Walaupun tanpa memahami generasi standard komunikasi mudah alih, sesiapa sahaja mungkin akan menjawab bahawa 5G lebih sejuk daripada 4G/LTE. Pada hakikatnya, semuanya tidak begitu mudah. Mari kita fikirkan mengapa 5G lebih baik/lebih teruk dan kes penggunaannya yang paling menjanjikan, dengan mengambil kira keadaan semasa.
Jadi, apakah yang dijanjikan oleh teknologi 5G kepada kita?
- Kelajuan meningkat berpuluh kali ganda sehingga 10 Gb/s,
- Mengurangkan kelewatan (pendaman) sebanyak berpuluh kali ganda kepada 1 ms,
- Peningkatan kebolehpercayaan sambungan (kadar ralat kehilangan paket) beratus kali,
- Meningkatkan ketumpatan (bilangan) peranti yang disambungkan (106/km2).
Semua ini dicapai melalui:
- berbilang saluran (paralelisme merentas frekuensi dan stesen pangkalan)
- meningkatkan frekuensi pembawa radio daripada unit kepada puluhan GHz (kapasiti saluran radio)
5G akan bertambah baik berbanding 4G di kawasan tradisional, sama ada memuat turun filem segera atau menyambungkan aplikasi mudah alih ke awan dengan lancar. Jadi, adakah mungkin untuk menolak menghantar Internet ke pangsapuri dan pejabat kami melalui kabel?
5G akan menyediakan sambungan sejagat daripada segala-galanya kepada segala-galanya, menggabungkan jalur lebar tinggi, protokol yang haus tenaga dengan jalur sempit, yang cekap tenaga. Ini akan membuka arah baharu yang tidak boleh diakses oleh 4G: komunikasi mesin-ke-mesin di darat dan di udara, Industri 4.0, Internet Perkara. bahawa perniagaan 5G akan memperoleh $3.5T menjelang 2035 dan mewujudkan 22 juta pekerjaan.
Atau tidak?..
(Sumber imej - Reuters)
Как это работает
Jika anda tahu cara 5G berfungsi, langkau bahagian ini.
Jadi, bagaimanakah kita boleh mencapai pemindahan data yang begitu pantas dalam 5G, seperti yang diterangkan di atas? Ini bukan sejenis sihir, bukan?
Peningkatan kelajuan akan berlaku disebabkan oleh peralihan kepada julat frekuensi yang lebih tinggi - sebelum ini tidak digunakan. Sebagai contoh, kekerapan WiFi rumah ialah 2,4 atau 5 GHz, kekerapan rangkaian mudah alih sedia ada adalah dalam 2,6 GHz. Tetapi apabila kita bercakap tentang 5G, kita serta-merta bercakap tentang puluhan gigahertz. Mudah sahaja: kami meningkatkan kekerapan, mengurangkan panjang gelombang – dan kelajuan pemindahan data menjadi berkali ganda lebih besar. Dan rangkaian secara keseluruhannya dipunggah.
Berikut ialah komik visual tentang bagaimana ia dan bagaimana ia akan berlaku. Adakah:
akan:
(Sumber: Spektrum IEEE, )
Kekerapan telah meningkat sepuluh kali ganda, jadi dalam 5G kita berhadapan dengan gelombang milimeter yang lebih pendek. Mereka tidak melepasi halangan dengan baik. Dan sehubungan dengan ini, seni bina rangkaian berubah. Jika komunikasi terdahulu diberikan kepada kami oleh menara besar dan berkuasa yang menyediakan komunikasi dalam jarak jauh, kini adalah perlu untuk menempatkan banyak menara padat dan berkuasa rendah di mana-mana. Dan perlu diingat bahawa di bandar-bandar besar anda memerlukan banyak stesen, kerana isyarat disekat oleh bangunan tinggi. Jadi, untuk melengkapkan New York dengan rangkaian 5G dengan yakin, anda perlukan bilangan stesen pangkalan ialah 500 (!) kali.
