A mobilkommunikációs szabványok generációinak különösebb megértése nélkül is valószínűleg bárki azt válaszolja, hogy az 5G hidegebb, mint a 4G/LTE. A valóságban minden nem ilyen egyszerű. Nézzük meg, miért jobb/rosszabb az 5G, és mely felhasználási esetek a legígéretesebbek a jelenlegi állapotot figyelembe véve.
Tehát mit ígér nekünk az 5G technológia?
- Sebességnövekedés tízszeresére 10 Gb/s-ig,
- A késések (latencia) tízszeres csökkentése 1 ms-ra,
- Megnövelt kapcsolat megbízhatóság (csomagvesztési hibaarány) több százszor,
- A csatlakoztatott eszközök sűrűségének (számának) növelése (106/km2).
Mindez a következők révén érhető el:
- többcsatornás (párhuzamosság a frekvenciák és a bázisállomások között)
- a rádió vivőfrekvenciáinak növelése egységekről több tíz GHz-re (rádiócsatorna kapacitás)
Az 5G jobb lesz a 4G-hez képest a hagyományos területeken, legyen szó azonnali filmletöltésről vagy egy mobilalkalmazás felhőhöz való zökkenőmentes csatlakoztatásáról. Tehát megtagadható lesz az internet kábelen keresztül történő eljuttatása lakásainkba és irodáinkba?
Az 5G univerzális kapcsolatot biztosít majd mindentől mindenig, a nagy sávszélességű, energiaéhes protokollokat a keskeny sávú, energiahatékony protokollokkal kombinálva. Ezzel új, a 4G számára elérhetetlen irányok nyílnak meg: a gépek közötti kommunikáció a földön és a levegőben, az Ipar 4.0, a tárgyak internete. hogy az 5G üzlet 3.5 tonna dollárt fog keresni 2035-re, és 22 millió munkahelyet teremt.
Vagy nem?..
(Kép forrása – Reuters)
Ez hogy működik
Ha ismeri az 5G működését, hagyja ki ezt a részt.
Tehát hogyan érhetünk el ilyen gyors adatátvitelt az 5G-ben, amint azt fentebb leírtuk? Ez nem valami varázslat, ugye?
A sebesség növekedése a magasabb frekvenciatartományra való átállás miatt következik be - korábban nem használt. Például az otthoni WiFi frekvenciája 2,4 vagy 5 GHz, a meglévő mobilhálózatok frekvenciája 2,6 GHz-en belül van. De amikor az 5G-ről beszélünk, akkor azonnal több tíz gigahertzről beszélünk. Egyszerű: növeljük a frekvenciát, csökkentjük a hullámhosszt – és az adatátviteli sebesség sokszorosára nő. És a hálózat egésze tehermentes.
Itt van egy képregény arról, hogy volt és hogyan lesz. Volt:
Lesz:
(Forrás: IEEE Spectrum, )
A frekvencia tízszeresére nőtt, így az 5G-ben sokkal rövidebb, milliméteres hullámokkal van dolgunk. Nem jól mennek át az akadályokon. És ezzel összefüggésben változik a hálózati architektúra. Ha korábban a kommunikációt nagy, nagy teljesítményű tornyok biztosították számunkra, amelyek nagy távolságon keresztül biztosították a kommunikációt, akkor most sok kompakt, kis teljesítményű tornyot kell mindenhol elhelyezni. És ne feledje, hogy a nagyvárosokban sok állomásra lesz szüksége, mivel a sokemeletes épületek blokkolják a jelet. Ahhoz tehát, hogy magabiztosan felszerelje New Yorkot 5G hálózatokkal, szüksége van rá a bázisállomások száma 500 (!)-szoros.
On Az orosz szolgáltatóknak az 5G-re való átállás hozzávetőlegesen 150 milliárd rubelbe fog kerülni nekik – ez a költség összehasonlítható a 4G hálózat kiépítésének korábbi költségeivel, még akkor is, ha egy 5G állomás költsége alacsonyabb, mint a meglévő (de sok közülük) szükségesek).
Két hálózati lehetőség: vezetékes és mobil
Az energiafogyasztás csökkentésére és a hatótávolság növelésére használt technológia nyalábformálás — rádiósugár dinamikus kialakítása egy adott előfizető számára. Hogyan történik ez? A bázisállomás megjegyzi, hogy honnan és mikor érkezett a jel (nem csak a telefonról érkezik, hanem az akadályokról való visszaverődésként is), és háromszögelési módszerekkel kiszámítja az Ön hozzávetőleges helyét, majd kialakítja az optimális jelutat.
