5G для інтэлектуальнага свету

Даволі распаўсюджанае меркаванне, што сапраўдная рэвалюцыя Інтэрнэту рэчаў будзе выклікана толькі папулярызацыяй сеткі мабільнага Інтэрнэту пятага пакалення. Гэтая сетка ўсё роўна будзе створана, але бізнес зараз не глядзіць на яе з укараненнем IoT-інфраструктуры.

Эксперты чакаюць, што 5G стане не эвалюцыяй, а поўнай трансфармацыяй мабільных тэхналогіяў. Гэта павінна пераўтварыць усю галіну, звязаную з гэтым відам сувязі. У лютым 2017 года падчас прэзентацыі на Mobile World Congress у Барселоне прадстаўнік Deutsche Telekom нават заявіў, што з прычыны смартфоны перастануць існаваць. Калі гэта стане папулярным, мы заўсёды будзем анлайн, практычна з усім, што нас атачае. І ў залежнасці ад таго, у якім сегменце рынка будзе выкарыстоўвацца гэтая тэхналогія (тэлемедыцына, галасавыя выклікі, гульнявыя платформы, прагляд вэб-старонак), сетка будзе паводзіць сябе па-рознаму.

Хуткасць сеткі 5G у параўнанні з папярэднімі рашэннямі

Падчас таго ж MWC былі паказаны першыя камерцыйныя прыкладанні сеткі 5G – хоць такая фармулёўка выклікае некаторыя сумневы, бо да гэтага часу невядома, які яна будзе на самой справе. Здагадкі зусім не адпавядаюць. Некаторыя крыніцы сцвярджаюць, што чакаецца, што 5G забяспечыць хуткасць перадачы ў дзясяткі тысяч мегабіт у секунду тысячам карыстачоў адначасова. Папярэдняя спецыфікацыя для 5G, агучаная некалькі месяцаў таму Міжнародным саюзам электрасувязі (МСЭ), мяркуе, што затрымкі не будуць перавышаць 4 мс. Дадзеныя павінны спампоўвацца са хуткасцю 20 Гбіт/з, а адпраўка з хуткасцю 10 Гбіт/з. Мы ведаем, што МСЭ хоча аб'явіць канчатковы варыянт новай сеткі гэтай восенню. Усе сыходзяцца ў адным - сетка 5G павінна забяспечваць адначасовае бесправадное злучэнне сотняў тысяч датчыкаў, што мае ключавое значэнне для Інтэрнэту рэчаў і паўсюдных сэрвісаў.

Вядучыя кампаніі, такія як AT \u5 T, NTT DOCOMO, SK Telecom, Vodafone, LG Electronic, Sprint, Huawei, ZTE, Qualcomm, Intel і многія іншыя, выразна заяўляюць аб сваёй падтрымцы паскарэння ўкаранення графіка стандартызацыі 2019G. Усе зацікаўленыя бакі жадаюць распачаць камерцыйную рэалізацыю гэтай канцэпцыі ўжо ў 5 годзе. З іншага боку, Еўрапейскі саюз аб'явіў план 2020G PPP (), каб вызначыць напрамкі развіцця сетак наступнага пакалення. Да 700 года краіны ЕС павінны вызваліць зарэзерваваную для гэтага стандарту частату XNUMX Мгц.

Сетка 5G - падарунак новых тэхналогій

Адзінкавым рэчам не патрэбен 5G

Па дадзеных Ericsson, у канцы мінулага года ў (, IoT) эксплуатавалася 5,6 прылад. З іх толькі каля 400 мільёнаў працавалі з мабільнымі сеткамі, а астатнія – з сеткамі блізкага дзеяння, такімі як Wi-Fi, Bluetooth ці ZigBee.

Рэальнае развіццё Інтэрнэту рэчаў вельмі часта злучана з сеткамі 5G. Першыя прымяненні новых тэхналогій, першапачаткова ў бізнес-сектары, могуць з'явіцца праз два-тры гады. Аднак мы можам чакаць доступу да сетак наступнага пакалення для індывідуальных кліентаў не раней за 2025 год. Перавагай тэхналогіі 5G з'яўляецца, сярод іншага, здольнасць апрацоўваць мільён прылад, сабраных на пляцы ў квадратны кіламетр. Здавалася б, вялікая колькасць, але калі прыняць да ўвагі тое, што бачанне IoT кажа аб разумныя гарадыу якім апроч гарадской інфраструктуры падлучаныя транспартныя сродкі (у тым ліку аўтаномныя аўтамабілі) і побытавыя (разумныя хаты) і офісныя прылады, а таксама, напрыклад, крамы і тавары, якія захоўваюцца ў іх, гэты мільён на квадратны кіламетр перастае здавацца такім ужо вялікім. Асабліва ў цэнтры горада ці раёнах з высокай канцэнтрацыяй офісаў.

