5G til den smarte verden

Det er en ret almindelig overbevisning, at den virkelige Internet of Things-revolution kun vil være forårsaget af populariseringen af ​​femte generationens mobile internetnetværk. Dette netværk vil stadig blive oprettet, men virksomheder ser ikke på det i øjeblikket med implementeringen af ​​IoT-infrastruktur.

Eksperter forventer, at 5G ikke vil være en evolution, men en komplet transformation af mobilteknologi. Dette skulle transformere hele branchen, der er forbundet med denne type kommunikation. I februar 2017, under et oplæg på Mobile World Congress i Barcelona, ​​udtalte en repræsentant for Deutsche Telekom endda, at pga. smartphones vil ophøre med at eksistere. Når dette bliver populært, vil vi altid være online, med næsten alt omkring os. Og afhængigt af hvilket markedssegment denne teknologi vil blive brugt i (telemedicin, taleopkald, spilleplatforme, web-browsing), vil netværket opføre sig anderledes.

5G netværkshastighed sammenlignet med tidligere løsninger

Under samme MWC blev de første kommercielle applikationer af 5G-netværket vist - selvom denne formulering rejser en del tvivl, for det er stadig uvist, hvordan det rent faktisk vil være. Forudsætningerne er fuldstændig inkonsistente. Nogle kilder hævder, at 5G forventes at give transmissionshastigheder på titusindvis af megabit i sekundet til tusindvis af brugere på samme tid. Den foreløbige specifikation for 5G, annonceret for flere måneder siden af ​​International Telecommunication Union (ITU), antyder, at latenstiden ikke vil overstige 4 ms. Data skal downloades med 20 Gbps og uploades med 10 Gbps. Vi ved, at ITU ønsker at offentliggøre den endelige version af det nye netværk til efteråret. Alle er enige om én ting - 5G-netværket skal give samtidig trådløs forbindelse af hundredtusindvis af sensorer, hvilket er nøglen til tingenes internet og allestedsnærværende tjenester.

Førende virksomheder som AT&T, NTT DOCOMO, SK Telecom, Vodafone, LG Electronic, Sprint, Huawei, ZTE, Qualcomm, Intel og mange andre har klart tilkendegivet deres støtte til at accelerere 5G-standardiseringsplanen. Alle interesserede parter ønsker at begynde kommerciel implementering af dette koncept allerede i 2019. På den anden side har EU annonceret en 5G PPP-plan () for at bestemme retningen for udviklingen af ​​næste generations netværk. Inden 2020 skal EU-landene frigive den 700 MHz-frekvens, der er reserveret til denne standard.

5G-netværket er en gave fra nye teknologier

Enkelte ting behøver ikke 5G

Ifølge Ericsson var der ved udgangen af ​​sidste år 5,6 milliarder enheder i brug i IoT. Heraf var kun omkring 400 millioner på mobilnetværk, mens resten på kortrækkende netværk såsom Wi-Fi, Bluetooth eller ZigBee.

Den virkelige udvikling af Internet of Things er meget ofte forbundet med 5G-netværk. De første anvendelser af nye teknologier, i første omgang i erhvervslivet, kan dukke op om to til tre år. Vi kan dog forvente adgang til næste generations netværk for individuelle kunder tidligst i 2025. Fordelen ved 5G-teknologi er blandt andet muligheden for at håndtere en million enheder indsamlet over et kvadratkilometer areal. Dette kan virke som et stort antal, men hvis du tænker på, hvad IoT-visionen siger om smarte byerhvori ud over byinfrastrukturen, køretøjer (inklusive selvkørende biler) og husholdnings- (smarthjem) og kontorenheder er tilsluttet, samt f.eks. butikker og de varer, der opbevares i dem, ophører denne million pr. kvadratkilometer med at virke så stor. Især i bycentre eller områder med en høj koncentration af kontorer.

Husk dog, at mange netværkstilsluttede enheder og de sensorer, de rummer, ikke kræver særlig høje hastigheder, fordi de transmitterer små bidder af data. Ultrahurtigt internet er ikke nødvendigt til en hæveautomat eller betalingsterminal. Det er ikke nødvendigt at have en røg- og temperatursensor i beskyttelsessystemet, der informerer fx en isproducent om forholdene i køleskabe i butikker. Høje hastigheder og lav latenstid er ikke nødvendig til overvågning og styring af gadebelysning, transmission af data fra el- og vandmålere, fjernstyring af IoT-forbundne hjemmeenheder ved hjælp af en smartphone eller i logistik.

