5G για τον έξυπνο κόσμο

Είναι μια αρκετά κοινή πεποίθηση ότι η πραγματική επανάσταση του Διαδικτύου των Πραγμάτων θα προκληθεί μόνο από τη διάδοση του δικτύου κινητής τηλεφωνίας πέμπτης γενιάς. Αυτό το δίκτυο θα συνεχίσει να δημιουργηθεί, αλλά οι επιχειρήσεις δεν το εξετάζουν επί του παρόντος με την υλοποίηση της υποδομής IoT.

Οι ειδικοί αναμένουν ότι το 5G δεν θα είναι μια εξέλιξη, αλλά ένας πλήρης μετασχηματισμός της κινητής τεχνολογίας. Αυτό θα πρέπει να μεταμορφώσει ολόκληρη τη βιομηχανία που σχετίζεται με αυτόν τον τύπο επικοινωνίας. Τον Φεβρουάριο του 2017, κατά τη διάρκεια παρουσίασης στο Mobile World Congress στη Βαρκελώνη, εκπρόσωπος της Deutsche Telekom δήλωσε μάλιστα ότι λόγω τα smartphone θα πάψουν να υπάρχουν. Όταν αυτό γίνει δημοφιλές, θα είμαστε πάντα συνδεδεμένοι, με σχεδόν τα πάντα γύρω μας. Και ανάλογα με το τμήμα της αγοράς στο οποίο θα χρησιμοποιηθεί αυτή η τεχνολογία (τηλεϊατρική, φωνητικές κλήσεις, πλατφόρμες παιχνιδιών, περιήγηση στο διαδίκτυο), το δίκτυο θα συμπεριφέρεται διαφορετικά.

Ταχύτητα δικτύου 5G σε σύγκριση με προηγούμενες λύσεις

Κατά τη διάρκεια του ίδιου MWC, παρουσιάστηκαν οι πρώτες εμπορικές εφαρμογές του δικτύου 5G - αν και αυτή η διατύπωση εγείρει ορισμένες αμφιβολίες, γιατί είναι ακόμα άγνωστο πώς θα είναι στην πραγματικότητα. Οι υποθέσεις είναι εντελώς ασυνεπείς. Ορισμένες πηγές υποστηρίζουν ότι το 5G αναμένεται να παρέχει ταχύτητες μετάδοσης δεκάδων χιλιάδων megabit ανά δευτερόλεπτο σε χιλιάδες χρήστες ταυτόχρονα. Οι προκαταρκτικές προδιαγραφές για το 5G, που ανακοινώθηκαν πριν από αρκετούς μήνες από τη Διεθνή Ένωση Τηλεπικοινωνιών (ITU), υποδηλώνουν ότι η καθυστέρηση δεν θα υπερβαίνει τα 4 ms. Τα δεδομένα πρέπει να ληφθούν με ταχύτητα 20 Gbps και να μεταφορτωθούν στα 10 Gbps. Γνωρίζουμε ότι η ITU θέλει να ανακοινώσει την τελική έκδοση του νέου δικτύου αυτό το φθινόπωρο. Όλοι συμφωνούν σε ένα πράγμα - το δίκτυο 5G πρέπει να παρέχει ταυτόχρονη ασύρματη σύνδεση εκατοντάδων χιλιάδων αισθητήρων, κάτι που είναι βασικό για το Διαδίκτυο των Πραγμάτων και τις πανταχού παρούσες υπηρεσίες.

Κορυφαίες εταιρείες όπως η AT&T, η NTT DOCOMO, η SK Telecom, η Vodafone, η LG Electronic, η Sprint, η Huawei, η ZTE, η Qualcomm, η Intel και πολλές άλλες έχουν δηλώσει ξεκάθαρα την υποστήριξή τους για την επιτάχυνση του προγράμματος τυποποίησης 5G. Όλα τα ενδιαφερόμενα μέρη θέλουν να ξεκινήσουν την εμπορική εφαρμογή αυτής της ιδέας ήδη από το 2019. Από την άλλη πλευρά, η Ευρωπαϊκή Ένωση ανακοίνωσε ένα σχέδιο ΣΔΙΤ 5G () για να καθορίσει την κατεύθυνση ανάπτυξης των δικτύων επόμενης γενιάς. Έως το 2020, οι χώρες της ΕΕ πρέπει να απελευθερώσουν τη συχνότητα 700 MHz που προορίζεται για αυτό το πρότυπο.

