Bahkan tanpa memahami standar komunikasi seluler secara khusus, siapa pun mungkin akan menjawab bahwa 5G lebih keren daripada 4G/LTE. Kenyataannya, semuanya tidak sesederhana itu. Mari kita cari tahu mengapa 5G lebih baik/lebih buruk dan kasus penggunaannya yang mana yang paling menjanjikan, dengan mempertimbangkan kondisi saat ini.
Jadi, apa yang dijanjikan teknologi 5G kepada kita?
- Kecepatan meningkat puluhan kali lipat hingga 10 Gb/s,
- Mengurangi penundaan (latensi) puluhan kali lipat menjadi 1 ms,
- Peningkatan keandalan koneksi (tingkat kesalahan kehilangan paket) ratusan kali,
- Meningkatkan kepadatan (jumlah) perangkat yang terhubung (106/km2).
Semua ini dicapai melalui:
- multisaluran (paralelisme antar frekuensi dan stasiun pangkalan)
- meningkatkan frekuensi pembawa radio dari satuan menjadi puluhan GHz (kapasitas saluran radio)
5G akan lebih baik dari 4G di area tradisional, baik itu pengunduhan film instan atau menghubungkan aplikasi seluler ke cloud dengan lancar. Jadi, apakah mungkin menolak pengiriman Internet ke apartemen dan kantor kita melalui kabel?
5G akan menyediakan konektivitas universal dari segalanya ke segalanya, menggabungkan protokol bandwidth tinggi yang haus energi dengan protokol pita sempit dan hemat energi. Hal ini akan membuka arah baru yang tidak dapat diakses oleh 4G: komunikasi mesin-ke-mesin di darat dan di udara, Industri 4.0, Internet of Things. bahwa bisnis 5G akan menghasilkan $3.5T pada tahun 2035 dan menciptakan 22 juta lapangan kerja.
Atau tidak?..
(Sumber gambar - Reuters)
Bagaimana itu bekerja
Jika Anda mengetahui cara kerja 5G, lewati bagian ini.
Jadi, bagaimana kita bisa mencapai transfer data secepat itu di 5G, seperti dijelaskan di atas? Ini bukan semacam sihir, kan?
Peningkatan kecepatan akan terjadi karena transisi ke rentang frekuensi yang lebih tinggi - yang sebelumnya tidak digunakan. Misalnya frekuensi WiFi rumah adalah 2,4 atau 5 GHz, frekuensi jaringan seluler yang ada berada dalam kisaran 2,6 GHz. Namun ketika kita berbicara tentang 5G, kita langsung berbicara tentang puluhan gigahertz. Sederhana saja: kita menambah frekuensi, menurunkan panjang gelombang – dan kecepatan transfer data menjadi berkali-kali lipat lebih besar. Dan jaringan secara keseluruhan dibongkar.
Berikut adalah komik visual tentang bagaimana hal itu terjadi dan bagaimana hal itu akan terjadi. Dulu:
Akan:
(Sumber: Spektrum IEEE, )
Frekuensinya meningkat sepuluh kali lipat, jadi di 5G kita berhadapan dengan gelombang milimeter yang jauh lebih pendek. Mereka tidak melewati rintangan dengan baik. Dan sehubungan dengan ini, arsitektur jaringan berubah. Jika sebelumnya komunikasi diberikan kepada kita melalui menara besar dan kuat yang menyediakan komunikasi jarak jauh, sekarang kita perlu menempatkan banyak menara kompak dan berdaya rendah di mana-mana. Dan perlu diingat bahwa di kota-kota besar akan membutuhkan banyak stasiun, karena sinyalnya terhalang oleh gedung-gedung bertingkat. Jadi, untuk dengan percaya diri melengkapi New York dengan jaringan 5G, Anda memerlukannya jumlah BTS adalah 500 (!) kali.