I dag, selvom vi har LTE-teknologi, som gør det muligt for os at sende titusinder eller endda hundredvis af megabit data i sekundet over mobilnetværk, bruger en betydelig del af enheder, der kører tingenes internet, stadig 2G netværk, dvs. til salg siden 1991. GSM standard.

For at overvinde den omkostningsbarriere, der afskrækker mange virksomheder fra at bruge IoT i deres nuværende operationer og dermed hindrer dets udvikling, er der udviklet teknologier til at bygge netværk designet til at understøtte enheder, der transmitterer små pakker med data. Disse netværk bruger både frekvenser, der bruges af mobiloperatører, og ulicenseret spektrum. Teknologier som LTE-M og NB-IoT (også kaldet NB-LTE) opererer i det spektrum, der bruges af LTE-netværk, mens EC-GSM-IoT-teknologi (også kaldet EC-EGPRS) bruger det spektrum, der bruges af 2G-netværk. I det ulicenserede sortiment kan du vælge mellem løsninger som LoRa, Sigfox og RPMA.

Alle de ovennævnte muligheder byder på et bredt udvalg og er designet på en sådan måde, at slutenhederne er så billige som muligt og bruger så lidt energi som muligt, og dermed fungerer uden at skifte batteri selv i flere år. Deraf deres fælles navn - (lavt strømforbrug, lang rækkevidde). LPWA-netværk, der opererer inden for de områder, der er tilgængelige for mobiloperatører, behøver kun en softwareopdatering. Udviklingen af ​​kommercielle LPWA-netværk betragtes af forskningsselskaberne Gartner og Ovum som en af ​​de vigtigste begivenheder i udviklingen af ​​IoT.

Operatører bruger forskellige teknologier. Det hollandske KPN, som lancerede sit landsdækkende netværk sidste år, har valgt LoRa og er interesseret i LTE-M. Vodafone-koncernen har valgt NB-IoT – den begyndte at opbygge et netværk i Spanien i år og har planer om at opbygge et sådant netværk i Tyskland, Irland og Spanien. Deutsche Telekom har valgt NB-IoT og annoncerer, at dets netværk vil blive lanceret i otte lande, herunder Polen. Spanske Telefonica valgte Sigfox og NB-IoT. Orange i Frankrig begyndte at bygge et LoRa-netværk og annoncerede derefter, at det ville begynde at lancere LTE-M-netværk fra Spanien og Belgien - de lande, det opererer i, og derfor sandsynligvis Polen.

Opbygningen af ​​LPWA-netværket kan betyde, at udviklingen af ​​et særligt IoT-økosystem begynder hurtigere end 5G-netværk. Udvidelse af den ene udelukker ikke den anden, for begge teknologier er essentielle for fremtidens smart grid.

5G trådløse forbindelser bliver der nok alligevel brug for meget energi. Ud over de ovennævnte intervaller skulle en måde at spare energi på det enkelte enhedsniveau have været lanceret sidste år. Bluetooth webplatform. Den vil blive brugt af et netværk af smarte pærer, låse, sensorer osv. Teknologien giver dig mulighed for at oprette forbindelse til IoT-enheder direkte fra en webbrowser eller hjemmeside uden brug af specielle applikationer.

Visualisering af Web Bluetooth-teknologi

5G før

Det er værd at vide, at nogle virksomheder har arbejdet på 5G-teknologi i årevis. For eksempel har Samsung arbejdet på sine 5G-løsninger siden 2011. I løbet af denne tid var det muligt at opnå transmission på 1,2 Gbit/s i et køretøj, der bevægede sig med en hastighed på 110 km/t. og 7,5 Gbps for en stående modtager.

Desuden eksisterer eksperimentelle 5G-netværk allerede og er blevet skabt i samarbejde med forskellige virksomheder. Men i øjeblikket er det for tidligt at tale om en forestående og virkelig global standardisering af det nye netværk. Ericsson tester det i Sverige og Japan, men tilgængeligheden af ​​små forbrugerenheder, der vil fungere med den nye standard, er stadig langt væk. I 2018 vil virksomheden i samarbejde med den svenske operatør TeliaSonera lancere de første kommercielle 5G-netværk i Stockholm og Tallinn. I første omgang bliver det bynetværk, og vi bliver nødt til at vente til 5 for "fuld størrelse" 2020G. Ericsson har endda første 5G-telefon. Måske er ordet "telefon" trods alt en forkert betegnelse. Enheden vejer 150 kg og du skal rejse med den i en stor bus udstyret med måleudstyr.

