Aínda sen comprender especialmente as xeracións de estándares de comunicación móbil, calquera persoa probablemente responda que 5G é máis xenial que 4G/LTE. En realidade, non todo é tan sinxelo. Imos descubrir por que o 5G é mellor/peor e que casos de uso son os máis prometedores, tendo en conta o estado actual.
Entón, que nos promete a tecnoloxía 5G?
- Aumenta a velocidade decenas de veces ata 10 Gb/s,
- Reducindo os atrasos (latencia) decenas de veces ata 1 ms,
- Aumento da fiabilidade da conexión (taxa de erro de perda de paquetes) centos de veces,
- Aumento da densidade (número) de dispositivos conectados (106/km2).
Todo isto conséguese mediante:
- multicanle (paralelismo entre frecuencias e estacións base)
- aumento das frecuencias portadoras de radio de unidades a decenas de GHz (capacidade da canle de radio)
O 5G mellorará a 4G nas áreas tradicionais, xa sexa a descarga instantánea de películas ou a conexión sen problemas dunha aplicación móbil á nube. Entón, será posible negarse a entregar Internet aos nosos apartamentos e oficinas por cable?
5G proporcionará conectividade universal de todo a todo, combinando protocolos de gran ancho de banda e consumo de enerxía con outros de banda estreita e eficientes enerxéticamente. Isto abrirá novas direccións que son inaccesibles para a 4G: a comunicación de máquina a máquina no terreo e no aire, a Industria 4.0, a Internet das Cousas. ese negocio 5G gañará 3.5 millóns de dólares en 2035 e creará 22 millóns de empregos.
Ou non?..
(Fonte da imaxe - Reuters)
Chat isto
Se sabes como funciona 5G, omite esta sección.
Entón, como podemos conseguir unha transferencia de datos tan rápida en 5G, como se describe anteriormente? Isto non é algún tipo de maxia, non si?
O aumento da velocidade producirase debido á transición a un rango de frecuencias máis elevado, que antes non se utilizaba. Por exemplo, a frecuencia do WiFi doméstico é de 2,4 ou 5 GHz, a frecuencia das redes móbiles existentes está dentro de 2,6 GHz. Pero cando falamos de 5G, falamos inmediatamente de decenas de gigahercios. É sinxelo: aumentamos a frecuencia, diminuímos a lonxitude de onda e a velocidade de transferencia de datos faise moitas veces maior. E a rede no seu conxunto está descargada.
Aquí tedes un cómic visual de como foi e como será. Foi:
Will:
(Fonte: IEEE Spectrum, )
A frecuencia aumentou dez veces, polo que en 5G estamos a tratar con ondas milimétricas moito máis curtas. Non atravesan ben os obstáculos. E en relación con isto, a arquitectura de rede está cambiando. Se as comunicacións anteriores nos proporcionaban torres grandes e poderosas que proporcionaban comunicación a longas distancias, agora será necesario colocar moitas torres compactas e de baixa potencia en todas partes. E ten en conta que nas grandes cidades necesitarás moitas estacións, debido a que o sinal está bloqueado por edificios altos. Entón, para equipar con confianza a Nova York con redes 5G, necesitas o número de estacións base é de 500 (!) veces.
En Aos operadores rusos, a transición ao 5G custarálles aproximadamente 150 millóns de rublos, un custo comparable aos custos anteriores para a implantación dunha rede 4G, e iso aínda a pesar de que o custo dunha estación 5G é menor que as existentes (pero moitos deles). son necesarios).
Dúas opcións de rede: fixa e móbil
Tecnoloxía utilizada para reducir o consumo de enerxía e aumentar o alcance formación de haz — formación dinámica dun feixe de radio para un abonado específico. Como se fai isto? A estación base lembra de onde veu o sinal e a que hora (non só provén do teu teléfono, senón tamén como un reflexo dos obstáculos) e, utilizando métodos de triangulación, calcula a túa localización aproximada e despois constrúe o camiño óptimo do sinal.