Forrás: Analysys Mason
A vevő helyzetének nyomon követésének szükségessége azonban enyhe eltéréshez vezet a vezetékes és a mobil felhasználási esetek között, és ez a különböző használati esetekben is megmutatkozik (erről később a „Fogyasztói piac” részben).
Status Quo
szabványok
Nincs elfogadott 5G szabvány. A technológia túl bonyolult, és túl sok a szereplő, akiknek érdekei ellentétesek.
Az 5G NR szabvány igen fejlett javaslati szakaszban van (Új rádió) a 3GPP szervezettől (3. generációs partnerségi projekt), amely a korábbi szabványokat, a 3G-t és a 4G-t fejlesztette ki. Az 5G két rádiófrekvenciás sávot használ (Frekvenciatartomány, vagy egyszerűen lerövidítve FR). Az FR1 6 GHz alatti frekvenciákat kínál. FR2 – 24 GHz felett, ún. milliméteres hullámok. A szabvány támogatja az álló és mozgó vevőket, és az amerikai távközlési óriás, a Verizon 5GTF szabványának továbbfejlesztése, amely csak helyhez kötött vevőkészülékeket támogat (ezt a fajta szolgáltatást fix vezeték nélküli hozzáférési hálózatoknak nevezik).
Az 5G NR szabvány három felhasználási esetet ír elő:
- eMBB (továbbfejlesztett mobil szélessáv) – meghatározza az általunk megszokott mobilinternetet;
- URLLC(Ultra megbízható, alacsony késleltetésű kommunikáció) - a válaszadási sebesség és a megbízhatóság magas követelményei - olyan feladatokhoz, mint az autonóm szállítás vagy a távoli sebészet;
- mMTC (Masszív típusú kommunikáció) – nagyszámú, ritkán adatot küldő eszköz támogatása – a tárgyak internete esete, vagyis a mérőórák és a felügyeleti eszközök.
Vagy röviden, ugyanaz a képen:
Fontos megérteni, hogy az iparág kezdetben az eMBB bevezetésére fog összpontosítani, mint egy érthetőbb forgatókönyvre a meglévő pénzáramlásokkal.
bevezetése
2018 óta nagyszabású tesztelést végeznek például a dél-koreai téli olimpiai játékokon. 2018-ban az összes orosz Big Four üzemeltető teszteket végzett. Az MTS új technológiát tesztelt — tesztelték a videohívásokkal, nagyfelbontású videóátvitellel és online játékokkal kapcsolatos használati eseteket.
Dél-Koreában a világon először 5 végén kínáltak 2018G szolgáltatást. A világméretű kereskedelmi bevezetés jövőre, 2020-ra várható. A kezdeti szakaszban az FR1 sávot a meglévő 4G hálózatok kiegészítőjeként fogják használni. A Távközlési és Tömegkommunikációs Minisztérium tervei szerint Oroszországban 5-tól az 2020G megjelenik az egymillió fő feletti városokban. A gyakorlatban a nagy léptékű bevezetést a pénzszerzési képesség határozza meg, és az 5G ezen aspektusa még nem világos.
Mi a probléma a bevételszerzéssel? Az tény, hogy a távközlési szolgáltatók egyelőre nem látnak nyomós okokat a modernizációra: a meglévő hálózatok elég jól bírják a terhelést. Most pedig marketing szempontból inkább az 5G-re gondolnak: a telefon képernyőjén látható 5G ikon mindenképpen pluszt jelent majd a távközlési szolgáltató előfizetőinek szemében. Egy anekdotikus eset vele , aki valódi hálózat híján elhelyezett egy 5G ikont, amiért a versenytársak megtévesztés miatt beperelték.
Ha alaposan megnézzük, láthatjuk, hogy az ikon valójában az „5GE” – ami az 5G Evolution rövidítése, és hirtelen ez nem az az 5G, amelyre gondolunk, hanem csak a marketingesek által kitalált címke egy meglévő LTE-hálózathoz némi fejlesztéssel.
Chipkészletek
A mikroelektronikai cégek már sok milliárd dollárt fektettek be az 5G-be. A Samsung chipeket kínál az 5G NR mobilmodemekhez (), Qualcomm (), Huawei (). A piac új szereplőjének számító Intel modemei 2019 végére várhatók. A Samsung modem 10 nm-es FinFET technológiával készült, és kompatibilis a régebbi szabványokkal, kezdve a 2G-vel. A 6 GHz-ig terjedő frekvenciatartományban akár 2 Gb/s letöltési sebességet biztosít, milliméteres hullám esetén a sebesség 6 Gb/s-ra nő.
