Net ir ypač nesuprasdamas mobiliojo ryšio standartų kartos, bet kas tikriausiai atsakys, kad 5G yra vėsesnis nei 4G/LTE. Iš tikrųjų viskas nėra taip paprasta. Išsiaiškinkime, kodėl 5G yra geresnis / blogesnis ir kurie jo naudojimo atvejai yra perspektyviausi, atsižvelgiant į dabartinę būklę.
Taigi, ką mums žada 5G technologija?
- Greitis padidėja dešimtis kartų iki 10 Gb/s,
- Sumažinti delsą (delsą) dešimtimis kartų iki 1 ms,
- Padidėjęs ryšio patikimumas (paketų praradimo klaidų procentas) šimtus kartų,
- Prijungtų įrenginių tankio (skaičiaus) didinimas (106/km2).
Visa tai pasiekiama per:
- daugiakanalis (dažnių ir bazinių stočių lygiagretumas)
- radijo nešlio dažnių padidinimas nuo vienetų iki dešimčių GHz (radijo kanalo talpa)
5G pagerins 4G tradicinėse srityse, nesvarbu, ar tai būtų momentinis filmų atsisiuntimas, ar sklandus mobiliosios programos prijungimas prie debesies. Taigi, ar bus galima atsisakyti tiekti internetą į mūsų butus ir biurus kabeliu?
5G suteiks universalų ryšį nuo visko iki visko, derindamas didelio pralaidumo, energijos reikalaujančius protokolus su siaurajuosčiais, energiją taupančiais protokolais. Tai atvers naujas 4G neprieinamas kryptis: mašinų tarpusavio ryšį žemėje ir ore, pramonę 4.0, daiktų internetą. kad 5G verslas iki 3.5 m. uždirbs 2035 tūkst. USD ir sukurs 22 mln. darbo vietų.
Arba ne?..
(Vaizdo šaltinis – Reuters)
Kaip tai veikia
Jei žinote, kaip veikia 5G, praleiskite šį skyrių.
Taigi, kaip galime pasiekti tokį greitą duomenų perdavimą 5G, kaip aprašyta aukščiau? Tai ne kažkokia magija, ar ne?
Greitis padidės dėl perėjimo į aukštesnį dažnių diapazoną - anksčiau nenaudotą. Pavyzdžiui, namų WiFi dažnis yra 2,4 arba 5 GHz, esamų mobiliojo ryšio tinklų dažnis yra 2,6 GHz ribose. Tačiau kai kalbame apie 5G, iš karto kalbame apie dešimtis gigahercų. Tai paprasta: padidiname dažnį, sumažiname bangos ilgį – ir duomenų perdavimo greitis tampa daug kartų didesnis. Ir visas tinklas iškraunamas.
Čia yra vaizdinis komiksas, kaip buvo ir kaip bus. Buvo:
Valia:
(Šaltinis: IEEE Spectrum, )
Dažnis padidėjo dešimt kartų, todėl 5G kalbame su daug trumpesnėmis milimetrinėmis bangomis. Jie prastai įveikia kliūtis. Ir dėl to keičiasi tinklo architektūra. Jei anksčiau mums komunikacijas teikdavo dideli, galingi bokštai, kurie užtikrindavo ryšį dideliais atstumais, tai dabar visur teks pastatyti daug kompaktiškų, mažos galios bokštų. Ir atminkite, kad dideliuose miestuose jums reikės daug stočių, nes signalą blokuoja aukštybiniai pastatai. Taigi, norint užtikrintai aprūpinti Niujorką 5G tinklais, jums reikia bazinių stočių skaičius yra 500 (!) kartų.
Apie Rusijos operatoriams perėjimas prie 5G jiems kainuos apie 150 milijardų rublių – kaina panaši į ankstesnes 4G tinklo diegimo išlaidas, ir tai net nepaisant to, kad 5G stoties kaina yra mažesnė nei esamų (bet daugelis iš jų yra reikalingi).
