5G pentru lumea inteligentă

Se crede larg că adevărata revoluție a Internetului Lucrurilor va fi cauzată doar de popularizarea rețelei de internet mobil de generația a cincea. Această rețea va fi în continuare creată, dar afacerile nu se uită la ea acum odată cu introducerea infrastructurii IoT.

Experții se așteaptă ca 5G să nu fie o evoluție, ci o transformare completă a tehnologiei mobile. Acest lucru ar trebui să transforme întreaga industrie asociată cu acest tip de comunicare. În februarie 2017, în cadrul unei prezentări la Mobile World Congress de la Barcelona, ​​un reprezentant al Deutsche Telekom chiar a declarat că, din cauza smartphone-urile vor înceta să mai existe. Când va deveni popular, vom fi mereu online, cu aproape tot ce ne înconjoară. Și în funcție de segmentul de piață care va folosi această tehnologie (telemedicină, apeluri vocale, platforme de jocuri, navigare pe web), rețeaua se va comporta diferit.

Viteza rețelei 5G în comparație cu soluțiile anterioare

În cadrul aceluiași MWC au fost prezentate primele aplicații comerciale ale rețelei 5G – deși această formulare ridică unele îndoieli, pentru că încă nu se știe ce va fi de fapt. Ipotezele sunt complet inconsistente. Unele surse susțin că 5G este de așteptat să ofere viteze de transmisie de zeci de mii de megabiți pe secundă pentru mii de utilizatori simultan. Specificația preliminară pentru 5G, anunțată în urmă cu câteva luni de Uniunea Internațională a Telecomunicațiilor (ITU), sugerează că întârzierile nu vor depăși 4 ms. Datele trebuie descărcate la 20 Gbps și încărcate la 10 Gbps. Știm că ITU dorește să anunțe versiunea finală a noii rețele în această toamnă. Toată lumea este de acord cu un singur lucru - rețeaua 5G trebuie să ofere conexiunea wireless simultană a sute de mii de senzori, ceea ce este cheia pentru Internetul lucrurilor și serviciile omniprezente.

Companii de top precum AT&T, NTT DOCOMO, SK Telecom, Vodafone, LG Electronic, Sprint, Huawei, ZTE, Qualcomm, Intel și multe altele și-au exprimat clar sprijinul pentru accelerarea cronologiei standardizării 5G. Toate părțile interesate doresc să înceapă comercializarea acestui concept încă din 2019. Pe de altă parte, Uniunea Europeană a anunțat planul 5G PPP () pentru a determina direcția de dezvoltare a rețelelor de generație următoare. Până în 2020, țările UE trebuie să lanseze frecvența de 700 MHz rezervată acestui standard.

Rețeaua 5G este un dar al noilor tehnologii

Lucrurile individuale nu au nevoie de 5G

Potrivit Ericsson, la sfârșitul anului trecut, în (, IoT) erau în funcțiune 5,6 miliarde de dispozitive. Dintre aceștia, doar aproximativ 400 de milioane au lucrat cu rețele mobile, iar restul cu rețele cu rază scurtă de acțiune precum Wi-Fi, Bluetooth sau ZigBee.

Dezvoltarea reală a Internetului lucrurilor este foarte des asociată cu rețelele 5G. Primele aplicații ale noilor tehnologii, inițial în sectorul de afaceri, pot apărea în doi-trei ani. Cu toate acestea, ne putem aștepta la accesul la rețelele de generație următoare pentru clienții individuali nu mai devreme de 2025. Avantajul tehnologiei 5G este, printre altele, capacitatea de a gestiona un milion de dispozitive asamblate pe o suprafață de un kilometru pătrat. S-ar părea un număr uriaș, dar dacă țineți cont de ceea ce spune viziunea IoT orașe inteligenteîn care, pe lângă infrastructura urbană, sunt conectate vehicule (inclusiv mașini autonome) și casnice (case inteligente) și dispozitive de birou, precum și, de exemplu, magazinele și bunurile depozitate în acestea, acest milion pe kilometru pătrat încetează să pară așa mare. Mai ales in centrul orasului sau zonele cu o concentratie mare de birouri.

Rețineți, însă, că multe dispozitive conectate la rețea și senzorii așezați pe acestea nu necesită viteze foarte mari, deoarece transmit mici porțiuni de date. Internetul ultra-rapid nu este nevoie de un bancomat sau de un terminal de plată. Nu este necesar să existe un senzor de fum și temperatură în sistemul de protecție, informând, de exemplu, un producător de înghețată despre condițiile din frigiderele din magazine. Vitezele mari și latența scăzută nu sunt necesare pentru monitorizarea și controlul iluminatului stradal, pentru transmiterea datelor de la contoarele de energie electrică și apă, pentru controlul de la distanță folosind un smartphone a dispozitivelor de acasă conectate la IoT sau în logistică.

