Jopa erityisemmin ymmärtämättä matkaviestintästandardien sukupolvia, kuka tahansa todennäköisesti vastaa, että 5G on viileämpi kuin 4G/LTE. Todellisuudessa kaikki ei ole niin yksinkertaista. Selvitetään, miksi 5G on parempi/huonompi ja mitkä sen käyttötapaukset ovat lupaavimpia nykytilanne huomioon ottaen.
Joten mitä 5G-tekniikka lupaa meille?
- Nopeus kasvaa kymmeniä kertoja jopa 10 Gb/s,
- Viiveen (latenssin) vähentäminen kymmeniä kertoja 1 ms:iin,
- Parempi yhteyden luotettavuus (pakettihäviön virheprosentti) satoja kertoja,
- Liitettyjen laitteiden tiheyden (määrän) lisääminen (106/km2).
Kaikki tämä saavutetaan seuraavilla tavoilla:
- monikanavainen (rinnakkais taajuuksien ja tukiasemien välillä)
- radiokantoaaltojen taajuuksien lisääminen yksiköistä kymmeniin GHz:eihin (radiokanavan kapasiteetti)
5G parantaa 4G:tä perinteisillä alueilla, olipa kyse sitten elokuvien välittömästä lataamisesta tai mobiilisovelluksen yhdistämisestä saumattomasti pilveen. Onko siis mahdollista kieltäytyä toimittamasta Internetiä asuntoihin ja toimistoihin kaapelin kautta?
5G tarjoaa yleisen liitettävyyden kaikesta ja kaikkeen yhdistämällä laajakaistaiset, energiaa kuluttavat protokollat kapeakaistaisiin, energiatehokkaisiin protokolliin. Tämä avaa uusia suuntia, joihin 4G:llä ei ole pääsyä: koneen välinen viestintä maassa ja ilmassa, teollisuus 4.0, esineiden internet. että 5G-liiketoiminta ansaitsee 3.5 t dollaria vuoteen 2035 mennessä ja luo 22 miljoonaa työpaikkaa.
Tai ei?..
(Kuvan lähde - Reuters)
Kuinka tämä toimii
Jos tiedät, miten 5G toimii, ohita tämä osio.
Joten kuinka voimme saavuttaa niin nopean tiedonsiirron 5G:ssä, kuten edellä on kuvattu? Tämä ei ole jonkinlaista taikuutta, eihän?
Nopeuden kasvu johtuu siirtymisestä korkeammalle taajuusalueelle - aiemmin käyttämättömälle. Esimerkiksi kodin WiFin taajuus on 2,4 tai 5 GHz, olemassa olevien matkapuhelinverkkojen taajuus on 2,6 GHz:n sisällä. Mutta kun puhumme 5G:stä, puhumme heti kymmenistä gigahertseistä. Se on yksinkertaista: lisäämme taajuutta, pienennämme aallonpituutta – ja tiedonsiirtonopeus kasvaa moninkertaiseksi. Ja koko verkko on tyhjentynyt.
Tässä on visuaalinen sarjakuva siitä, miten se oli ja miten se tulee olemaan. Oli:
Tulee olemaan:
(Lähde: IEEE Spectrum, )
Taajuus on kymmenkertaistunut, joten 5G:ssä olemme tekemisissä paljon lyhyempien millimetriaaltojen kanssa. He eivät läpäise esteitä hyvin. Ja tässä yhteydessä verkkoarkkitehtuuri muuttuu. Jos aiemmin viestintä tarjosi meille suuria, tehokkaita torneja, jotka tarjosivat viestintää pitkiä matkoja, nyt on tarpeen sijoittaa monia kompakteja, vähän tehoa vaativia torneja kaikkialle. Ja muista, että suurissa kaupungeissa tarvitset paljon asemia, koska korkeat rakennukset estävät signaalin. Tarvitset siis varustaaksesi New Yorkin varmuudella 5G-verkoilla tukiasemien määrä on 500 (!) kertaa.