Dvi tinklo parinktys: fiksuotojo ir mobiliojo
Technologija, naudojama siekiant sumažinti energijos suvartojimą ir padidinti diapazoną šviesos formavimas — dinaminis radijo pluošto formavimas konkrečiam abonentui. Kaip tai daroma? Bazinė stotis įsimena iš kur ir kokiu laiku atėjo signalas (jis ateina ne tik iš Jūsų telefono, bet ir kaip atspindys nuo kliūčių), o trianguliacijos metodais apskaičiuoja apytikslę Jūsų buvimo vietą, o tada nutiesia optimalų signalo kelią.
Šaltinis: Analysys Mason
Tačiau poreikis sekti imtuvo padėtį lemia nedidelį skirtumą tarp fiksuoto ir mobiliojo naudojimo atvejų, ir tai atsispindi skirtinguose naudojimo atvejuose (daugiau apie tai vėliau skyriuje „Vartotojų rinka“).
Status Quo
Standartai
Nėra priimto 5G standarto. Technologija per sudėtinga ir yra per daug žaidėjų, kurių interesai prieštarauja.
5G NR standartas yra labai išplėtoto pasiūlymo stadijoje (Naujas radijas) iš 3GPP organizacijos (3-os kartos partnerystės projektas), kuris sukūrė ankstesnius 3G ir 4G standartus. 5G naudoja dvi radijo dažnių juostas (Dažnių diapazonas, arba tiesiog sutrumpintas FR). FR1 siūlo dažnius, mažesnius nei 6 GHz. FR2 – virš 24 GHz, vadinamasis. milimetrų bangos. Standartas palaiko stacionarius ir judančius imtuvus ir yra tolesnis 5GTF standarto tobulinimas iš Amerikos telekomunikacijų milžinės „Verizon“, kuris palaiko tik stacionarius imtuvus (ši paslauga vadinama fiksuotais bevielės prieigos tinklais).
5G NR standartas numato tris naudojimo atvejus:
- eMBB (patobulintas mobilusis plačiajuostis ryšys) – apibrėžia mums įprastą mobilųjį internetą;
- URLLC(Itin patikimi mažo vėlavimo ryšiai) – aukšti reagavimo greičio ir patikimumo reikalavimai – atliekant tokias užduotis kaip autonominis transportas ar nuotolinė chirurgija;
- mMTC (Masyvios tipo komunikacijos) – palaikymas daugeliui įrenginių, kurie retai siunčia duomenis – daiktų interneto atvejis, tai yra skaitikliai ir stebėjimo įrenginiai.
Arba trumpai, tas pats paveikslėlyje:
Svarbu suprasti, kad pramonė iš pradžių sutelks dėmesį į eMBB įgyvendinimą kaip labiau suprantamą scenarijų su esamais pinigų srautais.
Įgyvendinimas
Nuo 2018 metų didelio masto bandymai buvo atliekami, pavyzdžiui, žiemos olimpinėse žaidynėse Pietų Korėjoje. 2018 metais visi Rusijos Didžiojo ketverto operatoriai atliko bandymus. MTS išbandė naują technologiją — buvo išbandyti vaizdo skambučių, didelės raiškos vaizdo perdavimo ir internetinių žaidimų naudojimo atvejai.
Pietų Korėjoje pirmą kartą pasaulyje 5G paslauga buvo pasiūlyta 2018 metų pabaigoje. Tikimasi, kad pasaulinis komercinis išleidimas kitais metais, 2020 m. Pradiniame etape FR1 juosta bus naudojama kaip priedas prie esamų 4G tinklų. Remiantis Telekomunikacijų ir masinių komunikacijų ministerijos planais, Rusijoje 5G miestuose, kuriuose gyvena daugiau nei milijonas gyventojų, pradės atsirasti nuo 2020 m. Praktiškai plataus masto diegimą lems galimybė užsidirbti pinigų, o šis 5G aspektas dar nėra aiškus.