Pada Pengendali Rusia, peralihan kepada 5G akan menelan belanja mereka kira-kira 150 bilion rubel - kos yang setanding dengan kos sebelumnya untuk menggunakan rangkaian 4G, dan ini walaupun pada hakikatnya kos stesen 5G lebih rendah daripada yang sedia ada (tetapi kebanyakannya diperlukan).
Dua pilihan rangkaian: talian tetap dan mudah alih
Teknologi yang digunakan untuk mengurangkan penggunaan kuasa dan meningkatkan julat beamforming — pembentukan dinamik pancaran radio untuk pelanggan tertentu. Bagaimana ini dilakukan? Stesen pangkalan mengingati dari mana isyarat itu datang dan pada masa berapa (ia datang bukan sahaja dari telefon anda, tetapi juga sebagai refleksi daripada halangan), dan menggunakan kaedah triangulasi, mengira lokasi anggaran anda, dan kemudian membina laluan isyarat yang optimum.
Sumber: Analysys Mason
Walau bagaimanapun, keperluan untuk menjejaki kedudukan penerima membawa kepada sedikit perbezaan antara kes penggunaan tetap dan mudah alih, dan ini ditunjukkan dalam kes penggunaan yang berbeza (lebih lanjut mengenai perkara ini kemudian dalam bahagian "Pasaran Pengguna").
Status Quo
Piawaian
Tiada standard 5G yang diterima. Teknologi ini terlalu kompleks dan terdapat terlalu ramai pemain yang mempunyai kepentingan yang bercanggah.
Standard 5G NR berada dalam peringkat cadangan yang sangat maju (Radio Baru) daripada organisasi 3GPP (Projek Perkongsian Generasi ke-3), yang membangunkan piawaian sebelumnya, 3G dan 4G. 5G menggunakan dua jalur frekuensi radio (Frequency Range, atau dipendekkan sahaja FR). FR1 menawarkan frekuensi di bawah 6GHz. FR2 – melebihi 24 GHz, dipanggil. gelombang milimeter. Piawaian ini menyokong penerima pegun dan bergerak dan merupakan perkembangan lanjut piawai 5GTF daripada gergasi telekom Amerika Verizon, yang menyokong hanya penerima pegun (jenis perkhidmatan ini dipanggil rangkaian akses wayarles tetap).
Piawaian 5G NR menyediakan tiga kes penggunaan:
- eMBB (Jalur Lebar Mudah Alih dipertingkatkan) – mentakrifkan Internet mudah alih yang biasa kita gunakan;
- URLLC(Komunikasi Kependaman Rendah Sangat Boleh Dipercayai) - keperluan tinggi untuk kelajuan dan kebolehpercayaan tindak balas - untuk tugas seperti pengangkutan autonomi atau pembedahan jauh;
- mMTC (Komunikasi Jenis besar-besaran mesin) – sokongan untuk sejumlah besar peranti yang jarang menghantar data – kes Internet Perkara, iaitu meter dan peranti pemantauan.
Atau secara ringkas, perkara yang sama dalam gambar:
Adalah penting untuk memahami bahawa industri pada mulanya akan menumpukan pada pelaksanaan eMBB sebagai senario yang lebih mudah difahami dengan aliran tunai sedia ada.
Perlaksanaan
Sejak 2018, ujian berskala besar telah dijalankan, contohnya, di Sukan Olimpik Musim Sejuk di Korea Selatan. Pada 2018, semua pengendali Big Four Rusia menjalankan ujian. MTS menguji teknologi baharu — kes penggunaan dengan panggilan video, penghantaran video definisi tinggi dan permainan dalam talian telah diuji.
Di Korea Selatan, buat pertama kalinya di dunia, perkhidmatan 5G ditawarkan pada penghujung tahun 2018. Pelancaran komersial di seluruh dunia dijangka tahun depan, 2020. Pada peringkat awal, jalur FR1 akan digunakan sebagai tambahan kepada rangkaian 4G sedia ada. Menurut rancangan Kementerian Telekom dan Komunikasi Massa, di Rusia 5G akan mula muncul di bandar dengan populasi lebih sejuta mulai 2020. Dalam amalan, penggunaan berskala besar akan ditentukan oleh keupayaan untuk mengewangkan, dan aspek 5G ini masih belum jelas.