Päälle Venäläisille operaattoreille siirtyminen 5G-verkkoon maksaa heille noin 150 miljardia ruplaa - hinta, joka on verrattavissa aikaisempiin 4G-verkon käyttöönottokustannuksiin, ja tämä huolimatta siitä, että 5G-aseman kustannukset ovat alhaisemmat kuin olemassa olevat (mutta monet niistä tarvitaan).
Kaksi verkkovaihtoehtoa: lanka ja matkapuhelin
Teknologiaa käytetään vähentämään virrankulutusta ja lisäämään kantamaa säteen muotoilu — dynaaminen radiosäteen muodostaminen tietylle tilaajalle. Miten tämä tehdään? Tukiasema muistaa, mistä signaali tuli ja mihin aikaan (se ei tule vain puhelimesta, vaan myös heijastuksena esteistä) ja laskee kolmiomittausmenetelmien avulla likimääräisen sijaintisi ja rakentaa sitten optimaalisen signaalipolun.
Lähde: Analysys Mason
Tarve seurata vastaanottimen sijaintia johtaa kuitenkin pieneen eroon kiinteiden ja mobiilikäyttötapausten välillä, ja tämä heijastuu erilaisiin käyttötapauksiin (tästä lisää myöhemmin Kuluttajamarkkinat-osiossa).
Status quo
standardit
Ei ole hyväksyttyä 5G-standardia. Tekniikka on liian monimutkaista ja pelaajia, joilla on ristiriitaisia etuja, on liikaa.
5G NR -standardi on pitkälle kehitetty ehdotusvaiheessa (Uusi radio) 3GPP-organisaatiolta (3. sukupolven kumppanuusprojekti), joka kehitti aiemmat standardit, 3G ja 4G. 5G käyttää kahta radiotaajuuskaistaa (Taajuusaluetai yksinkertaisesti lyhennettynä FR). FR1 tarjoaa alle 6 GHz:n taajuudet. FR2 – yli 24 GHz, ns. millimetrin aallot. Standardi tukee kiinteitä ja liikkuvia vastaanottimia, ja se on jatkokehitys amerikkalaisen televiestintäjätti Verizonin 5GTF-standardista, joka tukee vain kiinteitä vastaanottimia (tämän tyyppistä palvelua kutsutaan kiinteiksi langattoiksi pääsyverkoiksi).
5G NR -standardi tarjoaa kolme käyttötapausta:
- eMBB (parannettu mobiililaajakaista) – määrittelee langattoman Internetin, johon olemme tottuneet;
- URLLC (Erittäin luotettava matalan latenssin tiedonsiirto) - korkeat vaatimukset vastenopeudelle ja luotettavuudelle - sellaisiin tehtäviin kuin autonominen kuljetus tai etäkirurgia;
- mMTC (Massiivinen koneen tyyppiviestintä) – tuki useille laitteille, jotka lähettävät harvoin tietoja – esimerkiksi Internet of Things, eli mittareita ja valvontalaitteita.
Tai lyhyesti, sama asia kuvassa:
On tärkeää ymmärtää, että toimiala keskittyy aluksi eMBB:n käyttöönottoon ymmärrettävämpänä skenaariona olemassa olevilla kassavirroilla.
käyttöönotto
Vuodesta 2018 lähtien laajamittaista testausta on tehty esimerkiksi Etelä-Korean talviolympialaisissa. Vuonna 2018 kaikki Venäjän Big Four -operaattorit suorittivat testejä. MTS testasi uutta tekniikkaa — testattiin käyttötapauksia videopuheluiden, teräväpiirtovideolähetyksen ja verkkopelien kanssa.
Etelä-Koreassa 5G-palvelu tarjottiin ensimmäistä kertaa maailmassa vuoden 2018 lopussa. Maailmanlaajuisen kaupallisen käyttöönoton odotetaan ensi vuonna 2020. Alkuvaiheessa FR1-kaistaa käytetään lisäosana olemassa oleviin 4G-verkkoihin. Tele- ja joukkoviestintäministeriön suunnitelmien mukaan Venäjällä 5G alkaa näkyä yli miljoonan asukkaan kaupungeissa vuodesta 2020 alkaen. Käytännössä laajamittaisen käyttöönoton määrää rahallistamiskyky, eikä tämä 5G:n puoli ole vielä selvä.
