5G за интелигентния свят

Широко разпространено е мнението, че истинската революция в Интернет на нещата ще бъде предизвикана само от популяризирането на петото поколение мобилна интернет мрежа. Тази мрежа все още ще бъде създадена, но бизнесът не я разглежда сега с въвеждането на IoT инфраструктура.

Експертите очакват 5G да не е еволюция, а пълна трансформация на мобилните технологии. Това трябва да трансформира цялата индустрия, свързана с този тип комуникация. През февруари 2017 г., по време на презентация на Mobile World Congress в Барселона, представител на Deutsche Telekom дори заяви, че поради смартфоните ще престанат да съществуват. Когато стане популярен, ние винаги ще бъдем онлайн, с почти всичко, което ни заобикаля. И в зависимост от това кой пазарен сегмент ще използва тази технология (телемедицина, гласови разговори, платформи за игри, сърфиране в интернет), мрежата ще се държи различно.

Скорост на 5G мрежа в сравнение с предишни решения

По време на същия MWC бяха показани първите комерсиални приложения на 5G мрежата - въпреки че тази формулировка поражда известни съмнения, тъй като все още не се знае какво всъщност ще бъде. Предположенията са напълно противоречиви. Някои източници твърдят, че се очаква 5G да осигури скорости на предаване от десетки хиляди мегабита в секунда на хиляди потребители едновременно. Предварителната спецификация за 5G, обявена преди няколко месеца от Международния телекомуникационен съюз (ITU), предполага, че закъсненията няма да надвишават 4 ms. Данните трябва да се изтеглят при 20 Gbps и да се качват при 10 Gbps. Знаем, че ITU иска да обяви окончателната версия на новата мрежа тази есен. Всички са съгласни с едно – 5G мрежата трябва да осигурява едновременна безжична връзка на стотици хиляди сензори, което е ключово за Интернет на нещата и повсеместните услуги.

Водещи компании като AT&T, NTT DOCOMO, SK Telecom, Vodafone, LG Electronic, Sprint, Huawei, ZTE, Qualcomm, Intel и много други изясниха своята подкрепа за ускоряване на графика за стандартизация на 5G. Всички заинтересовани страни искат да започнат да комерсиализират тази концепция още през 2019 г. От друга страна, Европейският съюз обяви плана за 5G ПЧП (), за да определи посоката на развитие на мрежите от следващо поколение. До 2020 г. страните от ЕС трябва да освободят честотата от 700 MHz, запазена за този стандарт.

5G мрежата е подарък на новите технологии

Единичните неща не се нуждаят от 5G

Според Ericsson в края на миналата година 5,6 милиарда устройства са били в експлоатация в (, IoT). От тях само около 400 милиона работеха с мобилни мрежи, а останалите с мрежи с малък обхват като Wi-Fi, Bluetooth или ZigBee.

Истинското развитие на Интернет на нещата много често се свързва с 5G мрежи. Първите приложения на новите технологии, първоначално в бизнес сектора, може да се появят след две до три години. Въпреки това можем да очакваме достъп до мрежи от следващо поколение за индивидуални клиенти не по-рано от 2025 г. Предимството на 5G технологията е, наред с други неща, възможността да се борави с милион устройства, сглобени на площ от квадратен километър. Изглежда огромен брой, но ако вземете предвид какво казва визията на IoT умни градовев която освен градската инфраструктура са свързани превозни средства (включително автономни автомобили) и домакински (умни домове) и офис устройства, както и например магазини и стоки, съхранявани в тях, този милион на квадратен километър престава да изглежда така голям. Особено в центъра на града или райони с висока концентрация на офиси.

Имайте предвид обаче, че много устройства, свързани към мрежата и поставените върху тях сензори не изискват много високи скорости, тъй като предават малки порции данни. Свръхбърз интернет не е необходим за банкомат или платежен терминал. Не е необходимо да има сензор за дим и температура в системата за защита, информиращ например производител на сладолед за условията в хладилниците в магазините. Високи скорости и ниска латентност не са необходими за наблюдение и управление на уличното осветление, за предаване на данни от електромери и водомери, за дистанционно управление с помощта на смартфон на домашни устройства, свързани с IoT, или в логистиката.

