5G za pametan svijet

Uvriježeno je mišljenje da će pravu revoluciju Interneta stvari izazvati tek popularizacija mobilne internetske mreže pete generacije. Ova mreža će se i dalje stvarati, ali posao se sada na to ne osvrće s uvođenjem IoT infrastrukture.

Stručnjaci očekuju da 5G ne bude evolucija, već potpuna transformacija mobilne tehnologije. To bi trebalo transformirati cijelu industriju povezanu s ovom vrstom komunikacije. U veljači 2017., tijekom prezentacije na Mobile World Congressu u Barceloni, predstavnik Deutsche Telekoma čak je izjavio da je zbog pametni telefoni će prestati postojati. Kada postane popularan, uvijek ćemo biti online, s gotovo svime što nas okružuje. A ovisno o tome koji segment tržišta će koristiti ovu tehnologiju (telemedicina, glasovni pozivi, platforme za igre, pregledavanje weba), mreža će se ponašati drugačije.

Brzina 5G mreže u usporedbi s prethodnim rješenjima

Tijekom istog MWC-a prikazane su i prve komercijalne primjene 5G mreže – iako ova formulacija izaziva određene sumnje, jer se još uvijek ne zna što će to zapravo biti. Pretpostavke su potpuno nedosljedne. Neki izvori tvrde da se očekuje da će 5G omogućiti brzine prijenosa od nekoliko desetaka tisuća megabita u sekundi tisućama korisnika istovremeno. Preliminarna specifikacija za 5G, koju je prije nekoliko mjeseci objavila Međunarodna telekomunikacijska unija (ITU), sugerira da kašnjenja neće prelaziti 4 ms. Podaci se moraju preuzeti pri 20 Gbps i prenijeti na 10 Gbps. Znamo da ITU ove jeseni želi objaviti konačnu verziju nove mreže. Svi se slažu u jednom – 5G mreža mora omogućiti istovremenu bežičnu vezu stotina tisuća senzora, što je ključno za internet stvari i sveprisutne usluge.

Vodeće tvrtke kao što su AT&T, NTT DOCOMO, SK Telecom, Vodafone, LG Electronic, Sprint, Huawei, ZTE, Qualcomm, Intel i mnoge druge jasno su istaknule svoju podršku ubrzavanju vremenskog okvira standardizacije 5G. Svi dionici žele početi komercijalizirati ovaj koncept već 2019. godine. S druge strane, Europska unija objavila je plan 5G JPP-a () kako bi se odredio smjer razvoja mreža sljedeće generacije. Do 2020. zemlje EU moraju osloboditi frekvenciju od 700 MHz rezerviranu za ovaj standard.

5G mreža dar je novih tehnologija

Pojedinačne stvari ne trebaju 5G

Prema Ericssonovim podacima, krajem prošle godine u (, IoT) radilo je 5,6 milijardi uređaja. Od toga je samo oko 400 milijuna radilo s mobilnim mrežama, a ostatak s mrežama kratkog dometa kao što su Wi-Fi, Bluetooth ili ZigBee.

Pravi razvoj Interneta stvari vrlo se često povezuje s 5G mrežama. Prve primjene novih tehnologija, u početku u poslovnom sektoru, mogle bi se pojaviti za dvije do tri godine. Međutim, možemo očekivati ​​pristup mrežama sljedeće generacije za pojedinačne korisnike ne prije 2025. godine. Prednost 5G tehnologije je, između ostalog, mogućnost rukovanja milijunom uređaja sastavljenih na površini od četvornog kilometra. Čini se ogroman broj, ali ako uzmete u obzir ono o čemu govori IoT vizija pametni gradoviu koju su, osim urbane infrastrukture, povezana vozila (uključujući autonomne automobile) i kućanstva (pametne kuće) i uredski uređaji, kao i npr. trgovine i roba pohranjena u njima, ovaj milijun po četvornom kilometru prestaje izgledati tako velik. Pogotovo u centru grada ili područjima s visokom koncentracijom ureda.

Ipak, imajte na umu da mnogi uređaji spojeni na mrežu i senzori postavljeni na njih ne zahtijevaju velike brzine, jer prenose male dijelove podataka. Ultrabrzi internet nije potreban bankomatu ili terminalu za plaćanje. Nije potrebno imati senzor dima i temperature u sustavu zaštite koji obavještava, primjerice, proizvođača sladoleda o uvjetima u hladnjacima u trgovinama. Velike brzine i mala latencija nisu potrebni za nadzor i kontrolu ulične rasvjete, za prijenos podataka s brojila električne energije i vode, za daljinsko upravljanje pomoću pametnog telefona kućnih uređaja povezanih s IoT-om ili u logistici.