Apakah masalah dengan pengewangan? Hakikatnya ialah pengendali telekomunikasi belum lagi melihat sebab-sebab yang menarik untuk pemodenan: rangkaian sedia ada dapat menampung beban dengan baik. Dan kini mereka menganggap 5G lebih daripada segi pemasaran: ikon 5G pada skrin telefon pasti akan menjadi kelebihan di mata pelanggan operator telekomunikasi. Kes anekdot dengan , yang meletakkan ikon 5G tanpa adanya rangkaian sebenar, yang mana pesaing menyamannya kerana menipu.
Jika anda melihat dengan teliti, anda dapat melihat bahawa ikon itu sebenarnya "5GE" - yang bermaksud 5G Evolution, dan tiba-tiba ini bukan 5G yang kami fikirkan, tetapi hanya label yang dicipta oleh pemasar untuk rangkaian LTE sedia ada dengan beberapa peningkatan.
Chipset
Syarikat mikroelektronik telah melabur berbilion-bilion dolar dalam 5G. Cip untuk modem selular 5G NR ditawarkan oleh Samsung (), Qualcomm (), Huawei (). Modem daripada Intel, pemain baharu dalam pasaran ini, dijangka menjelang akhir tahun 2019. Modem Samsung dibuat menggunakan teknologi FinFET 10nm dan serasi dengan piawaian yang lebih lama, bermula dengan 2G. Dalam julat frekuensi sehingga 6 GHz ia menyediakan kelajuan muat turun sehingga 2 Gb/s; apabila menggunakan gelombang milimeter, kelajuan meningkat kepada 6 Gb/s.
Telefon
Hampir semua pengeluar telefon Android telah mengumumkan rancangan untuk memperkenalkan 5G. Samsung mempersembahkan Galaxy S10 perdana dalam versi 5G di Kongres Dunia Mudah Alih pada penghujung Februari 2019. Ia dikeluarkan di Korea pada 5 April. Di AS, produk baharu itu muncul pada 16 Mei, dan di sana sambungan berlaku dengan rangkaian operator telekom Verizon. Pengendali lain juga mengejar: AT&T mengumumkan rancangan untuk mengeluarkan telefon pintar kedua bersama-sama dengan Samsung pada separuh kedua 2.
Sepanjang tahun ini, telefon pintar 5G daripada pelbagai pengeluar, kebanyakannya yang premium, akan memasuki rak kedai. Menurut beberapa anggaran, teknologi baharu itu akan meningkatkan kos peranti sebanyak $200-300 dan yuran langganan sebanyak 10%.
Pasaran pengguna
Kes 1. Internet Rumah
Rangkaian akses wayarles tetap 5G akan menjadi alternatif kepada Internet berwayar di pangsapuri kami. Jika sebelum ini Internet datang ke apartmen kami melalui kabel, maka pada masa akan datang ia akan datang dari menara 5G, dan kemudian penghala akan mengedarkannya melalui WiFi rumah biasa. Syarikat pemain utama telah menyelesaikan persediaan, menyegerakkan pelepasan penghala untuk dijual dengan penggunaan rangkaian 5G. Penghala 5G biasa berharga $700-900 dan menyediakan kelajuan muat turun 2-3 Gbps. Dengan cara ini, pengendali akan menyelesaikan masalah "batu terakhir" untuk diri mereka sendiri dan mengurangkan kos memasang wayar. Dan tidak perlu takut bahawa rangkaian tulang belakang sedia ada tidak akan mengatasi peningkatan trafik yang akan datang dari rangkaian 5G: penyelidikan sedang dijalankan mengenai penggunaan rizab rangkaian gentian optik sedia ada - yang dipanggil "gentian hitam" ( gentian gelap).