Pada Operator Rusia, transisi ke 5G akan menelan biaya sekitar 150 miliar rubel - biaya yang sebanding dengan biaya sebelumnya untuk penggelaran jaringan 4G, dan meskipun faktanya biaya stasiun 5G lebih rendah daripada yang sudah ada (tetapi banyak dari mereka dibutuhkan).
Dua opsi jaringan: telepon rumah dan seluler
Teknologi yang digunakan untuk mengurangi konsumsi daya dan meningkatkan jangkauan beamforming — pembentukan pancaran radio secara dinamis untuk pelanggan tertentu. Bagaimana hal ini dilakukan? Stasiun pangkalan mengingat dari mana sinyal itu berasal dan jam berapa (tidak hanya datang dari ponsel Anda, tetapi juga sebagai pantulan dari rintangan), dan menggunakan metode triangulasi, menghitung perkiraan lokasi Anda, dan kemudian membangun jalur sinyal yang optimal.
Sumber: Analisis Mason
Namun, kebutuhan untuk melacak posisi penerima menyebabkan sedikit perbedaan antara kasus penggunaan tetap dan seluler, dan hal ini tercermin dalam kasus penggunaan yang berbeda (lebih lanjut tentang ini nanti di bagian “Pasar Konsumen”).
Status Quo
Standar
Tidak ada standar 5G yang diterima. Teknologi ini terlalu rumit dan terdapat terlalu banyak pemain dengan kepentingan yang bertentangan.
Standar 5G NR sedang dalam tahap proposal yang sangat dikembangkan (Radio Baru) dari organisasi 3GPP (Proyek Kemitraan Generasi ke-3), yang mengembangkan standar sebelumnya, 3G dan 4G. 5G menggunakan dua pita frekuensi radio (Rentang frekuensi, atau disingkat saja FR). FR1 menawarkan frekuensi di bawah 6GHz. FR2 – di atas 24 GHz, disebut. gelombang milimeter. Standar ini mendukung receiver stasioner dan bergerak dan merupakan pengembangan lebih lanjut dari standar 5GTF dari raksasa telekomunikasi Amerika Verizon, yang hanya mendukung receiver stasioner (jenis layanan ini disebut jaringan akses nirkabel tetap).
Standar 5G NR menyediakan tiga kasus penggunaan:
- eMBB (Broadband Seluler yang ditingkatkan) – mendefinisikan Internet seluler yang biasa kita gunakan;
- URLLC(Komunikasi Latensi Rendah yang Sangat Andal) - persyaratan tinggi untuk kecepatan respons dan keandalan - untuk tugas-tugas seperti transportasi otonom atau operasi jarak jauh;
- mMTC (Mesin komunikasi tipe masif) – dukungan untuk sejumlah besar perangkat yang jarang mengirim data – misalnya Internet of Things, yaitu meteran dan perangkat pemantauan.
Atau singkatnya, hal yang sama pada gambar:
Penting untuk dipahami bahwa industri pada awalnya akan fokus pada penerapan eMBB sebagai skenario yang lebih mudah dipahami dengan arus kas yang ada.
Implementasi
Sejak tahun 2018, pengujian skala besar telah dilakukan, misalnya pada Olimpiade Musim Dingin di Korea Selatan. Pada tahun 2018, seluruh operator Empat Besar Rusia melakukan pengujian. MTS menguji teknologi baru — kasus penggunaan dengan panggilan video, transmisi video definisi tinggi, dan game online telah diuji.
Di Korea Selatan, untuk pertama kalinya di dunia, layanan 5G ditawarkan pada akhir tahun 2018. Peluncuran komersial di seluruh dunia diharapkan terjadi pada tahun depan, 2020. Pada tahap awal, pita FR1 akan digunakan sebagai add-on pada jaringan 4G yang sudah ada. Menurut rencana Kementerian Telekomunikasi dan Komunikasi Massa, di Rusia 5G akan mulai hadir di kota-kota dengan populasi lebih dari satu juta mulai tahun 2020. Dalam praktiknya, penerapan 5G dalam skala besar akan ditentukan oleh kemampuan monetisasi, dan aspek XNUMXG ini masih belum jelas.
