Jafnvel án þess að skilja sérstaklega kynslóðir farsímasamskiptastaðla mun einhver líklega svara því að 5G sé svalara en 4G/LTE. Í raun og veru er allt ekki svo einfalt. Við skulum reikna út hvers vegna 5G er betra/verra og hvaða tilvik um notkun þess eru vænleg, að teknu tilliti til núverandi ástands.
Svo, hverju lofar 5G tækni okkur?
- Hraðaaukning tugfalt allt að 10 Gb/s,
- Að draga úr töfum (leynd) um tugi sinnum í 1 ms,
- Aukinn tengingaráreiðanleiki (villuhlutfall pakkataps) hundruð sinnum,
- Auka þéttleika (fjölda) tengdra tækja (106/km2).
Allt þetta er náð með:
- fjölrásar (samsíða milli tíðna og grunnstöðva)
- auka tíðni útvarpsbera úr einingum í tugi GHz (getu útvarpsrása)
5G mun bæta 4G á hefðbundnum sviðum, hvort sem það er að hlaða niður kvikmyndum strax eða að tengja farsímaforrit óaðfinnanlega við skýið. Svo, verður hægt að neita að afhenda internetið í íbúðirnar okkar og skrifstofur í gegnum kapal?
5G mun veita alhliða tengingu frá öllu til alls, sem sameinar mikla bandbreidd, orkuþungar samskiptareglur með þröngum, orkusparandi. Þetta mun opna nýjar áttir sem eru óaðgengilegar 4G: vél-til-vél samskipti á jörðu niðri og í lofti, Industry 4.0, Internet of Things. að 5G fyrirtæki muni vinna sér inn $3.5T árið 2035 og skapa 22 milljónir starfa.
Eða ekki?..
(Myndheimild - Reuters)
Hvernig virkar þetta
Ef þú veist hvernig 5G virkar skaltu sleppa þessum hluta.
Svo, hvernig getum við náð svona hröðum gagnaflutningi í 5G, eins og lýst er hér að ofan? Þetta er ekki einhvers konar galdur, er það?
Hraðaaukningin mun eiga sér stað vegna breytinga á hærra tíðnisvið - áður ónotað. Til dæmis er tíðni WiFi heima 2,4 eða 5 GHz, tíðni núverandi farsímakerfa er innan við 2,6 GHz. En þegar við tölum um 5G erum við strax að tala um tugi gígahertz. Það er einfalt: við aukum tíðnina, minnkum bylgjulengdina - og gagnaflutningshraðinn verður margfalt meiri. Og netið í heild er affermt.
Hér er sjónræn myndasaga um hvernig það var og hvernig það verður. Var:
Mun:
(Heimild: IEEE Spectrum, )
Tíðnin hefur tífaldast þannig að í 5G erum við að fást við mun styttri millimetrabylgjur. Þeir fara ekki vel í gegnum hindranir. Og í tengslum við þetta er netarkitektúrinn að breytast. Ef fyrri fjarskipti voru okkur veitt af stórum, öflugum turnum sem veittu fjarskipti yfir langar vegalengdir, þá verður nú að koma mörgum fyrirferðarlítilli, kraftlitlum turnum alls staðar fyrir. Og hafðu í huga að í stórum borgum þarftu mikið af stöðvum, vegna þess að merkið er lokað af háhýsum. Svo, til að útbúa New York með 5G netkerfum, þarftu fjöldi grunnstöðva er 500 (!) sinnum.
Á Rússneskir rekstraraðilar munu umskiptin yfir í 5G kosta þá um það bil 150 milljarða rúblur - kostnaður sem er sambærilegur við fyrri kostnað við að koma upp 4G neti, og þetta jafnvel þrátt fyrir að kostnaður við 5G stöð sé lægri en núverandi (en margar þeirra er þörf).
Tveir netvalkostir: jarðlína og farsíma
Tækni notuð til að draga úr orkunotkun og auka drægni beamforming — kraftmikil myndun útvarpsgeisla fyrir tiltekinn áskrifanda. Hvernig er þetta gert? Grunnstöðin man hvaðan merkið kom og á hvaða tíma (það kemur ekki aðeins frá símanum þínum, heldur einnig sem spegilmynd frá hindrunum), og með því að nota þríhyrningaaðferðir reiknar hún út áætlaða staðsetningu þína og byggir síðan ákjósanlegasta merkjaleiðina.
Heimild: Analysys Mason
Hins vegar, nauðsyn þess að fylgjast með staðsetningu móttakarans leiðir til smá munar á föstum og farsímanotkunartilvikum og það endurspeglast í mismunandi notkunartilvikum (nánar um þetta síðar í hlutanum „Neytendamarkaður“).