Днес, въпреки че имаме LTE технология, която ни позволява да изпращаме няколко десетки или дори стотици мегабита данни в секунда през мобилни мрежи, значителна част от устройствата, работещи в Интернет на нещата, все още използват 2G мрежи, т.е. е в продажба от 1991 г. GSM стандарт.

За да се преодолее ценовата бариера, която обезкуражава много компании да използват IoT в текущите си дейности и по този начин забавят развитието му, са разработени технологии за изграждане на мрежи, предназначени да поддържат устройства, които предават малки пакети данни. Тези мрежи използват както честотите, използвани от мобилните оператори, така и нелицензирания обхват. Технологии като LTE-M и NB-IoT (наричани още NB-LTE) работят в обхвата, използван от LTE мрежите, докато EC-GSM-IoT (наричан още EC-EGPRS) използва лентата, използвана от 2G мрежите. В нелицензираната гама можете да избирате от решения като LoRa, Sigfox и RPMA.

Всички горепосочени опции предлагат широка гама и са проектирани по такъв начин, че крайните устройства да са възможно най-евтини и да консумират възможно най-малко енергия и по този начин да работят без смяна на батерията дори няколко години. Оттук идва и сборното им наименование - (ниска консумация на енергия, голям обхват). LPWA мрежите, работещи в обхватите, достъпни за мобилните оператори, се нуждаят само от софтуерна актуализация. Развитието на търговски LPWA мрежи се счита от изследователските компании Gartner и Ovum за едно от най-важните събития в развитието на IoT.

Операторите използват различни технологии. Холандският KPN, който стартира своята национална мрежа миналата година, избра LoRa и се интересува от LTE-M. Групата Vodafone избра NB-IoT - тази година започна изграждането на мрежа в Испания, а има планове да изгради такава в Германия, Ирландия и Испания. Deutsche Telekom избра NB-IoT и обявява, че мрежата му ще бъде пусната в осем държави, включително Полша. Испанската Telefonica избра Sigfox и NB-IoT. Orange във Франция започна изграждането на LoRa мрежа и след това обяви, че ще започне да разгръща LTE-M мрежи от Испания и Белгия в страните, в които оперира, и по този начин вероятно и в Полша.

Изграждането на мрежата LPWA може да означава, че развитието на специфична IoT екосистема ще започне по-бързо от 5G мрежите. Разширяването на едната не изключва и другата, защото и двете технологии са от съществено значение за интелигентната мрежа на бъдещето.

5G безжичните връзки вероятно ще се нуждаят от много така или иначе енергия. В допълнение към гореспоменатите диапазони миналата година трябва да бъде пуснат начин за пестене на енергия на ниво отделни устройства. Bluetooth уеб платформа. Ще се използва от мрежа от интелигентни крушки, брави, сензори и т. н. Технологията ви позволява да се свързвате с IoT устройства директно от уеб браузър или уебсайт, без да са необходими специални приложения.

Визуализация на Web Bluetooth технология

5G преди

Струва си да се знае, че някои компании преследват 5G технологията от години. Например, Samsung работи върху своите 5G мрежови решения от 2011 г. През това време беше възможно да се постигне предаване от 1,2 Gb / s в превозно средство, движещо се със скорост 110 km / h. и 7,5 Gbps за стоящ приемник.

Освен това вече съществуват експериментални 5G мрежи и са създадени в сътрудничество с различни компании. В момента обаче все още е твърде рано да се говори за предстоящата и наистина глобална стандартизация на новата мрежа. Ericsson го тества в Швеция и Япония, но малките потребителски устройства, които ще работят с новия стандарт, са все още далеч. През 2018 г., в сътрудничество с шведския оператор TeliaSonera, компанията ще пусне първите търговски 5G мрежи в Стокхолм и Талин. Първоначално ще градски мрежи, и ще трябва да изчакаме до 5 г. за „пълен размер“ 2020G. Ericsson дори има първият 5G телефон. Може би думата "телефон" все пак е грешна дума. Устройството тежи 150 кг и трябва да пътувате с него в голям автобус, въоръжен с измервателна техника.