Памятайце, аднак, што многія прылады, падлучаныя да сеткі, і размешчаныя ў іх датчыкі не патрабуюць вельмі высокіх хуткасцяў, таму што яны перадаюць невялікія порцыі дадзеных. Звышхуткі інтэрнэт не патрэбен банкамату або плацежнаму тэрміналу. Не абавязкова мець у сістэме абароны датчык задымлення і тэмпературы, які інфармуе, напрыклад, вытворцы марожанага аб умовах у халадзільніках, якія стаяць у крамах. Высокія хуткасці і малыя затрымкі не патрэбныя для маніторынгу і кіравання вулічным асвятленнем, для перадачы дадзеных са лічыльнікаў электраэнергіі і воды, для выдаленага кіравання з дапамогай смартфона хатніх прылад, падлучаных да IoT, ці ў лагістыцы.

Сёння, хоць у нас ёсць тэхналогія LTE, якая дазваляе адпраўляць па мабільных сетках некалькі дзясяткаў, а то і сотняў мегабіт дадзеных у секунду, значная частка прылад, якія працуюць у Інтэрнэце рэчаў, па-ранейшаму выкарыстоўваюць сеткі 2G, г.зн. ёсць у продажы з 1991 года. Стандарт GSM.

Для пераадолення коштавага бар'ера, які адпужвае шматлікія кампаніі ад выкарыстання IoT у сваёй бягучай дзейнасці і, такім чынам, тармозіць яго развіццё, былі распрацаваны тэхналогіі для пабудовы сетак, прызначаных для падтрымкі прылад, якія перадаюць невялікія пакеты дадзеных. Гэтыя сеткі выкарыстоўваюць як частоты, якія выкарыстоўваюцца аператарамі мабільнай сувязі, так і неліцэнзуемы дыяпазон. Такія тэхналогіі, як LTE-M і NB-IoT (таксама званая NB-LTE), працуюць у дыяпазоне, які выкарыстоўваецца сеткамі LTE, а тэхналогія EC-GSM-IoT (таксама званая EC-EGPRS) выкарыстоўвае дыяпазон, які выкарыстоўваецца сеткамі 2G. У неліцэнзійнай дыяпазоне вы можаце выбіраць з такіх рашэнняў, як LoRa, Sigfox і RPMA.

Усе вышэйпералічаныя варыянты прапануюць вялікі асартымент і распрацаваны такім чынам, каб канчатковыя прылады былі максімальна таннымі і спажывалі як мага менш энергіі, і, такім чынам, працавалі без замены батарэі нават на працягу некалькіх гадоў. Адсюль і іх зборная назва - (нізкае энергаспажыванне, вялікі радыус дзеяння). Сеткі LPWA, якія працуюць у дыяпазонах, даступных мабільным аператарам, маюць патрэбу толькі ў абнаўленні праграмнага забеспячэння. Распрацоўка камерцыйных сетак LPWA разглядаецца даследчымі кампаніямі Gartner і Ovum як адна з найважнейшых падзей развіцця IoT.

Аператары выкарыстоўваюць розныя тэхналогіі. Галандская KPN, якая запусціла ў мінулым годзе сваю агульнанацыянальную сетку, выбрала LoRa і зацікаўлена ў LTE-M. Група Vodafone выбрала NB-IoT – сёлета яна пачала будаваць сетку ў Іспаніі, і ў яе ёсць планы па стварэнні такой сеткі ў Германіі, Ірландыі і Іспаніі. Deutsche Telekom выбрала NB-IoT і аб'яўляе, што яго сетка будзе запушчана ў васьмі краінах, у тым ліку Польшчу. Іспанская Telefonica выбрала Sigfox і NB-IoT. Orange у Францыі пачала будаваць сетку LoRa, а затым абвясціла, што пачне запускаць сеткі LTE-M з Іспаніі і Бельгіі – у краінах, у якіх яна працуе, а значыць, верагодна, і ў Польшчы.