Sidste oktober kom nyheden om debuten af ​​5G-netværket fra det fjerne Australien. Denne type rapporter bør dog gribes an på afstand – hvordan ved du, uden en 5G-standard og specifikation, at en femte generationstjeneste er lanceret? Dette bør ændres, når standarden er vedtaget. Hvis alt går efter planen, vil præstandardiserede 5G-netværk debutere ved vinter-OL 2018 i Sydkorea.

Millimeterbølger og små celler

Driften af ​​5G-netværket afhænger af flere vigtige teknologier.

Basestation fremstillet af Samsung

Første millimeterbølgeforbindelser. Flere og flere enheder opretter forbindelse til hinanden eller til internettet ved hjælp af de samme radiofrekvenser. Dette forårsager tab af hastighed og problemer med forbindelsens stabilitet. Løsningen kan være at skifte til millimeterbølger, dvs. i frekvensområdet 30-300 GHz. De bruges i øjeblikket i blandt andet satellitkommunikation og radioastronomi, men deres vigtigste begrænsning har været deres korte rækkevidde. En ny type antenne løser dette problem, og udviklingen af ​​denne teknologi er stadig i gang.

Den anden søjle i den femte generation bør hedde teknologi. Forskere praler af, at de allerede er i stand til at transmittere data ved hjælp af millimeterbølger over en afstand på mere end 200 m. Og bogstaveligt talt hver 200-250 m i store byer kan der være små basestationer med meget lavt strømforbrug. Men i mindre befolkede områder fungerer små celler ikke godt.

Dette skulle hjælpe med ovenstående problem MIMO teknologi Ny generation. MIMO er en løsning, der også bruges i 4G-standarden, der kan øge det trådløse netværks gennemløb. Hemmeligheden er multi-antenne transmission på sende- og modtagesiden. Næste generations stationer kan håndtere otte gange flere porte end i dag til samtidig at sende og modtage data. Netværksgennemstrømningen stiger således med 22 %.

En anden vigtig metode til 5G er, at "stråleformning“. Det er en signalbehandlingsmetode, så dataene leveres til brugeren ad den optimale rute. hjælper millimeterbølger med at nå enheden i en koncentreret stråle i stedet for gennem en rundstrålende transmission. Således øges signalstyrken, og interferensen reduceres.

Femte generations femte element skulle være den såkaldte Fuld duplex. Duplex er en tovejstransmission, dvs. en, hvor transmission og modtagelse af information er mulig i begge retninger. Fuld duplex betyder, at data transmitteres uden transmissionsafbrydelse. Denne løsning bliver konstant forbedret for at opnå de bedste parametre.

 

Sjette generation?

Laboratorier arbejder dog allerede på noget endnu hurtigere end 5G - selvom vi igen ikke ved præcis, hvad den femte generation er. Japanske videnskabsmænd skaber fremtidig trådløs datatransmission, som var det den næste, sjette version. Den består i at bruge frekvenser fra 300 GHz og højere, og de opnåede hastigheder vil være 105 Gbit/s på hver kanal. Forskning og udvikling af nye teknologier har været i gang i flere år. Sidste november blev der opnået hastigheder på 500 Gbps ved hjælp af 34 GHz terahertz-båndet, efterfulgt af 160 Gbps ved hjælp af en sender i 300-500 GHz-området (otte kanaler moduleret med 25 GHz-intervaller). ) - det vil sige resultater mange gange større end de forventede muligheder for 5G-netværket. Den seneste succes er arbejdet udført af et team af forskere fra Hiroshima University og Panasonic-ansatte på samme tid. Information om teknologien blev offentliggjort på universitetets hjemmeside, antagelser og mekanismen for driften af ​​terahertz-netværket blev præsenteret i februar 2017 på ISSCC-konferencen i San Francisco.

Som du ved, gør en forøgelse af driftsfrekvensen det ikke kun muligt at transmittere data hurtigere, men reducerer også signalets mulige rækkevidde betydeligt og øger også dets modtagelighed for alle former for interferens. Det betyder, at det er nødvendigt at bygge en ret kompleks og tæt fordelt infrastruktur.

Det er også værd at bemærke, at revolutioner - såsom det planlagte 2020G-netværk, der er planlagt til 5, og derefter et hypotetisk endnu hurtigere terahertz-netværk - betyder, at millioner af enheder skal udskiftes med versioner tilpasset de nye standarder. Dette vil sandsynligvis betydeligt ... reducere forandringshastigheden og få den tilsigtede revolution til faktisk at blive evolution.

Fortsættes Emnenummer i det seneste nummer af månedsbladet.