Edhe pa i kuptuar veçanërisht gjeneratat e standardeve të komunikimit celular, dikush me siguri do të përgjigjet se 5G është më e ftohtë se 4G/LTE. Në realitet, gjithçka nuk është aq e thjeshtë. Le të kuptojmë pse 5G është më e mirë/më e keqe dhe cilat raste të përdorimit të tij janë më premtuesit, duke marrë parasysh gjendjen aktuale.
Pra, çfarë na premton teknologjia 5G?
- Shpejtësia rritet dhjetëra herë deri në 10 Gb/s,
- Reduktimi i vonesave (latenca) me dhjetëra herë në 1 ms,
- Rritja e besueshmërisë së lidhjes (shkalla e gabimit të humbjes së paketës) qindra herë,
- Rritja e densitetit (numrit) të pajisjeve të lidhura (106/km2).
E gjithë kjo arrihet përmes:
- shumëkanalësh (paralelizmi ndërmjet frekuencave dhe stacioneve bazë)
- rritja e frekuencave të bartësit të radios nga njësi në dhjetëra GHz (kapaciteti i kanalit të radios)
5G do të përmirësohet mbi 4G në zonat tradicionale, qoftë shkarkimi i menjëhershëm i filmit ose lidhja pa probleme e një aplikacioni celular me cloud. Pra, a do të jetë e mundur të refuzojmë dërgimin e internetit në apartamentet dhe zyrat tona përmes kabllove?
5G do të ofrojë lidhje universale nga gjithçka në gjithçka, duke kombinuar protokollet me gjerësi bande të lartë, të uritur për energji me ato me brez të ngushtë dhe me efikasitet energjie. Kjo do të hapë drejtime të reja që janë të paarritshme për 4G: komunikimi makinë-me-makinë në tokë dhe në ajër, Industry 4.0, Internet of Things. ai biznes 5G do të fitojë 3.5 T dollarë deri në vitin 2035 dhe do të krijojë 22 milionë vende pune.
Ose jo?..
(Burimi i imazhit - Reuters)
Si punon kjo
Nëse e dini se si funksionon 5G, kaloni këtë seksion.
Pra, si mund të arrijmë një transferim kaq të shpejtë të të dhënave në 5G, siç përshkruhet më sipër? Kjo nuk është një lloj magjie, apo jo?
Rritja e shpejtësisë do të ndodhë për shkak të kalimit në një gamë më të lartë të frekuencave - të papërdorura më parë. Për shembull, frekuenca e WiFi në shtëpi është 2,4 ose 5 GHz, frekuenca e rrjeteve ekzistuese celulare është brenda 2,6 GHz. Por kur flasim për 5G, flasim menjëherë për dhjetëra gigaherz. Është e thjeshtë: ne rrisim frekuencën, zvogëlojmë gjatësinë e valës - dhe shpejtësia e transferimit të të dhënave bëhet shumë herë më e madhe. Dhe rrjeti në tërësi është i shkarkuar.
Këtu është një komik vizual se si ishte dhe si do të jetë. ishte:
do:
(Burimi: IEEE Spectrum, )
Frekuenca është dhjetëfishuar, ndaj në 5G kemi të bëjmë me valë shumë më të shkurtra milimetrash. Ata nuk i kalojnë mirë pengesat. Dhe në lidhje me këtë, arkitektura e rrjetit po ndryshon. Nëse komunikimet e mëparshme na ofroheshin nga kulla të mëdha dhe të fuqishme që siguronin komunikim në distanca të gjata, tani do të jetë e nevojshme të vendosen kudo shumë kulla kompakte dhe me fuqi të ulët. Dhe mbani në mend se në qytetet e mëdha do t'ju nevojiten shumë stacione, për shkak të bllokimit të sinjalit nga ndërtesat e larta. Pra, për të pajisur me siguri Nju Jorkun me rrjete 5G, ju duhet numri i stacioneve bazë është 500 (!) herë.
Mbi Operatorët rusë, kalimi në 5G do t'u kushtojë atyre afërsisht 150 miliardë rubla - një kosto e krahasueshme me kostot e mëparshme për vendosjen e një rrjeti 4G, dhe kjo edhe përkundër faktit se kostoja e një stacioni 5G është më e ulët se ato ekzistuese (por shumë prej tyre janë të nevojshme).
