5G za pametni svet

Razširjeno je prepričanje, da bo pravo revolucijo interneta stvari povzročila šele popularizacija mobilnega internetnega omrežja pete generacije. To omrežje bo še vedno nastalo, vendar ga podjetja zdaj z uvedbo infrastrukture interneta stvari ne gledajo.

Strokovnjaki pričakujejo, da 5G ne bo evolucija, ampak popolna preobrazba mobilne tehnologije. To bi moralo preoblikovati celotno industrijo, povezano s tovrstno komunikacijo. Februarja 2017 je med predstavitvijo na Mobile World Congress v Barceloni predstavnik Deutsche Telekoma celo izjavil, da zaradi pametni telefoni bodo prenehali obstajati. Ko bo postal priljubljen, bomo vedno na spletu, s skoraj vsem, kar nas obdaja. In odvisno od tega, kateri segment trga bo uporabljal to tehnologijo (telemedicina, glasovni klici, igralne platforme, brskanje po spletu), se bo omrežje obnašalo različno.

Hitrost omrežja 5G v primerjavi s prejšnjimi rešitvami

Na istem MWC-ju so bile prikazane prve komercialne aplikacije omrežja 5G - čeprav to besedilo vzbuja nekaj dvoma, saj še vedno ni znano, kaj bo v resnici. Predpostavke so popolnoma neskladne. Nekateri viri trdijo, da naj bi 5G zagotavljal hitrosti prenosa več deset tisoč megabitov na sekundo tisočim uporabnikom hkrati. Preliminarna specifikacija za 5G, ki jo je pred nekaj meseci objavila Mednarodna telekomunikacijska zveza (ITU), kaže, da zamude ne bodo presegle 4 ms. Podatke je treba prenesti pri 20 Gbps in naložiti pri 10 Gbps. Vemo, da želi ITU to jesen objaviti končno različico novega omrežja. Vsi se strinjajo v enem – omrežje 5G mora zagotavljati hkratno brezžično povezavo več sto tisoč senzorjev, kar je ključno za internet stvari in vseprisotne storitve.

Vodilna podjetja, kot so AT&T, NTT DOCOMO, SK Telecom, Vodafone, LG Electronic, Sprint, Huawei, ZTE, Qualcomm, Intel in mnoga druga, so jasno izrazila svojo podporo pospeševanju časovnice standardizacije 5G. Vse zainteresirane strani želijo začeti komercializirati ta koncept že leta 2019. Po drugi strani pa je Evropska unija objavila načrt 5G JPP () za določitev smeri razvoja omrežij naslednje generacije. Do leta 2020 morajo države EU sprostiti frekvenco 700 MHz, rezervirano za ta standard.

Omrežje 5G je darilo novih tehnologij

Posamezne stvari ne potrebujejo 5G

Po podatkih Ericssona je bilo konec lanskega leta v (, IoT) delujočih 5,6 milijarde naprav. Od tega jih je le okoli 400 milijonov delalo z mobilnimi omrežji, ostali pa z omrežji kratkega dosega, kot so Wi-Fi, Bluetooth ali ZigBee.

Pravi razvoj interneta stvari je zelo pogosto povezan z omrežji 5G. Prve aplikacije novih tehnologij, sprva v poslovnem sektorju, se lahko pojavijo v dveh do treh letih. Vendar pa lahko pričakujemo dostop do omrežij naslednje generacije za posamezne stranke ne prej kot leta 2025. Prednost tehnologije 5G je med drugim tudi sposobnost upravljanja z milijoni naprav, sestavljenih na površini kvadratnega kilometra. Zdi se, da je ogromna številka, a če upoštevate, kaj pravi vizija interneta stvari pametna mestav kateri so poleg mestne infrastrukture povezana vozila (tudi avtonomni avtomobili) ter gospodinjske (pametne hiše) in pisarniške naprave ter na primer trgovine in v njih shranjeno blago, se ta milijon na kvadratni kilometer ne zdi več tako velik. Še posebej v središču mesta ali območjih z visoko koncentracijo pisarn.

Zavedajte pa se, da veliko naprav, ki so povezane v omrežje, in senzorji, nameščeni na njih, ne zahtevajo zelo velikih hitrosti, saj prenašajo majhne dele podatkov. Izjemno hiter internet ne potrebuje bankomat ali plačilni terminal. V zaščitnem sistemu ni treba imeti senzorja za dim in temperaturo, ki obvešča na primer proizvajalca sladoleda o razmerah v hladilnikih v trgovinah. Visoke hitrosti in nizke zakasnitve niso potrebne za spremljanje in nadzor ulične razsvetljave, za prenos podatkov iz števcev električne energije in vode, za daljinsko upravljanje s pametnim telefonom domačih naprav, povezanih z internetom stvari, ali v logistiki.

