Nesil mobil iletişim standartlarını özellikle anlamadan bile, muhtemelen herkes 5G'nin 4G/LTE'den daha soğuk olduğu cevabını verecektir. Gerçekte her şey o kadar basit değil. Mevcut durumu dikkate alarak 5G'nin neden daha iyi/kötü olduğunu ve hangi kullanım durumlarının en umut verici olduğunu anlayalım.
Peki 5G teknolojisi bize ne vaat ediyor?
- 10 Gb/s’ye kadar onlarca kat hız artışı,
- Gecikmelerin (gecikme) onlarca kat 1 ms'ye düşürülmesi,
- Artan bağlantı güvenilirliği (paket kaybı hata oranı) yüzlerce kez,
- Bağlı cihazların yoğunluğunun (sayısının) arttırılması (106/km2).
Bütün bunlar şu yollarla elde edilir:
- çok kanallı (frekanslar ve baz istasyonları arasında paralellik)
- Radyo taşıyıcı frekanslarını birimlerden onlarca GHz'e çıkarmak (radyo kanalı kapasitesi)
5G, anında film indirme veya bir mobil uygulamayı buluta sorunsuz bir şekilde bağlama gibi geleneksel alanlarda 4G'yi geliştirecektir. Peki interneti dairelerimize ve ofislerimize kabloyla ulaştırmayı reddetmek mümkün olacak mı?
5G, yüksek bant genişliğine sahip, enerji tüketen protokolleri dar bantlı, enerji tasarruflu protokollerle birleştirerek her şeyden her şeye evrensel bağlantı sağlayacak. Bu, 4G'nin erişemeyeceği yeni yönelimlerin önünü açacak: karada ve havada makineler arası iletişim, Endüstri 4.0, Nesnelerin İnterneti. 5G işinin 3.5 yılına kadar 2035 trilyon dolar kazanacağı ve 22 milyon iş yaratacağı öngörülüyor.
Ya da değil?..
(Resim kaynağı – Reuters)
Bu nasıl çalışıyor
5G'nin nasıl çalıştığını biliyorsanız bu bölümü atlayın.
Peki yukarıda anlatıldığı gibi 5G'de bu kadar hızlı veri aktarımını nasıl başarabiliriz? Bu bir tür sihir değil, değil mi?
Hızdaki artış, daha önce kullanılmayan daha yüksek bir frekans aralığına geçiş nedeniyle meydana gelecektir. Örneğin, ev WiFi frekansı 2,4 veya 5 GHz, mevcut mobil ağların frekansı ise 2,6 GHz dahilindedir. Ama 5G denince hemen onlarca gigahertzden bahsediyoruz. Çok basit: Frekansı artırıyoruz, dalga boyunu azaltıyoruz ve veri aktarım hızı kat kat artıyor. Ve ağ bir bütün olarak boşaltılır.
İşte nasıl olduğunu ve nasıl olacağını gösteren görsel bir çizgi roman. Şuydu:
Olacak:
(Kaynak: IEEE Spectrum, )
Frekans on kat arttı, yani 5G'de çok daha kısa, milimetrik dalgalarla uğraşıyoruz. Engelleri iyi geçemezler. Buna bağlı olarak ağ mimarisi de değişiyor. Daha önce iletişim bize uzun mesafelerde iletişim sağlayan büyük, güçlü kuleler tarafından sağlanıyorduysa, şimdi her yere çok sayıda kompakt, düşük güçlü kule yerleştirmek gerekecek. Büyük şehirlerde sinyalin yüksek binalar tarafından engellenmesi nedeniyle çok sayıda istasyona ihtiyaç duyacağınızı unutmayın. Dolayısıyla, New York'u güvenle 5G ağlarıyla donatmak için şunlara ihtiyacınız var: baz istasyonu sayısı 500(!) katıdır.
Üzerinde Rus operatörler, 5G'ye geçiş onlara yaklaşık 150 milyar rubleye mal olacak - bu, 4G ağının kurulumunun önceki maliyetleriyle karşılaştırılabilir bir maliyet ve bu, 5G istasyonunun maliyetinin mevcut olanlardan daha düşük olmasına rağmen (ancak çoğu ihtiyaç vardır).
