5G az intelligens világért

Az általános vélekedés szerint a dolgok internetének igazi forradalmát csak az ötödik generációs mobilinternet-hálózat népszerűsítése fogja okozni. Ez a hálózat továbbra is létrejön, de az üzlet nem néz rá most az IoT infrastruktúra bevezetésével.

A szakértők arra számítanak, hogy az 5G nem evolúció, hanem a mobiltechnológia teljes átalakulása. Ennek át kell alakítania az ilyen típusú kommunikációhoz kapcsolódó teljes iparágat. 2017 februárjában a barcelonai Mobile World Congress előadásán a Deutsche Telekom képviselője még azt nyilatkozta, hogy okostelefonok megszűnnek létezni. Amikor népszerűvé válik, mindig online leszünk, szinte mindennel, ami körülvesz bennünket. És attól függően, hogy melyik piaci szegmens használja ezt a technológiát (telemedicina, hanghívások, játékplatformok, webböngészés), a hálózat eltérően fog viselkedni.

5G hálózati sebesség a korábbi megoldásokhoz képest

Ugyanezen az MWC-n mutatkoztak be az 5G hálózat első kereskedelmi alkalmazásai – bár ez a megfogalmazás kétségeket ébreszt, mert egyelőre nem tudni, hogy mi lesz valójában. A feltételezések teljesen ellentmondásosak. Egyes források azt állítják, hogy az 5G várhatóan több tízezer megabit/másodperc átviteli sebességet biztosít több ezer felhasználó számára egyszerre. A Nemzetközi Távközlési Unió (ITU) néhány hónapja bejelentett 5G-re vonatkozó előzetes specifikációja szerint a késések nem haladhatják meg a 4 ms-t. Az adatokat 20 Gbps sebességgel kell letölteni és 10 Gbps sebességgel feltölteni. Úgy tudjuk, hogy az ITU idén ősszel szeretné bejelenteni az új hálózat végleges verzióját. Egy dologban mindenki egyetért – az 5G hálózatnak több százezer érzékelő egyidejű vezeték nélküli kapcsolatát kell biztosítania, ami kulcsfontosságú a dolgok internetéhez és a mindenütt elérhető szolgáltatásokhoz.

Az olyan vezető cégek, mint az AT&T, az NTT DOCOMO, az SK Telecom, a Vodafone, az LG Electronic, a Sprint, a Huawei, a ZTE, a Qualcomm, az Intel és még sokan mások egyértelműen támogatásukat fejezik ki az 5G szabványosítási ütemterv felgyorsítása mellett. Valamennyi érdekelt fél már 2019-ben el kívánja kezdeni ennek a koncepciónak a kereskedelmi forgalomba hozatalát. Másrészt az Európai Unió bejelentette az 5G PPP tervet () a következő generációs hálózatok fejlesztési irányának meghatározására. 2020-ig az uniós országoknak fel kell szabadítaniuk az ehhez a szabványhoz fenntartott 700 MHz-es frekvenciát.

Az 5G hálózat az új technológiák ajándéka

Egyedülálló dolgokhoz nincs szükség 5G-re

Az Ericsson szerint tavaly év végén 5,6 milliárd eszköz működött (, IoT). Ebből csak mintegy 400 millióan dolgoztak mobilhálózatokkal, a többiek pedig olyan kis hatótávolságú hálózatokkal, mint a Wi-Fi, a Bluetooth vagy a ZigBee.

A dolgok internetének valódi fejlődése nagyon gyakran az 5G hálózatokhoz kötődik. Az új technológiák első alkalmazásai – kezdetben az üzleti szférában – két-három év múlva jelenhetnek meg. Az új generációs hálózatokhoz való hozzáférésre azonban az egyéni ügyfelek számára legkorábban 2025-től számíthatunk. Az 5G technológia előnye többek között, hogy egy négyzetkilométernyi területen összeszerelt millió készüléket képes kezelni. Hatalmas számnak tűnik, de ha figyelembe vesszük, hogy mit mond az IoT jövőképe okos városokamelyben a városi infrastruktúra mellett a járművek (beleértve az autonóm autókat is) és a háztartási (okosotthonok) és irodai eszközök, valamint például üzletek és az azokban tárolt áruk kapcsolódnak, ez a négyzetkilométerenkénti millió már nem tűnik annak. nagy. Különösen a városközpontban vagy a nagy irodakoncentrációjú területeken.

Ügyeljen azonban arra, hogy sok hálózatra csatlakoztatott eszköz és a rájuk helyezett érzékelők nem igényelnek túl nagy sebességet, mert kis adatrészleteket továbbítanak. Az ultragyors internetre nincs szükség ATM-nek vagy fizetési terminálnak. Nem szükséges, hogy a védelmi rendszerben legyen füst- és hőmérsékletérzékelő, amely tájékoztatja például a fagylaltgyártót az üzletekben lévő hűtőszekrények állapotáról. Nincs szükség nagy sebességre és alacsony késleltetésre az utcai világítás figyeléséhez és vezérléséhez, az áram- és vízmérők adatainak továbbításához, az IoT-re csatlakoztatott otthoni eszközök okostelefonjával történő távvezérléséhez vagy a logisztikához.