Astăzi, deși avem tehnologia LTE, care ne permite să trimitem câteva zeci sau chiar sute de megabiți de date pe secundă prin rețelele mobile, o parte semnificativă a dispozitivelor care operează în Internetul lucrurilor încă mai folosesc rețele 2G, adică este în vânzare din 1991. Standard GSM.

Pentru a depăși bariera de preț care descurajează multe companii să folosească IoT în activitățile lor curente și, astfel, încetinește dezvoltarea acestuia, au fost dezvoltate tehnologii pentru a construi rețele menite să susțină dispozitivele care transmit pachete de date mici. Aceste rețele folosesc atât frecvențele utilizate de operatorii de telefonie mobilă, cât și banda fără licență. Tehnologii precum LTE-M și NB-IoT (numite și NB-LTE) operează în banda folosită de rețelele LTE, în timp ce EC-GSM-IoT (numit și EC-EGPRS) utilizează banda folosită de rețelele 2G. În gama fără licență, puteți alege dintre soluții precum LoRa, Sigfox și RPMA.

Toate opțiunile de mai sus oferă o gamă largă și sunt proiectate în așa fel încât dispozitivele finale să fie cât mai ieftine și să consume cât mai puțină energie, și astfel să funcționeze fără a schimba bateria chiar și pentru câțiva ani. De aici și numele lor colectiv - (consum redus de energie, rază lungă). Rețelele LPWA care operează în intervalele disponibile pentru operatorii de telefonie mobilă au nevoie doar de o actualizare software. Dezvoltarea rețelelor comerciale LPWA este considerată de companiile de cercetare Gartner și Ovum drept unul dintre cele mai importante evenimente în dezvoltarea IoT.

Operatorii folosesc tehnologii diferite. Dutch KPN, care și-a lansat rețeaua națională anul trecut, a ales LoRa și este interesat de LTE-M. Grupul Vodafone a ales NB-IoT - anul acesta a început să construiască o rețea în Spania și are in plan să construiască o astfel de rețea în Germania, Irlanda și Spania. Deutsche Telekom a ales NB-IoT și anunță că rețeaua sa va fi lansată în opt țări, inclusiv Polonia. Telefonica spaniolă a ales Sigfox și NB-IoT. Orange în Franța a început să construiască o rețea LoRa și apoi a anunțat că va începe să lanseze rețele LTE-M din Spania și Belgia în țările în care operează și, prin urmare, probabil și în Polonia.

Construcția rețelei LPWA poate însemna că dezvoltarea unui ecosistem specific IoT va începe mai repede decât rețelele 5G. Extinderea uneia nu o exclude pe cealaltă, deoarece ambele tehnologii sunt esențiale pentru rețeaua inteligentă a viitorului.

Oricum, conexiunile wireless 5G vor avea nevoie de mult energie. Pe lângă gamele menționate mai sus, ar trebui lansat anul trecut o modalitate de economisire a energiei la nivelul dispozitivelor individuale. Platformă web Bluetooth. Va fi folosit de o rețea de becuri inteligente, încuietori, senzori etc. Tehnologia vă permite să vă conectați la dispozitive IoT direct dintr-un browser web sau un site web fără a fi nevoie de aplicații speciale.

Vizualizarea tehnologiei Web Bluetooth

5G înainte

Merită să știți că unele companii urmăresc tehnologia 5G de ani de zile. De exemplu, Samsung lucrează la soluțiile sale de rețea 5G din 2011. În acest timp, a fost posibil să se realizeze o transmisie de 1,2 Gb/s într-un vehicul care se deplasează cu o viteză de 110 km/h. și 7,5 Gbps pentru un receptor în picioare.

Mai mult, rețelele experimentale 5G există deja și au fost create în colaborare cu diverse companii. Cu toate acestea, în acest moment este încă prea devreme să vorbim despre standardizarea iminentă și cu adevărat globală a noii rețele. Ericsson îl testează în Suedia și Japonia, dar dispozitivele mici de consum care vor funcționa cu noul standard sunt încă departe. În 2018, în cooperare cu operatorul suedez TeliaSonera, compania va lansa primele rețele comerciale 5G în Stockholm și Tallinn. Inițial va fi rețelele orașuluiși va trebui să așteptăm până în 5 pentru 2020G „full-size”. Ericsson chiar are primul telefon 5G. Poate că cuvântul „telefon” este, până la urmă, cuvântul greșit. Aparatul cântărește 150 kg și trebuie să călătoriți cu el într-un autobuz mare înarmat cu echipamente de măsurare.