İki ağ seçeneği: sabit hat ve mobil
Güç tüketimini azaltmak ve menzili artırmak için kullanılan teknoloji beamforming - belirli bir abone için bir radyo ışınının dinamik oluşumu. Bu nasıl yapılıyor? Baz istasyonu, sinyalin nereden ve ne zaman geldiğini hatırlar (yalnızca telefonunuzdan değil, aynı zamanda engellerin yansıması olarak da gelir) ve üçgenleme yöntemlerini kullanarak yaklaşık konumunuzu hesaplar ve ardından en uygun sinyal yolunu oluşturur.
Kaynak: Analysys Mason
Ancak alıcının konumunu takip etme ihtiyacı, sabit ve mobil kullanım durumları arasında küçük bir farklılığa neden olur ve bu, farklı kullanım durumlarına da yansır (bununla ilgili daha fazla bilgi daha sonra "Tüketici Pazarı" bölümünde).
Statüko
standart
Kabul edilmiş bir 5G standardı yoktur. Teknoloji çok karmaşık ve çıkarları çatışan çok fazla oyuncu var.
5G NR standardı oldukça gelişmiş teklif aşamasındadır (Yeni Radyo) 3GPP organizasyonundan (3. Nesil Ortaklık Projesi), önceki standartlar olan 3G ve 4G'yi geliştirmiştir. 5G iki radyo frekansı bandı kullanır (Frekans aralığıveya basitçe kısaltılmış FR). FR1, 6GHz'in altındaki frekansları sunar. FR2 – 24 GHz'in üzerinde, sözde. milimetrik dalgalar. Standart, sabit ve hareketli alıcıları destekler ve yalnızca sabit alıcıları destekleyen Amerikan telekom devi Verizon'un 5GTF standardının daha da geliştirilmesidir (bu tür hizmete sabit kablosuz erişim ağları denir).
5G NR standardı üç kullanım durumu sağlar:
- eMBB (geliştirilmiş Mobil Geniş Bant) – alıştığımız mobil interneti tanımlar;
- URLLC(Ultra Güvenilir Düşük Gecikmeli İletişim) - otonom taşıma veya uzaktan ameliyat gibi görevler için tepki hızı ve güvenilirliğine yönelik yüksek gereksinimler;
- mMTC (Makine masif Tip Haberleşme) – Nadiren veri gönderen çok sayıda cihaz için destek – Nesnelerin İnterneti örneğinde, ölçüm cihazları ve izleme cihazları.
Veya kısaca resimdekinin aynısı:
Sektörün başlangıçta mevcut nakit akışlarıyla daha anlaşılır bir senaryo olarak eMBB'yi uygulamaya odaklanacağını anlamak önemlidir.
Внедрение
2018'den bu yana, örneğin Güney Kore'deki Kış Olimpiyat Oyunlarında büyük ölçekli testler gerçekleştiriliyor. 2018 yılında tüm Rusya Büyük Dörtlü operatörleri testler gerçekleştirdi. MTS yeni teknolojiyi test etti — görüntülü aramalar, yüksek tanımlı video aktarımı ve çevrimiçi oyunlar içeren kullanım durumları test edildi.
Güney Kore'de dünyada ilk kez 5G hizmeti 2018 yılı sonunda sunuldu. Gelecek yıl, 2020'de dünya çapında ticari kullanıma sunulması bekleniyor. İlk aşamada FR1 bandı mevcut 4G ağlarına eklenti olarak kullanılacak. Telekom ve Kitle İletişim Bakanlığı'nın planlarına göre Rusya'da 5 yılından itibaren nüfusu bir milyonun üzerinde olan şehirlerde 2020G görünmeye başlayacak. Uygulamada büyük ölçekli dağıtım, para kazanma becerisine göre belirlenecek ve 5G'nin bu yönü henüz net değil.
