Omrežje 5G: pregled, opis in hitrost. Naslednja generacija 5G omrežja

5G, naslednja generacija komunikacijskih standardov, bo podpiral internet stvari, pametne avtomobile in drugo opremo.

Novi standard mobilne komunikacije se ne bo pojavil do leta 2020, vendar se ustrezne specifikacije razvijajo s polno hitrostjo in postane jasno, da bo standard 5G bistveno drugačen od 4G. To je povečanje hitrosti izmenjave informacij za mobilne telefone in tablične računalnike ter številne druge rešitve, pri čemer ima vsaka svojo lastno zahtevo.

Napovedi podjetja Ericsson

Kako bo tehnologija 5G delovala in zakaj je to potrebno, če že zdaj obstaja super hiter mobilni internet?

Po mnenju Ericsson je prihodnost takšna.

Vozila brez posadke, ki so priključena na omrežje, si bodo med seboj izmenjevale informacije. V primeru nesreče bo avtomobil, ki je najbližji kraju dogodka, prijavil vse avtomobile, ki sledijo temu. To jim bo omogočilo, da vnaprej zmanjšajo hitrost ali, v primeru prometnih zastojev, izračunajo novo pot.

Senzorji avtomobila bodo natančneje izmerili vremenske razmere in poslali podatke prek omrežja 5G, tako da bo avtomobil izračunal najboljšo pot.

Na področju javnega prevoza bo omrežje 5G omogočilo spremljanje števila čakajočih potnikov v realnem času. Voznik avtobusa bo ustavil potnike brez potnikov, odpremnik pa bo poslal dodaten prevoz do krajev svoje prezasedenosti.

V dobi 5G bo vsa domača elektronika medsebojno povezana. Če bi se prej, ko ste se premikali iz ene sobe v drugo, morali prenašati prenosno napravo z vami, da bi na primer nadaljevali s poslušanjem vaše najljubše radijske postaje, zdaj se bodo zvočniki v različnih sobah komunicirali med seboj in avdicija se bo nadaljevala z prekinjenega mesta. Poleg tega lahko spremljate porabo energije vsake naprave ali ugotovite, koliko električne energije proizvajajo sončne celice.

Omrežje 5G bo spremenilo službe za ukrepanje ob izrednih dogodkih, zagotovilo zanesljivo komunikacijo v izrednih razmerah in prednostno nalogo policijskih in nujnih služb. In gasilci v čeladah s kamerami bodo oddajali sliko v ukaz in prejeli pomoč pri kompleksnih reševalnih operacijah.

5G-tehnologija

Lansko leto jim je uspelo urediti večino, vendar se izbira tehnologij, ki zagotavljajo njihovo praktično uporabo, nadaljuje.

Med njimi:

• Zelo visoke frekvence, katerih dosežek se je prej zdel nemogoč, bodo zagotovili veliko večjo hitrost;
• Razvijanje sistemov, pošiljanje podatkov v drobne koščke, bo podaljšalo delovanje internetnih naprav stvari že vrsto let;
• Zmanjševanje zamud pri nalogah, ki zahtevajo takojšen odziv.

5G omrežje: hitrost

Vrednotenje povečanja hitrosti standardnega 5G v primerjavi s prejšnjim je dvoumno. Podjetje Ericsson je uspelo doseči rast 50-krat - do 5 Gb / s. Samsung je dosegel 7,5 Gb / s s stabilnim signalom 1,2 Gbit / s v avtomobilu, ki se premika z veliko hitrostjo. Partnerstvo "Evropska unija - Kitajska" namerava povečati hitrost 5G za 100-krat. NTT DoCoMo, japonski mobilni operater, skupaj z Alcatel-Lucent, Ericsson, Samsung in Nokia, poskuša doseči 10 Gb / s. In znanstveniki s University of Surrey prevzamejo stopnjo 1 Tbit / s. Pričakuje se, da se bo v naslednjih 10 letih hitrost mobilnih omrežij povečala tisočkrat.

Povečanje hitrosti bo zahtevalo bolj napredne antene in opremo ter razširjeni frekvenčni spekter. V ZDA se je distribucija tega vira že začela.