Ma bár rendelkezünk LTE technológiával, amivel másodpercenként több tíz vagy akár több száz megabites adatot küldhetünk mobilhálózaton, a dolgok internetében működő készülékek jelentős része továbbra is használja 2G hálózatok, azaz 1991 óta eladó. GSM szabvány.

Annak az árkorlátnak a leküzdésére, amely sok vállalatot eltántorít az IoT jelenlegi tevékenységei során való használatától, és ezáltal lassítja annak fejlődését, olyan technológiákat fejlesztettek ki, amelyek a kis adatcsomagokat továbbító eszközöket támogatják. Ezek a hálózatok a mobilszolgáltatók által használt frekvenciákat és az engedély nélküli sávot egyaránt használják. Az olyan technológiák, mint az LTE-M és az NB-IoT (más néven NB-LTE) az LTE hálózatok által használt sávban működnek, míg az EC-GSM-IoT (más néven EC-EGPRS) a 2G hálózatok által használt sávot használja. A licenc nélküli tartományban olyan megoldások közül választhat, mint a LoRa, a Sigfox és az RPMA.

A fenti lehetőségek mindegyike széles választékot kínál, és úgy vannak kialakítva, hogy a végkészülékek a lehető legolcsóbbak legyenek, és a lehető legkevesebb energiát fogyasztják, és így akár több évig is működjenek akkumulátorcsere nélkül. Innen ered a gyűjtőnevük - (alacsony fogyasztás, nagy hatótáv). A mobilszolgáltatók számára elérhető tartományban működő LPWA hálózatokhoz csak szoftverfrissítésre van szükség. A kereskedelmi LPWA hálózatok fejlesztését a Gartner és az Ovum kutatócégek az IoT fejlesztésének egyik legfontosabb eseményeként tartják számon.

Az üzemeltetők különböző technológiákat alkalmaznak. A holland KPN, amely tavaly indította el országos hálózatát, a LoRát választotta, és érdeklődik az LTE-M iránt. A Vodafone csoport az NB-IoT-t választotta – idén Spanyolországban kezdte meg a hálózat kiépítését, Németországban, Írországban és Spanyolországban is tervez ilyen hálózat kiépítését. A Deutsche Telekom az NB-IoT-t választotta, és bejelentette, hogy hálózata nyolc országban indul, köztük Lengyelországban. A spanyol Telefonica a Sigfoxot és az NB-IoT-t választotta. A francia Orange LoRa hálózat kiépítésébe kezdett, majd bejelentette, hogy megkezdi az LTE-M hálózatok kiépítését Spanyolországból és Belgiumból azokban az országokban, ahol működik, így valószínűleg Lengyelországban is.

Az LPWA hálózat kiépítése azt jelentheti, hogy egy adott IoT ökoszisztéma fejlesztése gyorsabban kezdődik meg, mint az 5G hálózatok. Az egyik bővítése nem zárja ki a másikat, mert mindkét technológia elengedhetetlen a jövő intelligens hálózatához.

Az 5G vezeték nélküli kapcsolatokhoz egyébként is nagy szükség lesz energia. Az említett tartományok mellett a tavalyi évben be kell vezetni egy módot az energiamegtakarításra az egyes készülékek szintjén. Bluetooth web platform. Intelligens izzók, zárak, érzékelők stb. hálózata fogja használni. A technológia lehetővé teszi, hogy speciális alkalmazások nélkül közvetlenül kapcsolódjon IoT-eszközökhöz egy webböngészőből vagy webhelyről.

Webes Bluetooth technológia megjelenítése

5G előtt

Érdemes tudni, hogy egyes cégek évek óta folytatják az 5G technológiát. A Samsung például 5 óta dolgozik 2011G hálózati megoldásain. Ez idő alatt 1,2 Gb / s átvitelt lehetett elérni egy 110 km / h sebességgel haladó járműben. és 7,5 Gbps álló vevő esetén.

Sőt, már léteznek kísérleti 5G hálózatok, amelyeket különböző cégekkel együttműködésben hoztunk létre. Jelenleg azonban még korai az új hálózat küszöbön álló és valóban globális szabványosításáról beszélni. Az Ericsson Svédországban és Japánban teszteli, de az új szabvánnyal működő kis fogyasztói eszközök még messze vannak. 2018-ban a vállalat a svéd TeliaSonera szolgáltatóval együttműködve elindítja az első kereskedelmi 5G hálózatokat Stockholmban és Tallinnban. Kezdetben lesz városi hálózatok, és 5-ig kell várnunk a „teljes méretű” 2020G-re. Még az Ericssonnak is van az első 5G telefon. Talán a „telefon” szó végül is rossz szó. A készülék súlya 150 kg, és egy mérőberendezéssel felfegyverzett nagy buszon kell vele utazni.