Dy opsione rrjeti: fiks dhe celular
Teknologjia e përdorur për të reduktuar konsumin e energjisë dhe për të rritur gamën rrezeformim — formimi dinamik i një rreze radioje për një pajtimtar specifik. Si bëhet kjo? Stacioni bazë kujton se nga erdhi sinjali dhe në cilën orë (ai vjen jo vetëm nga telefoni juaj, por edhe si reflektim nga pengesat), dhe duke përdorur metodat e trekëndëshit, llogarit vendndodhjen tuaj të përafërt dhe më pas ndërton shtegun optimal të sinjalit.
Burimi: Analysys Mason
Sidoqoftë, nevoja për të gjurmuar pozicionin e marrësit çon në një ndryshim të vogël midis rasteve të përdorimit fiks dhe celular, dhe kjo reflektohet në raste të ndryshme përdorimi (më shumë për këtë më vonë në seksionin "Tregu i Konsumatorit").
Statukuo
standardet
Nuk ka asnjë standard të pranuar 5G. Teknologjia është shumë komplekse dhe ka shumë lojtarë me interesa konfliktuale.
Standardi 5G NR është në fazën e propozimit shumë të zhvilluar (Radio e Re) nga organizata 3GPP (Projekti i Partneritetit të Gjeneratës së 3-të), i cili zhvilloi standardet e mëparshme, 3G dhe 4G. 5G përdor dy breza radio frekuencash (Frekuenca Gama, ose thjesht e shkurtuar FR). FR1 ofron frekuenca nën 6 GHz. FR2 – mbi 24 GHz, të ashtuquajturat. valë milimetrash. Standardi mbështet marrës të palëvizshëm dhe në lëvizje dhe është një zhvillim i mëtejshëm i standardit 5GTF nga gjigandi amerikan i telekomunikacionit Verizon, i cili mbështet vetëm marrës të palëvizshëm (ky lloj shërbimi quhet rrjete aksesi pa tel fikse).
Standardi 5G NR parashikon tre raste përdorimi:
- eMBB (brez i gjerë celular i përmirësuar) – përcakton internetin celular me të cilin jemi mësuar;
- URLLC(Komunikime ultra të besueshme me vonesë të ulët) - kërkesa të larta për shpejtësinë dhe besueshmërinë e përgjigjes - për detyra të tilla si transporti autonom ose operacioni në distancë;
- mMTC (Lloji i komunikimit masiv i makinerisë) – mbështetje për një numër të madh pajisjesh që dërgojnë rrallë të dhëna – rasti i Internetit të Gjërave, domethënë matësve dhe pajisjeve monitoruese.
Ose shkurtimisht, e njëjta gjë në foto:
Është e rëndësishme të kuptohet se industria fillimisht do të fokusohet në zbatimin e eMBB si një skenar më i kuptueshëm me flukset monetare ekzistuese.
futja e
Që nga viti 2018, testime në shkallë të gjerë janë kryer, për shembull, në Lojërat Olimpike Dimërore në Korenë e Jugut. Në vitin 2018, të gjithë operatorët rusë Big Four kryen teste. MTS testoi teknologjinë e re — Janë testuar rastet e përdorimit me video thirrje, transmetim video me definicion të lartë dhe lojëra në internet.
Në Korenë e Jugut, për herë të parë në botë, shërbimi 5G u ofrua në fund të vitit 2018. Shfaqja komerciale në mbarë botën pritet vitin e ardhshëm, 2020. Në fazën fillestare, brezi FR1 do të përdoret si një shtesë për rrjetet ekzistuese 4G. Sipas planeve të Ministrisë së Telekomit dhe Komunikimeve Masive, në Rusi 5G do të fillojë të shfaqet në qytetet me mbi një milion popullsi nga viti 2020. Në praktikë, vendosja në shkallë të gjerë do të përcaktohet nga aftësia për të fituar para dhe ky aspekt i 5G nuk është ende i qartë.
