Мрежа 5G: общ преглед, описание и скорост. Следващо поколение 5G мрежа

5G, следващото поколение комуникационен стандарт, ще поддържа интернет на нещата, интелигентните автомобили и друго оборудване.

Новият мобилен стандарт няма да се появи до 2020 г., но съответните спецификации се разработват с пълна скорост и става ясно, че стандартът 5G ще бъде значително различен от 4G. Става въпрос за увеличаване на скоростта на обмен на информация за мобилни телефони и таблети и за редица други решения, всеки от които има свои собствени изисквания.

Прогнози от Ericsson

Как ще работи 5G технологията и защо е необходима, ако вече съществува ултра-бърз мобилен интернет?

Според Ericsson бъдещето изглежда така.

Безпилотните автомобили, свързани с мрежата, обменят информация помежду си. В случай на злополука автомобилът, който е най-близо до мястото на злополуката, ще съобщи за всички превозни средства, които го последват. Това ще им позволи да намалят скоростта предварително или в случай на задръстване, за да изчислят нов маршрут.

Сензорите на автомобила ще измерват по-точно климатичните условия и ще изпращат данни през 5G мрежата, така че колата да изчислява най-добрия маршрут.

В областта на обществения транспорт, мрежата 5G ще позволи мониторинг в реално време на броя на чакащите пътници при спирки. Шофьорът на автобуса ще премине спирката без пътници и диспечерът ще изпрати допълнителен транспорт до местата на претоварване.

В ерата на 5G цялата домашна електроника ще бъде свързана. Ако по-рано на прехода от една стая в друга трябваше да бъдат прехвърлени от преносимо устройство, за да продължите, например, да слушате любимата си радио станция, сега високоговорителите в различни стаи ще се свърже с друг и слушането продължи с прекъснат място. Освен това можете да наблюдавате консумацията на енергия на всяко устройство или да разберете колко енергия се произвежда от слънчевите панели.

Мрежата 5G ще промени службите за спешна помощ, осигурявайки надеждна комуникация при извънредни ситуации и първи приоритет на полицията и аварийните служби. А пожарникарите в каски с камери ще предадат изображението на командата и ще получат съдействие при сложни спасителни операции.

5G технологии

През миналата година те успяха да регулират повечето от тях, но се запазва изборът на технологии, които гарантират тяхното практическо приложение.

Сред тях:

• ултра-високите честоти, постигането на които преди изглеждаха невъзможни, ще осигурят много по-голяма скорост;
• разработването на системи, изпращането на данни в малки парчета, ще продължи работата на интернет устройства на нещата от много години;
• намаляване на закъсненията при задачи, изискващи незабавен отговор.

5G мрежа: Скорост

Оценката на увеличението на скоростта на стандартния 5G в сравнение с предишната е двусмислена. Компанията успя да постигне растеж от 50 пъти - до 5 Gb / s. Samsung излезе на 7,5 Gb / s с постоянен сигнал от 1,2 Gbit / s в кола, движеща се с висока скорост. Партньорството "Европейски съюз - Китай" възнамерява да увеличи скоростта на 5G със 100 пъти. NTT DoCoMo, японски мобилен оператор, заедно с Alcatel-Lucent, Ericsson, Samsung и Nokia, се опитва да постигне 10 Gb / s. Учените от университета в Съри се приемат за 1 Tbit / s. Очаква се през следващите 10 години скоростта на мобилните мрежи да нарасне хиляди пъти.

Увеличаването на скоростта ще изисква по-модерни антени и оборудване, както и разширен честотен спектър. В САЩ разпространението на този ресурс вече е започнало.

Интернет на нещата

С намаляването на цената на връзката все повече устройства имат достъп до Wi-Fi. Концепцията за комбиниране на телефони, кафе и перални машини, слушалки, лампи и всичко останало в една мрежа се нарича Интернет на нещата. До 2020 г. се очаква да има повече от 26 милиарда такива устройства в света. Броят на връзките ще бъде още по-голям.

Способността на нещата "чувстват" с помощта на сензори и отдалечено изпълнение на команди ще намери приложение в градското планиране, технологията на "умни" домашни, топлинна и електрическа енергия за контрол на системи, сигурност, здраве мониторинг, обществения транспорт, търговията на дребно.

Интернет на нещата изисква малка скорост на свързване, но за огромен брой устройства. Вече съществуват специализирани мрежи, използващи тесни честотен диапазон, и разработчиците на стандарта 5G искат да участват в този процес.

По този начин телекомуникационните мрежи ще бъдат принудени да подкрепят не само мобилните потребители, но и "умни" неща. Управлението на такъв хетерогенен трафик е призовано да се окаже в помощ на нов стандарт.

закъснение

Очевидно е, че новото поколение 5G мрежа ще подпомогне безпилотните транспортни технологии и приложения на увеличената реалност. В този случай информацията трябва да пристигне в реално време. Времето за приемане и предаване в 4G-мрежи надвишава 10 ms, което е много. Бъдещият стандарт може напълно да промени мрежовата архитектура с преместване на съхранение на данни от центровете за данни до крайните възли, включително смартфони.

Задвижващата се кола например изисква данни за местоположението на най-близкия транспорт. Съществуващите мрежи с поток от такива данни вече за три автомобила не могат да се справят. Големите закъснения при предаването на данни изискват локално поставяне на данни.

Предполага се, че отзивчивостта на мрежите от следващо поколение ще бъде максимизирана. Забавянето в предаването на данни няма да надвишава 1 ms, дори при скорост от 500 км / ч. Такъв латентност ще бъде основният двигателен фактор за създаването на нови технологии, като управление на градския трафик в градския трафик и отдалечени хирургически операции.