Danes, čeprav imamo tehnologijo LTE, ki nam omogoča pošiljanje več deset ali celo sto megabitov podatkov na sekundo prek mobilnih omrežij, pomemben del naprav, ki delujejo v internetu stvari, še vedno uporablja 2G omrežja, tj. je v prodaji od leta 1991. GSM standard.

Da bi premagali cenovno oviro, ki mnoga podjetja odvrača od uporabe interneta stvari v svojih trenutnih dejavnostih in s tem upočasnjuje njegov razvoj, so bile razvite tehnologije za izgradnjo omrežij, ki podpirajo naprave, ki prenašajo majhne pakete podatkov. Ta omrežja uporabljajo tako frekvence, ki jih uporabljajo mobilni operaterji, kot tudi nelicenciran pas. Tehnologije, kot sta LTE-M in NB-IoT (imenovana tudi NB-LTE), delujejo v pasu, ki ga uporabljajo omrežja LTE, medtem ko EC-GSM-IoT (imenovan tudi EC-EGPRS) uporablja pas, ki ga uporabljajo omrežja 2G. V nelicenciranem obsegu lahko izbirate med rešitvami, kot so LoRa, Sigfox in RPMA.

Vse naštete možnosti ponujajo širok nabor in so zasnovane tako, da so končne naprave čim cenejše in porabijo čim manj energije ter tako delujejo brez menjave baterije tudi več let. Od tod tudi njihovo skupno ime - (nizka poraba energije, dolg doseg). Omrežja LPWA, ki delujejo v obsegih, ki so na voljo mobilnim operaterjem, potrebujejo le posodobitev programske opreme. Razvoj komercialnih omrežij LPWA raziskovalni podjetji Gartner in Ovum ocenjujeta kot enega najpomembnejših dogodkov v razvoju IoT.

Operaterji uporabljajo različne tehnologije. Nizozemski KPN, ki je lani zagnal svojo nacionalno mrežo, je izbral LoRa in se zanima za LTE-M. Skupina Vodafone se je odločila za NB-IoT – letos je začela graditi omrežje v Španiji, načrtuje pa takšno omrežje v Nemčiji, na Irskem in v Španiji. Deutsche Telekom je izbral NB-IoT in napoveduje, da bo njegovo omrežje zagnano v osmih državah, vključno s Poljsko. Španska Telefonica je izbrala Sigfox in NB-IoT. Orange v Franciji je začel graditi omrežje LoRa in nato napovedal, da bo začel uvajati omrežja LTE-M iz Španije in Belgije v državah, v katerih deluje, in s tem verjetno tudi na Poljskem.

Izgradnja omrežja LPWA lahko pomeni, da se bo razvoj specifičnega ekosistema interneta stvari začel hitreje kot omrežja 5G. Širitev ene ne izključuje druge, saj sta obe tehnologiji bistveni za pametno omrežje prihodnosti.

Brezžične povezave 5G bodo verjetno potrebovale veliko energije. Poleg omenjenih razponov naj bi lani zagnali tudi način varčevanja z energijo na ravni posameznih naprav. Spletna platforma Bluetooth. Uporabljalo ga bo omrežje pametnih žarnic, ključavnic, senzorjev itd. Tehnologija omogoča povezavo z napravami IoT neposredno iz spletnega brskalnika ali spletne strani brez potrebe po posebnih aplikacijah.

Vizualizacija spletne tehnologije Bluetooth

5G prej

Vedeti je treba, da nekatera podjetja že leta sledijo tehnologiji 5G. Samsung na primer dela na svojih omrežnih rešitvah 5G od leta 2011. V tem času je bilo mogoče doseči prenos 1,2 Gb / s v vozilu, ki se premika s hitrostjo 110 km / h. in 7,5 Gbps za stoječi sprejemnik.

Poleg tega eksperimentalna omrežja 5G že obstajajo in so bila ustvarjena v sodelovanju z različnimi podjetji. Vendar pa je trenutno še prezgodaj govoriti o skorajšnji in resnično globalni standardizaciji novega omrežja. Ericsson ga preizkuša na Švedskem in Japonskem, vendar so majhne potrošniške naprave, ki bodo delovale z novim standardom, še daleč. V letu 2018 bo podjetje v sodelovanju s švedskim operaterjem TeliaSonera zagnalo prva komercialna omrežja 5G v Stockholmu in Talinu. Sprva bo mestna omrežja, na 5G »polni velikosti« pa bomo morali počakati do leta 2020. Ericsson ima celo prvi 5G telefon. Morda je beseda "telefon" navsezadnje napačna beseda. Naprava tehta 150 kg in z njo morate potovati v velikem avtobusu, oboroženem z merilno opremo.