Apa masalahnya dengan monetisasi? Faktanya adalah bahwa operator telekomunikasi belum melihat alasan kuat untuk melakukan modernisasi: jaringan yang ada dapat mengatasi beban tersebut dengan cukup baik. Dan kini mereka lebih mempertimbangkan 5G dalam hal pemasaran: ikon 5G di layar ponsel pasti akan menjadi nilai tambah di mata pelanggan operator telekomunikasi tersebut. Sebuah kasus anekdot dengan , yang menempatkan ikon 5G saat tidak ada jaringan nyata, sehingga pesaing menggugatnya karena penipuan.
Jika Anda perhatikan lebih dekat, Anda dapat melihat bahwa ikon tersebut sebenarnya adalah “5GE” - yang merupakan singkatan dari 5G Evolution, dan tiba-tiba ini bukanlah 5G yang kita pikirkan, tetapi hanya label yang diciptakan oleh pemasar untuk jaringan LTE yang sudah ada dengan beberapa perbaikan.
Chipset
Perusahaan mikroelektronika telah menginvestasikan miliaran dolar dalam 5G. Chip untuk modem seluler 5G NR ditawarkan oleh Samsung (), Qualcomm (),Huawei (). Modem dari Intel, pemain baru di pasar ini, diharapkan tersedia pada akhir tahun 2019. Modem Samsung dibuat menggunakan teknologi FinFET 10nm dan kompatibel dengan standar lama, dimulai dengan 2G. Dalam rentang frekuensi hingga 6 GHz memberikan kecepatan pengunduhan hingga 2 Gb/s; bila menggunakan gelombang milimeter, kecepatan meningkat hingga 6 Gb/s.
Telepon
Hampir semua produsen ponsel Android telah mengumumkan rencana untuk memperkenalkan 5G. Samsung menghadirkan andalan Galaxy S10 versi 5G pada pameran Mobile World Congress akhir Februari 2019. Dirilis di Korea pada 5 April. Di AS, produk baru muncul pada 16 Mei, dan di sana koneksi terjadi dengan jaringan operator telekomunikasi Verizon. Operator lain juga mengejar ketinggalan: AT&T mengumumkan rencana untuk merilis smartphone kedua bersama Samsung pada paruh kedua tahun 2.
Sepanjang tahun ini, ponsel pintar 5G dari berbagai produsen, sebagian besar adalah ponsel premium, akan hadir di rak-rak toko. Menurut beberapa perkiraan, teknologi baru ini akan meningkatkan biaya perangkat sebesar $200-300 dan biaya berlangganan sebesar 10%.
Pasar konsumen
Kasus 1. Internet Rumah
Jaringan akses nirkabel tetap 5G akan menjadi alternatif Internet kabel di apartemen kami. Jika sebelumnya Internet masuk ke apartemen kita melalui kabel, maka kedepannya akan datang dari tower 5G, kemudian router akan mendistribusikannya melalui WiFi rumah biasa. Perusahaan pemain utama telah menyelesaikan persiapan, menyinkronkan peluncuran router untuk dijual dengan penerapan jaringan 5G. Router 5G pada umumnya berharga $700-900 dan memberikan kecepatan unduh 2-3 Gbps. Dengan cara ini, operator akan memecahkan sendiri masalah “last mile” dan mengurangi biaya pemasangan kabel. Dan tidak perlu khawatir bahwa jaringan tulang punggung yang ada tidak akan mampu mengatasi peningkatan lalu lintas yang berasal dari jaringan 5G: penelitian sedang dilakukan untuk menggunakan cadangan jaringan serat optik yang ada - yang disebut “serat gelap”.