Betapa baharunya senario ini untuk pengguna? Kini, di sesetengah negara mereka tidak lagi menggunakan Internet berwayar rumah tradisional, dan beralih kepada LTE: ternyata lebih pantas dan lebih murah untuk menggunakan komunikasi mudah alih dalam semua situasi, dengan tarif yang mudah disediakan. Keadaan ini, misalnya, telah berkembang di Korea. Dan ia digambarkan dalam komik ini:
Kes 2. Perhimpunan orang ramai
Pasti semua orang pernah berada dalam situasi yang tidak menyenangkan: datang ke pameran atau stadium, dan sambungan mudah alih hilang. Dan ini tepat pada masa ini apabila anda ingin menyiarkan foto atau menulis di rangkaian sosial.
Stadium
Samsung menjalankan ujian itu bersama pengendali telekomunikasi Jepun KDDI di stadium besbol 30 tempat duduk. Menggunakan tablet ujian 5G, kami dapat menunjukkan penstriman video 4K pada beberapa tablet secara serentak.
Stadium ini adalah satu daripada tiga senario yang digambarkan dalam kawasan demo yang dipanggil 5G City, yang terletak di Suwon (ibu pejabat Samsung). Senario lain termasuk persekitaran bandar (menyambungkan kamera video, penderia dan papan maklumat) dan pusat akses berkelajuan tinggi untuk menghantar video HD ke bas yang bergerak: semasa ia melalui titik itu, filem mempunyai masa untuk dimuat turun.
Игры
Niantic, pencipta permainan Pokemon Go berasaskan lokasi yang terkenal di dunia, mempunyai harapan yang tinggi untuk 5G. Dan inilah sebabnya: tidak lama dahulu, acara kumpulan muncul dalam permainan - serbuan. Serbuan memerlukan anda untuk berkoordinasi dengan pemain lain untuk bekerjasama untuk mengalahkan Pokémon yang sangat berkuasa, dan ini mewujudkan situasi yang menarik dalam kehidupan sebenar. Oleh itu, lokasi legenda utama permainan dengan Pokemon Mewtwo paling jarang terletak di Times Square di New York - anda boleh bayangkan apa yang orang ramai boleh berkumpul di sana, yang terdiri bukan sahaja daripada pemburu Pokemon, tetapi juga hanya pelancong.
Realiti tambahan juga dianggap sebagai "aplikasi pembunuh" untuk 5G. Dalam itu anda boleh melihat konsep duel sihir masa nyata yang sedang dibangunkan oleh Niantic dalam permainan baharu berdasarkan Harry Potter. Niantic telah pun menjalin kerjasama dengan Samsung dan pengendali Deutsche Telecom dan SK Telecom.
pengangkutan
Akhirnya, kes kereta api itu menarik. Idea muncul untuk menyediakan komunikasi 5G kepada kereta api untuk hiburan dan keselesaan penumpang. Kajian Universiti Bristol : untuk mencapai komunikasi lancar berkelajuan tinggi, anda perlu melengkapkan kereta api dengan titik akses pada jarak 800 meter antara satu sama lain!
Contoh cara meletakkan titik akses di sepanjang landasan kereta api
Ujian telah berjaya dijalankan ke atas kereta api yang beroperasi berhampiran Tokyo - mereka dan Samsung bersama pengendali telekomunikasi KDDI. Semasa ujian, kelajuan 1,7 Gbps telah dicapai, dan semasa ujian, video 8K telah dimuat turun dan video 4K telah dimuat naik dari kamera.
Kes penggunaan baharu
Tetapi semua ini adalah penyelesaian kepada masalah yang sudah biasa kepada kita. Apakah perkara asas baharu yang boleh ditawarkan oleh 5G kepada kita?
Kereta bersambung
Kelebihan utama ialah kependaman rendah, membolehkan mesin berkomunikasi antara satu sama lain pada kelajuan sehingga 500 km/j. Tidak seperti pemandu manusia, kereta akhirnya akan dapat berunding sesama mereka sendiri atau dengan infrastruktur tetap mengenai gerakan, menjadikan jalan raya lebih selamat. Adalah menarik bahawa sistem akan mengambil kira keadaan cuaca: semua orang tahu bahawa dalam cuaca licin jarak brek lebih panjang, jadi peraturan dalam sistem sedemikian harus berubah.