Fonte: Analysys Mason
Non obstante, a necesidade de rastrexar a posición do receptor leva a unha lixeira diferenza entre os casos de uso fixo e móbil, e isto reflíctese en diferentes casos de uso (máis sobre isto máis adiante na sección "Mercado de consumo").
Status quo
Normas
Non hai ningún estándar 5G aceptado. A tecnoloxía é demasiado complexa e hai demasiados xogadores con intereses en conflito.
O estándar 5G NR está en fase de proposta moi desenvolvida (Nova radio) da organización 3GPP (Proxecto de asociación de 3a xeración), que desenvolveu os estándares anteriores, 3G e 4G. 5G usa dúas bandas de radiofrecuencia (Faixa de frecuencia, ou simplemente acurtado FR). FR1 ofrece frecuencias inferiores a 6 GHz. FR2 - por riba dos 24 GHz, o chamado. ondas milimétricas. O estándar admite receptores estacionarios e móbiles e é un desenvolvemento máis do estándar 5GTF do xigante estadounidense de telecomunicacións Verizon, que só admite receptores estacionarios (este tipo de servizo chámase redes de acceso sen fíos fixos).
O estándar 5G NR prevé tres casos de uso:
- eMBB (Banda ancha móbil mellorada) – define a Internet móbil á que estamos afeitos;
- URLLC(Comunicacións de baixa latencia ultra fiables) - altos requisitos de velocidade de resposta e fiabilidade - para tarefas como o transporte autónomo ou a cirurxía remota;
- mMTC (Comunicacións de tipo masivo de máquinas) – soporte para un gran número de dispositivos que raramente envían datos – o caso da Internet das cousas, é dicir, medidores e dispositivos de monitorización.
Ou brevemente, o mesmo na imaxe:
É importante entender que a industria centrarase inicialmente na implementación de eMBB como un escenario máis comprensible cos fluxos de caixa existentes.
Implementación
Desde 2018, realizáronse probas a gran escala, por exemplo, nos Xogos Olímpicos de Inverno en Corea do Sur. En 2018, todos os operadores rusos Big Four realizaron probas. MTS probou a nova tecnoloxía — Probáronse casos de uso con videochamadas, transmisión de vídeo de alta definición e xogos en liña.
En Corea do Sur, por primeira vez no mundo, ofreceuse o servizo 5G a finais de 2018. Espérase o lanzamento comercial mundial para o próximo ano 2020. Na fase inicial, a banda FR1 empregarase como complemento ás redes 4G existentes. Segundo os plans do Ministerio de Telecomunicacións e Comunicacións Masivas, en Rusia o 5G comezará a aparecer en cidades con máis dun millón de habitantes a partir de 2020. Na práctica, o despregamento a gran escala estará determinado pola capacidade de monetizar, e este aspecto do 5G aínda non está claro.
Cal é o problema coa monetización? O feito é que os operadores de telecomunicacións aínda non ven razóns convincentes para a modernización: as redes existentes poden soportar a carga bastante ben. E agora consideran máis o 5G en materia de mercadotecnia: a icona 5G na pantalla do teléfono será definitivamente unha vantaxe aos ollos dos subscritores da operadora de telecomunicacións. Un caso anecdótico con , quen colocou unha icona 5G ante a ausencia dunha rede real, polo que os competidores o demandaron por engano.
Se miras detidamente, podes ver que a icona é en realidade "5GE", que significa 5G Evolution, e de súpeto non é o 5G no que pensamos, senón só unha etiqueta inventada polos comerciantes para unha rede LTE existente con algunhas melloras.
Chipsets
As empresas de microelectrónica xa investiron moitos millóns de dólares en 5G. Samsung ofrece chips para módems móbiles 5G NR (), Qualcomm (), Huawei (). Espéranse módems de Intel, un novo xogador neste mercado, para finais de 2019. O módem de Samsung está feito con tecnoloxía FinFET de 10 nm e é compatible con estándares máis antigos, comezando por 2G. No rango de frecuencias de ata 6 GHz proporciona velocidades de descarga de ata 2 Gb/s; cando se usa a onda milimétrica, a velocidade aumenta a 6 Gb/s.