Para kazanmayla ilgili sorun nedir? Gerçek şu ki, telekom operatörleri modernizasyon için henüz ikna edici nedenler görmüyorlar: mevcut ağlar bu yükle oldukça iyi başa çıkabiliyor. Artık pazarlama açısından 5G'ye daha fazla önem veriyorlar: Telefon ekranındaki 5G simgesi, telekom operatörünün abonelerinin gözünde kesinlikle bir artı olacak. Anekdot niteliğinde bir vaka Gerçek bir ağın yokluğuna 5G simgesi yerleştiren ve rakiplerinin onu aldatma nedeniyle dava ettiği.
Yakından bakarsanız, simgenin aslında 5G Evolution anlamına gelen "5GE" olduğunu görebilirsiniz ve aniden bu, düşündüğümüz 5G değil, yalnızca pazarlamacılar tarafından mevcut bir LTE ağı için bazı iyileştirmelerle icat edilen bir etikettir.
Çip setleri
Mikroelektronik şirketleri halihazırda 5G'ye milyarlarca dolar yatırım yaptı. 5G NR hücresel modemlere yönelik çipler Samsung tarafından sunulmaktadır (), Qualcomm'un (), Huawei'nin (). Bu pazarın yeni oyuncusu Intel'in modemlerinin 2019 yılı sonuna kadar çıkması bekleniyor. Samsung modem, 10nm FinFET teknolojisi kullanılarak üretiliyor ve 2G'den başlayarak daha eski standartlarla uyumlu. 6 GHz'e kadar olan frekans aralığında 2 Gb/s'ye kadar indirme hızları sağlar; milimetrik dalga kullanıldığında hız 6 Gb/s'ye çıkar.
Telefonlar
Hemen hemen tüm Android telefon üreticileri 5G'yi tanıtma planlarını duyurdular. Samsung, Şubat 10'un sonunda Mobil Dünya Kongresi'nde amiral gemisi Galaxy S5'u 2019G versiyonuyla tanıttı. 5 Nisan'da Kore'de piyasaya sürüldü. ABD'de yeni ürün 16 Mayıs'ta ortaya çıktı ve orada telekom operatörü Verizon'un ağıyla bağlantı kuruluyor. Diğer operatörler de onlara yetişiyor: AT&T, 2'un 2019. yarısında Samsung ile birlikte ikinci bir akıllı telefonu piyasaya sürmeyi planladığını duyurdu.
Yıl boyunca, çoğu premium olmak üzere çeşitli üreticilerin 5G akıllı telefonları mağaza raflarına çıkacak. Bazı tahminlere göre yeni teknoloji, cihazların maliyetini 200-300 dolar, abonelik ücretini ise %10 artıracak.
Tüketici pazarı
Durum 1. Ev İnterneti
5G sabit kablosuz erişim ağları dairelerimizde kablolu internete alternatif olacaktır. Daha önce İnternet dairemize kabloyla geldiyse, gelecekte 5G kulesinden gelecek ve yönlendirici onu normal ev WiFi üzerinden dağıtacak. Ana oyuncu şirketleri, yönlendiricilerin satışa sunulmasını 5G ağlarının dağıtımıyla senkronize ederek hazırlıkları tamamladı. Tipik bir 5G yönlendiricinin maliyeti 700-900 ABD dolarıdır ve 2-3 Gbps indirme hızı sağlar. Bu sayede operatörler “son kilometre” problemini kendileri çözecek ve kablo döşeme maliyetini azaltacaktır. Ve mevcut omurga ağlarının 5G ağlarından gelecek artan trafikle baş edemeyeceğinden korkmanıza gerek yok: mevcut fiber optik ağ rezervinin - sözde "siyah fiber" ( koyu renkli lif).
Bu senaryo kullanıcılar için ne kadar yeni olacak? Şimdiden, bazı ülkelerde artık geleneksel ev kablolu İnternet'i kullanmıyorlar ve LTE'ye geçiyorlar: uygun tarifeler sayesinde mobil iletişimi her durumda kullanmanın daha hızlı ve daha ucuz olduğu ortaya çıktı. Bu durum örneğin Kore'de gelişti. Ve bu çizgi romanda anlatılıyor:
Durum 2. İnsanların kitlesel toplantıları
Elbette herkes çok hoş olmayan bir durumla karşı karşıya kaldı: Bir sergiye veya stadyuma geldiğinizde mobil bağlantı kesiliyor. Ve bu tam da bir fotoğraf yayınlamak veya sosyal ağlara yazmak istediğiniz an.
