5G pre inteligentný svet

Všeobecne sa verí, že skutočnú revolúciu internetu vecí spôsobí až popularizácia siete mobilného internetu piatej generácie. Táto sieť sa ešte vytvorí, ale biznis sa na ňu teraz so zavedením infraštruktúry internetu vecí nepozerá.

Odborníci očakávajú, že 5G nebude evolúciou, ale úplnou transformáciou mobilnej technológie. To by malo transformovať celé odvetvie spojené s týmto typom komunikácie. Vo februári 2017 počas prezentácie na Mobile World Congress v Barcelone zástupca Deutsche Telekom dokonca uviedol, že z dôvodu smartfóny prestanú existovať. Keď sa stane populárnym, budeme vždy online, takmer so všetkým, čo nás obklopuje. A v závislosti od toho, ktorý segment trhu bude túto technológiu využívať (telemedicína, hlasové hovory, herné platformy, prehliadanie webu), sa bude sieť správať odlišne.

Rýchlosť siete 5G v porovnaní s predchádzajúcimi riešeniami

Počas toho istého MWC sa ukázali prvé komerčné aplikácie 5G siete – aj keď toto znenie vzbudzuje určité pochybnosti, pretože sa zatiaľ nevie, čo to vlastne bude. Predpoklady sú úplne nekonzistentné. Niektoré zdroje tvrdia, že sa očakáva, že 5G poskytne prenosové rýchlosti desiatky tisíc megabitov za sekundu tisícom používateľov súčasne. Predbežná špecifikácia pre 5G, ktorú pred niekoľkými mesiacmi oznámila Medzinárodná telekomunikačná únia (ITU), naznačuje, že oneskorenia nepresiahnu 4 ms. Dáta sa musia sťahovať rýchlosťou 20 Gbps a odosielať rýchlosťou 10 Gbps. Vieme, že ITU chce túto jeseň oznámiť finálnu verziu novej siete. Všetci sa zhodujú na jednom – 5G sieť musí poskytovať súčasné bezdrôtové pripojenie státisícov senzorov, čo je pre internet vecí a všadeprítomné služby kľúčové.

Popredné spoločnosti ako AT&T, NTT DOCOMO, SK Telecom, Vodafone, LG Electronic, Sprint, Huawei, ZTE, Qualcomm, Intel a mnohé ďalšie jasne vyjadrili svoju podporu zrýchleniu časovej osi štandardizácie 5G. Všetky zainteresované strany chcú tento koncept začať komercializovať už v roku 2019. Na druhej strane Európska únia oznámila plán 5G PPP () na určenie smeru rozvoja sietí novej generácie. Do roku 2020 musia krajiny EÚ uvoľniť frekvenciu 700 MHz vyhradenú pre tento štandard.

Sieť 5G je darom nových technológií

Jednotlivé veci nepotrebujú 5G

Podľa Ericssonu bolo na konci minulého roka v (, IoT) v prevádzke 5,6 miliardy zariadení. Z nich len asi 400 miliónov pracovalo s mobilnými sieťami a zvyšok so sieťami krátkeho dosahu, ako sú Wi-Fi, Bluetooth alebo ZigBee.

Skutočný rozvoj internetu vecí sa veľmi často spája so sieťami 5G. Prvé aplikácie nových technológií, spočiatku v podnikateľskom sektore, sa môžu objaviť o dva až tri roky. Prístup k sieťam novej generácie pre individuálnych zákazníkov však môžeme očakávať najskôr v roku 2025. Výhodou 5G technológie je okrem iného aj schopnosť zvládnuť milión zariadení zostavených na ploche kilometra štvorcového. Zdalo by sa to obrovské číslo, ale ak vezmete do úvahy, o čom hovorí vízia internetu vecí smart citiesv ktorých sú okrem mestskej infraštruktúry prepojené aj vozidlá (vrátane autonómnych áut) a domáce (inteligentné domy) a kancelárske zariadenia, ako aj napríklad obchody a v nich uskladnený tovar, sa tento milión na kilometer štvorcový prestáva javiť veľký. Najmä v centre mesta alebo oblastiach s vysokou koncentráciou kancelárií.

Uvedomte si však, že mnohé zariadenia pripojené k sieti a na nich umiestnené senzory nevyžadujú veľmi vysoké rýchlosti, pretože prenášajú malé porcie dát. Ultrarýchly internet nepotrebuje bankomat ani platobný terminál. V ochrannom systéme nie je potrebné mať dymový a teplotný senzor informujúci napríklad výrobcu zmrzliny o podmienkach v chladničkách v predajniach. Vysoké rýchlosti a nízka latencia nie sú potrebné na monitorovanie a ovládanie pouličného osvetlenia, na prenos údajov z elektromerov a vodomerov, na diaľkové ovládanie domácich zariadení pripojených k internetu vecí pomocou smartfónu alebo v logistike.

Dnes, hoci máme technológiu LTE, ktorá nám umožňuje posielať niekoľko desiatok či dokonca stoviek megabitov dát za sekundu cez mobilné siete, značná časť zariadení fungujúcich na internete vecí stále využíva 2G siete, t.j. je v predaji od roku 1991. GSM štandard.