Teléfonos
Case todos os fabricantes de teléfonos Android anunciaron plans para introducir 5G. Samsung presentou o buque insignia Galaxy S10 na versión 5G na exposición Mobile World Congress a finais de febreiro de 2019. Foi lanzado en Corea o 5 de abril. En EE.UU., o novo produto apareceu o 16 de maio, e alí prodúcese a conexión coa rede da operadora de telecomunicacións Verizon. Outros operadores tamén están a poñerse ao día: AT&T anuncia plans para lanzar un segundo teléfono intelixente xunto con Samsung no segundo semestre de 2.
Ao longo do ano, os teléfonos intelixentes 5G de varios fabricantes, na súa maioría premium, chegarán aos estantes das tendas. Segundo algunhas estimacións, a nova tecnoloxía aumentará o custo dos dispositivos entre 200 e 300 dólares e a taxa de subscrición nun 10%.
Mercado de consumo
Caso 1. Internet doméstico
As redes de acceso sen fíos fixos 5G converteranse nunha alternativa á Internet por cable nos nosos apartamentos. Se antes Internet chegaba ao noso apartamento por cable, no futuro virá dunha torre 5G e, a continuación, o enrutador distribuirao a través do WiFi doméstico habitual. As principais empresas de xogadores completaron os preparativos, sincronizando o lanzamento de enrutadores á venda co despregamento de redes 5G. Un enrutador 5G típico custa entre 700 e 900 dólares e ofrece velocidades de descarga de 2 a 3 Gbps. Deste xeito, os operadores resolverán por si mesmos o problema da "última milla" e reducirán o custo da colocación de cables. E non hai que ter medo de que as redes troncais existentes non fagan fronte ao aumento do tráfico que virá das redes 5G: está en marcha unha investigación sobre o uso da reserva existente de redes de fibra óptica - a chamada "fibra negra" ( fibra escura).
Que novo será este escenario para os usuarios? Xa agora, nalgúns países xa non usan Internet tradicional con cable doméstico, e pasan a LTE: resulta que é máis rápido e máis barato utilizar as comunicacións móbiles en todas as situacións, con tarifas convenientes dispoñibles. Esta situación, por exemplo, desenvolveuse en Corea. E está ilustrado neste cómic:
Caso 2. Concentracións masivas de persoas
Seguro que todo o mundo estivo nunha situación tan desagradable: achégate a unha exposición ou estadio, e a conexión móbil desaparece. E este é precisamente no momento no que queres publicar unha foto ou escribir nas redes sociais.
Estadios
Samsung realizou a proba xunto co operador de telecomunicacións xaponés KDDI nun estadio de béisbol de 30 asentos. Usando tabletas 5G de proba, puidemos demostrar a transmisión de vídeo 4K en varias tabletas simultaneamente.
O estadio é un dos tres escenarios que se ilustran nunha área de demostración chamada 5G City, situada en Suwon (sede de Samsung). Outros escenarios inclúen un entorno urbano (conexión de cámaras de vídeo, sensores e placas de información) e un punto de acceso de alta velocidade para entregar vídeo HD a un autobús en movemento: mentres pasa polo punto, a película ten tempo para descargar.
Игры
Niantic, o creador do mundialmente famoso xogo baseado en localizacións Pokemon Go, ten moitas esperanzas no 5G. E aquí tes por que: non hai moito tempo, no xogo apareceron eventos grupais: as incursións. As incursións requiren que te coordines con outros xogadores para traballar xuntos para derrotar a un Pokémon particularmente poderoso, e isto crea situacións interesantes na vida real. Así, o lugar lendario principal do xogo co Pokémon Mewtwo máis raro está situado en Times Square en Nova York; podes imaxinar o que pode reunirse alí unha multitude, formada non só por cazadores de Pokémon, senón tamén por turistas.
A realidade aumentada tamén se considera unha "aplicación asasina" para 5G. Niso podes ver o concepto de duelos máxicos en tempo real que está a desenvolver Niantic no novo xogo baseado en Harry Potter. Niantic xa estableceu asociacións con Samsung e os operadores Deutsche Telecom e SK Telecom.