Mikä kaupallistamisen ongelma on? Tosiasia on, että teleyritykset eivät vielä näe pakottavia syitä modernisointiin: olemassa olevat verkot kestävät kuormitusta melko hyvin. Ja nyt he ajattelevat 5G:tä enemmän markkinoinnin kannalta: 5G-kuvake puhelimen näytöllä on varmasti plussaa teleoperaattorin tilaajien silmissä. Anekdoottinen tapaus , joka asetti 5G-kuvakkeen todellisen verkon puuttuessa, mistä kilpailijat haastoivat hänet oikeuteen petoksesta.
Jos katsot tarkasti, näet, että kuvake on itse asiassa "5GE" - joka tarkoittaa 5G Evolutionia, ja yhtäkkiä tämä ei olekaan se 5G, jota ajattelemme, vaan vain markkinoijien keksimä etiketti olemassa olevalle LTE-verkolle, jossa on joitain parannuksia.
Piirisarjat
Mikroelektroniikkayritykset ovat jo investoineet miljardeja dollareita 5G:hen. Samsung tarjoaa siruja 5G NR -matkapuhelinmodeemeille (), Qualcomm (), Huawei (). Näiden markkinoiden uuden toimijan Intelin modeemit odotetaan saapuvan vuoden 2019 loppuun mennessä. Samsung-modeemi on valmistettu 10nm FinFET-tekniikalla ja se on yhteensopiva vanhempien standardien kanssa 2G:stä alkaen. Taajuusalueella 6 GHz asti se tarjoaa latausnopeudet jopa 2 Gb/s, millimetriaaltoa käytettäessä nopeus nousee 6 Gb/s:iin.
Puhelimet
Lähes kaikki Android-puhelinvalmistajat ovat ilmoittaneet suunnitelmistaan ottaa käyttöön 5G. Samsung esitteli lippulaiva Galaxy S10:n 5G-versiona Mobile World Congress -näyttelyssä helmikuun 2019 lopussa. Se julkaistiin Koreassa 5. huhtikuuta. Yhdysvalloissa uusi tuote ilmestyi 16. toukokuuta, ja siellä yhteys tapahtuu teleoperaattori Verizonin verkkoon. Myös muut operaattorit ovat kuromassa kiinni: AT&T ilmoittaa suunnitelmistaan julkaista toinen älypuhelin yhdessä Samsungin kanssa vuoden 2 toisella puoliskolla.
Vuoden aikana kauppojen hyllyille tulee eri valmistajien 5G-älypuhelimia, enimmäkseen premium-älypuhelimia. Joidenkin arvioiden mukaan uusi teknologia nostaa laitteiden hintaa 200-300 dollarilla ja liittymismaksua 10 %.
Kuluttajamarkkinat
Tapaus 1. Koti Internet
5G-kiinteistä langattomista liityntäverkoista tulee vaihtoehto langalliselle internetille asunnoissamme. Jos aiemmin internet tuli asunnollemme kaapelin kautta, niin jatkossa se tulee 5G-tornista ja sitten reititin jakaa sen tavallisen kodin WiFin kautta. Päätoimijayritykset ovat saaneet päätökseen valmistelut, jotka synkronoivat myytävien reitittimien julkaisun 5G-verkkojen käyttöönoton kanssa. Tyypillinen 5G-reititin maksaa 700-900 dollaria ja tarjoaa latausnopeuden 2-3 Gbps. Tällä tavalla käyttäjät ratkaisevat "viimeisen mailin" ongelman itse ja vähentävät johtojen asennuskustannuksia. Eikä tarvitse pelätä, että nykyiset runkoverkot eivät selviä 5G-verkoista tulevan lisääntyneen liikenteen kanssa: käynnissä on tutkimus valokuituverkkojen olemassa olevan reservin - ns. "mustan kuidun" - käytöstä ( tumma kuitu).