Danas, iako imamo LTE tehnologiju, koja nam omogućuje slanje nekoliko desetaka ili čak stotina megabita podataka u sekundi putem mobilnih mreža, značajan dio uređaja koji rade na Internetu stvari još uvijek koristi 2G mreže, tj. u prodaji je od 1991. GSM standard.

Kako bi se prevladala cjenovna barijera koja mnoge tvrtke obeshrabruje da koriste IoT u svojim trenutnim aktivnostima i tako usporavaju njegov razvoj, razvijene su tehnologije za izgradnju mreža dizajniranih za podršku uređajima koji prenose male pakete podataka. Ove mreže koriste i frekvencije koje koriste mobilni operateri i nelicencirani opseg. Tehnologije kao što su LTE-M i NB-IoT (koji se nazivaju i NB-LTE) rade u pojasu koji koriste LTE mreže, dok EC-GSM-IoT (koji se također naziva EC-EGPRS) koristi pojas koji koriste 2G mreže. U nelicenciranom asortimanu možete birati između rješenja poput LoRa, Sigfoxa i RPMA.

Sve navedene mogućnosti nude širok raspon i dizajnirane su na način da konačni uređaji budu što jeftiniji i troše što manje energije te tako rade bez mijenjanja baterije i po nekoliko godina. Otuda i njihov zajednički naziv - (niska potrošnja energije, veliki domet). LPWA mreže koje rade u rasponima dostupnim mobilnim operaterima trebaju samo ažuriranje softvera. Razvoj komercijalnih LPWA mreža istraživačke tvrtke Gartner i Ovum smatraju jednim od najvažnijih događaja u razvoju IoT-a.

Operateri koriste različite tehnologije. Nizozemski KPN, koji je prošle godine pokrenuo svoju nacionalnu mrežu, odabrao je LoRa i zainteresiran je za LTE-M. Vodafone grupa odabrala je NB-IoT – ove je godine počela graditi mrežu u Španjolskoj, a planira izgraditi takvu mrežu u Njemačkoj, Irskoj i Španjolskoj. Deutsche Telekom odabrao je NB-IoT i najavljuje da će njegova mreža biti pokrenuta u osam zemalja, uključujući Poljsku. Španjolska Telefonica odabrala je Sigfox i NB-IoT. Orange u Francuskoj počeo je graditi LoRa mrežu, a potom je najavio da će početi s uvođenjem LTE-M mreža iz Španjolske i Belgije u zemljama u kojima posluje, a time vjerojatno i u Poljskoj.

Izgradnja LPWA mreže može značiti da će razvoj specifičnog IoT ekosustava započeti brže od 5G mreža. Širenje jedne ne isključuje drugu, jer su obje tehnologije bitne za pametnu mrežu budućnosti.

5G bežične veze ionako će vjerojatno trebati puno energija. Osim spomenutih raspona, prošle godine bi trebao biti pokrenut i način štednje energije na razini pojedinih uređaja. Bluetooth web platforma. Koristit će ga mreža pametnih žarulja, brava, senzora itd. Tehnologija omogućuje povezivanje s IoT uređajima izravno iz web preglednika ili web stranice bez potrebe za posebnim aplikacijama.

Vizualizacija Web Bluetooth tehnologije

5G prije

Vrijedi znati da se neke tvrtke već godinama bave 5G tehnologijom. Na primjer, Samsung radi na svojim 5G mrežnim rješenjima od 2011. godine. Za to vrijeme bilo je moguće postići prijenos od 1,2 Gb/s u vozilu koje se kreće brzinom od 110 km/h. i 7,5 Gbps za stojeći prijemnik.

Štoviše, eksperimentalne 5G mreže već postoje i stvorene su u suradnji s raznim tvrtkama. Međutim, trenutno je još prerano govoriti o skoroj i uistinu globalnoj standardizaciji nove mreže. Ericsson ga testira u Švedskoj i Japanu, ali mali potrošački uređaji koji će raditi s novim standardom još su daleko. U 2018. godini, u suradnji sa švedskim operaterom TeliaSonera, tvrtka će pokrenuti prve komercijalne 5G mreže u Stockholmu i Tallinnu. U početku hoće urbane mreže, a morat ćemo pričekati do 5. na 2020G “full-size”. Ericsson čak ima prvi 5G telefon. Možda je riječ "telefon" ipak pogrešna riječ. Uređaj je težak 150 kg i s njim morate putovati u velikom autobusu naoružanom mjernom opremom.