5GAA Eropah (Persatuan Automotif) telah menghimpunkan lebih 100 pengeluar telekom dan kereta utama di seluruh dunia untuk mempercepatkan penggunaan sistem C-V2X (Kenderaan Selular-Ke-Semuanya). Objektif utama persatuan adalah keselamatan jalan raya yang komprehensif dan kecekapan lalu lintas. Penunggang basikal dan pejalan kaki dengan telefon pintar 5G juga boleh mengharapkan keselamatan. Peserta trafik pada jarak sehingga 1 km akan dapat berkomunikasi secara langsung; pada jarak yang lebih jauh mereka memerlukan liputan 5G. Sistem ini akan memastikan penciptaan koridor untuk polis dan ambulans, menyediakan pertukaran sensor antara kereta, pemanduan jauh dan keajaiban lain. Selepas pelancaran C-V2X, persatuan itu merancang untuk menggunakan pengalaman yang diperoleh dalam 5G V2X, di mana ia akan menyasarkan industri 4.0, bandar pintar dan semua yang bergerak menggunakan 5G.
Contoh situasi yang boleh diselesaikan menggunakan Connected Car. Sumber: Qualcomm
5G akan membolehkan komunikasi bukan sahaja untuk kenderaan darat, tetapi juga untuk pesawat. Tahun ini, Samsung, bersama dengan pembekal Internet Sepanyol Orange, , bagaimana juruterbang jauh mengawal penerbangan dron menggunakan rangkaian 5G yang digunakan dan menerima aliran video resolusi tinggi dalam masa nyata. Pembekal Amerika Verizon membeli pada 2017 , menjanjikan berjuta-juta penerbangan berkaitan 5G. Drone syarikat sudah disambungkan ke rangkaian 4G langsung Verizon.
Industri 4.0
Secara umum, ungkapan "Industrie 4.0" dicipta di Jerman untuk program pemodenan perindustriannya. Persatuan (5G Alliance for Connected Industries and Automation), yang beribu pejabat di Jerman, telah menyatukan syarikat pembuatan yang berminat untuk menggunakan 2018G sejak 5. Keperluan terbesar untuk kependaman dan kebolehpercayaan dikenakan oleh kawalan pergerakan robot industri, di mana masa tindak balas tidak boleh melebihi puluhan mikrosaat. Ini kini diselesaikan menggunakan Ethernet Industri (contohnya, standard EtherCAT). Kemungkinan 5G akan bersaing untuk niche ini juga!
Aplikasi lain, seperti komunikasi antara pengawal industri atau dengan pengendali manusia, rangkaian sensor, kurang menuntut. Pada masa kini, kebanyakan rangkaian ini menggunakan kabel, jadi 5G tanpa wayar nampaknya merupakan penyelesaian yang berdaya maju dari segi ekonomi, selain membenarkan konfigurasi semula pengeluaran yang pantas.
Secara praktiknya, kebolehlaksanaan ekonomi akan membawa kepada penggunaan 5G di kawasan buruh manusia yang paling mahal, seperti pemandu forklift di kilang dan gudang. Oleh itu, syarikat kejuruteraan Eropah Acciona menunjukkan . Troli itu menghantar 360-video dalam definisi tinggi, dan pengendali jauh akan membantunya keluar daripada situasi yang tidak dijangka. Troli itu menggunakan teknologi 5G daripada Cisco dan Samsung.
Teknologi kerjasama jauh akan pergi lebih jauh. Pada tahun ini, ia telah ditunjukkan bagaimana seorang pakar bedah pakar memantau kemajuan operasi kanser dalam masa nyata, berlangsung beberapa kilometer jauhnya, dan menunjukkan kepada rakan sekerjanya cara terbaik untuk melakukan pembedahan. Apabila teknologi bertambah baik, dia akan dapat mengambil peranan yang lebih aktif, mengawal secara langsung instrumen pembedahan.