Kuinka uusi tämä skenaario on käyttäjille? Jo nyt joissain maissa he eivät enää käytä perinteistä kiinteää kotiverkkoa, vaan siirtyvät LTE:hen: käy ilmi, että matkaviestintä on nopeampaa ja halvempaa käyttää kaikissa tilanteissa kätevien tariffien avulla. Tämä tilanne on kehittynyt esimerkiksi Koreassa. Ja se on havainnollistettu tässä sarjakuvassa:
Tapaus 2. Ihmisten joukkokokoukset
Varmasti jokainen on ollut näin epämiellyttävässä tilanteessa: tule näyttelyyn tai stadionille, niin matkapuhelinyhteys katoaa. Ja tämä on juuri sillä hetkellä, kun haluat lähettää valokuvan tai kirjoittaa sosiaalisiin verkostoihin.
Stadionit
Samsung suoritti testin yhdessä japanilaisen teleoperaattorin KDDI:n kanssa 30 5-paikkaisella baseball-stadionilla. 4G-testitableteilla pystyimme demonstroimaan XNUMXK-videon suoratoistoa useilla tableteilla samanaikaisesti.
Stadion on yksi kolmesta skenaariosta, jotka on kuvattu 5G City -demoalueella, joka sijaitsee Suwonissa (Samsungin pääkonttori). Muita skenaarioita ovat kaupunkiympäristö (videokameroiden, antureiden ja informaatiotaulujen yhdistäminen) ja nopea tukiasema HD-videon välittämiseksi liikkuvaan linja-autoon: kun se kulkee pisteen ohi, elokuvalla on aikaa ladata.
Игры
Maailmankuulun sijaintiin perustuvan Pokemon Go -pelin luojalla Nianticilla on suuria toiveita 5G:stä. Ja tässä syy: ei niin kauan sitten, peliin ilmestyivät ryhmätapahtumat - raidit. Raidit vaativat sinun koordinoimista muiden pelaajien kanssa työskennelläksesi yhdessä voittaaksesi erityisen voimakkaan Pokémonin, ja tämä luo mielenkiintoisia tilanteita tosielämässä. Siten harvinaisimman Pokemon Mewtwo -pelin legendaarinen pääpaikka sijaitsee Times Squarella New Yorkissa - voit kuvitella, millainen väkijoukko siellä voi kokoontua, ei vain Pokemonin metsästäjistä, vaan myös vain turisteista.
Lisättyä todellisuutta pidetään myös 5G:n "tappajasovelluksena". Siinä näet Nianticin parhaillaan kehittämän reaaliaikaisten taikakaksintaistelujen konseptin uudessa Harry Potteriin perustuvassa pelissä. Niantic on jo solminut kumppanuussuhteita Samsungin ja operaattoreiden Deutsche Telecomin ja SK Telecomin kanssa.
Kuljetus
Lopuksi junatapaus on mielenkiintoinen. Syntyi idea tarjota rautateille 5G-viestintä viihdettä ja matkustajien mukavuutta varten. Bristolin yliopiston tutkimus : nopean saumattoman viestinnän saavuttamiseksi sinun on varustettava rautatie tukiasemilla 800 metrin etäisyydellä toisistaan!
Esimerkki tukipisteiden sijoittamisesta rautatien varrelle
Testit suoritettiin onnistuneesti Tokion lähellä liikennöivässä junassa - heidän ja Samsung yhdessä teleoperaattori KDDI:n kanssa. Testien aikana saavutettiin 1,7 Gbps nopeus ja testin aikana 8K-videota ladattiin ja 4K-videota ladattiin kamerasta.
Uusia käyttötapauksia
Mutta kaikki tämä on pikemminkin ratkaisu ongelmiin, jotka ovat meille jo tuttuja. Mitä pohjimmiltaan uutta 5G voi tarjota meille?
Kytketty auto
Suurin etu on alhainen latenssi, jonka ansiosta koneet voivat kommunikoida keskenään jopa 500 km/h nopeuksilla. Toisin kuin ihmiskuljettajat, autot voivat vihdoin neuvotella keskenään tai kiinteän infrastruktuurin kanssa liikkeistä, mikä tekee tiestä turvallisemman. On mielenkiintoista, että järjestelmä ottaa huomioon sääolosuhteet: kaikki tietävät, että liukkaalla säällä jarrutusmatka on pidempi, joten tällaisen järjestelmän sääntöjen pitäisi muuttua.