Internet stvari

Z zmanjšanjem stroškov povezave imajo vse več naprav dostop do omrežja Wi-Fi. Koncept združevanja telefonov, kave in pralnih strojev, slušalk, svetilk in vse ostalo v eno samo omrežje se imenuje internet stvari. Do leta 2020 se pričakuje, da bo na svetu več kot 26 milijard takšnih naprav. In število povezav bo še večje.

Zmožnost stvari, da se "počutijo" skozi senzorje in na daljavo izvedejo ukaze, najde aplikacijo v urbanem načrtovanju, pametnih domačih tehnologijah, sistemih za nadzor toplote in električne energije, varnosti, spremljanju zdravja, javnem prevozu, maloprodaji.

Internet stvari zahteva majhno hitrost povezave, vendar za veliko število naprav. Že delujejo namenske mreže z ozkim frekvenčnim območjem, razvijalci standarda 5G pa želijo sodelovati v tem procesu.

Tako bodo telekomunikacijska omrežja prisiljena podpirati ne samo mobilne uporabnike, ampak tudi "pametne" stvari. Upravljanje takšnega heterogenega prometa je pozvano k pomoči novega standarda.

Zamude

Očitno je, da bo nova generacija 5G omrežja podpirala brezpilotne transportne tehnologije in aplikacije povečane realnosti. V tem primeru morajo informacije priti v realnem času. Čas sprejema in prenosa v omrežjih 4G presega 10 ms, kar je zelo veliko. Prihodnji standard lahko popolnoma spremeni arhitekturo omrežja s premikanjem podatkovnega pomnilnika od podatkovnih centrov do končnih vozlišč, vključno s pametnimi napravami.

Gibljiv avto, na primer, zahteva informacije o lokaciji najbližjega prevoza. Obstoječa omrežja s tokovi takih podatkov že za tri avtomobile ne morejo obvladovati. Velike zamude pri prenosu podatkov zahtevajo lokalno umestitev podatkov.

Predpostavlja se, da bo odzivnost omrežij nove generacije maksimizirana. Zamuda pri prenosu podatkov ne bo presegla 1 ms, tudi pri hitrosti terminala 500 km / h. Takšna zakasnitev bo glavni dejavnik pri ustvarjanju novih tehnologij, kot so upravljanje mestnega prometa v mestnem prometu in oddaljeni kirurški posegi.

Dosezite soglasje

Če se je stanje z opredelitvijo vrste potencialnih tehnologij leta 2015 izboljšalo, se same tehnologije še vedno razvijajo. Potrebno je določiti, katere tehnologije 5G so potrebne najprej in katere bodo nato izvedene naknadno. Malo verjetno je, da se bo to zgodilo leta 2016.

Kljub pomanjkanju standarda in zaupanja v prioriteto tehnologije, proizvodna podjetja poskušajo voditi razvoj in implementacijo 5G tehnologij, da bi v prihodnosti zasedla dobičkonosno pozicijo.

Aprila 2015 je Nokia napovedala nakup Alcatel-Lucent za 16,6 milijarde dolarjev, ameriška telekomunikacijska družba Verizon Wireless pa je dejala, da se bo prva 5G omrežja v ZDA pojavila leta 2016.

Prva lutka

Prototipi 5G omrežij so se že pojavili. Prva mreža 5G se je začela v Južni Koreji. SK Telecom je predstavil novo tehnologijo ob odprtju raziskovalnega centra, ki ga bo razvil. In na XXIII zimskih olimpijskih igrah leta 2018 v Južni Koreji, družba načrtuje izgradnjo omrežja 5G po vsej državi.

NTT DoCoMo namerava tudi na Japonskem začeti omrežje 5G na poletnih olimpijskih igrah leta 2020 v Tokiu.

5G Networks proti ZDA

Standard 5G, tako kot prejšnji standardi, razvija konzorcij 3GPP in ga odobri ITU, Mednarodna telekomunikacijska zveza. Ne želite ostati stran in proizvajalcev. Oktobra 2015 so se nekatere regionalne skupine dogovorile, da se bodo sestajale vsakih šest mesecev, da bi razvile skupno stališče glede standarda 5G.

Tak sporazum je bil dosežen septembra 2015 med Evropsko unijo in Kitajsko. Ericsson in TeliaSonera sta se dogovorili o strateškem partnerstvu, da bi strankam mobilnega operaterja v Talinu in Stockholmu zagotovili dostop do omrežja 5G leta 2018.