Kokia pinigų gavimo problema? Faktas yra tas, kad telekomunikacijų operatoriai dar nemato svarių priežasčių modernizuoti: esami tinklai gana gerai atlaiko apkrovą. O dabar apie 5G labiau svarsto rinkodaros požiūriu: 5G piktograma telefono ekrane tikrai bus pliusas telekomunikacijų operatoriaus abonentų akyse. Anekdotinis atvejis su , kuris, nesant tikro tinklo, įdėjo 5G piktogramą, dėl ko konkurentai jį padavė į teismą dėl apgaulės.
Jei atidžiai įsižiūrėsite, pamatysite, kad piktograma iš tikrųjų yra „5GE“ – tai reiškia 5G evoliuciją, ir staiga tai ne tas 5G, apie kurį galvojame, o tik rinkodaros specialistų sukurta etiketė esamam LTE tinklui su tam tikrais patobulinimais.
Chipsets
Mikroelektronikos įmonės jau investavo daug milijardų dolerių į 5G. „Samsung“ siūlo 5G NR korinio ryšio modemų lustus (), Qualcomm (), Huawei (). 2019 m. pabaigoje laukiama naujos šios rinkos žaidėjos „Intel“ modemų. „Samsung“ modemas pagamintas naudojant 10 nm „FinFET“ technologiją ir yra suderinamas su senesniais standartais, pradedant nuo 2G. Dažnių diapazone iki 6 GHz užtikrina atsisiuntimo greitį iki 2 Gb/s, naudojant milimetrinę bangą, greitis padidėja iki 6 Gb/s.
Telefonai
Beveik visi „Android“ telefonų gamintojai paskelbė apie planus pristatyti 5G. „Samsung“ pristatė flagmaną „Galaxy S10“ su 5G versija 2019 m. vasario mėn. „Mobile World Congress“ konferencijoje. Jis buvo išleistas Korėjoje balandžio 5 d. JAV naujasis produktas pasirodė gegužės 16 d., o ten jungiamasi su telekomunikacijų operatoriaus „Verizon“ tinklu. Kiti operatoriai taip pat vejasi: AT&T praneša apie planus kartu su „Samsung“ antrąjį 2 m. pusmetį išleisti antrąjį išmanųjį telefoną.
Per metus parduotuvių lentynas pasieks įvairių gamintojų 5G išmanieji telefonai, dažniausiai aukščiausios klasės. Remiantis kai kuriais skaičiavimais, naujoji technologija įrenginių kainą padidins 200–300 USD, o abonentinį mokestį – 10 proc.
Vartotojų rinka
1 atvejis. Namų internetas
5G fiksuotos bevielės prieigos tinklai taps alternatyva laidiniam internetui mūsų butuose. Jei anksčiau internetas į mūsų butą ateidavo per laidą, tai ateityje jis ateis iš 5G bokšto, o tada maršrutizatorius platins jį per įprastą namų WiFi. Pagrindinės žaidėjų įmonės baigė parengiamuosius darbus, sinchronizuodamas parduodamų maršrutizatorių išleidimą su 5G tinklų diegimu. Įprastas 5G maršrutizatorius kainuoja 700–900 USD, o atsisiuntimo greitis siekia 2–3 Gbps. Tokiu būdu operatoriai patys išspręs „paskutinės mylios“ problemą ir sumažins laidų klojimo išlaidas. Ir nereikia bijoti, kad esami magistraliniai tinklai nesusidoros su padidėjusiu srautu, kuris ateis iš 5G tinklų: vyksta esamo šviesolaidinių tinklų rezervo – vadinamojo „juodojo pluošto“ – panaudojimo tyrimai. tamsaus pluošto).