Tavaly októberben a távoli Ausztráliából érkezett a hír az 5G hálózat debütálásáról. Az ilyen típusú bejelentéseket azonban távolról kell megközelíteni – 5G szabvány és specifikáció nélkül honnan lehet tudni, hogy elindult az ötödik generációs szolgáltatás? Ennek meg kell változnia, ha a szabványról megállapodnak. Ha minden a tervek szerint halad, az előre szabványosított 5G hálózatok először a 2018-as dél-koreai téli olimpián fognak megjelenni.

Milliméteres hullámok és apró sejtek

Az 5G hálózat működése több fontos technológiától függ.

A Samsung által gyártott bázisállomás

Első milliméteres hullámkapcsolatok. Egyre több eszköz csatlakozik egymáshoz vagy az internethez ugyanazon rádiófrekvencián. Ez sebességvesztést és kapcsolatstabilitási problémákat okoz. Megoldás lehet a milliméteres hullámokra váltás, pl. 30-300 GHz frekvencia tartományban. Jelenleg különösen a műholdas kommunikációban és a rádiócsillagászatban használják őket, de fő korlátjuk a rövid hatótávolság. Egy új típusú antenna megoldja ezt a problémát, és ennek a technológiának a fejlesztése még mindig folyamatban van.

A technológia az ötödik generáció második pillére. A tudósok azzal büszkélkednek, hogy már 200 méternél nagyobb távolságra is képesek milliméteres hullámokkal adatokat továbbítani. És szó szerint a nagyvárosokban 200-250 méterenként lehetnek, azaz kis bázisállomások nagyon alacsony energiafogyasztással. A kevésbé lakott területeken azonban a "kis cellák" nem működnek jól.

Ennek segítenie kell a fenti problémán MIMO technológia új generáció. A MIMO a 4G szabványban is használt megoldás, amely képes növelni a vezeték nélküli hálózatok kapacitását. A titok a többantennás adásban rejlik az adó és a vevő oldalon. A következő generációs állomások nyolcszor annyi portot tudnak kezelni, mint ma, hogy egyszerre küldjenek és fogadjanak adatokat. Így a hálózati áteresztőképesség 22%-kal nő.

Az 5G másik fontos technikája az, hogynyalábformálás“. Ez egy jelfeldolgozási módszer, hogy az adatok az optimális útvonalon juthassanak el a felhasználóhoz. segíti, hogy a milliméteres hullámok koncentrált nyalábban érjék el a készüléket, nem pedig mindenirányú átvitelen keresztül. Így nő a jelerősség és csökken az interferencia.

Az ötödik generáció ötödik eleme legyen az ún full duplex. A duplex egy kétirányú átvitel, azaz olyan, amelyben az információ adása és vétele mindkét irányban lehetséges. A full duplex azt jelenti, hogy az adatok átvitele megszakítás nélkül történik. Ezt a megoldást folyamatosan fejlesztik a legjobb paraméterek elérése érdekében.

 

Hatodik generáció?

A laborok azonban már dolgoznak valamin, ami még az 5G-nél is gyorsabb – bár megint nem tudjuk pontosan, mi az ötödik generáció. Japán tudósok egy jövőbeli vezeték nélküli adatátvitelt készítenek, mintegy a következő, hatodik verziót. Ez a 300 GHz-es és magasabb frekvenciák használatából áll, és az elért sebesség 105 Gb / s lesz minden csatornán. Az új technológiák kutatása és fejlesztése több éve folyik. Tavaly novemberben az 500 GHz-es terahertzes sáv használatával 34 Gb/s, majd a 160-300 GHz-es sávban (nyolc csatorna 500 GHz-es időközönként modulálva) adóval 25 Gb/s-ot értek el. ) - vagyis az 5G hálózat elvárt képességeinek sokszorosát eredményezi. A legújabb siker a Hirosimai Egyetem tudóscsoportjának és a Panasonic alkalmazottainak egyidejű munkája. A technológiával kapcsolatos információk felkerültek az egyetem honlapjára, a terahertz-hálózat feltételezéseit és mechanizmusát 2017 februárjában az ISSCC San Francisco-i konferencián ismertették.

Mint ismeretes, a működési frekvencia növelése nem csak gyorsabb adatátvitelt tesz lehetővé, hanem jelentősen csökkenti a jel lehetséges hatótávolságát, valamint növeli annak érzékenységét mindenféle interferenciára. Ez azt jelenti, hogy egy meglehetősen összetett és sűrűn elosztott infrastruktúrát kell kiépíteni.

Azt is érdemes megjegyezni, hogy a forradalmak – mint például a 2020-ra tervezett 5G hálózat, majd a feltételezett még gyorsabb terahertzes hálózat – azt jelentik, hogy több millió készüléket kell lecserélni új szabványokhoz igazodó verziókra. Ez valószínűleg jelentősen… lelassítja a változás ütemét, és a tervezett forradalom valójában evolúcióvá válik.

Ahhoz, hogy továbbra is Témaszám havilap legújabb számában.