Euroopan 5GAA (Automotive Association) kokoaa jo yhteen yli 100 suurta tietoliikenne- ja autonvalmistajaa ympäri maailmaa nopeuttamaan C-V2X:n (Cellular Vehicle-To-Everything) käyttöönottoa. Yhdistyksen päätavoitteet ovat kokonaisvaltainen tieturvallisuus ja liikenteen tehokkuus. Myös pyöräilijät ja jalankulkijat, joilla on 5G-älypuhelimet, voivat luottaa turvallisuuteen. Jopa 1 km:n etäisyydellä liikenteestä osallistujat voivat kommunikoida suoraan, pitemmillä etäisyyksillä he tarvitsevat 5G-peiton. Järjestelmä varmistaa käytävien luomisen poliisille ja ambulansseille, tarjoaa anturien vaihdon autojen välillä, etäajoa ja muita ihmeitä. C-V2X:n lanseerauksen jälkeen yhdistys aikoo soveltaa 5G V2X:stä saatuja kokemuksia, jossa tavoitteena on teollisuus 4.0, älykkäät kaupungit ja kaikki mikä liikkuu käyttää 5G:tä.
Esimerkkejä tilanteista, jotka voidaan ratkaista Connected Car -sovelluksella. Lähde: Qualcomm
5G mahdollistaa viestinnän maa-ajoneuvojen lisäksi myös lentokoneille. Tänä vuonna Samsung yhdessä espanjalaisen Internet-palveluntarjoajan Orangen kanssa , kuinka kaukolentäjä ohjasi dronin lentoa käyttämällä 5G-verkkoa ja vastaanottaen korkearesoluutioisen videovirran reaaliajassa. Amerikkalainen tarjoaja Verizon osti vuonna 2017 , lupaa miljoonia 5G-yhteyksiä. Yrityksen droonit on jo yhdistetty Verizonin live-4G-verkkoon.
Teollisuus 4.0
Yleisesti ottaen ilmaisu "Industrie 4.0" keksittiin Saksassa sen teollisuuden modernisointiohjelmaa varten. yhdistys (5G Alliance for Connected Industries and Automation), jonka pääkonttori on Saksassa, on yhdistänyt 2018G:n käytöstä kiinnostuneita valmistusyrityksiä vuodesta 5 lähtien. Suurimmat vaatimukset latenssille ja luotettavuudelle asettavat teollisuusrobottien liikkeenohjaus, jossa vasteaika ei saa ylittää kymmeniä mikrosekunteja. Tämä on nyt ratkaistu Industrial Ethernetin avulla (esimerkiksi EtherCAT-standardi). On todennäköistä, että 5G kilpailee myös tästä markkinaraosta!
Muut sovellukset, kuten viestintä teollisuuden ohjaimien välillä tai kommunikaatio ihmisten kanssa, anturiverkot, ovat vähemmän vaativia. Nykyään suurin osa näistä verkoista käyttää kaapelia, joten langaton 5G näyttää taloudellisesti kannattavalta ratkaisulta sen lisäksi, että se mahdollistaa nopean tuotannon uudelleenkonfiguroinnin.
Käytännössä taloudellinen kannattavuus johtaa 5G:n käyttöönottoon kalleimmilla ihmistyövoimaalueilla, kuten trukinkuljettajilla tehtaissa ja varastoissa. Näin eurooppalainen suunnitteluyritys Acciona osoitti . Vaunu lähettää 360-videota teräväpiirtona, ja etäoperaattori auttaa sitä selviämään odottamattomasta tilanteesta. Kärry käyttää Ciscon ja Samsungin 5G-teknologiaa.
Etäyhteistyöteknologiat menevät pidemmälle. Tänä vuonna esiteltiin, kuinka asiantuntijakirurgi seuraa reaaliajassa useiden kilometrien päässä tapahtuvan syöpäleikkauksen etenemistä ja näyttää kollegoilleen, miten leikkaus tehdään parhaiten. Tekniikan kehittyessä hän pystyy ottamaan aktiivisemman roolin ohjaten suoraan kirurgisia instrumentteja.