Το δίκτυο 5G είναι ένα δώρο νέων τεχνολογιών

Τα μεμονωμένα πράγματα δεν χρειάζονται 5G

Σύμφωνα με την Ericsson, στο τέλος του περασμένου έτους υπήρχαν 5,6 δισεκατομμύρια συσκευές σε χρήση στο IoT. Από αυτά, μόνο περίπου 400 εκατομμύρια ήταν σε δίκτυα κινητής τηλεφωνίας, με τα υπόλοιπα σε δίκτυα μικρής εμβέλειας όπως Wi-Fi, Bluetooth ή ZigBee.

Η πραγματική ανάπτυξη του Διαδικτύου των Πραγμάτων συνδέεται πολύ συχνά με τα δίκτυα 5G. Οι πρώτες εφαρμογές νέων τεχνολογιών, αρχικά στον επιχειρηματικό τομέα, ενδέχεται να εμφανιστούν σε δύο με τρία χρόνια. Ωστόσο, μπορούμε να περιμένουμε πρόσβαση σε δίκτυα επόμενης γενιάς για μεμονωμένους πελάτες όχι νωρίτερα από το 2025. Το πλεονέκτημα της τεχνολογίας 5G είναι, μεταξύ άλλων, η δυνατότητα χειρισμού ενός εκατομμυρίου συσκευών που συλλέγονται σε μια περιοχή τετραγωνικών χιλιομέτρων. Αυτό μπορεί να φαίνεται τεράστιος αριθμός, αλλά αν σκεφτείτε τι λέει το όραμα του IoT έξυπνες πόλειςστην οποία, εκτός από την αστική υποδομή, συνδέονται οχήματα (συμπεριλαμβανομένων αυτόνομων αυτοκινήτων) και οικιακές (έξυπνες κατοικίες) και συσκευές γραφείου, καθώς και, για παράδειγμα, καταστήματα και τα αγαθά που αποθηκεύονται σε αυτά, αυτό το εκατομμύριο ανά τετραγωνικό χιλιόμετρο παύει να φαίνονται τόσο μεγάλα. Ειδικά σε κέντρα πόλεων ή περιοχές με μεγάλη συγκέντρωση γραφείων.

Να θυμάστε, ωστόσο, ότι πολλές συσκευές συνδεδεμένες στο δίκτυο και οι αισθητήρες που φιλοξενούν δεν απαιτούν πολύ υψηλές ταχύτητες επειδή μεταδίδουν μικρά κομμάτια δεδομένων. Το εξαιρετικά γρήγορο Διαδίκτυο δεν απαιτείται για ΑΤΜ ή τερματικό πληρωμών. Δεν είναι απαραίτητο να υπάρχει αισθητήρας καπνού και θερμοκρασίας στο σύστημα προστασίας, που ενημερώνει, για παράδειγμα, έναν κατασκευαστή παγωτού για τις συνθήκες στα ψυγεία στα καταστήματα. Οι υψηλές ταχύτητες και η χαμηλή καθυστέρηση δεν χρειάζονται για την παρακολούθηση και τον έλεγχο του φωτισμού του δρόμου, τη μετάδοση δεδομένων από μετρητές ηλεκτρικής ενέργειας και νερού, τον απομακρυσμένο έλεγχο οικιακών συσκευών που είναι συνδεδεμένες με IoT χρησιμοποιώντας smartphone ή στον τομέα της εφοδιαστικής.

Σήμερα, αν και διαθέτουμε τεχνολογία LTE, η οποία μας επιτρέπει να στέλνουμε δεκάδες ή και εκατοντάδες megabit δεδομένων ανά δευτερόλεπτο μέσω δικτύων κινητής τηλεφωνίας, σημαντικό μέρος των συσκευών που εκτελούν το Διαδίκτυο των Πραγμάτων εξακολουθούν να χρησιμοποιούν Δίκτυα 2G, δηλ. διατίθεται προς πώληση από το 1991. Πρότυπο GSM.

Για να ξεπεραστεί το εμπόδιο κόστους που αποθαρρύνει πολλές εταιρείες από τη χρήση του IoT στις τρέχουσες δραστηριότητές τους και επομένως εμποδίζει την ανάπτυξή του, έχουν αναπτυχθεί τεχνολογίες για τη δημιουργία δικτύων σχεδιασμένων να υποστηρίζουν συσκευές που μεταδίδουν μικρά πακέτα δεδομένων. Αυτά τα δίκτυα χρησιμοποιούν τόσο συχνότητες που χρησιμοποιούνται από παρόχους κινητής τηλεφωνίας όσο και μη αδειοδοτημένο φάσμα. Τεχνολογίες όπως το LTE-M και το NB-IoT (ονομάζονται επίσης NB-LTE) λειτουργούν στο φάσμα που χρησιμοποιούν τα δίκτυα LTE, ενώ η τεχνολογία EC-GSM-IoT (ονομάζεται επίσης EC-EGPRS) χρησιμοποιεί το φάσμα που χρησιμοποιείται από τα δίκτυα 2G. Στη σειρά χωρίς άδεια, μπορείτε να επιλέξετε από λύσεις όπως LoRa, Sigfox και RPMA.