Достигнете консенсус

Ако ситуацията с определянето на обхвата на потенциалните технологии се подобри през 2015 г., самите технологии все още се развиват. Необходимо е да се определи кои 5G технологии са необходими на първо място и кои от тях ще бъдат приложени след това. Малко вероятно е това да се случи през 2016 г.

Въпреки липсата на стандарт и доверие в приоритета на технологиите, производствените компании се опитват да ръководят разработването и внедряването на 5G технологии, за да заемат печеливша позиция в бъдеще.

Nokia компания през април 2015 г., обяви придобиването на Alcatel-Lucent за 16,6 милиарда щатски долара, а САЩ телекомуникационна компания Verizon Wireless обяви, че мрежата на САЩ за първи 5G ще бъде на разположение през 2016 г..

Първите лястовици

Прототипите на 5G мрежи вече са се появили. Първата 5G-мрежа стартира в Южна Корея. SK Telecom представи нова технология при откриването на изследователския център, който ще го развие. И от XXIII Зимни олимпийски игри през 2018 г. в Южна Корея, компанията планира да изгради 5G мрежа в цялата страна.

NTT DoCoMo също възнамерява да стартира 5G мрежата в Япония за летните олимпийски игри през 2020 г. в Токио.

5G мрежи срещу САЩ

Стандарт 5G, подобно на предишните стандарти, се разработва от консорциума 3GPP и е одобрен от ITU, Международния съюз по далекосъобщения. Не искайте да стоите настрана и производителите. През октомври 2015 г. някои регионални групи се съгласиха да се срещнат на всеки шест месеца, за да разработят обща позиция по стандарта 5G.

Такова споразумение бе постигнато през септември 2015 г. между Европейския съюз и Китай. Ericsson и TeliaSonera се договориха за стратегическо партньорство за предоставяне на клиенти на клетъчния оператор в Талин и Стокхолм с достъп до 5G мрежа през 2018 г.

И много малко трябва да изчакаме, когато 5G-мрежата ще бъде пусната в Русия. MTS и Ericsson подписаха споразумение за съвместна работа по технология пето поколение, което ще доведе до първия тест 5G-мрежа в Русия на Световното първенство през 2018 г., две години по-рано от 5G-мрежа в Япония. За тази цел през 2016 г. ще се реализира проект LTE-U за употреба LTE на 5 GHz, използвани за свързване на точката за достъп до Wi-Fi. Ще бъде тествана и технологията Ericsson Lean Carrier, която организира разпределението на трафика и намалява междуклетъчните смущения, увеличава скоростта и обхвата на предаване и помага при планирането на мрежата.

Очевидно страните в света се договарят за сътрудничество в тази област. Всички, с изключение на Съединените щати, са свикнали да заемат водеща позиция във всичко.

4.5G се подготвя за бъдещето

Компанията Qualcomm предложи технологията 4.5G LTE Advanced Pro, чието изпълнение е планирано за следващите четири години. Благодарение на това, компанията ще може да поддържа както по-широк спектър от честоти, изисквани за стандарта 5G, така и предишните разположени LTE мрежи, което ще намали закъсненията и ще увеличи честотната лента.

Функции на мрежата:

• високо капацитет Благодарение на комбинацията от честотни спектри;
• подкрепа на 32 оператора едновременно и увеличаване на капацитета поради комбинацията от честоти и разпределението на мрежовия трафик между операторите;
• 10-кратно намаляване на забавянето в сравнение с LTE Advanced при използване на съществуващи кули и честоти от 1 ms до 70 μs;
• използване на ресурса на входящата комуникационна линия за изходящи повиквания;
• увеличение на броя на антени на базови станции да се увеличи обхватът и силата на сигнала;
• увеличаване на енергоспестяването на IoT устройства чрез стесняване на диапазона до 1,4 MHz и 180 kHz (до 10 години за една батерия);
• 1 Gb / s за обмен на информация между автомобили, пешеходци и устройства за безжичен интернет;
• Сканирайте среда, без да включите Wi-Fi или GPS на мобилното си устройство.

Технологични бариери

В Fraunhofer институт за телекомуникации в Берлин извършвал експерименти с честоти на 40-100 GHz, на Samsung използва в експериментите си на честотата на 28 GHz, и Nokia - над 70 GHz.

Работата на устройствата в лентата с милиметрови вълни има такава характеристика, като изключително незадоволителното разпространение на сигнал, чиято мощност намалява значително с разстоянието от базовата станция. В допълнение, сигналната интерференция може да бъде причинена дори от човешкото тяло.

Решение - MIMO

Решението трябва да се приложи Технологията MIMO (множествен вход за множествен изход), когато се изпращат и получават едновременно няколко сигнала. Сега той се използва в LTE и WLAN. При високи честоти се използва Massive MIMO - технологията за оптимизация на приемането, когато в мобилните устройства са разположени десетки малки антени и стотици - в предавателя.

Производител SkyCross антени създадени MIMO 4x4 система, можете да използвате размера на 16x10 см в терминала. Това е значително по-висока от тази на антените за LTE. Например, размерите на LG G4 - 15x7,6 см, Samsung Galaxy S6 - 14x7 см, а Apple iPhone 6 плюс е - 16h7,8 видите MIMO 4x4 система не е нещо ново. - С изключение на LTE-Advanced терминали, тя се използва в сателитни телевизионни системи, строги изисквания до размера и консумацията на енергия не е показан. По този начин създаването на малко мобилно устройство с 4 антени ще бъде тест за дизайнерите.

Разработването на преносими терминали също ще изисква много усилия. Според представител на Texas Instrument ще се наложи използването на нови технологии за създаване на микрочипове, способни да предават данни при високи честоти.

През 2015 г. проектът за създаване на стандарта 5G беше официално наречен IMT-2020. Жалко е, че останалата част от процеса все още не е видима.