In zelo malo ostane čakati, ko bo 5G-omrežje začelo v Rusiji. MTS in Ericsson sta se dogovorili za skupno delo na tehnologiji pete generacije, kar bo povzročilo prvo testno omrežje 5G v Rusiji na svetovnem pokalu leta 2018, dve leti prej kot omrežje 5G na Japonskem. Če želite to narediti leta 2016, se bo začel izvajati projekt LTE-U o uporabi LTE s frekvenco 5 GHz, ki se uporablja za povezovanje dostopnih točk Wi-Fi. Preizkušena bo tudi tehnologija Ericsson Lean Carrier, ki organizira distribucijo prometa in zmanjšuje interelijske motnje, povečuje hitrost prenosa in pokritost ter pomaga pri načrtovanju omrežja.

Očitno se države sveta dogovorijo o sodelovanju na tem področju. Vsi, razen Združenih držav, so navajeni, da zasedajo vodilni položaj v vsem.

4.5G se pripravlja v prihodnost

Podjetje Qualcomm je ponudilo tehnologijo 4.5G LTE Advanced Pro, katere izvedba je predvidena v naslednjih štirih letih. Zahvaljujoč temu bo podjetje lahko podpiralo obširen spekter frekvenc, ki so potrebne za standard 5G in predhodno uporabljene omrežja LTE, kar bo zmanjšalo zamude in povečalo pasovno širino.

Omrežne funkcije:

• Visok pretok skozi kombinacijo frekvenčnih spektrov;
• Podpora 32 operaterjev hkrati in povečanje zmogljivosti zaradi kombinacije frekvenc in porazdelitve omrežnega prometa med operaterji;
• 10-kratno zmanjšanje zakasnitve v primerjavi z LTE Advanced pri uporabi obstoječih stolpov in frekvenc od 1 ms do 70 μs;
• Uporaba vira dohodne komunikacijske linije za odhodne klice;
• Povečanje števila anten na baznih postajah za povečanje pokritosti in moč signala;
• Povečanje varčevanja z energijo IoT naprav z zožitvijo razponov na 1,4 MHz in 180 kHz (do 10 let na eni bateriji);
• 1 Gb / s za izmenjavo informacij med avtomobili, pešci in IoT-napravami;
• Skenirajte okolje brez vklopa Wi-Fi ali GPS v mobilni napravi.

Tehnološke ovire

Na Inštitutu za telekomunikacije Fraunhofer v Berlinu se izvajajo poskusi s frekvencami 40-100 GHz, Samsung uporablja 28 GHz v svojih poskusih, in Nokia - nad 70 GHz.

Delovanje naprav v milimetrskem valovitem pasu ima tako značilnost kot izjemno nezadovoljivo razširjanje signala, katerega moč se znatno zmanjša z razdalje od osnovne enote. Poleg tega lahko povzroči motnje signalov tudi človeško telo.

Rešitev - MIMO

Rešitev je uporaba tehnologije MIMO (Multiple Input Multiple Output), če se hkrati pošlje in sprejema več signalov. Zdaj se uporablja v LTE in WLAN. Pri visokih frekvencah se uporablja Massive MIMO - tehnologija optimizacije sprejema, ko se v mobilnih napravah nahaja ducat manjših anten in stotine - v oddajniku.

Proizvajalec antene SkyCross je ustvaril sistem MIMO 4x4, ki ga lahko uporabljate v terminalu 16x10 cm, kar je precej več od antene za LTE. Na primer dimenzije LG G4 so 15x7,6 cm, Samsung Galaxy S6 je 14x7 cm, Apple iPhone 6 Plus pa je 16x7,8 cm. Sistem MIMO 4x4 ni nov - razen LTE-Advanced terminalov, uporablja se v sistemih satelitske televizije, Do velikosti in porabe energije ni bilo prikazano. Tako bo oblikovanje majhne mobilne naprave s 4 antenami test za oblikovalce.

Razvoj prenosnih terminalov bo zahteval tudi veliko truda. Po mnenju predstavnika instrumenta Texas, da bo za ustvarjanje mikročip, ki lahko prenašajo podatke na visoki frekvenci, potrebna nova tehnologija.

V letu 2015 je bil projekt ustvarjanja 5G standarda uradno imenovan IMT-2020. Škoda, da preostali del postopka še ni viden.