Όλες οι παραπάνω επιλογές προσφέρουν μεγάλη γκάμα και έχουν σχεδιαστεί με τέτοιο τρόπο ώστε οι τελικές συσκευές να είναι όσο το δυνατόν φθηνότερες και να καταναλώνουν όσο το δυνατόν λιγότερη ενέργεια και έτσι να λειτουργούν χωρίς αλλαγή μπαταρίας ακόμη και για αρκετά χρόνια. Εξ ου και το συλλογικό τους όνομα - (χαμηλή κατανάλωση ενέργειας, μεγάλη εμβέλεια). Τα δίκτυα LPWA που λειτουργούν στα εύρη που είναι διαθέσιμα στους παρόχους κινητής τηλεφωνίας χρειάζονται μόνο ενημέρωση λογισμικού. Η ανάπτυξη εμπορικών δικτύων LPWA θεωρείται από τις ερευνητικές εταιρείες Gartner και Ovum ως ένα από τα πιο σημαντικά γεγονότα στην ανάπτυξη του IoT.

Οι χειριστές χρησιμοποιούν διαφορετικές τεχνολογίες. Η ολλανδική KPN, η οποία ξεκίνησε το εθνικό της δίκτυο πέρυσι, επέλεξε το LoRa και ενδιαφέρεται για το LTE-M. Ο όμιλος Vodafone επέλεξε το NB-IoT - ξεκίνησε τη δημιουργία ενός δικτύου στην Ισπανία φέτος και έχει σχέδια να δημιουργήσει ένα τέτοιο δίκτυο στη Γερμανία, την Ιρλανδία και την Ισπανία. Η Deutsche Telekom επέλεξε το NB-IoT και ανακοινώνει ότι το δίκτυό της θα ξεκινήσει σε οκτώ χώρες, συμπεριλαμβανομένης της Πολωνίας. Η ισπανική Telefonica επέλεξε το Sigfox και το NB-IoT. Η Orange στη Γαλλία άρχισε να δημιουργεί ένα δίκτυο LoRa και στη συνέχεια ανακοίνωσε ότι θα ξεκινήσει να λανσάρει δίκτυα LTE-M από την Ισπανία και το Βέλγιο - τις χώρες στις οποίες δραστηριοποιείται, και επομένως πιθανώς την Πολωνία.

Η κατασκευή του δικτύου LPWA μπορεί να σημαίνει ότι η ανάπτυξη ενός ειδικού οικοσυστήματος IoT θα ξεκινήσει ταχύτερα από τα δίκτυα 5G. Η επέκταση του ενός δεν αποκλείει το άλλο, γιατί και οι δύο τεχνολογίες είναι απαραίτητες για το έξυπνο δίκτυο του μέλλοντος.

Οι ασύρματες συνδέσεις 5G πιθανότατα θα χρειαστούν πολύ ούτως ή άλλως ενέργειας. Εκτός από τις προαναφερθείσες σειρές, ένας τρόπος εξοικονόμησης ενέργειας σε επίπεδο μεμονωμένης συσκευής θα έπρεπε να είχε ξεκινήσει πέρυσι. Web πλατφόρμα Bluetooth. Θα χρησιμοποιηθεί από ένα δίκτυο έξυπνων λαμπτήρων, κλειδαριών, αισθητήρων κ.λπ. Η τεχνολογία σάς επιτρέπει να συνδέεστε σε συσκευές IoT απευθείας από ένα πρόγραμμα περιήγησης ιστού ή ιστότοπο χωρίς τη χρήση ειδικών εφαρμογών.

Οπτικοποίηση τεχνολογίας Web Bluetooth

5G πριν

Αξίζει να γνωρίζετε ότι ορισμένες εταιρείες εργάζονται στην τεχνολογία 5G εδώ και χρόνια. Για παράδειγμα, η Samsung εργάζεται στις λύσεις 5G της από το 2011. Σε αυτό το διάστημα, ήταν δυνατό να επιτευχθεί μετάδοση 1,2 Gbit/s σε όχημα που κινούνταν με ταχύτητα 110 km/h. και 7,5 Gbps για μόνιμο δέκτη.

