5G for den smarte verden

Det er en utbredt oppfatning at den virkelige revolusjonen av tingenes internett bare vil være forårsaket av populariseringen av femte generasjons mobilnettverk. Dette nettverket vil fortsatt bli opprettet, men næringslivet ser ikke på det nå med introduksjonen av IoT-infrastruktur.

Eksperter forventer at 5G ikke er en evolusjon, men en fullstendig transformasjon av mobilteknologi. Dette bør transformere hele bransjen knyttet til denne typen kommunikasjon. I februar 2017, under en presentasjon på Mobile World Congress i Barcelona, ​​uttalte en representant for Deutsche Telekom til og med at pga. smarttelefoner vil slutte å eksistere. Når det blir populært, vil vi alltid være online, med nesten alt som omgir oss. Og avhengig av hvilket markedssegment som skal bruke denne teknologien (telemedisin, taleanrop, spillplattformer, nettsurfing), vil nettverket oppføre seg annerledes.

5G nettverkshastighet sammenlignet med tidligere løsninger

Under samme MWC ble de første kommersielle applikasjonene av 5G-nettverket vist – selv om denne formuleringen reiser en del tvil, fordi det fortsatt er ukjent hva det faktisk vil være. Forutsetningene er helt inkonsekvente. Noen kilder hevder at 5G forventes å gi overføringshastigheter på titusenvis av megabit per sekund til tusenvis av brukere samtidig. Den foreløpige spesifikasjonen for 5G, kunngjort for noen måneder siden av International Telecommunication Union (ITU), antyder at forsinkelser ikke vil overstige 4 ms. Data må lastes ned med 20 Gbps og lastes opp med 10 Gbps. Vi vet at ITU ønsker å kunngjøre den endelige versjonen av det nye nettverket til høsten. Alle er enige om én ting - 5G-nettverket må gi samtidig trådløs tilkobling av hundretusenvis av sensorer, noe som er nøkkelen for tingenes internett og allestedsnærværende tjenester.

Ledende selskaper som AT&T, NTT DOCOMO, SK Telecom, Vodafone, LG Electronic, Sprint, Huawei, ZTE, Qualcomm, Intel og mange flere har tydeliggjort sin støtte for å akselerere tidslinjen for 5G-standardisering. Alle interessenter ønsker å starte kommersialiseringen av dette konseptet allerede i 2019. På den annen side kunngjorde EU 5G PPP-planen () for å bestemme retningen for utviklingen av neste generasjons nettverk. Innen 2020 må EU-landene frigi 700 MHz-frekvensen som er reservert for denne standarden.

5G-nettverket er en gave fra ny teknologi

Enkeltting trenger ikke 5G

I følge Ericsson var ved slutten av fjoråret 5,6 milliarder enheter i drift i (, IoT). Av disse jobbet bare rundt 400 millioner med mobilnettverk, og resten med kortdistansenettverk som Wi-Fi, Bluetooth eller ZigBee.

Den virkelige utviklingen av tingenes internett er veldig ofte forbundet med 5G-nettverk. De første anvendelsene av ny teknologi, først i næringslivet, kan dukke opp om to til tre år. Vi kan imidlertid forvente tilgang til neste generasjons nettverk for enkeltkunder tidligst i 2025. Fordelen med 5G-teknologi er blant annet muligheten til å håndtere en million enheter satt sammen på et område på en kvadratkilometer. Det virker som et stort antall, men hvis du tar i betraktning hva IoT-visjonen sier om smarte byerder, i tillegg til urban infrastruktur, kjøretøy (inkludert autonome biler) og husholdninger (smarthjem) og kontorenheter er koblet til, samt for eksempel butikker og varer som er lagret i dem, slutter denne millionen per kvadratkilometer å virke slik. stor. Spesielt i sentrum eller områder med høy konsentrasjon av kontorer.

Vær imidlertid oppmerksom på at mange enheter koblet til nettverket og sensorene som er plassert på dem, ikke krever veldig høye hastigheter, fordi de overfører små deler av data. Ultraraskt Internett er ikke nødvendig for en minibank eller betalingsterminal. Det er ikke nødvendig å ha røyk- og temperatursensor i vernesystemet, som informerer for eksempel en iskremprodusent om forholdene i kjøleskap i butikk. Høye hastigheter og lav ventetid er ikke nødvendig for å overvåke og kontrollere gatebelysning, for overføring av data fra strøm- og vannmålere, for fjernstyring ved hjelp av en smarttelefon av IoT-tilkoblede hjemmeenheter, eller i logistikk.