Kuo naujas šis scenarijus bus vartotojams? Jau dabar kai kuriose šalyse nebenaudojamas tradicinis namų laidinis internetas, o pereinama prie LTE: pasirodo, mobiliuoju ryšiu naudotis visose situacijose greičiau ir pigiau, turint patogius tarifus. Tokia situacija, pavyzdžiui, susidarė Korėjoje. Ir tai iliustruojama šiame komikse:
2 atvejis. Masiniai žmonių susibūrimai
Tikrai kiekvienas yra buvęs tokioje nemalonioje situacijoje: ateini į parodą ar stadioną, dingsta mobilusis ryšys. Ir tai yra būtent tuo metu, kai norite paskelbti nuotrauką ar parašyti socialiniuose tinkluose.
Stadionai
„Samsung“ atliko bandymą kartu su Japonijos telekomunikacijų operatoriumi KDDI 30 5 vietų beisbolo stadione. Naudodami bandomuosius 4G planšetinius kompiuterius, galėjome pademonstruoti XNUMXK vaizdo transliaciją keliuose planšetiniuose kompiuteriuose vienu metu.
Stadionas yra vienas iš trijų scenarijų, iliustruotų demonstracinėje srityje, vadinamoje 5G City, esančioje Suvone (Samsung būstinė). Kiti scenarijai apima miesto aplinką (jungiant vaizdo kameras, jutiklius ir informacines lenteles) ir didelės spartos prieigos tašką, skirtą HD vaizdo įrašui perduoti į judančią autobusą: kol jis važiuoja pro tašką, filmas turi laiko atsisiųsti.
Игры
„Niantic“, visame pasaulyje žinomo vietos nustatymo žaidimo „Pokemon Go“ kūrėjas, daug tikisi dėl 5G. Ir štai kodėl: ne taip seniai žaidime pasirodė grupiniai renginiai – reidai. Reidai reikalauja, kad bendradarbiautumėte su kitais žaidėjais, kad nugalėtumėte ypač galingą Pokémoną, o tai sukuria įdomių situacijų realiame gyvenime. Taigi, pagrindinė legendinė žaidimo su rečiausiu Pokemonu Mewtwo vieta yra Niujorko Taims aikštėje – galite įsivaizduoti, kokia minia ten gali susiburti ne tik pokemonų medžiotojų, bet ir tiesiog turistų.
Papildyta realybė taip pat laikoma 5G „žudiko programa“. Tuo Galite pamatyti realaus laiko magiškų dvikovų koncepciją, kurią šiuo metu kuria Niantic naujajame pagal Harį Poterį sukurtame žaidime. „Niantic“ jau užmezgė partnerystę su „Samsung“ ir operatoriais „Deutsche Telecom“ bei „SK Telecom“.
Transportas
Galiausiai traukinio atvejis yra įdomus. Kilo idėja geležinkeliui aprūpinti 5G ryšius pramogoms ir keleivių patogumui. Bristolio universiteto tyrimas : norint pasiekti greitą sklandų ryšį, geležinkelyje reikia įrengti prieigos taškus 800 metrų atstumu vienas nuo kito!
Pavyzdys, kaip įrengti prieigos taškus prie geležinkelio bėgių
Bandymai buvo sėkmingai atlikti netoli Tokijo veikiančiame traukinyje – jų ir „Samsung“ kartu su telekomunikacijų operatoriumi KDDI. Bandymų metu buvo pasiektas 1,7 Gbps greitis, o bandymo metu buvo atsiųstas 8K vaizdo įrašas ir įkeltas 4K vaizdo įrašas iš kameros.
Nauji naudojimo atvejai
Bet visa tai greičiau mums jau pažįstamų problemų sprendimas. Ką iš esmės naujo mums gali pasiūlyti 5G?
Prijungtas automobilis
Pagrindinis privalumas – mažas delsimas, leidžiantis mašinoms bendrauti tarpusavyje net iki 500 km/h greičiu. Skirtingai nei žmonės vairuotojai, automobiliai pagaliau galės tarpusavyje arba su fiksuota infrastruktūra derėtis dėl manevrų, todėl kelias bus saugesnis. Įdomu tai, kad sistema atsižvelgs į oro sąlygas: visi žino, kad esant slidžiam orui stabdymo kelias yra ilgesnis, todėl taisyklės tokioje sistemoje turėtų keistis.