Prošlog listopada vijest o debiju 5G mreže stigla je iz daleke Australije. Međutim, ovakvim izvješćima treba pristupiti s distancom – kako znate, bez 5G standarda i specifikacije, da je pokrenuta usluga pete generacije? To bi se trebalo promijeniti nakon što se standard dogovori. Ako sve bude po planu, unaprijed standardizirane 5G mreže će se prvi put pojaviti na Zimskim olimpijskim igrama 2018. u Južnoj Koreji.

Milimetarski valovi i sitne stanice

Rad 5G mreže ovisi o nekoliko važnih tehnologija.

Bazna stanica proizvođača Samsung

Prvi veze milimetarskih valova. Sve više uređaja povezuje se jedni s drugima ili na internet koristeći iste radio frekvencije. To uzrokuje gubitak brzine i probleme sa stabilnošću veze. Rješenje može biti prelazak na milimetarske valove, t.j. u frekvencijskom području od 30-300 GHz. Trenutno se koriste posebno u satelitskim komunikacijama i radioastronomiji, ali njihovo glavno ograničenje je njihov kratki domet. Nova vrsta antene rješava ovaj problem, a razvoj ove tehnologije još uvijek traje.

Drugi stup pete generacije treba nazvati tehnologijom. Znanstvenici se hvale da su već u stanju prenositi podatke pomoću milimetarskih valova na udaljenosti većoj od 200 m. I doslovno svakih 200-250 m u velikim gradovima mogu postojati, odnosno male bazne stanice s vrlo malom potrošnjom energije. Međutim, u manje naseljenim područjima “male ćelije” ne rade dobro.

Ovo bi trebalo pomoći u rješavanju gore navedenog problema MIMO tehnologija nova generacija. MIMO je rješenje koje se također koristi u 4G standardu koje može povećati kapacitet bežične mreže. Tajna je u prijenosu s više antena na odašiljačkoj i prijamnoj strani. Stanice sljedeće generacije mogu podnijeti osam puta više portova nego danas za slanje i primanje podataka u isto vrijeme. Tako se propusnost mreže povećava za 22%.

Još jedna važna tehnika za 5G je da "formiranje zraka“. To je metoda obrade signala kako bi se podaci isporučili korisniku optimalnom rutom. pomaže da milimetarski valovi dođu do uređaja u koncentriranom snopu, a ne putem višesmjernog prijenosa. Tako se povećava snaga signala i smanjuju smetnje.

Peti element pete generacije trebao bi biti tzv puni dupleks. Dupleks je dvosmjerni prijenos, odnosno onaj u kojem je prijenos i prijem informacija moguć u oba smjera. Puni dupleks znači da se podaci prenose bez prekida prijenosa. Ovo rješenje se stalno poboljšava kako bi se postigli najbolji parametri.

 

Šesta generacija?

Međutim, laboratoriji već rade na nečemu čak i bržem od 5G – iako opet, ne znamo točno što je peta generacija. Japanski znanstvenici stvaraju budući bežični prijenos podataka, takoreći sljedeću, šestu verziju. Sastoji se od korištenja frekvencija od 300 GHz i više, a postignute brzine bit će 105 Gb/s na svakom kanalu. Istraživanje i razvoj novih tehnologija traju već nekoliko godina. U studenom prošle godine postignuto je 500 Gb/s koristeći terahertz pojas od 34 GHz, a zatim 160 Gb/s pomoću odašiljača u pojasu 300-500 GHz (osam kanala moduliranih u intervalima od 25 GHz). ) - odnosno rezultati višestruko veći od očekivanih mogućnosti 5G mreže. Najnoviji uspjeh istodobno je djelo skupine znanstvenika sa Sveučilišta u Hirošimi i Panasonicovih zaposlenika. Informacije o tehnologiji objavljene su na web stranici sveučilišta, pretpostavke i mehanizam terahertz mreže predstavljeni su u veljači 2017. na konferenciji ISSCC u San Franciscu.

Kao što znate, povećanje frekvencije rada ne samo da omogućuje brži prijenos podataka, već i značajno smanjuje mogući raspon signala, a također povećava njegovu osjetljivost na sve vrste smetnji. To znači da je potrebno izgraditi prilično složenu i gusto raspoređenu infrastrukturu.

Također je vrijedno napomenuti da revolucije – poput 2020G mreže planirane za 5., a potom hipotetske još brže terahertz mreže – znače potrebu zamjene milijuna uređaja verzijama prilagođenim novim standardima. To će vjerojatno značajno... usporiti brzinu promjene i uzrokovati da namjeravana revolucija zapravo postane evolucija.

Da bi se nastavila Broj teme u najnovijem broju mjesečnika.