Oktobra lani je novica o predstavitvi omrežja 5G prišla iz daljne Avstralije. Vendar je treba k tovrstnim poročilom pristopiti z distanco – kako veste brez standarda in specifikacije 5G, da je bila uvedena storitev pete generacije? To bi se moralo spremeniti, ko bo standard sprejet. Če bo šlo vse po načrtu, se bodo vnaprej standardizirana omrežja 5G prvič pojavila na zimskih olimpijskih igrah 2018 v Južni Koreji.

Milimetrski valovi in ​​drobne celice

Delovanje omrežja 5G je odvisno od več pomembnih tehnologij.

Osnovna postaja proizvajalca Samsung

Prvič povezave z milimetrskimi valovi. Vedno več naprav se povezuje med seboj ali z internetom z uporabo istih radijskih frekvenc. To povzroča izgubo hitrosti in težave s stabilnostjo povezave. Rešitev je lahko prehod na milimetrske valove, t.j. v frekvenčnem območju 30-300 GHz. Trenutno se uporabljajo zlasti v satelitskih komunikacijah in radijski astronomiji, vendar je njihova glavna omejitev majhen doseg. Nova vrsta antene rešuje ta problem, razvoj te tehnologije pa še poteka.

Tehnologija je drugi steber pete generacije. Znanstveniki se hvalijo, da so že sposobni prenašati podatke z milimetrskimi valovi na razdaljo več kot 200 m. In dobesedno vsakih 200-250 m v velikih mestih so lahko, torej majhne bazne postaje z zelo nizko porabo energije. Vendar na manj poseljenih območjih "majhne celice" ne delujejo dobro.

To bi moralo pomagati pri zgornji težavi MIMO tehnologija nova generacija. MIMO je rešitev, ki se uporablja tudi v standardu 4G, ki lahko poveča zmogljivost brezžičnega omrežja. Skrivnost je v večantenskem prenosu na oddajni in sprejemni strani. Postaje naslednje generacije lahko prenesejo osemkrat več vrat kot danes za pošiljanje in prejemanje podatkov hkrati. Tako se pretok omrežja poveča za 22 %.

Druga pomembna tehnika za 5G je, da "oblikovanje žarka“. Gre za metodo obdelave signalov, tako da se podatki do uporabnika dostavijo po optimalni poti. pomaga, da milimetrski valovi dosežejo napravo v koncentriranem žarku in ne prek vsesmernega prenosa. Tako se poveča moč signala in zmanjšajo motnje.

Peti element pete generacije bi moral biti t.i polni dupleks. Dupleks je dvosmerni prenos, torej tak, pri katerem sta prenos in sprejem informacij mogoč v obe smeri. Polni dupleks pomeni, da se podatki prenašajo brez prekinitve prenosa. Ta rešitev se nenehno izboljšuje, da bi dosegli najboljše parametre.

 

Šesta generacija?

Vendar laboratoriji že delajo na nečem, ki je še hitrejši od 5G – čeprav spet ne vemo natančno, kaj je peta generacija. Japonski znanstveniki ustvarjajo prihodnji brezžični prenos podatkov, tako rekoč naslednjo, šesto različico. Sestoji iz uporabe frekvenc od 300 GHz in več, dosežene hitrosti pa bodo 105 Gb / s na vsakem kanalu. Raziskave in razvoj novih tehnologij potekajo že nekaj let. Novembra lani so dosegli 500 Gb/s z uporabo terahercnega pasu 34 GHz, nato pa 160 Gb/s z oddajnikom v pasu 300-500 GHz (osem kanalov, moduliranih v intervalih 25 GHz). ) - torej rezultati, ki so večkrat večji od pričakovanih zmogljivosti omrežja 5G. Najnovejši uspeh je delo skupine znanstvenikov z univerze v Hirošimi in zaposlenih v Panasonicu hkrati. Informacije o tehnologiji so bile objavljene na spletni strani univerze, predpostavke in mehanizem terahertz omrežja so bili predstavljeni februarja 2017 na konferenci ISSCC v San Franciscu.

Kot veste, povečanje frekvence delovanja ne omogoča le hitrejšega prenosa podatkov, ampak tudi znatno zmanjša možni obseg signala, poveča pa tudi njegovo dovzetnost za vse vrste motenj. To pomeni, da je treba zgraditi dokaj kompleksno in gosto razporejeno infrastrukturo.

Omeniti velja tudi, da revolucije – na primer omrežje 2020G, načrtovano za leto 5 in nato hipotetično še hitrejše terahertz omrežje – pomenijo potrebo po zamenjavi milijonov naprav z različicami, prilagojenimi novim standardom. To bo verjetno znatno ... upočasnilo hitrost sprememb in povzročilo, da nameravana revolucija dejansko postane evolucija.

Se nadaljuje Številka teme v zadnji številki mesečnika.