Europos 5GAA (Automobilių asociacija) jau vienija daugiau nei 100 pagrindinių telekomunikacijų ir automobilių gamintojų visame pasaulyje, kad paspartintų C-V2X (Cellular Vehicle-To-Everything) diegimą. Pagrindiniai asociacijos tikslai – visapusiškas kelių eismo saugumas ir eismo efektyvumas. Dviratininkai ir pėstieji, turintys 5G išmaniuosius telefonus, taip pat gali tikėtis saugumo. Eismo dalyviai iki 1 km atstumu galės bendrauti tiesiogiai, didesniais atstumais jiems reikės 5G ryšio. Sistema užtikrins policijos ir greitosios medicinos pagalbos koridorių sukūrimą, daviklių mainus tarp automobilių, nuotolinį vairavimą ir kitus stebuklus. Po C-V2X paleidimo asociacija planuoja pritaikyti 5G V2X patirtį, kur bus siekiama 4.0 pramonės, išmaniųjų miestų ir visko, kas juda, naudoja 5G.
Situacijų, kurias galima išspręsti naudojant „Connected Car“, pavyzdžiai. Šaltinis: Qualcomm
5G leis bendrauti ne tik antžeminėms transporto priemonėms, bet ir orlaiviams. Šiais metais „Samsung“ kartu su Ispanijos interneto tiekėju „Orange“ , kaip nuotolinis pilotas valdė drono skrydį naudodamas išskleistą 5G tinklą ir realiu laiku gaudamas didelės raiškos vaizdo srautą. Amerikos paslaugų teikėjas „Verizon“ nusipirko 2017 m , žada milijonus su 5G sujungtų skrydžių. Bendrovės dronai jau prijungti prie „Verizon“ tiesioginio 4G tinklo.
Pramonė 4.0
Apskritai, posakis „Industrie 4.0“ buvo išrastas Vokietijoje pramonės modernizavimo programai. asociacija (5G Alliance for Connected Industries and Automation), kurios būstinė yra Vokietijoje, nuo 2018 metų vienija gamybos įmones, suinteresuotas naudoti 5G. Didžiausius reikalavimus delsai ir patikimumui kelia pramoninių robotų judesių valdymas, kai reakcijos laikas negali viršyti dešimčių mikrosekundžių. Dabar tai išspręsta naudojant pramoninį eternetą (pvz., EtherCAT standartą). Tikėtina, kad dėl šios nišos konkuruos ir 5G!
Kitos programos, tokios kaip komunikacija tarp pramoninių valdiklių arba su žmonėmis operatoriais, jutiklių tinklai, yra mažiau reiklūs. Šiais laikais dauguma šių tinklų naudoja kabelius, todėl belaidis 5G atrodo ekonomiškai perspektyvus sprendimas, be to, leidžia greitai perkonfigūruoti gamybą.
Praktiškai ekonominis pagrįstumas lems 5G pritaikymą brangiausiose žmonių darbo srityse, pavyzdžiui, šakinių krautuvų vairuotojams gamyklose ir sandėliuose. Taip pademonstravo Europos inžinerijos įmonė „Acciona“. . Vežimėlis perduoda 360 vaizdo įrašą didele raiška, o nuotolinis operatorius padės jam išsisukti iš netikėtos situacijos. Krepšelyje naudojama Cisco ir Samsung 5G technologija.
Nuotolinio bendradarbiavimo technologijos tęsis toliau. Šiemet buvo pademonstruota, kaip chirurgas ekspertas realiu laiku stebi vėžio operacijos eigą, vykstančią už daugelio kilometrų, ir parodo kolegoms, kaip geriausiai atlikti operaciją. Tobulėjant technologijoms, jis galės imtis aktyvesnio vaidmens, tiesiogiai valdyti chirurginius instrumentus.