Stadyumlar
Samsung, testi Japon telekom operatörü KDDI ile birlikte 30 kişilik bir beyzbol stadyumunda gerçekleştirdi. Test 5G tabletlerini kullanarak, aynı anda birden fazla tablette 4K video akışını gösterebildik.
Stadyum, Suwon'da (Samsung'un genel merkezi) bulunan 5G City adlı demo alanında gösterilen üç senaryodan biridir. Diğer senaryolar arasında kentsel bir ortam (video kameraların, sensörlerin ve bilgi panolarının bağlanması) ve HD videoyu hareket eden bir otobüse iletmek için yüksek hızlı bir erişim noktası yer alır: Otobüs bu noktadan geçerken filmin indirilmesi için zamanı olur.
Oyunlar
Dünyaca ünlü konum tabanlı oyun Pokemon Go'nun yaratıcısı Niantic'in 5G'den büyük umutları var. İşte nedeni: çok uzun zaman önce oyunda grup etkinlikleri ortaya çıktı - baskınlar. Baskınlar, özellikle güçlü bir Pokémon'u yenmek için diğer oyuncularla birlikte çalışmanızı gerektirir ve bu, gerçek hayatta ilginç durumlar yaratır. Böylece, oyunun en nadir Pokemon Mewtwo'nun bulunduğu ana efsanevi konumu New York'taki Times Meydanı'nda bulunuyor - orada sadece Pokemon avcılarından değil, aynı zamanda sadece turistlerden oluşan bir kalabalığın toplanabileceğini hayal edebilirsiniz.
Artırılmış gerçeklik aynı zamanda 5G için “mükemmel bir uygulama” olarak değerlendiriliyor. Şöyle Niantic'in şu anda geliştirmekte olduğu gerçek zamanlı sihirli düello konseptini, Harry Potter'ı temel alan yeni oyunda görebiliyorsunuz. Niantic halihazırda Samsung ve operatörler Deutsche Telecom ve SK Telecom ile ortaklıklara girmiştir.
Ulaşım
Son olarak tren olayı ilginç. Eğlence ve yolcu konforu için demiryoluna 5G iletişimi sağlama fikri ortaya çıktı. Bristol Üniversitesi araştırması : Yüksek hızlı kesintisiz iletişim elde etmek için demiryolunu birbirinden 800 metre uzaklıktaki erişim noktalarıyla donatmanız gerekir!
Erişim noktalarının demiryolu hattı boyunca nasıl yerleştirileceğine dair bir örnek
Tokyo yakınlarında çalışan bir trende testler başarıyla gerçekleştirildi. ve Samsung, telekom operatörü KDDI ile birlikte. Testler sırasında 1,7 Gbps hıza ulaşıldı ve test sırasında kameradan 8K video indirildi ve 4K video yüklendi.
Yeni kullanım durumları
Ancak tüm bunlar daha ziyade bize tanıdık gelen sorunlara bir çözüm. 5G bize temelde hangi yeni şeyleri sunabilir?
Bağlı araba
Başlıca avantajı, makinelerin birbirleriyle 500 km/saat'e varan hızlarda iletişim kurmasına olanak tanıyan düşük gecikme süresidir. İnsan sürücülerin aksine, arabalar nihayet kendi aralarında ya da sabit altyapıyla manevralar konusunda anlaşabilecek ve bu da yolu daha güvenli hale getirecek. Sistemin hava koşullarını dikkate alması ilginç: Herkes kaygan havalarda fren mesafesinin daha uzun olduğunu biliyor, dolayısıyla böyle bir sistemdeki kuralların değişmesi gerekiyor.