Seberapa barukah skenario ini bagi pengguna? Saat ini, di beberapa negara mereka tidak lagi menggunakan Internet kabel rumah tradisional, dan beralih ke LTE: ternyata menggunakan komunikasi seluler dalam segala situasi lebih cepat dan lebih murah, dengan tarif yang terjangkau. Situasi ini misalnya terjadi di Korea. Dan itu tergambar dalam komik ini:
Kasus 2. Pertemuan massal
Tentunya setiap orang pernah berada dalam situasi yang tidak menyenangkan: datang ke pameran atau stadion, dan koneksi seluler terputus. Dan justru inilah saat Anda ingin memposting foto atau menulis di jejaring sosial.
Stadion
Samsung melakukan tes tersebut bersama dengan operator telekomunikasi Jepang KDDI di stadion bisbol berkapasitas 30 kursi. Dengan menggunakan tablet uji 5G, kami dapat mendemonstrasikan streaming video 4K di beberapa tablet secara bersamaan.
Stadion tersebut merupakan salah satu dari tiga skenario yang diilustrasikan dalam area demo bernama 5G City yang berlokasi di Suwon (kantor pusat Samsung). Skenario lainnya mencakup lingkungan perkotaan (menghubungkan kamera video, sensor, dan papan informasi) dan titik akses berkecepatan tinggi untuk mengirimkan video HD ke bus yang bergerak: saat melewati titik tersebut, film memiliki waktu untuk diunduh.
Игры
Niantic, pencipta game berbasis lokasi Pokemon Go yang terkenal di dunia, menaruh harapan besar terhadap 5G. Dan inilah alasannya: belum lama ini, acara kelompok muncul di dalam game - penggerebekan. Penggerebekan mengharuskan Anda berkoordinasi dengan pemain lain untuk bekerja sama mengalahkan Pokémon yang sangat kuat, dan ini menciptakan situasi menarik dalam kehidupan nyata. Jadi, lokasi legendaris utama permainan dengan Pokemon Mewtwo paling langka ini terletak di Times Square di New York - bisa dibayangkan betapa banyak orang yang berkumpul di sana, tidak hanya terdiri dari pemburu Pokemon, tetapi juga hanya turis.
Augmented reality juga dianggap sebagai “aplikasi pembunuh” untuk 5G. Karena Anda bisa melihat konsep duel sihir real-time yang sedang dikembangkan oleh Niantic di game baru berbasis Harry Potter. Niantic telah menjalin kemitraan dengan Samsung dan operator Deutsche Telecom dan SK Telecom.
angkutan
Terakhir, kasus kereta api menarik. Muncul ide untuk menyediakan komunikasi 5G pada jalur kereta api untuk hiburan dan kenyamanan penumpang. Studi Universitas Bristol : untuk mencapai komunikasi lancar berkecepatan tinggi, Anda perlu melengkapi jalur kereta api dengan titik akses pada jarak 800 meter dari satu sama lain!
Contoh penempatan access point di sepanjang rel kereta api
Pengujian berhasil dilakukan di kereta yang beroperasi dekat Tokyo - milik mereka dan Samsung bersama dengan operator telekomunikasi KDDI. Selama pengujian, kecepatan 1,7 Gbps dicapai, dan selama pengujian, video 8K diunduh dan video 4K diunggah dari kamera.
Kasus penggunaan baru
Namun semua ini lebih merupakan solusi atas masalah-masalah yang sudah tidak asing lagi bagi kita. Hal fundamental baru apa yang bisa ditawarkan 5G kepada kita?
Mobil yang terhubung
Keuntungan utamanya adalah latensi rendah, memungkinkan mesin berkomunikasi satu sama lain dengan kecepatan hingga 500 km/jam. Tidak seperti pengemudi manusia, mobil pada akhirnya akan dapat bernegosiasi satu sama lain atau dengan infrastruktur tetap mengenai manuver, sehingga membuat jalan menjadi lebih aman. Menariknya, sistem ini akan mempertimbangkan kondisi cuaca: semua orang tahu bahwa dalam cuaca licin jarak pengereman lebih jauh, sehingga aturan dalam sistem seperti itu harus diubah.
