیز میآید)، و با استفاده از روشهای مثلثسازی، مکان تقریبی شما را محاسبه میکند و سپس مسیر سیگنال بهینه را میسازد.
منبع: Analysys Mason
با این حال، نیاز به ردیابی موقعیت گیرنده منجر به تفاوت جزئی بین موارد استفاده ثابت و تلفن همراه میشود و این در موارد استفاده مختلف منعکس میشود (در ادامه در بخش «بازار مصرفکننده» در این مورد بیشتر توضیح میدهیم).
وضع موجود
استانداردها
هیچ استاندارد 5G پذیرفته شده ای وجود ندارد. این فناوری بسیار پیچیده است و بازیکنان زیادی با منافع متضاد وجود دارد.
استاندارد 5G NR در مرحله پیشنهاد بسیار توسعه یافته است (رادیو جدید) از سازمان 3GPP (پروژه مشارکت نسل 3) که استانداردهای قبلی 3G و 4G را توسعه داده است. 5G از دو باند فرکانس رادیویی (محدوده فرکانس، یا به سادگی کوتاه شده است FR). FR1 فرکانس های زیر 6 گیگاهرتز را ارائه می دهد. FR2 – بالاتر از 24 گیگاهرتز، به اصطلاح. امواج میلی متری این استاندارد از گیرنده های ثابت و متحرک پشتیبانی می کند و توسعه بیشتر استاندارد 5GTF از غول مخابراتی آمریکایی Verizon است که فقط گیرنده های ثابت را پشتیبانی می کند (این نوع خدمات شبکه های دسترسی بی سیم ثابت نامیده می شود).
استاندارد 5G NR برای سه مورد استفاده فراهم می کند:
- eMBB (پهنای باند موبایل پیشرفته) – اینترنت موبایلی را که ما به آن عادت کرده ایم تعریف می کند.
- URLLC(ارتباطات بسیار قابل اعتماد با تاخیر کم) - الزامات بالا برای سرعت پاسخ و قابلیت اطمینان - برای کارهایی مانند حمل و نقل خودمختار یا جراحی از راه دور.
- mMTC (ارتباطات نوع عظیم ماشین) – پشتیبانی از تعداد زیادی دستگاه که به ندرت داده ارسال می کنند – مورد اینترنت اشیا، یعنی دستگاه های متر و نظارت.
یا به طور خلاصه همان چیزی که در تصویر وجود دارد:
درک این نکته مهم است که صنعت در ابتدا بر اجرای eMBB به عنوان یک سناریوی قابل درک تر با جریان های نقدی موجود تمرکز خواهد کرد.
پیاده سازی
از سال 2018، آزمایش های گسترده ای انجام شده است، به عنوان مثال، در بازی های المپیک زمستانی در کره جنوبی. در سال 2018، تمام اپراتورهای چهار بزرگ روسیه آزمایشاتی را انجام دادند. MTS فناوری جدید را آزمایش کرد
در کره جنوبی، برای اولین بار در جهان، سرویس 5G در پایان سال 2018 ارائه شد. پیشبینی میشود که عرضه تجاری جهانی در سال آینده، 2020 انجام شود. در مرحله اولیه، باند FR1 به عنوان یک افزودنی برای شبکه های 4G موجود استفاده خواهد شد. طبق برنامه های وزارت مخابرات و ارتباطات جمعی، در روسیه 5G از سال 2020 در شهرهایی با جمعیت بیش از یک میلیون نفر ظاهر می شود. در عمل، استقرار در مقیاس بزرگ با توانایی کسب درآمد مشخص خواهد شد و این جنبه از 5G هنوز مشخص نیست.
مشکل کسب درآمد چیست؟ واقعیت این است که اپراتورهای مخابراتی هنوز دلایل قانع کننده ای برای نوسازی نمی بینند: شبکه های موجود می توانند به خوبی با بار مقابله کنند. و اکنون آنها 5G را از نظر بازاریابی بیشتر در نظر می گیرند: نماد 5G روی صفحه تلفن قطعاً از نظر مشترکین اپراتور مخابراتی یک امتیاز مثبت خواهد بود. یک مورد حکایتی با
اگر به دقت نگاه کنید، می بینید که نماد در واقع "5GE" است - که مخفف 5G Evolution است، و ناگهان این 5G نیست که ما به آن فکر می کنیم، بلکه فقط برچسبی است که توسط بازاریابان برای یک شبکه LTE موجود با برخی پیشرفت ها اختراع شده است.