Cili është problemi me fitimin e parave? Fakti është se operatorët e telekomit nuk shohin ende arsye bindëse për modernizimin: rrjetet ekzistuese mund të përballojnë mjaft mirë ngarkesën. Dhe tani ata e konsiderojnë 5G më shumë për sa i përket marketingut: ikona 5G në ekranin e telefonit do të jetë padyshim një plus në sytë e abonentëve të operatorit të telekomit. Një rast anekdotik me , i cili vendosi një ikonë 5G në mungesë të një rrjeti të vërtetë, për të cilin konkurrentët e paditën për mashtrim.
Nëse shikoni nga afër, mund të shihni se ikona është në të vërtetë "5GE" - që nënkupton 5G Evolution, dhe befas ky nuk është 5G që ne mendojmë, por thjesht një etiketë e shpikur nga tregtarët për një rrjet ekzistues LTE me disa përmirësime.
Patate të skuqura
Kompanitë e mikroelektronikës kanë investuar tashmë shumë miliarda dollarë në 5G. Çipat për modemet celulare 5G NR ofrohen nga Samsung (), Qualcomm (), Huawei (). Modemët nga Intel, një lojtar i ri në këtë treg, priten deri në fund të vitit 2019. Modemi Samsung është bërë duke përdorur teknologjinë 10nm FinFET dhe është i pajtueshëm me standardet më të vjetra, duke filluar me 2G. Në intervalin e frekuencës deri në 6 GHz, ai siguron shpejtësi shkarkimi deri në 2 Gb/s; kur përdorni valën milimetër, shpejtësia rritet në 6 Gb/s.
Phones
Pothuajse të gjithë prodhuesit e telefonave Android kanë njoftuar planet për të prezantuar 5G. Samsung prezantoi flamurin Galaxy S10 në versionin 5G në ekspozitën e Kongresit Botëror të Mobileve në fund të shkurtit 2019. Ai u lëshua në Kore më 5 prill. Në SHBA, produkti i ri u shfaq më 16 maj dhe aty ndodh lidhja me rrjetin e operatorit të telekomit Verizon. Operatorët e tjerë po arrijnë gjithashtu: AT&T njofton planet për të nxjerrë një smartphone të dytë së bashku me Samsung në gjysmën e dytë të 2.
Gjatë vitit, telefonat inteligjentë 5G nga prodhues të ndryshëm, kryesisht premium, do të dalin në raftet e dyqaneve. Sipas disa vlerësimeve, teknologjia e re do të rrisë koston e pajisjeve me 200-300 dollarë dhe tarifën e abonimit me 10%.
Tregu i konsumatorit
Rasti 1. Internet në shtëpi
Rrjetet e aksesit pa tela fikse 5G do të bëhen një alternativë ndaj internetit me kabllo në apartamentet tona. Nëse më parë interneti erdhi në banesën tonë përmes kabllove, atëherë në të ardhmen ai do të vijë nga një kullë 5G, dhe më pas ruteri do ta shpërndajë atë përmes WiFi-së së zakonshme shtëpiake. Kompanitë kryesore të lojtarëve kanë përfunduar përgatitjet, duke sinkronizuar lëshimin e ruterëve në shitje me vendosjen e rrjeteve 5G. Një ruter tipik 5G kushton 700-900 dollarë dhe ofron shpejtësi shkarkimi prej 2-3 Gbps. Në këtë mënyrë, operatorët do të zgjidhin vetë problemin e "miljes së fundit" dhe do të ulin koston e vendosjes së telave. Dhe nuk ka nevojë të kesh frikë se rrjetet ekzistuese të shtyllës kurrizore nuk do të përballen me rritjen e trafikut që do të vijë nga rrjetet 5G: kërkimet janë duke u zhvilluar për përdorimin e rezervës ekzistuese të rrjeteve me fibra optike - të ashtuquajturat "fibra e zezë" ( fibra të errëta).