5GAA (Asosiasi Otomotif) Eropa telah menyatukan lebih dari 100 produsen telekomunikasi dan mobil besar di seluruh dunia untuk mempercepat penerapan C-V2X (Cellular Vehicle-To-Everything). Tujuan utama asosiasi ini adalah keselamatan jalan raya dan efisiensi lalu lintas yang komprehensif. Pengendara sepeda dan pejalan kaki dengan ponsel pintar 5G juga dapat mengandalkan keselamatan. Peserta lalu lintas pada jarak hingga 1 km akan dapat berkomunikasi secara langsung, pada jarak yang lebih jauh memerlukan jangkauan 5G. Sistem ini akan memastikan terciptanya koridor untuk polisi dan ambulans, menyediakan pertukaran sensor antar mobil, mengemudi jarak jauh, dan keajaiban lainnya. Setelah peluncuran C-V2X, asosiasi tersebut berencana untuk menerapkan pengalaman yang diperoleh dalam 5G V2X, yang akan menargetkan industri 4.0, kota pintar, dan segala sesuatu yang bergerak menggunakan 5G.
Contoh situasi yang dapat diselesaikan dengan menggunakan Connected Car. Sumber: Qualcomm
5G akan memungkinkan komunikasi tidak hanya untuk kendaraan darat, tetapi juga untuk pesawat terbang. Tahun ini, Samsung, bersama dengan penyedia Internet Spanyol Orange, , bagaimana seorang pilot jarak jauh mengendalikan penerbangan drone menggunakan jaringan 5G yang diterapkan dan menerima aliran video resolusi tinggi secara real-time. Penyedia Amerika yang dibeli Verizon pada tahun 2017 , menjanjikan jutaan penerbangan yang terhubung dengan 5G. Drone perusahaan sudah terhubung ke jaringan 4G langsung Verizon.
Industri 4.0
Secara umum, ungkapan “Industrie 4.0” diciptakan di Jerman untuk program modernisasi industrinya. Asosiasi (5G Alliance for Connected Industries and Automation), yang berkantor pusat di Jerman, telah menyatukan perusahaan manufaktur yang tertarik menggunakan 2018G sejak tahun 5. Tuntutan terbesar pada latensi dan keandalan diterapkan pada kontrol gerak robot industri, yang waktu responsnya tidak boleh melebihi puluhan mikrodetik. Masalah ini sekarang diselesaikan dengan menggunakan Industrial Ethernet (misalnya, standar EtherCAT). Kemungkinan besar 5G juga akan bersaing untuk ceruk ini!
Aplikasi lain, seperti komunikasi antara pengontrol industri atau dengan operator manusia, jaringan sensor, tidak terlalu menuntut. Saat ini, sebagian besar jaringan tersebut menggunakan kabel, sehingga nirkabel 5G tampaknya menjadi solusi yang ekonomis, selain memungkinkan konfigurasi ulang produksi secara cepat.
Dalam praktiknya, kelayakan ekonomi akan mengarah pada penerapan 5G di bidang yang paling banyak mempekerjakan manusia, seperti pengemudi forklift di pabrik dan gudang. Demikian ditunjukkan oleh perusahaan teknik Eropa, Acciona . Troli mentransmisikan video 360 dalam definisi tinggi, dan operator jarak jauh akan membantunya keluar dari situasi yang tidak terduga. Gerobak tersebut menggunakan teknologi 5G dari Cisco dan Samsung.
Teknologi kolaborasi jarak jauh akan melangkah lebih jauh. Tahun ini, diperlihatkan bagaimana seorang ahli bedah memantau kemajuan operasi kanker secara real time, yang berlangsung beberapa kilometer jauhnya, dan menunjukkan kepada rekan-rekannya cara terbaik untuk melakukan operasi tersebut. Seiring dengan kemajuan teknologi, ia akan dapat mengambil peran yang lebih aktif, secara langsung mengendalikan instrumen bedah.