Миналия октомври новината за дебюта на 5G мрежата дойде от далечна Австралия. Към този тип отчети обаче трябва да се подхожда с дистанция – как да разберете, без 5G стандарт и спецификация, че е пусната услуга от пето поколение? Това трябва да се промени, след като стандартът бъде съгласуван. Ако всичко върви по план, предварително стандартизираните 5G мрежи ще направят първата си поява на Зимните олимпийски игри през 2018 г. в Южна Корея.

Милиметрови вълни и малки клетки

Работата на 5G мрежата зависи от няколко важни технологии.

Базова станция, произведена от Samsung

Първи връзки с милиметрови вълни. Все повече устройства се свързват помежду си или с интернет, използвайки едни и същи радиочестоти. Това причинява загуба на скорост и проблеми със стабилността на връзката. Решението може да бъде преминаване към милиметрови вълни, т.е. в честотния диапазон 30-300 GHz. Понастоящем те се използват по-специално в сателитните комуникации и радиоастрономията, но основното им ограничение е късият им обхват. Нов тип антена решава този проблем и развитието на тази технология все още продължава.

Технологията е вторият стълб от петото поколение. Учените се хвалят, че вече могат да предават данни с помощта на милиметрови вълни на разстояние над 200 м. И буквално на всеки 200-250 м в големите градове може да има, т.е. малки базови станции с много ниска консумация на енергия. В по-малко населените райони обаче „малките клетки“ не работят добре.

Това трябва да помогне при горния проблем MIMO технология нова генерация. MIMO е решение, използвано и в 4G стандарта, което може да увеличи капацитета на безжичната мрежа. Тайната е в предаването с множество антени от предавателната и приемащата страна. Станциите от следващо поколение могат да обработват осем пъти повече портове от днес, за да изпращат и получават данни едновременно. Така пропускателната способност на мрежата се увеличава с 22%.

Друга важна техника за 5G е, че "формиране на лъч“. Това е метод за обработка на сигнала, така че данните да се доставят на потребителя по оптималния маршрут. помага на милиметровите вълни да достигнат до устройството в концентриран лъч, а не чрез всепосочно предаване. По този начин се увеличава силата на сигнала и се намаляват смущенията.

Петият елемент от петото поколение трябва да бъде т.нар пълен дуплекс. Дуплексът е двупосочно предаване, тоест такова, при което предаването и приемането на информация е възможно и в двете посоки. Пълен дуплекс означава, че данните се предават без прекъсване на предаването. Това решение непрекъснато се подобрява, за да се постигнат най-добрите параметри.

 

Шесто поколение?

Въпреки това, лабораториите вече работят върху нещо дори по-бързо от 5G – въпреки че отново не знаем какво точно е петото поколение. Японски учени създават бъдещо безжично предаване на данни, като че ли, следващата, шеста версия. Състои се в използване на честоти от 300 GHz и по-високи, като постигнатите скорости ще бъдат 105 Gb/s на всеки канал. Изследванията и разработването на нови технологии се извършват от няколко години. Миналия ноември бяха постигнати 500 Gb/s, използвайки терахерцовия обхват 34 GHz, а след това 160 Gb/s с помощта на предавател в обхвата 300-500 GHz (осем канала, модулирани на интервали от 25 GHz). ) - тоест резултати многократно по-големи от очакваните възможности на 5G мрежата. Последният успех е дело на група учени от университета в Хирошима и служители на Panasonic едновременно. Информация за технологията беше публикувана на сайта на университета, предположенията и механизмът на терагерцовата мрежа бяха представени през февруари 2017 г. на конференцията ISSCC в Сан Франциско.

Както знаете, увеличаването на честотата на работа не само позволява по-бърз трансфер на данни, но и значително намалява възможния обхват на сигнала, а също така увеличава неговата чувствителност към всякакви смущения. Това означава, че е необходимо да се изгради доста сложна и гъсто разпределена инфраструктура.

Също така си струва да се отбележи, че революции – като 2020G мрежата, планирана за 5 г. и след това хипотетичната още по-бърза терахерцова мрежа – означават необходимостта от замяна на милиони устройства с версии, адаптирани към новите стандарти. Това вероятно значително... забави скоростта на промяната и ще накара планираната революция действително да се превърне в еволюция.

За да се продължи Номер на темата в последния брой на месечника.