Staða Quo
Staðlar
Það er enginn viðurkenndur 5G staðall. Tæknin er of flókin og það eru of margir leikmenn með andstæða hagsmuni.
5G NR staðallinn er á mjög þróaðri tillögustigi (Nýtt útvarp) frá 3GPP samtökunum (3. kynslóð samstarfsverkefni), sem þróaði fyrri staðla, 3G og 4G. 5G notar tvö útvarpstíðnisvið (Tíðnisviðinu, eða einfaldlega stytt FR). FR1 býður upp á tíðni undir 6GHz. FR2 – yfir 24 GHz, svokallað. millimetra bylgjur. Staðallinn styður kyrrstæða og hreyfanlega viðtakara og er frekari þróun á 5GTF staðlinum frá bandaríska fjarskiptarisanum Verizon sem styður eingöngu kyrrstæða viðtakara (þessi tegund þjónustu er kölluð föst þráðlaus aðgangsnet).
5G NR staðallinn gerir ráð fyrir þremur notkunartilvikum:
- eMBB (endurbætt farsímabreiðband) – skilgreinir farsímanetið sem við erum vön;
- URLLC(Ofuráreiðanleg fjarskipti með litlum biðtíma) - miklar kröfur um viðbragðshraða og áreiðanleika - fyrir verkefni eins og sjálfstætt flutninga eða fjarskurðaðgerðir;
- mMTC (Vélar gegnheill tegund fjarskipta) – stuðningur við fjöldann allan af tækjum sem senda sjaldan gögn – málið um Internet of Things, það er að segja mæla og eftirlitstæki.
Eða í stuttu máli, það sama á myndinni:
Það er mikilvægt að skilja að iðnaðurinn mun í upphafi einbeita sér að innleiðingu eMBB sem skiljanlegri atburðarás með núverandi sjóðstreymi.
Framkvæmd
Síðan 2018 hafa umfangsmiklar prófanir verið gerðar, til dæmis á Vetrarólympíuleikunum í Suður-Kóreu. Árið 2018 gerðu allir rússnesku stóru fjórir rekstraraðilar prófanir. MTS prófaði nýja tækni — Notkunartilvik með myndsímtölum, háskerpu myndbandssendingum og netleikjum voru prófuð.
Í Suður-Kóreu var í fyrsta skipti í heiminum boðið upp á 5G þjónustu í lok árs 2018. Búist er við markaðssetningu á heimsvísu á næsta ári, 2020. Á upphafsstigi verður FR1 bandið notað sem viðbót við núverandi 4G net. Samkvæmt áætlunum fjarskipta- og fjöldasamskiptaráðuneytisins mun 5G í Rússlandi byrja að birtast í borgum með yfir milljón íbúa frá 2020. Í reynd mun umfangsmikil dreifing ráðast af getu til að afla tekna og þessi þáttur 5G er ekki enn ljós.
Hver er vandamálið við tekjuöflun? Staðreyndin er sú að fjarskiptafyrirtæki sjá ekki enn sannfærandi ástæður fyrir nútímavæðingu: núverandi net geta tekist á við álagið nokkuð vel. Og nú líta þeir á 5G meira hvað varðar markaðssetningu: 5G táknið á símaskjánum mun örugglega vera plús í augum áskrifenda símafyrirtækisins. Ótrúlegt mál með , sem setti 5G táknmynd í fjarveru raunverulegs netkerfis, sem keppinautar kærðu hann fyrir blekkingar.
Ef þú skoðar vel geturðu séð að táknið er í raun "5GE" - sem stendur fyrir 5G Evolution, og allt í einu er þetta ekki 5G sem við hugsum um, heldur bara merki sem markaðsaðilar fundu upp fyrir núverandi LTE net með nokkrum endurbótum.
Chipsets
Öreindatæknifyrirtæki hafa þegar fjárfest marga milljarða dollara í 5G. Flísar fyrir 5G NR farsímamótald eru í boði hjá Samsung (), Qualcomm (), Huawei (). Mótald frá Intel, nýjum leikmanni á þessum markaði, eru væntanleg í lok árs 2019. Samsung mótaldið er búið til með 10nm FinFET tækni og er samhæft við eldri staðla, byrjar með 2G. Á tíðnisviðinu allt að 6 GHz veitir það niðurhalshraða allt að 2 Gb/s; þegar millímetrabylgjan er notuð eykst hraðinn í 6 Gb/s.