Internet untuk segala
Pertama-tama, 5G akan memecahkan masalah banyaknya standar komunikasi Internet of Things yang tidak didukung dengan baik, yang saat ini, menurut pendapat kami, membatasi pengembangan bidang ini.
Di sini 5G dapat menawarkan hal-hal berikut:
- Jaringan ad hoc (tanpa router)
- Kepadatan tinggi perangkat yang terhubung
- Mendukung komunikasi pita sempit dan hemat energi (10+ tahun dengan satu baterai).
Namun tampaknya perusahaan-perusahaan besar masih lebih tertarik pada skenario lain selain Internet of Things. Pencarian cepat di internet tidak menemukan demonstrasi dari para pemain kunci mengenai manfaat 5G untuk Internet of Things.
Sebagai penutup topik ini, mari kita perhatikan kemungkinan menarik berikut ini. Saat ini, ketergantungan pada stopkontak atau kebutuhan untuk mengganti baterai membatasi pilihan “barang”. Pengisian daya nirkabel induktif frekuensi rendah hanya berfungsi pada jarak beberapa sentimeter. 5G dan gelombang milimeter terarahnya akan memungkinkan pengisian daya yang efisien pada jarak beberapa meter. Meskipun standar saat ini tidak menentukan hal ini, kami yakin para insinyur akan segera menemukan cara untuk memanfaatkan peluang ini!
Peluang untuk Pengembang
Jika Anda tertarik dengan topik tersebut, ke mana selanjutnya?
Связи.. Anda akan dapat bertemu langsung dengan pemain 5G di konferensi Rusia mendatang 29-30 Mei, 30-31 Mei, 25-27 Juni, 24 Oktober.
Di antara kontak akademis, hal ini harus diperhatikan diadakan di Institut Masalah Transmisi Informasi.
Pembiayaan. Para pemain kunci mengadakan kompetisi penggunaan 5G di berbagai bidang. Di AS Verizon baru-baru ini Kompetisi “Built on 5G Challenge” untuk Industri 4.0, aplikasi konsumen yang imersif (VR/AR), dan ide-ide terobosan (mengubah cara kita hidup dan bekerja). Kompetisi ini terbuka untuk usaha kecil AS yang terdaftar dan pendaftaran diterima hingga 15 Juli. Dana hadiahnya adalah $1 juta. Pemenangnya akan diumumkan pada bulan Oktober tahun ini.
Pekerjaan. Selain operator seluler Big Four, ada beberapa perusahaan di Rusia yang berencana menggunakan 5G dalam waktu dekat. Model bisnis penyedia pengiriman konten terkemuka di Rusia dan CIS, CDNVideo, adalah pembayaran untuk volume lalu lintas yang diterima. Penggunaan 5G yang berpotensi menurunkan harga tersebut akan memungkinkan perusahaan menekan biaya. PlayKey mempromosikan game di cloud, dan tidak mengherankan jika mereka juga berencana menggunakan 5G.
Open Source, kemungkinan besar akan memainkan peran penting dalam infrastruktur. Amerika mendukung 5G. Eropa menyatukan mereka yang ingin melampaui komponen infrastruktur 5G yang dipatenkan. Area strategis mencakup dukungan untuk modem 5G dan sistem yang ditentukan perangkat lunak, jaringan heterogen, dan Internet of Things. memvirtualisasikan jaringan akses radio. Implementasi inti jaringan tersedia dari .
Penulis:
Stanislav Polonsky - Kepala Departemen Penelitian dan Pengembangan Lanjutan di Pusat Penelitian Samsung
Tatyana Volkova - Penulis kurikulum untuk proyek IoT Samsung Academy, spesialis program tanggung jawab sosial perusahaan di Samsung Research Center
Sumber: www.habr.com