تراشه های کوچک
شرکت های میکروالکترونیک تاکنون میلیاردها دلار در 5G سرمایه گذاری کرده اند. تراشه های مودم های سلولی 5G NR توسط سامسونگ ارائه می شود (
تلفن
تقریباً تمام تولیدکنندگان تلفن های اندرویدی برنامه های خود را برای معرفی 5G اعلام کرده اند. سامسونگ گلکسی اس 10 را در نسخه 5G در نمایشگاه کنگره جهانی موبایل در پایان فوریه 2019 معرفی کرد. این گوشی در تاریخ 5 آوریل در کره عرضه شد. در ایالات متحده، محصول جدید در 16 می ظاهر شد و در آنجا اتصال با شبکه اپراتور مخابراتی Verizon انجام می شود. اپراتورهای دیگر نیز در حال عقب نشینی هستند: AT&T اعلام می کند که قصد دارد دومین گوشی هوشمند خود را همراه با سامسونگ در نیمه دوم سال 2 عرضه کند.
در طول سال، گوشیهای هوشمند 5G از تولیدکنندگان مختلف، عمدتاً نمونههای درجه یک، وارد قفسههای فروشگاهها خواهند شد. بر اساس برخی برآوردها، فناوری جدید هزینه دستگاه ها را بین 200 تا 300 دلار و هزینه اشتراک را 10 درصد افزایش می دهد.
بازار مصرف کننده
مورد 1. اینترنت خانگی
شبکه های دسترسی بی سیم ثابت 5G جایگزینی برای اینترنت سیمی در آپارتمان های ما خواهند شد. اگر قبلاً اینترنت از طریق کابل به آپارتمان ما می آمد ، در آینده از یک برج 5G می آید و سپس روتر آن را از طریق وای فای معمولی خانگی توزیع می کند. شرکت های پخش کننده اصلی آماده سازی ها را تکمیل کرده اند و انتشار روترهای فروش را با استقرار شبکه های 5G هماهنگ کرده اند. یک روتر معمولی 5G 700-900 دلار قیمت دارد و سرعت دانلود 2-3 گیگابیت بر ثانیه را ارائه می دهد. به این ترتیب اپراتورها مشکل "آخرین مایل" را برای خود حل کرده و هزینه سیم کشی را کاهش می دهند. و نیازی به ترس نیست که شبکه های ستون فقرات موجود با افزایش ترافیک ناشی از شبکه های 5G مقابله نکنند: تحقیقات در مورد استفاده از ذخیره موجود شبکه های فیبر نوری - به اصطلاح "فیبر سیاه" در حال انجام است. فیبر تیره).
این سناریو چقدر برای کاربران جدید خواهد بود؟ در حال حاضر، در برخی از کشورها دیگر از اینترنت سیمی خانگی سنتی استفاده نمیکنند و به LTE روی میآورند: به نظر میرسد که استفاده از ارتباطات سیار در همه شرایط با تعرفههای مناسب، سریعتر و ارزانتر است. به عنوان مثال، این وضعیت در کره ایجاد شده است. و در این کمیک به تصویر کشیده شده است:
مورد 2. تجمعات دسته جمعی مردم
مطمئناً همه در چنین وضعیت ناخوشایندی قرار گرفته اند: به یک نمایشگاه یا استادیوم بیایید و اتصال تلفن همراه از بین می رود. و این دقیقاً در لحظه ای است که می خواهید در شبکه های اجتماعی عکسی ارسال کنید یا بنویسید.
استادیوم ها
سامسونگ این آزمایش را همراه با اپراتور مخابراتی ژاپنی KDDI در یک استادیوم بیسبال 30 نفری انجام داد. با استفاده از تبلتهای آزمایشی 5G، توانستیم پخش ویدیوی 4K را روی چندین تبلت به طور همزمان نشان دهیم.
این استادیوم یکی از سه سناریویی است که در یک منطقه آزمایشی به نام شهر 5G، واقع در سوون (مرکز مرکزی سامسونگ) به تصویر کشیده شده است. سناریوهای دیگر عبارتند از یک محیط شهری (اتصال دوربینهای ویدئویی، سنسورها و تابلوهای اطلاعات) و یک نقطه دسترسی پرسرعت برای تحویل ویدیوی HD به اتوبوس در حال حرکت: در حالی که از کنار نقطه عبور میکند، فیلم زمان دانلود دارد.