Telefonok
Szinte az összes Android telefongyártó bejelentette az 5G bevezetését. A Samsung a 10. február végi Mobile World Congress kiállításon bemutatta a Galaxy S5 zászlóshajóját 2019G változatban. Koreában április 5-én mutatták be. Az Egyesült Államokban május 16-án jelent meg az új termék, és ott a kapcsolat a Verizon távközlési szolgáltató hálózatával történik. Más szolgáltatók is felzárkóznak: az AT&T bejelentette, hogy 2 második felében a Samsunggal közösen kiad egy második okostelefont is.
Az év folyamán a boltok polcaira kerülnek a különböző gyártók 5G okostelefonjai, többnyire prémiumok. Egyes becslések szerint az új technológia 200-300 dollárral növeli a készülékek árát, az előfizetési díjat pedig 10%-kal.
Fogyasztói piac
1. eset Otthoni internet
Az 5G vezeték nélküli vezeték nélküli hozzáférési hálózatok a vezetékes internet alternatívájává válnak lakásainkban. Ha korábban kábelen érkezett az internet a lakásunkba, akkor a jövőben 5G toronyból érkezik, majd a router a megszokott otthoni WiFi-n keresztül osztja el. A főszereplő cégek befejezték az előkészületeket, szinkronizálva az eladásra szánt útválasztók kiadását az 5G hálózatok kiépítésével. Egy tipikus 5G-s útválasztó 700-900 dollárba kerül, és 2-3 Gbps letöltési sebességet biztosít. Ily módon a kezelők maguk oldják meg az „utolsó mérföld” problémáját, és csökkentik a vezetékek lefektetésének költségeit. Attól pedig nem kell tartani, hogy a meglévő gerinchálózatok nem lesznek képesek megbirkózni az 5G hálózatokból érkező megnövekedett forgalommal: folynak a kutatások az optikai hálózatok meglévő tartalékának – az úgynevezett „sötétszálnak” – felhasználására.
Mennyire lesz új ez a forgatókönyv a felhasználók számára? Egyes országokban már most sem használnak hagyományos otthoni vezetékes internetet, és áttérnek LTE-re: kiderül, hogy minden helyzetben gyorsabb és olcsóbb a mobilkommunikáció, kényelmes tarifák mellett. Ez a helyzet például Koreában alakult ki. És ez a képregény illusztrálja:
2. eset. Tömeges összejövetelek
Bizonyára mindenki került már ilyen kellemetlen helyzetbe: eljön egy kiállításra, stadionba, és megszűnik a mobilkapcsolat. És ez pontosan abban a pillanatban, amikor fényképet szeretne közzétenni vagy írni szeretne a közösségi hálózatokon.
Stadionok
A Samsung a KDDI japán távközlési szolgáltatóval közösen végezte el a tesztet egy 30 5 férőhelyes baseball stadionban. A teszt 4G táblagépek segítségével egyszerre több táblagépen is demonstrálhattuk a XNUMXK videó streaminget.
A stadion egyike annak a három forgatókönyvnek, amelyeket a Suwonban (a Samsung főhadiszállásán) található 5G City nevű demóterület illusztrál. A további forgatókönyvek közé tartozik a városi környezet (videokamerák, érzékelők és információs táblák csatlakoztatása), valamint egy nagy sebességű hozzáférési pont HD-videó mozgó buszra való eljuttatására: amíg elhalad a pont mellett, a filmnek van ideje letölteni.
Игры
A világhírű Pokemon Go helyalapú játék megalkotója, a Niantic nagy reményeket fűz az 5G-hez. És itt van miért: nem is olyan régen csoportos események jelentek meg a játékban - raidek. A razziák megkövetelik, hogy a többi játékossal együttműködve legyél egy különösen erős Pokémon, és ez érdekes helyzeteket teremt a való életben. Így a legritkább Pokemon Mewtwo-val játszódó játék fő legendás helyszíne a New York-i Times Square-en található – el lehet képzelni, mekkora tömeg gyűlhet ott össze, amely nemcsak Pokemonvadászokból, hanem turistákból is áll.
A kiterjesztett valóságot az 5G „gyilkos alkalmazásának” is tekintik. Abban a valós idejű varázspárbaj fogalmát a Niantic jelenleg fejleszti a Harry Potterre épülő új játékban. A Niantic már kötött együttműködést a Samsunggal, valamint a Deutsche Telecom és az SK Telecom szolgáltatókkal.