I dag, selv om vi har LTE-teknologi, som lar oss sende flere titalls eller til og med hundrevis av megabit data per sekund over mobilnettverk, bruker fortsatt en betydelig del av enhetene som opererer på tingenes internett 2G-nettverk, dvs. har vært i salg siden 1991. GSM standard.

For å overvinne prisbarrieren som fraråder mange selskaper å bruke IoT i deres nåværende aktiviteter og dermed bremser utviklingen, er det utviklet teknologier for å bygge nettverk designet for å støtte enheter som overfører små datapakker. Disse nettverkene bruker både frekvensene som brukes av mobiloperatører og det ulisensierte båndet. Teknologier som LTE-M og NB-IoT (også kalt NB-LTE) opererer i båndet som brukes av LTE-nettverk, mens EC-GSM-IoT (også kalt EC-EGPRS) bruker båndet som brukes av 2G-nettverk. I det ulisensierte utvalget kan du velge mellom løsninger som LoRa, Sigfox og RPMA.

Alle de ovennevnte alternativene tilbyr et bredt spekter og er utformet på en slik måte at sluttenhetene er så billige som mulig og bruker så lite energi som mulig, og dermed fungerer uten å bytte batteri selv i flere år. Derav deres samlenavn - (lavt strømforbruk, lang rekkevidde). LPWA-nettverk som opererer i de områdene som er tilgjengelige for mobiloperatører, trenger bare en programvareoppdatering. Utviklingen av kommersielle LPWA-nettverk anses av forskningsselskapene Gartner og Ovum som en av de viktigste begivenhetene i utviklingen av IoT.

Operatører bruker forskjellige teknologier. Nederlandske KPN, som lanserte sitt landsdekkende nettverk i fjor, har valgt LoRa og er interessert i LTE-M. Vodafone-gruppen har valgt NB-IoT – i år begynte de å bygge et nettverk i Spania, og de har planer om å bygge et slikt nettverk i Tyskland, Irland og Spania. Deutsche Telekom har valgt NB-IoT og kunngjør at nettverket deres vil bli lansert i åtte land, inkludert Polen. Spanske Telefonica valgte Sigfox og NB-IoT. Orange i Frankrike begynte å bygge et LoRa-nettverk og annonserte så at de ville begynne å rulle ut LTE-M-nettverk fra Spania og Belgia i landene de opererer i, og dermed trolig også i Polen.

Byggingen av LPWA-nettverket kan bety at utviklingen av et spesifikt IoT-økosystem vil begynne raskere enn 5G-nettverk. Utvidelsen av den ene utelukker ikke den andre, fordi begge teknologiene er avgjørende for fremtidens smarte nett.

5G trådløse tilkoblinger vil sannsynligvis trenge mye uansett energi. I tillegg til de nevnte områdene, bør en måte å spare energi på nivå med individuelle enheter lanseres i fjor. Bluetooth-nettplattform. Den skal brukes av et nettverk av smarte pærer, låser, sensorer osv. Teknologien lar deg koble til IoT-enheter direkte fra en nettleser eller nettside uten behov for spesielle applikasjoner.

Visualisering av Web Bluetooth-teknologi

5G før

Det er verdt å vite at noen selskaper har drevet med 5G-teknologi i årevis. For eksempel har Samsung jobbet med sine 5G-nettverksløsninger siden 2011. I løpet av denne tiden var det mulig å oppnå en overføring på 1,2 Gb/s i et kjøretøy som beveget seg med en hastighet på 110 km/t. og 7,5 Gbps for en stående mottaker.

Dessuten eksisterer eksperimentelle 5G-nettverk allerede og er opprettet i samarbeid med ulike selskaper. Men for øyeblikket er det fortsatt for tidlig å snakke om den forestående og virkelig globale standardiseringen av det nye nettverket. Ericsson tester det i Sverige og Japan, men små forbrukerenheter som vil fungere med den nye standarden er fortsatt et stykke unna. I 2018 vil selskapet, i samarbeid med den svenske operatøren TeliaSonera, lansere de første kommersielle 5G-nettverkene i Stockholm og Tallinn. I utgangspunktet vil det bynettverk, og vi må vente til 5 for 2020G i full størrelse. Ericsson har til og med første 5G-telefon. Kanskje er ordet «telefon» tross alt feil ord. Enheten veier 150 kg og du må reise med den i en stor buss bevæpnet med måleutstyr.