Игры
نیانتیک، خالق بازی لوکیشن معروف جهانی Pokemon Go، امید زیادی به 5G دارد. و به همین دلیل است: چندی پیش، رویدادهای گروهی در بازی ظاهر شد - حملات. Raidها از شما نیاز دارند که با بازیکنان دیگر هماهنگ شوید تا با یکدیگر برای شکست دادن یک پوکمون قدرتمند کار کنید و این موقعیت های جالبی را در زندگی واقعی ایجاد می کند. بنابراین، مکان اصلی افسانه ای بازی با کمیاب ترین Pokemon Mewtwo در میدان تایمز در نیویورک واقع شده است - می توانید تصور کنید که چه جمعیتی می توانند در آنجا جمع شوند که نه تنها از شکارچیان پوکمون، بلکه فقط گردشگران تشکیل شده است.
واقعیت افزوده نیز به عنوان یک "برنامه قاتل" برای 5G در نظر گرفته می شود. در آن
حمل و نقل
در نهایت، مورد قطار جالب است. ایده ای به وجود آمد که راه آهن را با ارتباطات 5G برای سرگرمی و راحتی مسافران فراهم کند. مطالعه دانشگاه بریستول
نمونه ای از نحوه قرار دادن نقاط دسترسی در امتداد مسیر راه آهن
آزمایشات با موفقیت در قطاری که در نزدیکی توکیو کار می کرد انجام شد - آنها
موارد استفاده جدید
اما همه اینها بیشتر راه حلی برای مشکلاتی است که قبلاً برای ما آشنا هستند. 5G چه چیزهای اساسا جدیدی می تواند به ما ارائه دهد؟
ماشین متصل
مزیت اصلی تاخیر کم است که به ماشین ها اجازه می دهد تا با سرعت 500 کیلومتر در ساعت با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. برخلاف رانندگان انسانی، خودروها در نهایت قادر خواهند بود بین خود یا با زیرساخت های ثابت در مورد مانورها مذاکره کنند و جاده را ایمن تر کنند. جالب است که این سیستم شرایط آب و هوایی را در نظر می گیرد: همه می دانند که در هوای لغزنده فاصله ترمز طولانی تر است، بنابراین قوانین در چنین سیستمی باید تغییر کند.
اتحادیه اروپا 5GAA (انجمن خودرو) در حال حاضر بیش از 100 تولیدکننده بزرگ مخابراتی و خودرو در سراسر جهان را گرد هم آورده است تا استقرار C-V2X (وسایل نقلیه سلولی به همه چیز) را تسریع بخشد. اهداف اصلی انجمن ایمنی همه جانبه راه و کارایی ترافیک است. دوچرخه سواران و عابران پیاده با تلفن های هوشمند 5G نیز می توانند روی ایمنی حساب کنند. شرکت کنندگان در ترافیک در فواصل تا 1 کیلومتر می توانند به طور مستقیم با یکدیگر ارتباط برقرار کنند، در مسافت های طولانی تر به پوشش 5G نیاز دارند. این سیستم ایجاد راهروهایی برای پلیس و آمبولانس ها، تبادل حسگرها بین خودروها، رانندگی از راه دور و سایر معجزات را تضمین می کند. پس از راهاندازی C-V2X، این انجمن قصد دارد از تجربیات بهدستآمده در 5G V2X استفاده کند، جایی که هدف آن صنعت 4.0، شهرهای هوشمند و هر چیزی که حرکت میکند از 5G استفاده میکند.
نمونه هایی از موقعیت هایی که می توان با استفاده از خودروی متصل حل کرد. منبع: کوالکام
5G نه تنها برای وسایل نقلیه زمینی، بلکه برای هواپیماها نیز ارتباط برقرار می کند. امسال سامسونگ به همراه ارائه دهنده اینترنت اسپانیایی Orange،
صنعت 4.0
به طور کلی، عبارت "Industrie 4.0" در آلمان برای برنامه نوسازی صنعتی آن اختراع شد. اتحادیه
کاربردهای دیگر، مانند ارتباط بین کنترلکنندههای صنعتی یا با اپراتورهای انسانی، شبکههای حسگر، تقاضای کمتری دارند. امروزه، بیشتر این شبکهها از کابل استفاده میکنند، بنابراین به نظر میرسد که 5G بیسیم یک راهحل اقتصادی مقرونبهصرفه است، علاوه بر اینکه امکان پیکربندی مجدد سریع تولید را فراهم میکند.