Transporte
Finalmente, o caso do tren é interesante. Xurdiu unha idea para dotar ao ferrocarril de comunicacións 5G para o entretemento e a comodidade dos pasaxeiros. Estudo da Universidade de Bristol : para lograr unha comunicación perfecta de alta velocidade, cómpre equipar o ferrocarril con puntos de acceso a unha distancia de 800 metros entre si.
Un exemplo de como colocar puntos de acceso ao longo dunha vía de ferrocarril
As probas realizáronse con éxito nun tren que operaba preto de Toquio - o seu e Samsung xunto co operador de telecomunicacións KDDI. Durante as probas alcanzouse unha velocidade de 1,7 Gbps, e durante a proba descargouse vídeo 8K e subiu vídeo 4K desde a cámara.
Novos casos de uso
Pero todo isto é máis ben unha solución a problemas que xa nos son familiares. Que cousas fundamentalmente novas pode ofrecernos o 5G?
Coche conectado
A principal vantaxe é a baixa latencia, que permite que as máquinas se comuniquen entre si a velocidades de ata 500 km/h. A diferenza dos condutores humanos, os coches por fin poderán negociar entre eles ou con infraestrutura fixa sobre as manobras, facendo a estrada máis segura. É interesante que o sistema teña en conta as condicións meteorolóxicas: todo o mundo sabe que en tempo esvaradío a distancia de freada é máis longa, polo que as regras dese sistema deberían cambiar.
A European 5GAA (Automotive Association) xa reúne a máis de 100 principais fabricantes de telecomunicacións e automóbiles de todo o mundo para acelerar a implantación de C-V2X (Cellular Vehicle-To-Everything). Os principais obxectivos da asociación son a seguridade viaria integral e a eficiencia do tráfico. Os ciclistas e peóns con teléfonos intelixentes 5G tamén poden contar coa seguridade. Os participantes do tráfico a distancias de ata 1 km poderán comunicarse directamente; a distancias máis longas necesitarán cobertura 5G. O sistema garantirá a creación de corredores para policías e ambulancias, prever o intercambio de sensores entre coches, condución remota e outros milagres. Tras o lanzamento de C-V2X, a asociación ten previsto aplicar a experiencia adquirida en 5G V2X, onde se centrará na industria 4.0, as cidades intelixentes e todo o que se move utiliza o 5G.
Exemplos de situacións que se poden resolver utilizando Coche conectado. Fonte: Qualcomm
5G permitirá a comunicación non só para vehículos terrestres, senón tamén para avións. Este ano, Samsung, xunto coa compañía española de Internet Orange, , como un piloto remoto controlaba o voo dun dron usando unha rede 5G despregada e recibindo un fluxo de vídeo de alta resolución en tempo real. O provedor estadounidense Verizon comprou en 2017 , promete millóns de voos conectados a 5G. Os drons da compañía xa están conectados á rede 4G en directo de Verizon.
Industria 4.0
En xeral, a expresión "Industria 4.0" foi inventada en Alemaña para o seu programa de modernización industrial. Asociación (5G Alliance for Connected Industries and Automation), con sede en Alemaña, leva unindo empresas de fabricación interesadas en usar 2018G desde 5. As maiores esixencias de latencia e fiabilidade impónselles o control de movemento dos robots industriais, onde o tempo de resposta non pode superar as decenas de microsegundos. Isto agora resólvese usando Industrial Ethernet (por exemplo, o estándar EtherCAT). É probable que 5G tamén compita por este nicho.
Outras aplicacións, como a comunicación entre controladores industriais ou con operadores humanos, redes de sensores, son menos esixentes. Hoxe en día, a maioría destas redes utilizan cable, polo que o 5G sen fíos parece ser unha solución económicamente viable, ademais de permitir unha rápida reconfiguración da produción.