Επιπλέον, υπάρχουν ήδη πειραματικά δίκτυα 5G και έχουν δημιουργηθεί σε συνεργασία με διάφορες εταιρείες. Ωστόσο, αυτή τη στιγμή είναι πολύ νωρίς για να μιλήσουμε για επικείμενη και πραγματικά παγκόσμια τυποποίηση του νέου δικτύου. Η Ericsson το δοκιμάζει στη Σουηδία και την Ιαπωνία, αλλά η διαθεσιμότητα μικρών καταναλωτικών συσκευών που θα λειτουργούν με το νέο πρότυπο είναι ακόμη πολύ μακριά. Το 2018, σε συνεργασία με τη σουηδική εταιρεία TeliaSonera, η εταιρεία θα λανσάρει τα πρώτα εμπορικά δίκτυα 5G στη Στοκχόλμη και το Ταλίν. Αρχικά θα είναι δίκτυα της πόλης, και θα πρέπει να περιμένουμε μέχρι το 5 για «κανονικού μεγέθους» 2020G. Η Ericsson μάλιστα έχει πρώτο τηλέφωνο 5G. Ίσως τελικά η λέξη «τηλέφωνο» να είναι λανθασμένη. Η συσκευή ζυγίζει 150 κιλά και πρέπει να ταξιδέψετε μαζί της σε ένα μεγάλο λεωφορείο εξοπλισμένο με εξοπλισμό μέτρησης.

Τον περασμένο Οκτώβριο, τα νέα για το ντεμπούτο του δικτύου 5G ήρθαν από τη μακρινή Αυστραλία. Ωστόσο, αυτοί οι τύποι αναφορών θα πρέπει να προσεγγίζονται με απόσταση - πώς γνωρίζετε, χωρίς πρότυπο και προδιαγραφές 5G, ότι έχει ξεκινήσει μια υπηρεσία πέμπτης γενιάς; Αυτό θα πρέπει να αλλάξει μόλις συμφωνηθεί το πρότυπο. Εάν όλα πάνε σύμφωνα με το σχέδιο, τα προτυποποιημένα δίκτυα 5G θα κάνουν το ντεμπούτο τους στους Χειμερινούς Ολυμπιακούς Αγώνες του 2018 στη Νότια Κορέα.

Κύματα χιλιοστών και μικροσκοπικά κύτταρα

Η λειτουργία του δικτύου 5G εξαρτάται από πολλές σημαντικές τεχνολογίες.

Σταθμός βάσης που κατασκευάζεται από τη Samsung

Πρώτα συνδέσεις κυμάτων χιλιοστού. Όλο και περισσότερες συσκευές συνδέονται μεταξύ τους ή στο Διαδίκτυο χρησιμοποιώντας τις ίδιες ραδιοσυχνότητες. Αυτό προκαλεί απώλεια ταχύτητας και προβλήματα με τη σταθερότητα της σύνδεσης. Η λύση μπορεί να είναι η μετάβαση σε κύματα χιλιοστού, δηλ. στην περιοχή συχνοτήτων 30-300 GHz. Επί του παρόντος χρησιμοποιούνται σε δορυφορικές επικοινωνίες και ραδιοαστρονομία, μεταξύ άλλων, αλλά ο κύριος περιορισμός τους ήταν η μικρή εμβέλειά τους. Ένας νέος τύπος κεραίας λύνει αυτό το πρόβλημα και η ανάπτυξη αυτής της τεχνολογίας είναι ακόμη σε εξέλιξη.

Ο δεύτερος πυλώνας της πέμπτης γενιάς θα πρέπει να ονομάζεται τεχνολογία. Οι επιστήμονες καυχιούνται ότι είναι ήδη σε θέση να μεταδίδουν δεδομένα χρησιμοποιώντας κύματα χιλιοστών σε απόσταση μεγαλύτερη από 200 m. Και κυριολεκτικά κάθε 200-250 m στις μεγάλες πόλεις μπορεί να υπάρχουν μικροί σταθμοί βάσης με πολύ χαμηλή κατανάλωση ενέργειας. Ωστόσο, σε λιγότερο κατοικημένες περιοχές, τα μικρά κελιά δεν λειτουργούν καλά.

Αυτό θα βοηθήσει με το παραπάνω ζήτημα Τεχνολογία MIMO Νέα γενιά. Το MIMO είναι μια λύση που χρησιμοποιείται επίσης στο πρότυπο 4G που μπορεί να αυξήσει την απόδοση του ασύρματου δικτύου. Το μυστικό είναι η μετάδοση πολλαπλών κεραιών στις πλευρές εκπομπής και λήψης. Οι σταθμοί επόμενης γενιάς μπορούν να χειριστούν οκτώ φορές περισσότερες θύρες από ό,τι σήμερα για την ταυτόχρονη αποστολή και λήψη δεδομένων. Έτσι, η απόδοση του δικτύου αυξάνεται κατά 22%.