În octombrie anul trecut, știrile despre debutul rețelei 5G au venit din îndepărtata Australia. Cu toate acestea, aceste tipuri de rapoarte ar trebui abordate la distanță – de unde știți, fără un standard și specificație 5G, că a fost lansat un serviciu de generația a cincea? Acest lucru ar trebui să se schimbe după ce standardul este convenit. Dacă totul decurge conform planului, rețelele 5G pre-standardizate își vor face prima apariție la Jocurile Olimpice de iarnă din 2018 din Coreea de Sud.

Unde milimetrice și celule minuscule

Funcționarea rețelei 5G depinde de mai multe tehnologii importante.

Stație de bază produsă de Samsung

în primul rând conexiuni unde milimetrice. Din ce în ce mai multe dispozitive se conectează între ele sau la internet folosind aceleași frecvențe radio. Acest lucru cauzează pierderi de viteză și probleme de stabilitate a conexiunii. Soluția poate fi trecerea la unde milimetrice, de exemplu. în intervalul de frecvență 30-300 GHz. Ele sunt utilizate în prezent în special în comunicațiile prin satelit și radioastronomie, dar principala lor limitare a fost raza lor scurtă. Un nou tip de antenă rezolvă această problemă, iar dezvoltarea acestei tehnologii este încă în desfășurare.

Tehnologia este al doilea pilon al celei de-a cincea generații. Oamenii de știință se laudă că sunt deja capabili să transmită date folosind unde milimetrice pe o distanță mai mare de 200 m. Și literalmente la fiecare 200-250 m în orașele mari pot exista, adică stații de bază mici, cu un consum foarte scăzut de energie. Cu toate acestea, în zonele mai puțin populate, „celule mici” nu funcționează bine.

Acest lucru ar trebui să ajute la problema de mai sus Tehnologia MIMO nouă generație. MIMO este o soluție folosită și în standardul 4G care poate crește capacitatea unei rețele wireless. Secretul este transmisia cu mai multe antene pe partea de transmisie și de recepție. Stațiile de generație următoare pot gestiona de opt ori mai multe porturi decât în ​​prezent pentru a trimite și primi date în același timp. Astfel, debitul rețelei este crescut cu 22%.

O altă tehnică importantă pentru 5G este aceea că „formarea fasciculului„. Este o metodă de procesare a semnalului, astfel încât datele să fie livrate utilizatorului pe traseul optim. ajută undele milimetrice să ajungă la dispozitiv într-un fascicul concentrat, mai degrabă decât printr-o transmisie omnidirecțională. Astfel, puterea semnalului este crescută și interferența este redusă.

Al cincilea element al celei de-a cincea generații ar trebui să fie așa-numitul full duplex. Duplexul este o transmisie în două sensuri, adică una în care transmiterea și recepția de informații este posibilă în ambele sensuri. Full duplex înseamnă că datele sunt transmise fără întrerupere a transmisiei. Această soluție este în mod constant îmbunătățită pentru a obține cei mai buni parametri.

 

A șasea generație?

Cu toate acestea, laboratoarele lucrează deja la ceva chiar mai rapid decât 5G - deși, din nou, nu știm exact ce este a cincea generație. Oamenii de știință japonezi creează o viitoare transmisie de date fără fir, așa cum ar fi, următoarea, a șasea versiune. Constă în folosirea de frecvențe de la 300 GHz și mai mari, iar vitezele realizate vor fi de 105 Gb/s pe fiecare canal. Cercetarea și dezvoltarea de noi tehnologii au loc de câțiva ani. În noiembrie anul trecut, s-au atins 500 Gb/s folosind banda teraherți de 34 GHz, iar apoi 160 Gb/s folosind un transmițător în banda 300-500 GHz (opt canale modulate la intervale de 25 GHz). ) - adică rezultate de multe ori mai mari decât capacitățile așteptate ale rețelei 5G. Cel mai recent succes este munca unui grup de oameni de știință de la Universitatea din Hiroshima și a angajaților Panasonic în același timp. Informațiile despre tehnologie au fost postate pe site-ul universității, ipotezele și mecanismul rețelei de teraherți au fost prezentate în februarie 2017 la conferința ISSCC din San Francisco.

După cum știți, o creștere a frecvenței de funcționare nu numai că permite un transfer mai rapid de date, dar, de asemenea, reduce semnificativ gama posibilă a semnalului și, de asemenea, crește susceptibilitatea acestuia la tot felul de interferențe. Aceasta înseamnă că este necesar să se construiască o infrastructură destul de complexă și dens distribuită.

De asemenea, merită remarcat faptul că revoluțiile - precum rețeaua 2020G planificată pentru 5 și apoi ipotetica rețea teraherți și mai rapidă - înseamnă că milioane de dispozitive trebuie înlocuite cu versiuni adaptate noilor standarde. Este posibil ca acest lucru să... încetinească semnificativ rata schimbării și să facă ca revoluția intenționată să devină de fapt o evoluție.

Va urma Numărul subiectului în ultimul număr al lunarului.