Esineiden internet
Ensinnäkin 5G ratkaisee lukuisten ja heikosti tuettujen Internet of Things -viestintästandardien ongelman, mikä mielestämme tällä hetkellä rajoittaa tämän alueen kehitystä.
Täällä 5G voi tarjota seuraavat:
- Ad hoc -verkot (ilman reitittimiä)
- Liitettyjen laitteiden suuri tiheys
- Tukee kapeakaistaista, energiatehokasta (yli 10 vuotta yhdellä akulla) viestintää
Mutta näyttää siltä, että suuryritykset ovat edelleen kiinnostuneempia muista skenaarioista kuin esineiden internetistä. Nopea Internet-haku ei löytänyt avaintoimijoiden esittelyjä 5G:n eduista esineiden Internetiin.
Tämän aiheen päätteeksi kiinnitetään huomiota seuraavaan mielenkiintoiseen mahdollisuuteen. Nykyään riippuvuus pistorasiasta tai tarve vaihtaa paristoja rajoittaa "tavaraa". Matalataajuinen induktiivinen langaton lataus toimii vain muutaman senttimetrin etäisyydellä. 5G ja sen suunnatut millimetriaallot mahdollistavat tehokkaan latauksen useiden metrien etäisyyksillä. Vaikka nykyiset standardit eivät määrittele tätä, meillä ei ole epäilystäkään siitä, että insinöörit löytävät pian tapoja hyödyntää tätä mahdollisuutta!
Kehittäjäominaisuudet
Jos olet kiinnostunut aiheesta, minne mennä seuraavaksi?
viestintä. Voit tavata 5G-pelaajia henkilökohtaisesti tulevissa Venäjän konferensseissa 29.-30. 30.-31. 25.-27. kesäkuuta 24 lokakuu.
Akateemisten kontaktien joukossa on syytä huomata pidetään Tiedonvälitysongelmien instituutissa.
rahoitus. Avaintoimijat järjestävät kilpailuja 5G:n käytöstä eri alueilla. Yhdysvalloissa Verizonissa äskettäin "Built on 5G Challenge" -kilpailu teollisuus 4.0:lle, mukaansatempaaville kuluttajasovelluksille (VR/AR) ja läpimurtoideoille (muuttamaan tapaamme elää ja työskennellä). Kilpailu on avoin rekisteröityneille yhdysvaltalaisille pienyrityksille, ja hakemuksia otetaan vastaan 15. heinäkuuta asti. Palkintorahasto on 1 miljoona dollaria. Voittajat julkistetaan tämän vuoden lokakuussa.
sijoitus. Neljän suuren matkapuhelinoperaattorin lisäksi Venäjällä on useita yrityksiä, jotka suunnittelevat 5G:n käyttöä lähitulevaisuudessa. Venäjän ja IVY-maiden johtavan sisällönjakelutoimittajan CDNVideon liiketoimintamallina on maksu vastaanotetun liikenteen määrästä. 5G:n käyttö, joka mahdollisesti alentaa tätä hintaa, antaa yritykselle mahdollisuuden vähentää kustannuksia. PlayKey mainostaa pelejä pilvessä, eikä ole yllättävää, että se suunnittelee myös 5G:n käyttöä.
Open Source, on todennäköisesti avainasemassa infrastruktuurissa. amerikkalainen tukee 5G:tä. eurooppalainen kokoaa yhteen ne, jotka haluavat ohittaa 5G-infrastruktuurin omat komponentit. Strategisia alueita ovat tuki 5G-modeemeille ja ohjelmistopohjaisille järjestelmille, heterogeeniset verkot ja esineiden internet. virtualisoi radioliityntäverkot. Verkkoytimen toteutus on saatavilla osoitteesta .
Tekijät:
Stanislav Polonsky - Samsungin tutkimuskeskuksen tutkimus- ja kehitysosaston johtaja
Tatyana Volkova - IoT-projektin Samsung Academyn opetussuunnitelman kirjoittaja, yritysvastuuohjelmien asiantuntija Samsung Research Centerissä
Lähde: will.com