Közlekedés
Végül érdekes a vonatügy. Felmerült az ötlet, hogy a vasút számára 5G kommunikációt biztosítsanak a szórakoztatás és az utasok kényelme érdekében. A Bristoli Egyetem tanulmánya : a nagy sebességű zökkenőmentes kommunikáció eléréséhez a vasutat egymástól 800 méteres távolságra lévő hozzáférési pontokkal kell felszerelni!
Példa a hozzáférési pontok vasúti pálya mentén történő elhelyezésére
Sikeresen végeztek teszteket egy Tokió közelében közlekedő vonaton – ők és a Samsung a KDDI távközlési szolgáltatóval együtt. A tesztek során 1,7 Gbps sebességet értek el, a teszt során pedig 8K videót töltöttek le, illetve 4K videót töltöttek fel a kamerából.
Új használati esetek
De mindez inkább a számunkra már ismert problémák megoldása. Milyen alapvetően új dolgokat tud nekünk nyújtani az 5G?
Összekötött autó
A fő előny az alacsony késleltetés, ami lehetővé teszi, hogy a gépek akár 500 km/órás sebességgel is kommunikáljanak egymással. Az emberi sofőröktől eltérően az autók végre képesek lesznek egymással vagy rögzített infrastruktúrával tárgyalni a manőverekről, biztonságosabbá téve az utat. Érdekesség, hogy a rendszer figyelembe veszi majd az időjárási viszonyokat is: mindenki tudja, hogy csúszós időben hosszabb a fékút, ezért egy ilyen rendszerben a szabályoknak változniuk kell.
Az Európai 5GAA (Automotive Association) már több mint 100 nagy távközlési és autógyártót tömörít a világ minden tájáról, hogy felgyorsítsa a C-V2X (Cellular Vehicle-To-Everything) rendszer bevezetését. Az egyesület fő célkitűzései az átfogó közúti biztonság és a közlekedés hatékonysága. Az 5G okostelefonnal rendelkező kerékpárosok és gyalogosok is számíthatnak a biztonságra. A forgalom résztvevői 1 km-es távolságig közvetlenül kommunikálhatnak, hosszabb távon 5G lefedettségre lesz szükségük. A rendszer biztosítja majd a rendőrség és a mentők folyosóinak kialakítását, gondoskodik az érzékelők cseréjéről az autók között, a távvezetésről és egyéb csodákról. A C-V2X indulása után a szövetség azt tervezi, hogy az 5G V2X-ben megszerzett tapasztalatokat kamatoztatni fogja, ahol az ipar 4.0-t, az okos városokat és mindent, ami mozog, 5G-t használ.
Példák a Connected Car használatával megoldható helyzetekre. Forrás: Qualcomm
Az 5G nemcsak földi járművek, hanem repülőgépek számára is lehetővé teszi a kommunikációt. Idén a Samsung a spanyol Orange internetszolgáltatóval közösen , hogyan irányította egy távpilóta egy drón repülését egy kiépített 5G hálózat segítségével, és valós időben fogadta a nagy felbontású videofolyamot. Az amerikai Verizon szolgáltató 2017-ben vásárolt , több millió 5G-hez kapcsolódó járatot ígér. A cég drónjai már csatlakoznak a Verizon élő 4G hálózatához.
Ipar 4.0
Általában az „Industrie 4.0” kifejezést Németországban találták ki az ipari modernizációs programhoz. Egyesület (5G Alliance for Connected Industries and Automation), amelynek németországi központja van, 2018 óta egyesíti az 5G használatában érdekelt gyártó cégeket. A legnagyobb elvárásokat a késleltetés és a megbízhatóság tekintetében az ipari robotok mozgásvezérlése támasztja, ahol a válaszidő nem haladhatja meg a tíz mikroszekundumot. Ezt most az Ipari Ethernet segítségével oldják meg (például az EtherCAT szabvány). Valószínű, hogy az 5G is versenyezni fog ezért a rést!
Más alkalmazások, mint például az ipari vezérlők közötti kommunikáció vagy az emberi kezelőkkel való kommunikáció, szenzorhálózatok, kevésbé igényesek. Manapság a legtöbb ilyen hálózat kábelt használ, így a vezeték nélküli 5G gazdaságos megoldásnak tűnik, amellett, hogy lehetővé teszi a termelés gyors újrakonfigurálását.