در عمل، امکانسنجی اقتصادی منجر به پذیرش 5G در گرانترین حوزههای نیروی انسانی، مانند رانندگان لیفتراک در کارخانهها و انبارها میشود. بنابراین، شرکت مهندسی اروپایی Acciona نشان داد
فناوریهای همکاری از راه دور فراتر خواهند رفت. امسال نشان داده شد که چگونه یک جراح متخصص پیشرفت یک عمل سرطان را در زمان واقعی، که در کیلومترها دورتر انجام میشود، نظارت میکند و به همکارانش نشان میدهد که چگونه این عمل را به بهترین شکل انجام دهند. با پیشرفت تکنولوژی، او میتواند نقش فعالتری داشته باشد و به طور مستقیم ابزارهای جراحی را کنترل کند.
اینترنت اشیا
اول از همه، 5G مشکل استانداردهای ارتباطی اینترنت اشیاء متعدد و ضعیف را حل می کند، که در حال حاضر، به نظر ما، توسعه این حوزه را محدود می کند.
در اینجا 5G می تواند موارد زیر را ارائه دهد:
- شبکه های موقت (بدون روتر)
- تراکم بالای دستگاه های متصل
- از ارتباطات باریک و کم مصرف (10 سال بیشتر با یک باتری) پشتیبانی می کند
اما به نظر می رسد که تجارت های بزرگ همچنان به سناریوهای دیگری غیر از اینترنت اشیا علاقه مند هستند. یک جستجوی سریع اینترنتی هیچ نشانی توسط بازیگران کلیدی در مورد مزایای 5G برای اینترنت اشیا پیدا نکرد.
در پایان این مبحث به احتمال جالب زیر توجه می کنیم. امروزه، وابستگی به پریز یا نیاز به تعویض باتری، انتخاب "مواد" را محدود می کند. شارژ بی سیم القایی فرکانس پایین فقط در فاصله چند سانتی متری کار می کند. 5G و امواج میلی متری جهت دار آن، امکان شارژ کارآمد را در فواصل چند متری فراهم می کند. اگرچه استانداردهای فعلی این را مشخص نکرده اند، اما شک نداریم که مهندسان به زودی راه هایی برای استفاده از این فرصت پیدا خواهند کرد!
ویژگی های توسعه دهنده
اگر به موضوع علاقه دارید، بعد به کجا بروید؟
اتصالات. شما می توانید شخصاً با بازیکنان 5G در کنفرانس های آینده روسیه ملاقات کنید
در میان مخاطبین دانشگاهی باید به آن اشاره کرد
تامین مالی. بازیکنان کلیدی در حال برگزاری مسابقاتی برای استفاده از 5G در زمینه های مختلف هستند. اخیراً در Verizon ایالات متحده
محل کار. علاوه بر چهار اپراتور بزرگ تلفن همراه، چندین شرکت در روسیه در حال برنامه ریزی برای استفاده از 5G در آینده نزدیک هستند. مدل کسب و کار ارائه دهنده پیشرو ارائه محتوا در روسیه و کشورهای مستقل مشترک المنافع، CDNVideo، پرداخت برای حجم ترافیک دریافتی است. استفاده از 5G که به طور بالقوه این قیمت را کاهش می دهد، به شرکت اجازه می دهد تا هزینه ها را کاهش دهد. PlayKey بازیها را در فضای ابری تبلیغ میکند و جای تعجب نیست که قصد دارد از 5G نیز استفاده کند.
متن باز، احتمالاً نقش کلیدی در زیرساخت ها ایفا می کند. آمریکایی
نویسنده:
استانیسلاو پولونسکی - رئیس بخش تحقیق و توسعه پیشرفته مرکز تحقیقات سامسونگ
تاتیانا ولکووا - نویسنده برنامه درسی پروژه IoT Samsung Academy، متخصص برنامه های مسئولیت اجتماعی شرکتی در مرکز تحقیقات سامسونگ
منبع: www.habr.com