Sa i ri do të jetë ky skenar për përdoruesit? Tashmë, në disa vende ata nuk përdorin më internetin tradicional me kabllo në shtëpi dhe po kalojnë në LTE: rezulton se është më e shpejtë dhe më e lirë të përdorësh komunikimet celulare në të gjitha situatat, me tarifa të përshtatshme të disponueshme. Kjo situatë, për shembull, është zhvilluar në Kore. Dhe kjo është ilustruar në këtë komik:
Rasti 2. Tubimet masive të njerëzve
Me siguri të gjithë kanë qenë në një situatë kaq të pakëndshme: ejani në një ekspozitë ose stadium dhe lidhja celulare zhduket. Dhe kjo është pikërisht në momentin kur dëshironi të postoni një foto apo të shkruani në rrjetet sociale.
Stadiumet
Samsung e kreu testin së bashku me operatorin japonez të telekomit KDDI në një stadium bejsbolli me 30 vende. Duke përdorur tabletët testues 5G, ne ishim në gjendje të demonstronim transmetimin e videos 4K në disa tableta njëkohësisht.
Stadiumi është një nga tre skenarët që janë ilustruar në një zonë demo të quajtur 5G City, e vendosur në Suwon (selia e Samsung). Skenarët e tjerë përfshijnë një mjedis urban (lidhja e kamerave video, sensorëve dhe tabelave të informacionit) dhe një pikë aksesi me shpejtësi të lartë për dërgimin e videos HD në një autobus në lëvizje: ndërsa ai kalon pranë pikës, filmi ka kohë për t'u shkarkuar.
Игры
Niantic, krijuesi i lojës me famë botërore të bazuar në vendndodhje Pokemon Go, ka shpresa të mëdha për 5G. Dhe ja pse: jo shumë kohë më parë, ngjarjet në grup u shfaqën në lojë - bastisjet. Bastisjet kërkojnë që ju të koordinoheni me lojtarët e tjerë për të punuar së bashku për të mposhtur një Pokemon veçanërisht të fuqishëm, dhe kjo krijon situata interesante në jetën reale. Kështu, vendndodhja kryesore legjendare e lojës me Pokemon Mewtwo më të rrallë ndodhet në Times Square në Nju Jork - mund të imagjinoni se çfarë mund të mblidhet një turmë atje, e përbërë jo vetëm nga gjuetarët e Pokemonit, por edhe vetëm turistë.
Realiteti i shtuar konsiderohet gjithashtu si një "aplikacion vrasës" për 5G. Në atë ju mund të shihni konceptin e dueleve magjike në kohë reale që po zhvillohen aktualisht nga Niantic në lojën e re të bazuar në Harry Potter. Niantic tashmë ka hyrë në partneritet me Samsung dhe operatorët Deutsche Telecom dhe SK Telecom.
Transportit
Më në fund, rasti i trenit është interesant. U shfaq një ide për t'i siguruar hekurudhës komunikime 5G për argëtim dhe rehati të pasagjerëve. Studimi i Universitetit të Bristolit : për të arritur komunikim pa ndërprerje me shpejtësi të lartë, duhet të pajisni hekurudhën me pika aksesi në një distancë prej 800 metrash nga njëra-tjetra!
Një shembull se si të vendosen pikat e hyrjes përgjatë një binar hekurudhor
Testet u kryen me sukses në një tren që funksiononte afër Tokios - e tyre dhe Samsung së bashku me operatorin e telekomit KDDI. Gjatë testeve u arrit një shpejtësi prej 1,7 Gbps dhe gjatë testit u shkarkua video 8K dhe u ngarkua video 4K nga kamera.
Raste të reja përdorimi
Por e gjithë kjo është më tepër një zgjidhje për problemet që tashmë janë të njohura për ne. Çfarë gjërash thelbësisht të reja mund të na ofrojë 5G?
Makinë e lidhur
Avantazhi kryesor është vonesa e ulët, duke i lejuar makinat të komunikojnë me njëra-tjetrën me shpejtësi deri në 500 km/h. Ndryshe nga shoferët njerëzorë, makinat më në fund do të jenë në gjendje të negociojnë mes tyre ose me infrastrukturë fikse për manovrat, duke e bërë rrugën më të sigurt. Është interesante që sistemi do të marrë parasysh kushtet e motit: të gjithë e dinë se në mot të rrëshqitshëm distanca e frenimit është më e gjatë, kështu që rregullat në një sistem të tillë duhet të ndryshojnë.