Будаўніцтва сеткі LPWA можа азначаць, што развіццё асобай экасістэмы IoT пачнецца хутчэй, чым сетак 5G. Пашырэнне адной не выключае іншы, таму што абедзве тэхналогіі неабходны для інтэлектуальнай сеткі будучыні.

Бесправадных злучэнняў 5G, верагодна, у любым выпадку запатрабуецца шмат энергія. У дадатак да вышэйзгаданых дыяпазонаў у мінулым годзе павінен быць запушчаны спосаб эканоміі энергіі на ўзроўні асобных прылад. Вэб-платформа Bluetooth. Яна будзе выкарыстоўвацца сеткай разумных лямпачак, замкаў, датчыкаў і т. д. Тэхналогія дазваляе падлучацца да IoT-прылад напрамую з вэб-браўзэра або з вэб-сайта без выкарыстання спецыяльных прыкладанняў.

Візуалізацыя тэхнікі Web Bluetooth

5G раней

Варта ведаць, што некаторыя кампаніі гадамі займаюцца тэхналогіяй 5G. Напрыклад, Samsung працуе над сваімі рашэннямі, злучанымі з сеткай 5G, з 2011 гады. За гэты час удалося дабіцца перадачы 1,2 Гбіт/с у транспартным сродку, які рухаецца з хуткасцю 110 км/г. і 7,5 Гбіт/з для стаялага прымача.

Больш за тое, эксперыментальныя сеткі 5G ужо існуюць і былі створаны ў супрацоўніцтве з рознымі кампаніямі. Аднак на дадзены момант яшчэ занадта рана казаць аб хуткай і сапраўды глабальнай стандартызацыі новай сеткі. Ericsson тэсціруе яго ў Швецыі і Японіі, але да з'яўлення невялікіх спажывецкіх прылад, якія будуць працаваць з новым стандартам, яшчэ далёка. У 2018 годзе ў супрацоўніцтве са шведскім аператарам TeliaSonera кампанія запусціць першыя камерцыйныя сеткі 5G у Стакгольме і Таліне. Першапачаткова гэта будзе гарадскія сеткі, А «поўнапамернага» 5G нам давядзецца чакаць да 2020 года. У Ericsson ёсць нават першы тэлефон 5G. Магчыма, слова "тэлефон" у рэшце рэшт з'яўляецца няправільным. Прыбор важыць 150 кг і з ім даводзіцца ехаць у вялікім аўтобусе, узброеным вымяральным абсталяваннем.

У кастрычніку мінулага гады навіна аб дэбюце сеткі 5G прыйшла з далёкай Аўстраліі. Аднак да справаздач такога тыпу варта падыходзіць з дыстанцыяй - адкуль вы ведаеце, без стандарту і спецыфікацыі 5G, што запушчана паслуга пятага пакалення? Гэта павінна змяніцца пасля ўзгаднення стандарта. Калі ўсё пойдзе па плане, папярэдне стандартызаваныя сеткі 5G упершыню з'явяцца на зімовых Алімпійскіх гульнях у Паўднёвай Карэі ў 2018 годзе.

Мілімятровыя хвалі і малюсенькія клеткі

Праца сеткі 5G залежыць ад некалькіх важных тэхналогій.

Базавая станцыя вытворчасці Samsung

Першы злучэнні ў міліметровым дыяпазоне хваль. Усё больш і больш прылад падключаюцца адзін да аднаго або да Інтэрнэту, выкарыстоўваючы адны і тыя ж радыёчастоты. Гэта выклікае страту хуткасці і праблемы са стабільнасцю злучэння. Рашэннем можа стаць пераход на міліметровыя хвалі, г.зн. у дыяпазоне частот 30-300 Ггц. Цяпер яны выкарыстоўваюцца, у прыватнасці, у спадарожнікавай сувязі і ў радыёастраноміі, але іх асноўным абмежаваннем была малая далёкасць дзеяння. Новы тып антэн дазваляе вырашыць гэтую праблему, і распрацоўка гэтай тэхналогіі працягваецца да гэтага часу.