Μια άλλη σημαντική μέθοδος για το 5G είναι ότι «ακτινοβολία". Είναι μια μέθοδος επεξεργασίας σήματος έτσι ώστε τα δεδομένα να παραδίδονται στον χρήστη κατά τη βέλτιστη διαδρομή. βοηθά τα κύματα χιλιοστών να φτάσουν στη συσκευή σε μια συγκεντρωμένη δέσμη και όχι μέσω μιας πανκατευθυντικής μετάδοσης. Έτσι, η ισχύς του σήματος αυξάνεται και οι παρεμβολές μειώνονται.

Το πέμπτο στοιχείο της πέμπτης γενιάς θα πρέπει να είναι το λεγόμενο full duplex. Το Duplex είναι μια αμφίδρομη μετάδοση, δηλαδή μια μετάδοση στην οποία η μετάδοση και λήψη πληροφοριών είναι δυνατή και προς τις δύο κατευθύνσεις. Full duplex σημαίνει ότι τα δεδομένα μεταδίδονται χωρίς διακοπή μετάδοσης. Αυτή η λύση βελτιώνεται συνεχώς για την επίτευξη των καλύτερων παραμέτρων.

 

Έκτη γενιά;

Ωστόσο, τα εργαστήρια εργάζονται ήδη σε κάτι ακόμα πιο γρήγορο από το 5G - αν και και πάλι, δεν γνωρίζουμε ακριβώς ποια είναι η πέμπτη γενιά. Ιάπωνες επιστήμονες δημιουργούν μελλοντική ασύρματη μετάδοση δεδομένων σαν να ήταν η επόμενη, έκτη έκδοση. Αποτελείται από τη χρήση συχνοτήτων από 300 GHz και άνω, και οι ταχύτητες που επιτυγχάνονται θα είναι 105 Gbit/s σε κάθε κανάλι. Η έρευνα και η ανάπτυξη νέων τεχνολογιών βρίσκεται σε εξέλιξη εδώ και αρκετά χρόνια. Τον περασμένο Νοέμβριο, επιτεύχθηκαν ταχύτητες 500 Gbps χρησιμοποιώντας τη ζώνη των 34 GHz terahertz, ακολουθούμενες από 160 Gbps χρησιμοποιώντας πομπό στην περιοχή 300-500 GHz (οκτώ κανάλια διαμορφωμένα σε διαστήματα 25 GHz). ) - δηλαδή αποτελέσματα πολλαπλάσια από τις αναμενόμενες δυνατότητες του δικτύου 5G. Η τελευταία επιτυχία είναι δουλειά μιας ομάδας επιστημόνων από το Πανεπιστήμιο της Χιροσίμα και ταυτόχρονα υπαλλήλων της Panasonic. Πληροφορίες για την τεχνολογία αναρτήθηκαν στον ιστότοπο του πανεπιστημίου, οι υποθέσεις και ο μηχανισμός λειτουργίας του δικτύου terahertz παρουσιάστηκαν τον Φεβρουάριο του 2017 στο συνέδριο ISSCC στο Σαν Φρανσίσκο.

Όπως γνωρίζετε, η αύξηση της συχνότητας λειτουργίας όχι μόνο καθιστά δυνατή την ταχύτερη μετάδοση δεδομένων, αλλά επίσης μειώνει σημαντικά την πιθανή εμβέλεια του σήματος και επίσης αυξάνει την ευαισθησία του σε όλα τα είδη παρεμβολών. Αυτό σημαίνει ότι είναι απαραίτητο να κατασκευαστεί μια αρκετά περίπλοκη και πυκνά κατανεμημένη υποδομή.

Αξίζει επίσης να σημειωθεί ότι οι επαναστάσεις - όπως το προγραμματισμένο δίκτυο 2020G που έχει προγραμματιστεί για το 5, και στη συνέχεια ένα υποθετικό ακόμα ταχύτερο δίκτυο terahertz - σημαίνουν ότι εκατομμύρια συσκευές θα πρέπει να αντικατασταθούν με εκδόσεις προσαρμοσμένες στα νέα πρότυπα. Αυτό πιθανότατα θα μειώσει σημαντικά τον ρυθμό αλλαγής και θα προκαλέσει την επιδιωκόμενη επανάσταση να γίνει πραγματικά εξέλιξη.

Για να συνεχιστεί Αριθμός θέματος στο τελευταίο τεύχος του μηνιαίου.