Daiktų internetas
Visų pirma, 5G išspręs daugybės ir menkai palaikomų daiktų interneto ryšio standartų problemą, kuri šiuo metu, mūsų nuomone, riboja šios srities plėtrą.
Čia 5G gali pasiūlyti:
- Ad hoc tinklai (be maršrutizatorių)
- Didelis prijungtų įrenginių tankis
- Palaiko siaurajuostį, energiją taupantį (10 ir daugiau metų viena baterija) ryšį
Tačiau panašu, kad stambųjį verslą vis dar labiau domina kiti scenarijai, išskyrus daiktų internetą. Greita paieška internete nerado jokių pagrindinių žaidėjų demonstracijų apie 5G naudą daiktų internetui.
Baigdami šią temą, atkreipkime dėmesį į tokią įdomią galimybę. Šiais laikais priklausomybė nuo lizdo arba būtinybė pakeisti baterijas riboja „daiktų“ pasirinkimą. Žemo dažnio indukcinis belaidis įkrovimas veikia tik kelių centimetrų atstumu. 5G ir jo kryptinės milimetrinės bangos leis efektyviai įkrauti kelių metrų atstumu. Nors dabartiniai standartai to nenurodo, neabejojame, kad inžinieriai greitai ras būdų, kaip pasinaudoti šia galimybe!
Kūrėjo funkcijos
Jei jus domina tema, kur eiti toliau?
Jungtys. Asmeniškai susitikti su 5G žaidėjais galėsite artėjančiose Rusijos konferencijose gegužės 29-30 d. gegužės 30-31 d. birželio 25-27 d. 24 d.
Tarp akademinių kontaktų reikėtų pažymėti vyko Informacijos perdavimo problemų institute.
Finansavimas. Pagrindiniai žaidėjai rengia konkursus dėl 5G naudojimo įvairiose srityse. Neseniai JAV „Verizon“. Konkursas „Built on 5G Challenge“, skirtas pramonei 4.0, įtraukioms vartotojų programoms (VR/AR) ir proveržio idėjoms (pakeičiant mūsų gyvenimo ir darbo būdą). Konkurse gali dalyvauti registruotos JAV mažos įmonės, o paraiškos priimamos iki liepos 15 d. Prizinis fondas yra 1 mln. Nugalėtojai bus paskelbti šių metų spalio mėnesį.
Užimtumas. Be didžiojo ketverto mobiliojo ryšio operatorių, Rusijoje yra kelios įmonės, kurios artimiausiu metu planuoja naudoti 5G. Pirmaujančio turinio pristatymo tiekėjo Rusijoje ir NVS „CDNVideo“ verslo modelis yra mokėjimas už gautą srautą. 5G naudojimas, kuris potencialiai sumažins šią kainą, leis įmonei sumažinti išlaidas. „PlayKey“ reklamuoja žaidimus debesyje ir nenuostabu, kad ji taip pat planuoja naudoti 5G.
Open Source, greičiausiai vaidins pagrindinį vaidmenį infrastruktūroje. Amerikos palaiko 5G. Europos suburia tuos, kurie nori apeiti patentuotus 5G infrastruktūros komponentus. Strateginės sritys apima 5G modemų ir programinės įrangos apibrėžtų sistemų palaikymą, nevienalyčius tinklus ir daiktų internetą. virtualizuoja radijo prieigos tinklus. Tinklo branduolio diegimas pasiekiamas nuo .
Autoriai:
Stanislav Polonsky – „Samsung“ tyrimų centro pažangių tyrimų ir plėtros skyriaus vadovas
Tatjana Volkova – „IoT“ projekto „Samsung Academy“ mokymo programos autorė, „Samsung“ tyrimų centro įmonių socialinės atsakomybės programų specialistė
Šaltinis: www.habr.com