Другім слупам пятага пакалення трэба назваць тэхналогію. Навукоўцы выхваляюцца тым, што ўжо здольныя перадаваць дадзеныя з дапамогай міліметровых хваль на адлегласць больш за 200 м. І літаральна праз кожныя 200-250 м у буйных гарадах могуць быць, т. е. невялікія базавыя станцыі з вельмі нізкім энергаспажываннем. Аднак у менш населеных раёнах «дробныя вочкі» працуюць дрэнна.

Гэта павінна дапамагчы ў вышэйпаказанай праблеме тэхналогія MIMO новае пакаленне. MIMO – гэтае рашэнне, таксама выкарыстоўванае ў стандарце 4G, здольнае павялічыць прапускную здольнасць бесправадной сеткі. Сакрэт у шматантеннай перадачы на ​​перадае і прыёмным баках. Станцыі наступнага пакалення могуць апрацоўваць у восем разоў больш партоў, чым сёння, для адначасовай адпраўкі і атрымання дадзеных. Такім чынам, прапускная здольнасць сеткі павялічваецца на 22 працэнты.

Яшчэ адзін важны метад для 5G заключаецца ў тым, штофарміраванне прамяня“. Гэта метад апрацоўкі сігналаў такім чынам, што дадзеныя дастаўляюцца карыстачу па аптымальным маршруце. дапамагае міліметровым хвалям дасягаць прылады ў выглядзе канцэнтраванага прамяня, а не з дапамогай усенакіраванай перадачы. Такім чынам, магутнасць сігналу павялічваецца, а перашкоды памяншаюцца.

Пятым элементам пятага пакалення павінен стаць так званы поўны дуплекс. Дуплекс - гэта двухбаковая перадача, т. е. такая, пры якой перадача і прыём інфармацыі магчымыя ў абодвух напрамках. Поўны дуплекс азначае, што дадзеныя перадаюцца без перапынення перадачы. Гэтае рашэнне ўвесь час удасканальваецца для дасягнення найлепшых параметраў.

 

Шостае пакаленне?

Аднак лабараторыі ўжо працуюць над чымсьці яшчэ хутчэйшым, чым 5G - хоць паўторымся, што мы сапраўды не ведаем, што такое пятае пакаленне. Японскія навукоўцы ствараюць будучую бесправадную перадачу дадзеных як бы наступнай, шостай версіі. Ён заключаецца ў выкарыстанні частот ад 300 Ггц і вышэй, а дасяганыя хуткасці складуць 105 Гбіт / с на кожным канале. Даследаванні і распрацоўкі новых тэхналогій вядуцца ўжо некалькі гадоў. У лістападзе мінулага гады дзякуючы выкарыстанню терагерцового дыяпазону 500 Ггц была дасягнутая хуткасць 34 Гбіт/з, а затым 160 Гбіт/з з выкарыстаннем перадатчыка ў дыяпазоне 300-500 Ггц (восем каналаў, мадуляваных з інтэрвалам 25 Ггц). ) - гэта значыць вынікі, у шмат разоў якія перавышаюць меркаваныя магчымасці сеткі 5G. Апошні поспех – гэта праца групы навукоўцаў з Універсітэта Хірасімы і супрацоўнікаў Panasonic адначасова. Інфармацыя аб тэхналогіі была размешчана на сайце універсітэта, здагадкі і механізм працы тэрагерцавай сеткі былі прадстаўлены ў лютым 2017 года на канферэнцыі ISSCC у Сан-Францыска.

Як вядома, павелічэнне частаты працы не толькі дае магчымасць хутчэйшай перадачы дадзеных, але і значна скарачае магчымы дыяпазон сігналу, а таксама павялічвае яго ўспрымальнасць да разнастайных перашкод. Гэта азначае, што неабходна пабудаваць дастаткова складаную і шчыльна размеркаваную інфраструктуру.

Варта таксама адзначыць, што рэвалюцыі – такія як выхад запланаванай да 2020 году сеткі 5G, а затым і гіпатэтычнай, яшчэ хутчэйшай, терагерцовой сеткі – азначаюць неабходнасць замены мільёнаў прылад версіямі, адаптаванымі да новых стандартаў. Гэта, верагодна, значна… зменшыць хуткасць зменаў і прывядзе да таго, што вызначаная рэвалюцыя насамрэч стане эвалюцыяй.

Працяг варта Нумар тэмы у свежым нумары штомесячніка.