Shoqata Evropiane 5GAA (Automotive Association) tashmë bashkon më shumë se 100 prodhues të mëdhenj të telekomit dhe automjeteve në mbarë botën për të përshpejtuar vendosjen e C-V2X (Cellular Vehicle-To-Everything). Objektivat kryesore të shoqatës janë siguria gjithëpërfshirëse rrugore dhe efikasiteti i trafikut. Çiklistët dhe këmbësorët me telefona inteligjentë 5G gjithashtu mund të mbështeten në siguri. Pjesëmarrësit e trafikut në distanca deri në 1 km do të jenë në gjendje të komunikojnë drejtpërdrejt; në distanca më të gjata ata do të kenë nevojë për mbulim 5G. Sistemi do të sigurojë krijimin e korridoreve për policinë dhe ambulancat, do të sigurojë shkëmbimin e sensorëve midis makinave, drejtimin në distancë dhe mrekulli të tjera. Pas lançimit të C-V2X, shoqata planifikon të zbatojë përvojën e fituar në 5G V2X, ku do të synojë industrinë 4.0, qytetet inteligjente dhe gjithçka që lëviz përdor 5G.
Shembuj të situatave që mund të zgjidhen duke përdorur makinën e lidhur. Burimi: Qualcomm
5G do të lejojë komunikimin jo vetëm për automjetet tokësore, por edhe për avionët. Këtë vit, Samsung, së bashku me ofruesin spanjoll të internetit Orange, , si një pilot në distancë kontrolloi fluturimin e një droni duke përdorur një rrjet të vendosur 5G dhe duke marrë një transmetim video me rezolucion të lartë në kohë reale. Ofruesi amerikan Verizon bleu në 2017 , premton miliona fluturime të lidhura me 5G. Dronët e kompanisë janë tashmë të lidhur me rrjetin live 4G të Verizon.
Industria 4.0
Në përgjithësi, shprehja "Industrie 4.0" u shpik në Gjermani për programin e saj të modernizimit industrial. Shoqata (5G Alliance for Connected Industries and Automation), me seli në Gjermani, ka bashkuar kompanitë prodhuese të interesuara për të përdorur 2018G që nga viti 5. Kërkesat më të mëdha për vonesën dhe besueshmërinë vendosen nga kontrolli i lëvizjes së robotëve industrialë, ku koha e përgjigjes nuk mund të kalojë dhjetëra mikrosekonda. Kjo tani zgjidhet duke përdorur Ethernet Industrial (për shembull, standardi EtherCAT). Ka të ngjarë që 5G të konkurrojë edhe për këtë vend!
Aplikacione të tjera, të tilla si komunikimi ndërmjet kontrolluesve industrialë ose me operatorët njerëzorë, rrjetet e sensorëve, janë më pak kërkuese. Në ditët e sotme, shumica e këtyre rrjeteve përdorin kabllo, kështu që 5G me valë duket të jetë një zgjidhje ekonomikisht e qëndrueshme, përveçse lejon rikonfigurimin e shpejtë të prodhimit.
Në praktikë, fizibiliteti ekonomik do të çojë në adoptimin e 5G në fushat më të shtrenjta të punës njerëzore, siç janë drejtuesit e pirunëve në fabrika dhe magazina. Kështu, tregoi kompania evropiane inxhinierike Acciona . Karroca transmeton video 360 me definicion të lartë dhe një operator në distancë do ta ndihmojë atë të dalë nga një situatë e papritur. Karroca përdor teknologjinë 5G nga Cisco dhe Samsung.
Teknologjitë e bashkëpunimit në distancë do të shkojnë më tej. Këtë vit, u demonstrua se si një kirurg ekspert monitoron ecurinë e një operacioni të kancerit në kohë reale, që ndodh shumë kilometra larg, dhe u tregon kolegëve të tij se si ta kryejnë më mirë operacionin. Ndërsa teknologjia përmirësohet, ai do të jetë në gjendje të marrë një rol më aktiv, duke kontrolluar drejtpërdrejt instrumentet kirurgjikale.