Avrupa 5GAA (Otomotiv Birliği), C-V100X (Hücresel Araçtan Her Şeye) sisteminin dağıtımını hızlandırmak için halihazırda dünya çapında 2'den fazla büyük telekom ve otomobil üreticisini bir araya getiriyor. Derneğin temel hedefleri kapsamlı yol güvenliği ve trafik verimliliğidir. 5G akıllı telefonlara sahip bisikletçiler ve yayalar da güvenliğe güvenebilir. 1 km'ye kadar mesafelerdeki trafik katılımcıları doğrudan iletişim kurabilecek, daha uzak mesafelerde ise 5G kapsama alanına ihtiyaç duyacaklar. Sistem, polis ve ambulanslar için koridorların oluşturulmasını sağlayacak, arabalar arasında sensör değişimini, uzaktan sürüşü ve diğer mucizeleri sağlayacak. C-V2X'in piyasaya sürülmesinin ardından dernek, endüstri 5'ı, akıllı şehirleri ve hareket eden her şeyin 2G kullandığını hedef alarak 4.0G V5X'te edindiği deneyimi uygulamayı planlıyor.
Connected Car kullanılarak çözülebilecek durumlara örnekler. Kaynak: Qualcomm
5G sadece kara araçları için değil, uçaklar için de iletişime olanak sağlayacak. Bu yıl Samsung, İspanyol İnternet sağlayıcısı Orange ile birlikte, Uzaktan kumandalı bir pilotun, konuşlandırılmış bir 5G ağını kullanarak ve gerçek zamanlı olarak yüksek çözünürlüklü bir video akışı alarak bir drone'un uçuşunu nasıl kontrol ettiği. Amerikalı sağlayıcı Verizon 2017'de satın alındı , milyonlarca 5G bağlantılı uçuş vaat ediyor. Şirketin dronları zaten Verizon'un canlı 4G ağına bağlı.
Endüstri 4.0
Genel olarak “Endüstri 4.0” ifadesi Almanya'da endüstriyel modernizasyon programı için icat edildi. Dernek Merkezi Almanya'da bulunan (5G Alliance for Connected Industries and Automation), 2018 yılından bu yana 5G kullanımına ilgi duyan imalat şirketlerini bir araya getiriyor. Gecikme ve güvenilirlik açısından en büyük gereksinimler, yanıt süresinin onlarca mikrosaniyeyi aşamadığı endüstriyel robotların hareket kontrolü tarafından dayatılmaktadır. Bu durum artık Endüstriyel Ethernet (örneğin EtherCAT standardı) kullanılarak çözülmektedir. 5G'nin de bu niş için rekabet etmesi muhtemel!
Endüstriyel kontrolörler veya insan operatörler ile sensör ağları arasındaki iletişim gibi diğer uygulamalar daha az talepkardır. Günümüzde bu ağların çoğu kablo kullanıyor, dolayısıyla kablosuz 5G, üretimin hızla yeniden yapılandırılmasına olanak sağlamanın yanı sıra ekonomik açıdan da uygun bir çözüm gibi görünüyor.
Pratikte ekonomik fizibilite, fabrika ve depolardaki forklift sürücüleri gibi insan emeğinin en pahalı olduğu alanlarda 5G'nin benimsenmesine yol açacaktır. Böylece Avrupalı mühendislik şirketi Acciona şunu gösterdi: . Araba, 360 derecelik videoyu yüksek çözünürlükte iletir ve uzaktaki bir operatör, beklenmedik bir durumdan kurtulmasına yardımcı olur. Sepet, Cisco ve Samsung'un 5G teknolojisini kullanıyor.
Uzaktan işbirliği teknolojileri daha da ileri gidecek. Bu yıl, uzman bir cerrahın kilometrelerce uzaktaki bir kanser ameliyatının ilerleyişini gerçek zamanlı olarak nasıl takip ettiği ve meslektaşlarına ameliyatı en iyi şekilde nasıl gerçekleştireceklerini gösterdiği gösterildi. Teknoloji geliştikçe cerrahi aletleri doğrudan kontrol ederek daha aktif rol alabilecek.