Na práctica, a viabilidade económica levará á adopción do 5G nas áreas de man de obra humana máis caras, como os condutores de carretillas elevadoras en fábricas e almacéns. Así, demostrou a empresa europea de enxeñería Acciona . O carro transmite vídeo 360 en alta definición e un operador remoto axudaralle a saír dunha situación inesperada. O carro usa tecnoloxía 5G de Cisco e Samsung.
As tecnoloxías de colaboración remota irán máis aló. Este ano demostrouse como un cirurxián experto supervisa en tempo real o progreso dunha operación de cancro, que se realiza a moitos quilómetros de distancia, e amosa aos seus colegas a mellor forma de realizar a operación. A medida que a tecnoloxía mellore, poderá asumir un papel máis activo, controlando directamente os instrumentos cirúrxicos.
Internet das cousas
En primeiro lugar, o 5G resolverá o problema dos numerosos e pouco soportados estándares de comunicación da Internet das Cousas, que actualmente, na nosa opinión, limita o desenvolvemento desta área.
Aquí 5G pode ofrecer o seguinte:
- Redes ad hoc (sen enrutadores)
- Alta densidade de dispositivos conectados
- Admite comunicacións de banda estreita e eficientes enerxéticamente (máis de 10 anos cunha batería).
Pero parece que as grandes empresas aínda están máis interesadas noutros escenarios que non sexan a Internet das Cousas. Unha busca rápida en Internet non atopou demostracións por parte dos principais xogadores dos beneficios do 5G para a Internet das cousas.
Concluíndo este tema, prestemos atención á seguinte interesante posibilidade. Hoxe en día, a dependencia dun enchufe ou a necesidade de substituír as pilas limita a elección de "cousas". A carga sen fíos indutiva de baixa frecuencia só funciona a unha distancia duns poucos centímetros. 5G e as súas ondas milimétricas direccionais permitirán unha carga eficiente a distancias de varios metros. Aínda que os estándares actuais non o especifican, non temos dúbida de que os enxeñeiros pronto atoparán formas de aproveitar esta oportunidade.
Características do programador
Se estás interesado no tema, onde ir a continuación?
Comunicacións. Poderás coñecer persoalmente aos xogadores de 5G nas próximas conferencias rusas 29-30 de maio, 30-31 de maio, 25-27 de xuño, 24 de outubro.
Entre os contactos académicos hai que destacar realizada no Instituto de Problemas de Transmisión de Información.
Financiamento. Os principais xogadores están a realizar competicións para usar 5G en varias áreas. En Estados Unidos Verizon recentemente Competencia "Desafío 5G" para a industria 4.0, aplicacións de consumo inmersivas (VR/AR) e ideas innovadoras (cambiar a nosa forma de vivir e traballar). O concurso está aberto a pequenas empresas estadounidenses rexistradas e as solicitudes acéptanse ata o 15 de xullo. O fondo do premio é de 1 millón de dólares. Os gañadores daranse a coñecer en outubro deste ano.
Práctica laboral. Ademais dos catro grandes operadores móbiles, hai varias empresas en Rusia que planean usar 5G nun futuro próximo. O modelo de negocio do principal provedor de entrega de contidos en Rusia e na CEI, CDNVideo, é o pago polo volume de tráfico recibido. O uso de 5G, que potencialmente baixa este prezo, permitirá á compañía reducir custos. PlayKey está a promover xogos na nube e non é de estrañar que tamén planea usar 5G.
Open Source, é probable que desempeñe un papel fundamental nas infraestruturas. americano admite 5G. europeo reúne a aqueles que queren evitar os compoñentes propietarios da infraestrutura 5G. As áreas estratéxicas inclúen soporte para módems 5G e sistemas definidos por software, redes heteroxéneas e Internet das cousas. virtualiza redes de acceso de radio. A implementación do núcleo de rede está dispoñible desde .
Os autores:
Stanislav Polonsky - Xefe do Departamento de Investigación Avanzada e Desenvolvemento do Centro de Investigación Samsung
Tatyana Volkova - Autora do currículo do proxecto IoT Samsung Academy, especialista en programas de responsabilidade social corporativa no Samsung Research Center
Fonte: www.habr.com