Sími
Næstum allir Android símaframleiðendur hafa tilkynnt áform um að kynna 5G. Samsung kynnti flaggskipið Galaxy S10 í 5G útgáfunni á Mobile World Congress sýningunni í lok febrúar 2019. Það kom út í Kóreu 5. apríl. Í Bandaríkjunum birtist nýja varan 16. maí og þar á sér stað tenging við net símafyrirtækisins Verizon. Aðrir rekstraraðilar eru einnig að ná sér: AT&T tilkynnir áform um að gefa út annan snjallsíma ásamt Samsung á seinni hluta ársins 2.
Á árinu munu 5G snjallsímar frá ýmsum framleiðendum, aðallega úrvals, koma í hillur verslana. Samkvæmt sumum áætlunum mun nýja tæknin auka kostnað tækja um $200-300 og áskriftargjaldið um 10%.
Neytendamarkaður
Mál 1. Heimilisnet
5G föst þráðlaus aðgangsnet verða valkostur við þráð net í íbúðum okkar. Ef internetið kom áður til íbúðarinnar okkar í gegnum kapal, þá mun það í framtíðinni koma frá 5G turni, og þá mun leiðin dreifa því í gegnum venjulegt WiFi heima. Helstu leikmannafyrirtækin hafa lokið undirbúningi og samstillt útgáfu beina til sölu við uppsetningu 5G netkerfa. Dæmigerð 5G bein kostar $700-900 og veitir niðurhalshraða upp á 2-3 Gbps. Þannig munu rekstraraðilar leysa „síðasta mílu“ vandamálið fyrir sig og draga úr kostnaði við að leggja vír. Og það er engin þörf á að óttast að núverandi grunnnet muni ekki takast á við aukna umferð sem mun koma frá 5G netum: rannsóknir eru í gangi á notkun núverandi varasjóðs ljósleiðaraneta - svokallaðra „svarta trefja“ ( dökkar trefjar).
Hversu ný verður þessi atburðarás fyrir notendur? Nú þegar eru þeir í sumum löndum ekki lengur að nota hefðbundið hlerunarnet fyrir heimili og eru að skipta yfir í LTE: það kemur í ljós að það er fljótlegra og ódýrara að nota farsímasamskipti við allar aðstæður, með þægilegum gjaldskrám í boði. Þetta ástand hefur til dæmis þróast í Kóreu. Og það er sýnt í þessari myndasögu:
Mál 2. Fjöldasamkomur fólks
Það hafa örugglega allir lent í svo óþægilegum aðstæðum: komið á sýningu eða leikvang og farsímasambandið hverfur. Og þetta er einmitt á því augnabliki sem þú vilt setja inn mynd eða skrifa á félagslegur net.
Leikvangar
Samsung framkvæmdi prófið ásamt japanska fjarskiptafyrirtækinu KDDI á 30 sæta hafnaboltaleikvangi. Með því að nota 5G spjaldtölvur gátum við sýnt 4K myndbandsstraum á nokkrum spjaldtölvum samtímis.
Völlurinn er ein af þremur atburðarásum sem eru sýndar á kynningarsvæði sem kallast 5G City, staðsett í Suwon (höfuðstöðvar Samsung). Aðrar aðstæður eru meðal annars borgarumhverfi (tengja myndbandsmyndavélar, skynjara og upplýsingaskilti) og háhraðaaðgangsstað til að senda háskerpumyndband til rútu á hreyfingu: á meðan hún fer framhjá punktinum hefur kvikmyndin tíma til að hlaða niður.
Игры
Niantic, skapari hins heimsfræga staðsetningarleikja Pokemon Go, bindur miklar vonir við 5G. Og hér er ástæðan: fyrir ekki svo löngu síðan birtust hópviðburðir í leiknum - árásir. Árásir krefjast þess að þú samstillir þig við aðra leikmenn til að vinna saman að því að sigra sérstaklega öflugan Pokémon, og þetta skapar áhugaverðar aðstæður í raunveruleikanum. Þannig er aðal goðsagnakennda staðsetning leiksins með sjaldgæfustu Pokémon Mewtwo staðsett á Times Square í New York - þú getur ímyndað þér hvað mannfjöldi getur safnast saman þar, sem samanstendur ekki aðeins af Pokemon veiðimönnum, heldur líka bara ferðamönnum.
Aukinn veruleiki er einnig talinn „drápsforrit“ fyrir 5G. Í því þú getur séð hugmyndina um töfraeinvígi í rauntíma í þróun hjá Niantic í nýja leiknum sem byggir á Harry Potter. Niantic hefur þegar tekið upp samstarf við Samsung og rekstraraðila Deutsche Telecom og SK Telecom.