şeylerin Internet
Her şeyden önce 5G, bize göre şu anda bu alanın gelişimini sınırlayan çok sayıda ve yetersiz desteklenen Nesnelerin İnterneti iletişim standartları sorununu çözecektir.
Burada 5G şunları sunabilir:
- Özel ağlar (yönlendiriciler olmadan)
- Bağlı cihazların yüksek yoğunluğu
- Dar bantlı, enerji tasarruflu (tek pille 10 yıldan fazla) iletişimi destekler
Ancak görünen o ki büyük şirketler Nesnelerin İnterneti dışındaki diğer senaryolarla hâlâ daha fazla ilgileniyor. Hızlı bir internet araması, önemli oyuncular tarafından 5G'nin Nesnelerin İnterneti açısından faydalarını gösteren hiçbir gösteri bulamadı.
Bu konuyu bitirirken şu ilginç olasılığa dikkat edelim. Günümüzde prize bağımlılık ya da pil değiştirme ihtiyacı “malzeme” seçimini sınırlıyor. Düşük frekanslı endüktif kablosuz şarj yalnızca birkaç santimetrelik bir mesafede çalışır. 5G ve yönlü milimetre dalgaları, birkaç metrelik mesafelerde verimli şarj olanağı sağlayacak. Her ne kadar mevcut standartlar bunu belirtmese de mühendislerin yakında bu fırsattan yararlanmanın yollarını bulacağından hiç şüphemiz yok!
Geliştiriciler İçin Fırsatlar
Konuyla ilgileniyorsanız, bundan sonra nereye gitmeli?
Bağlantılar. Yaklaşan Rusya konferanslarında 5G oyuncularıyla kişisel olarak tanışabileceksiniz 29-30 Mayıs, 30-31 Mayıs, 25-27 Haziran, 24 Ekim.
Akademik bağlantılar arasında şunlara dikkat edilmelidir: Bilgi İletim Sorunları Enstitüsü'nde düzenlendi.
Fon. Önemli oyuncular 5G'nin çeşitli alanlarda kullanılmasına yönelik yarışmalar düzenliyor. Son zamanlarda ABD Verizon'da Endüstri 5, sürükleyici tüketici uygulamaları (VR/AR) ve çığır açan fikirler (yaşama ve çalışma şeklimizi değiştirme) için "Dahili 4.0G Mücadelesi" yarışması. Yarışma kayıtlı ABD'li küçük işletmelere açık ve başvurular 15 Temmuz'a kadar kabul ediliyor. Ödül fonu 1 milyon dolar. Kazananlar bu yılın ekim ayında açıklanacak.
yerleştirme. Rusya'da Dört Büyük mobil operatörün yanı sıra yakın gelecekte 5G'yi kullanmayı planlayan birçok şirket var. Rusya ve BDT'nin önde gelen içerik dağıtım sağlayıcısı CDNVideo'nun iş modeli, alınan trafik hacmine göre ödeme yapmaktır. Potansiyel olarak bu fiyatı düşüren 5G kullanımı, şirketin maliyetleri düşürmesine olanak tanıyacak. PlayKey, buluttaki oyunların tanıtımını yapıyor ve 5G'yi de kullanmayı planlaması şaşırtıcı değil.
Açık KaynakAltyapıda önemli bir rol oynayacak gibi görünüyor. Amerikan 5G'yi destekliyor. Avrupalı 5G altyapısının özel bileşenlerini bypass etmek isteyenleri bir araya getiriyor. Stratejik alanlar arasında 5G modemler ve yazılım tanımlı sistemler, heterojen ağlar ve Nesnelerin İnterneti desteği yer alıyor. Radyo erişim ağlarını sanallaştırır. Ağ çekirdeğinin uygulanması şu adreste mevcuttur: .
Yazarlar:
Stanislav Polonsky - Samsung Araştırma Merkezi İleri Araştırma ve Geliştirme Departmanı Başkanı
Tatyana Volkova - IoT projesi Samsung Academy müfredatının yazarı, Samsung Araştırma Merkezi'nde kurumsal sosyal sorumluluk programlarında uzman
Kaynak: habr.com