Internet perkara
Pertama sekali, 5G akan menyelesaikan masalah piawaian komunikasi Internet of Things yang banyak dan kurang disokong, yang pada masa ini, pada pendapat kami, mengehadkan pembangunan kawasan ini.
Di sini 5G boleh menawarkan perkara berikut:
- Rangkaian ad hoc (tanpa penghala)
- Ketumpatan tinggi peranti yang disambungkan
- Menyokong komunikasi jalur sempit, cekap tenaga (10+ tahun pada satu bateri).
Tetapi nampaknya perniagaan besar masih lebih berminat dengan senario lain selain daripada Internet of Things. Carian internet pantas tidak menemui demonstrasi oleh pemain utama tentang faedah 5G untuk Internet Perkara.
Mengakhiri topik ini, mari kita perhatikan kemungkinan menarik berikut. Pada masa kini, pergantungan pada saluran keluar atau keperluan untuk menggantikan bateri mengehadkan pilihan "barangan". Pengecasan wayarles induktif frekuensi rendah hanya berfungsi pada jarak beberapa sentimeter. 5G dan gelombang milimeter arahnya akan membolehkan pengecasan yang cekap pada jarak beberapa meter. Walaupun piawaian semasa tidak menyatakan perkara ini, kami tidak ragu-ragu bahawa jurutera akan mencari jalan untuk memanfaatkan peluang ini tidak lama lagi!
Ciri Pembangun
Jika anda berminat dengan topik tersebut, ke mana hendak pergi seterusnya?
Sambungan. Anda akan dapat bertemu secara peribadi dengan pemain 5G pada persidangan Rusia yang akan datang 29-30 Mei, 30-31 Mei, 25-27 Jun, 24 Oktober.
Antara kenalan akademik perlu diberi perhatian diadakan di Institut Masalah Penghantaran Maklumat.
Pembiayaan. Pemain utama mengadakan pertandingan untuk menggunakan 5G dalam pelbagai bidang. Di Verizon AS baru-baru ini Pertandingan "Cabaran 5G" untuk Industri 4.0, aplikasi pengguna yang mendalam (VR/AR) dan idea terobosan (mengubah cara kita hidup dan bekerja). Pertandingan ini terbuka kepada perniagaan kecil AS yang berdaftar dan permohonan diterima sehingga 15 Julai. Dana hadiah ialah $1J. Pemenang akan diumumkan pada bulan Oktober tahun ini.
Penempatan kerja. Sebagai tambahan kepada operator mudah alih Big Four, terdapat beberapa syarikat di Rusia merancang untuk menggunakan 5G dalam masa terdekat. Model perniagaan penyedia penghantaran kandungan terkemuka di Rusia dan CIS, CDNVideo, ialah pembayaran untuk jumlah trafik yang diterima. Penggunaan 5G, yang berpotensi menurunkan harga ini, akan membolehkan syarikat mengurangkan kos. PlayKey mempromosikan permainan dalam awan, dan tidak menghairankan bahawa ia juga merancang untuk menggunakan 5G.
Open Source, berkemungkinan memainkan peranan penting dalam infrastruktur. Amerika menyokong 5G. Eropah menghimpunkan mereka yang ingin memintas komponen proprietari infrastruktur 5G. Bidang strategik termasuk sokongan untuk modem 5G dan sistem yang ditentukan perisian, rangkaian heterogen dan Internet of Things. memayakan rangkaian capaian radio. Pelaksanaan teras rangkaian boleh didapati daripada .
Pengarang:
Stanislav Polonsky - Ketua Jabatan Penyelidikan dan Pembangunan Lanjutan Pusat Penyelidikan Samsung
Tatyana Volkova - Pengarang kurikulum untuk projek IoT Samsung Academy, pakar dalam program tanggungjawab sosial korporat di Pusat Penyelidikan Samsung
Sumber: www.habr.com