Samgöngur
Að lokum er lestarmálið áhugavert. Hugmynd kom fram um að veita járnbrautinni 5G fjarskipti til skemmtunar og þæginda fyrir farþega. Háskólinn í Bristol rannsókn : til að ná óaðfinnanlegum háhraðasamskiptum þarftu að útbúa járnbrautina með aðgangsstaði í 800 metra fjarlægð frá hvor öðrum!
Dæmi um hvernig á að setja aðgangsstaði meðfram járnbrautarteinum
Prófanir voru gerðar með góðum árangri á lest sem starfaði nálægt Tókýó - þeirra og Samsung ásamt símafyrirtækinu KDDI. Í prófunum náðist 1,7 Gbps hraði og í prófuninni var 8K myndbandi hlaðið niður og 4K myndbandi hlaðið upp úr myndavélinni.
Ný notkunartilvik
En allt er þetta frekar lausn á vandamálum sem við þekkjum nú þegar. Hvaða í grundvallaratriðum nýtt getur 5G boðið okkur?
Tengdur bíll
Helsti kosturinn er lítil leynd, sem gerir vélum kleift að hafa samskipti sín á milli á allt að 500 km/klst hraða. Ólíkt mannlegum ökumönnum munu bílar loksins geta samið sín á milli eða með föstum innviðum um hreyfingar, sem gerir veginn öruggari. Það er athyglisvert að kerfið mun taka mið af veðurskilyrðum: allir vita að í hálku er hemlunarvegalengdin lengri og því ættu reglur í slíku kerfi að breytast.
European 5GAA (Automotive Association) sameinar nú þegar meira en 100 helstu fjarskipta- og bílaframleiðendur um allan heim til að flýta fyrir dreifingu C-V2X (Cellular Vehicle-To-Everything). Meginmarkmið samtakanna eru alhliða umferðaröryggi og umferðarhagkvæmni. Hjólreiðamenn og gangandi vegfarendur með 5G snjallsíma geta líka treyst á öryggi. Þátttakendur í umferðinni í allt að 1 km fjarlægð munu geta átt bein samskipti; á lengri vegalengdum þurfa þeir 5G umfang. Kerfið mun tryggja gangnagerð fyrir lögreglu og sjúkrabíla, sjá um skipti á skynjurum milli bíla, fjarakstur og önnur kraftaverk. Eftir kynningu á C-V2X ætla samtökin að nýta sér reynsluna sem fæst í 5G V2X, þar sem stefnt er að iðnaðar 4.0, snjallborgum og allt sem hreyfist notar 5G.
Dæmi um aðstæður sem hægt er að leysa með Tengdum bíl. Heimild: Qualcomm
5G mun leyfa samskipti ekki aðeins fyrir farartæki á jörðu niðri, heldur einnig fyrir flugvélar. Á þessu ári, Samsung, ásamt spænsku netveitunni Orange, , hvernig fjarstýrður flugmaður stjórnaði flugi dróna með því að nota uppsett 5G net og fékk háupplausn myndbandstraums í rauntíma. Bandaríska veitandinn Verizon keypti árið 2017 , lofar milljónum 5G-tengdra flugferða. Drónar fyrirtækisins eru nú þegar tengdir við 4G netkerfi Verizon í beinni.
Iðnaður 4.0
Almennt séð var hugtakið "Industrie 4.0" fundið upp í Þýskalandi fyrir iðnaðar nútímavæðingaráætlun sína. Félag (5G Alliance for Connected Industries and Automation), með höfuðstöðvar í Þýskalandi, hefur sameinað framleiðslufyrirtæki sem hafa áhuga á að nota 2018G síðan 5. Stærstu kröfurnar um leynd og áreiðanleika eru gerðar af hreyfistýringu iðnaðarvélmenna, þar sem viðbragðstími getur ekki farið yfir tugi míkrósekúndna. Þetta er nú leyst með Industrial Ethernet (til dæmis EtherCAT staðlinum). Það er líklegt að 5G muni keppa um þennan sess líka!
Önnur forrit, svo sem samskipti milli iðnaðarstýringa eða við mannlega rekstraraðila, skynjaranet, eru minna krefjandi. Nú á dögum nota flest þessi net kapal, svo þráðlaust 5G virðist vera efnahagslega hagkvæm lausn, auk þess að leyfa hraða endurstillingu framleiðslu.