I oktober i fjor kom nyheten om debuten til 5G-nettverket fra det fjerne Australia. Denne typen rapporter bør imidlertid tilnærmes med avstand – hvordan vet du, uten 5G-standard og spesifikasjon, at en femte generasjonstjeneste er lansert? Dette bør endres når standarden er avtalt. Hvis alt går etter planen, vil forhåndsstandardiserte 5G-nettverk gjøre sin første opptreden under vinter-OL 2018 i Sør-Korea.

Millimeterbølger og bittesmå celler

Driften av 5G-nettverket avhenger av flere viktige teknologier.

Basestasjon produsert av Samsung

Første millimeterbølgeforbindelser. Flere og flere enheter kobler til hverandre eller til Internett ved hjelp av de samme radiofrekvensene. Dette forårsaker hastighetstap og problemer med tilkoblingsstabilitet. Løsningen kan være å gå over til millimeterbølger, d.v.s. i frekvensområdet 30-300 GHz. De brukes for tiden spesielt i satellittkommunikasjon og radioastronomi, men deres hovedbegrensning har vært deres korte rekkevidde. En ny type antenne løser dette problemet, og utviklingen av denne teknologien pågår fortsatt.

Teknologi er den andre søylen i den femte generasjonen. Forskere skryter av at de allerede er i stand til å overføre data ved hjelp av millimeterbølger over en avstand på mer enn 200 m. Og bokstavelig talt hver 200-250 m i store byer kan det være, dvs. små basestasjoner med svært lavt strømforbruk. Men i mindre befolkede områder fungerer ikke "småceller" godt.

Dette bør hjelpe med problemet ovenfor MIMO-teknologi ny generasjon. MIMO er en løsning også brukt i 4G-standarden som kan øke kapasiteten til et trådløst nettverk. Hemmeligheten ligger i multi-antenneoverføring på sender- og mottakersiden. Neste generasjons stasjoner kan håndtere åtte ganger så mange porter som i dag for å sende og motta data samtidig. Dermed øker nettverksgjennomstrømningen med 22 %.

En annen viktig teknikk for 5G er at "stråleforming". Det er en signalbehandlingsmetode slik at dataene leveres til brukeren langs den optimale ruten. hjelper millimeterbølger å nå enheten i en konsentrert stråle i stedet for gjennom en rundstrålende overføring. Dermed økes signalstyrken og interferensen reduseres.

Det femte elementet i den femte generasjonen bør være den såkalte full dupleks. Dupleks er en toveis overføring, det vil si en der overføring og mottak av informasjon er mulig i begge retninger. Full dupleks betyr at data overføres uten overføringsavbrudd. Denne løsningen blir stadig forbedret for å oppnå de beste parameterne.

 

Sjette generasjon?

Laboratoriene jobber imidlertid allerede med noe enda raskere enn 5G - selv om vi igjen ikke vet nøyaktig hva den femte generasjonen er. Japanske forskere skaper en fremtidig trådløs dataoverføring, så å si den neste, sjette versjonen. Den består i å bruke frekvenser fra 300 GHz og høyere, og hastighetene som oppnås vil være 105 Gb/s på hver kanal. Forskning og utvikling av ny teknologi har pågått i flere år. I november i fjor ble det oppnådd 500 Gb/s ved bruk av 34 GHz terahertz-båndet, og deretter 160 Gb/s ved bruk av en sender i 300-500 GHz-båndet (åtte kanaler modulert med 25 GHz-intervaller). ) - det vil si resultater mange ganger større enn de forventede egenskapene til 5G-nettverket. Den siste suksessen er arbeidet til en gruppe forskere fra University of Hiroshima og Panasonic-ansatte på samme tid. Informasjon om teknologien ble lagt ut på universitetets nettside, forutsetningene og mekanismen til terahertz-nettverket ble presentert i februar 2017 på ISSCC-konferansen i San Francisco.

Som du vet, muliggjør en økning i operasjonsfrekvensen ikke bare raskere dataoverføring, men reduserer også signalets mulige rekkevidde betydelig, og øker også følsomheten for alle typer forstyrrelser. Dette betyr at det er nødvendig å bygge en ganske kompleks og tett distribuert infrastruktur.

Det er også verdt å merke seg at revolusjoner – slik som 2020G-nettverket planlagt i 5 og deretter det hypotetiske enda raskere terahertz-nettverket – betyr behovet for å erstatte millioner av enheter med versjoner tilpasset nye standarder. Dette vil sannsynligvis redusere endringshastigheten betydelig og føre til at den tiltenkte revolusjonen faktisk blir en evolusjon.

Skal videreføres Emnenummer i siste utgave av månedsbladet.