A gyakorlatban a gazdasági megvalósíthatóság az 5G bevezetéséhez vezet a legdrágább humánmunkaterületeken, például a targoncavezetőknél a gyárakban és a raktárakban. Így az Acciona európai mérnöki vállalat bebizonyította . A kocsi 360 fokos videót sugároz nagy felbontásban, és egy távoli kezelő segít kikerülni egy váratlan helyzetből. A kosár a Cisco és a Samsung 5G technológiáját használja.
A távoli együttműködési technológiák továbbmennek. Idén azt mutatták be, hogy egy szakértő sebész valós időben követi nyomon a sok kilométerrel távolabb zajló rákos műtét menetét, és megmutatja kollégáinak, hogyan lehet a legjobban elvégezni a műtétet. A technológia fejlődésével egyre aktívabb szerepet vállalhat, közvetlenül irányítva a sebészeti eszközöket.
A dolgok internete
Az 5G mindenekelőtt a számos és gyengén támogatott Internet of Things kommunikációs szabvány problémáját fogja megoldani, ami jelenleg véleményünk szerint korlátozza e terület fejlődését.
Itt az 5G a következőket kínálja:
- Ad hoc hálózatok (útválasztó nélkül)
- A csatlakoztatott eszközök nagy sűrűsége
- Támogatja a keskeny sávú, energiatakarékos (10+ év egy akkumulátorral) kommunikációt
De úgy tűnik, hogy a nagyvállalatokat továbbra is jobban érdeklik a dolgok internetén kívül más forgatókönyvek. Egy gyors internetes keresés nem talált kulcsszereplők demonstrációit az 5G előnyeiről a tárgyak internete számára.
A téma befejezéseként figyeljünk a következő érdekes lehetőségre. Manapság a konnektortól való függés vagy az elemek cseréjének szükségessége korlátozza a „cucc” kiválasztását. Az alacsony frekvenciájú induktív vezeték nélküli töltés csak néhány centiméteres távolságban működik. Az 5G és irányzott milliméteres hullámai több méteres távolságon keresztül is hatékony töltést tesznek lehetővé. Bár a jelenlegi szabványok ezt nem írják elő, nincs kétségünk afelől, hogy a mérnökök hamarosan megtalálják a módját, hogyan éljenek ezzel a lehetőséggel!
Fejlesztői funkciók
Ha érdekel a téma, merre tovább?
közlés. A közelgő orosz konferenciákon személyesen találkozhat majd az 5G játékosokkal május 29-30. május 30-31. június 25-27. Október 24.
A tudományos kapcsolatok közül kiemelendő az Információátviteli Problémák Intézetében tartották.
finanszírozás. A kulcsszereplők versenyeket rendeznek az 5G különböző területeken történő használatáért. Nemrég az Egyesült Államokban a Verizonban „Built on 5G Challenge” verseny Ipar 4.0, magával ragadó fogyasztói alkalmazások (VR/AR) és áttörést jelentő ötletek számára (az élet- és munkamódszer megváltoztatása). A versenyen regisztrált amerikai kisvállalkozások vehetnek részt, és július 15-ig fogadják a jelentkezéseket. A nyereményalap 1 millió dollár. A nyerteseket ez év októberében hirdetik ki.
elhelyezés. A négy nagy mobilszolgáltató mellett Oroszországban több vállalat is tervezi az 5G használatát a közeljövőben. Oroszország és a FÁK vezető tartalomszolgáltatója, a CDNVideo üzleti modellje a fogadott forgalom mennyiségének fizetése. Az 5G használata, amely potenciálisan csökkenti ezt az árat, lehetővé teszi a vállalat számára a költségek csökkentését. A PlayKey felhőben reklámozza a játékokat, és nem meglepő, hogy az 5G használatát is tervezi.
Open Source, valószínűleg kulcsszerepet játszik az infrastruktúrában. Amerikai támogatja az 5G-t. európai összehozza azokat, akik meg akarják kerülni az 5G infrastruktúra védett összetevőit. A stratégiai területek közé tartozik az 5G modemek és a szoftver által definiált rendszerek támogatása, a heterogén hálózatok és a tárgyak internete. virtualizálja a rádióelérési hálózatokat. A hálózati mag megvalósítása innen érhető el .
Szerzők:
Stanislav Polonsky – a Samsung Kutatóközpont Fejlett Kutatási és Fejlesztési Osztályának vezetője
Tatyana Volkova – a Samsung Academy IoT projekt tananyagának szerzője, a Samsung Research Center vállalati társadalmi felelősségvállalási programjainak szakértője
Forrás: will.com