Í reynd mun efnahagsleg hagkvæmni leiða til upptöku 5G á dýrustu vinnusvæðum manna, svo sem lyftara í verksmiðjum og vöruhúsum. Þannig sýndi evrópska verkfræðifyrirtækið Acciona . Vagninn sendir 360 vídeó í háskerpu og fjarstýrimaður mun hjálpa honum að komast út úr óvæntum aðstæðum. Kerran notar 5G tækni frá Cisco og Samsung.
Fjarsamvinnutækni mun ná lengra. Í ár var sýnt hvernig sérfræðingur skurðlæknir fylgist með framvindu krabbameinsaðgerðar í rauntíma, sem á sér stað í margra kílómetra fjarlægð, og sýnir samstarfsfólki sínu hvernig best er að framkvæma aðgerðina. Eftir því sem tæknin batnar mun hann geta tekið virkara hlutverk og stjórnað skurðaðgerðartækjum beint.
Internet hlutanna
Í fyrsta lagi mun 5G leysa vandamálið af fjölmörgum og illa studdum Internet of Things samskiptastöðlum, sem eins og er, að okkar mati, takmarkar þróun þessa svæðis.
Hér getur 5G boðið upp á eftirfarandi:
- Ad hoc net (án beina)
- Mikill þéttleiki tengdra tækja
- Styður mjóband, orkusparandi (10+ ár á einni rafhlöðu) fjarskipti
En svo virðist sem stórfyrirtæki hafi enn meiri áhuga á öðrum atburðarásum en Internet of Things. Fljótleg netleit fann enga sýnikennslu frá lykilaðilum um kosti 5G fyrir Internet hlutanna.
Að lokum þessu efni skulum við gefa gaum að eftirfarandi áhugaverðu möguleika. Nú á dögum takmarkar það val á „dóti“ að vera háð innstungu eða þörf á að skipta um rafhlöður. Lágtíðni inductive þráðlaus hleðsla virkar aðeins yfir nokkra sentímetra fjarlægð. 5G og stefnubundnar millimetrabylgjur munu gera skilvirka hleðslu kleift á nokkurra metra fjarlægð. Þó núverandi staðlar tilgreini þetta ekki, efumst við ekki um að verkfræðingar munu fljótlega finna leiðir til að nýta sér þetta tækifæri!
Eiginleikar þróunaraðila
Ef þú hefur áhuga á efninu, hvert á að fara næst?
Tengingar. Þú munt geta hitt 5G leikmenn persónulega á komandi rússneskum ráðstefnum 29-30 maí, 30-31 maí, 25-27 júní, 24 október.
Meðal akademískra tengiliða skal það tekið fram haldinn á Stofnun upplýsingamiðlunarvandamála.
Fjármögnun. Lykilspilarar halda keppnir um að nota 5G á ýmsum sviðum. Í Bandaríkjunum Regin nýlega „Byggð á 5G áskorun“ samkeppni fyrir Industry 4.0, yfirgripsmikil neytendaforrit (VR/AR) og byltingarhugmyndir (breytir því hvernig við búum og vinnum). Samkeppnin er opin skráðum bandarískum smáfyrirtækjum og er tekið við umsóknum til 15. júlí. Verðlaunasjóðurinn er $1 milljón. Vinningshafarnir verða tilkynntir í október á þessu ári.
Atvinna. Auk stóru fjögurra farsímafyrirtækjanna eru nokkur fyrirtæki í Rússlandi sem ætla að nota 5G í náinni framtíð. Viðskiptamódel leiðandi efnismiðlunar í Rússlandi og CIS, CDNVideo, er greiðsla fyrir magn umferðar sem berast. Notkun 5G, sem hugsanlega lækkar þetta verð, mun gera fyrirtækinu kleift að draga úr kostnaði. PlayKey er að kynna leiki í skýinu og það kemur ekki á óvart að það ætlar líka að nota 5G.
Open Source, mun líklega gegna lykilhlutverki í innviðum. amerískt styður 5G. Evrópu kemur saman þeim sem vilja komast framhjá séríhlutum 5G innviða. Meðal stefnumótandi sviða eru stuðningur við 5G mótald og hugbúnaðarskilgreind kerfi, ólík netkerfi og Internet of Things. sýndar útvarpsaðgangsnet. Framkvæmd netkjarna er fáanleg frá .
Höfundar:
Stanislav Polonsky - yfirmaður háþróaðrar rannsóknar- og þróunardeildar Samsung rannsóknarmiðstöðvarinnar
Tatyana Volkova - Höfundur námskrár fyrir IoT verkefnið Samsung Academy, sérfræðingur í samfélagsábyrgðaráætlunum hjá Samsung rannsóknarmiðstöðinni
Heimild: www.habr.com