Interneti i gjërave
Para së gjithash, 5G do të zgjidhë problemin e standardeve të komunikimit të Internetit të Gjërave të shumta dhe të mbështetura dobët, gjë që aktualisht, sipas mendimit tonë, kufizon zhvillimin e kësaj zone.
Këtu 5G mund të ofrojë sa vijon:
- Rrjetet ad hoc (pa ruter)
- Dendësi e lartë e pajisjeve të lidhura
- Mbështet komunikime me brez të ngushtë dhe me efikasitet energjie (10+ vjet me një bateri).
Por duket se biznesi i madh është akoma më i interesuar për skenarë të tjerë përveç Internetit të Gjërave. Një kërkim i shpejtë në internet nuk gjeti demonstrime nga lojtarët kryesorë të përfitimeve të 5G për Internetin e Gjërave.
Duke përfunduar këtë temë, le t'i kushtojmë vëmendje mundësisë së mëposhtme interesante. Në ditët e sotme, varësia nga një prizë ose nevoja për të zëvendësuar bateritë kufizon zgjedhjen e "sendeve". Karikimi induktiv pa tel me frekuencë të ulët funksionon vetëm në një distancë prej disa centimetrash. 5G dhe valët milimetrike të tij të drejtuara do të mundësojnë karikim efikas në distanca prej disa metrash. Edhe pse standardet aktuale nuk e specifikojnë këtë, nuk kemi dyshim se inxhinierët së shpejti do të gjejnë mënyra për të përfituar nga kjo mundësi!
Karakteristikat e zhvilluesit
Nëse jeni të interesuar për temën, ku të shkoni më tej?
Lidhjet. Ju do të jeni në gjendje të takoni personalisht lojtarët 5G në konferencat e ardhshme ruse 29-30 maj, 30-31 maj, 25-27 qershor, 24 tetor.
Ndër kontaktet akademike duhet theksuar mbajtur në Institutin e Problemeve të Transmetimit të Informacionit.
Financimi. Lojtarët kryesorë po zhvillojnë konkurse për të përdorur 5G në fusha të ndryshme. Në Verizon në SHBA kohët e fundit Konkursi "Ndërtuar mbi Sfidën 5G" për Industry 4.0, aplikacione gjithëpërfshirëse të konsumatorëve (VR/AR) dhe ide të reja (duke ndryshuar mënyrën se si jetojmë dhe punojmë). Konkursi është i hapur për bizneset e vogla të regjistruara në SHBA dhe aplikimet pranohen deri më 15 korrik. Fondi i çmimit është 1 milion dollarë. Fituesit do të shpallen në tetor të këtij viti.
Vendosja e punës. Përveç Big Four operatorëve celularë, ka disa kompani në Rusi që planifikojnë të përdorin 5G në të ardhmen e afërt. Modeli i biznesit i ofruesit kryesor të ofrimit të përmbajtjes në Rusi dhe CIS, CDNVideo, është pagesa për vëllimin e trafikut të marrë. Përdorimi i 5G, i cili potencialisht ul këtë çmim, do t'i lejojë kompanisë të reduktojë kostot. PlayKey po promovon lojëra në cloud dhe nuk është për t'u habitur që planifikon të përdorë gjithashtu 5G.
Open Source, ka të ngjarë të luajë një rol kyç në infrastrukturë. amerikane mbështet 5G. evropiane bashkon ata që duan të anashkalojnë komponentët e pronarit të infrastrukturës 5G. Fushat strategjike përfshijnë mbështetjen për modemet 5G dhe sistemet e përcaktuara me softuer, rrjetet heterogjene dhe Internetin e Gjërave. virtualizon rrjetet e aksesit në radio. Zbatimi i bërthamës së rrjetit është në dispozicion nga .
Autorët:
Stanislav Polonsky - Shef i Departamentit të Kërkimit dhe Zhvillimit të Avancuar të Qendrës Kërkimore Samsung
Tatyana Volkova - Autore e kurrikulës për projektin IoT Samsung Academy, specialiste në programet e përgjegjësisë sociale të korporatave në Qendrën Kërkimore Samsung
Burimi: www.habr.com