Na prekonanie cenovej bariéry, ktorá odrádza mnohé spoločnosti od využívania internetu vecí v ich súčasných aktivitách a tým spomaľuje jeho rozvoj, boli vyvinuté technológie na budovanie sietí určených na podporu zariadení, ktoré prenášajú malé dátové pakety. Tieto siete využívajú tak frekvencie, aké využívajú mobilní operátori, ako aj nelicencované pásmo. Technológie ako LTE-M a NB-IoT (tiež nazývané NB-LTE) fungujú v pásme používanom sieťami LTE, zatiaľ čo EC-GSM-IoT (tiež nazývané EC-EGPRS) využíva pásmo využívané sieťami 2G. V nelicencovanom sortimente si môžete vybrať z riešení ako LoRa, Sigfox a RPMA.

Všetky vyššie uvedené možnosti ponúkajú široký sortiment a sú navrhnuté tak, aby finálne zariadenia boli čo najlacnejšie a spotrebovali čo najmenej energie a fungovali tak bez výmeny batérie aj niekoľko rokov. Odtiaľ pochádza ich súhrnný názov - (nízka spotreba energie, dlhý dojazd). Siete LPWA fungujúce v rozsahu dostupnom pre mobilných operátorov potrebujú iba aktualizáciu softvéru. Rozvoj komerčných LPWA sietí považujú výskumné spoločnosti Gartner a Ovum za jednu z najdôležitejších udalostí v rozvoji IoT.

Operátori používajú rôzne technológie. Holandská spoločnosť KPN, ktorá minulý rok spustila svoju celoštátnu sieť, si vybrala LoRa a má záujem o LTE-M. Skupina Vodafone si vybrala NB-IoT – tento rok začala budovať sieť v Španielsku a plánuje vybudovať takúto sieť v Nemecku, Írsku a Španielsku. Deutsche Telekom si vybral NB-IoT a oznamuje, že jeho sieť bude spustená v ôsmich krajinách vrátane Poľska. Španielska Telefónica si vybrala Sigfox a NB-IoT. Orange vo Francúzsku začal budovať sieť LoRa a následne oznámil, že v krajinách, v ktorých pôsobí, a teda pravdepodobne aj v Poľsku, začne zavádzať siete LTE-M zo Španielska a Belgicka.

Vybudovanie siete LPWA môže znamenať, že vývoj konkrétneho ekosystému internetu vecí začne rýchlejšie ako siete 5G. Rozšírenie jednej nevylučuje druhú, pretože obe technológie sú nevyhnutné pre inteligentnú sieť budúcnosti.

Bezdrôtové pripojenia 5G budú pravdepodobne potrebovať veľa energie. Okrem spomínaných rozsahov by sa mal ešte minulý rok spustiť spôsob šetrenia energie na úrovni jednotlivých zariadení. Webová platforma Bluetooth. Využiť ho bude sieť inteligentných žiaroviek, zámkov, senzorov atď. Technológia umožňuje pripojiť sa k IoT zariadeniam priamo z webového prehliadača alebo webovej stránky bez potreby špeciálnych aplikácií.

Vizualizácia technológie Web Bluetooth

5G predtým

Stojí za to vedieť, že niektoré spoločnosti už roky sledujú technológiu 5G. Napríklad Samsung už od roku 5 pracuje na svojich 2011G sieťových riešeniach. Počas tejto doby bolo možné dosiahnuť prenos 1,2 Gb/s vo vozidle pohybujúcom sa rýchlosťou 110 km/h. a 7,5 Gbps pre stojaci prijímač.

Okrem toho už existujú experimentálne siete 5G, ktoré boli vytvorené v spolupráci s rôznymi spoločnosťami. V súčasnosti je však ešte príliš skoro hovoriť o blížiacej sa a skutočne globálnej štandardizácii novej siete. Ericsson ho testuje vo Švédsku a Japonsku, no malé spotrebiteľské zariadenia, ktoré budú s novým štandardom fungovať, sú ešte ďaleko. V roku 2018 spoločnosť v spolupráci so švédskym operátorom TeliaSonera spustí prvé komerčné 5G siete v Štokholme a Talline. Spočiatku bude mestské sietea na „plnú veľkosť“ 5G si budeme musieť počkať do roku 2020. Ericsson dokonca má prvý 5G telefón. Možno je slovo „telefón“ predsa len nesprávne slovo. Zariadenie váži 150 kg a cestovať s ním musíte vo veľkom autobuse vyzbrojení meracou technikou.

Vlani v októbri prišla z ďalekej Austrálie správa o debute 5G siete. K týmto typom správ však treba pristupovať s odstupom – ako viete, že bez štandardu a špecifikácie 5G bola spustená služba piatej generácie? Po odsúhlasení normy by sa to malo zmeniť. Ak všetko pôjde podľa plánu, predštandardizované siete 5G sa prvýkrát predstavia na Zimných olympijských hrách v roku 2018 v Južnej Kórei.

Milimetrové vlny a drobné bunky

Prevádzka 5G siete závisí od niekoľkých dôležitých technológií.

Základňová stanica vyrobená spoločnosťou Samsung

Prvé spojenie milimetrových vĺn. Stále viac zariadení sa pripája k sebe navzájom alebo k internetu pomocou rovnakých rádiových frekvencií. To spôsobuje stratu rýchlosti a problémy so stabilitou pripojenia. Riešením môže byť prechod na milimetrové vlny, t.j. vo frekvenčnom rozsahu 30-300 GHz. V súčasnosti sa používajú najmä v satelitnej komunikácii a rádioastronómii, ale ich hlavným obmedzením je krátky dosah. Nový typ antény tento problém rieši a vývoj tejto technológie stále pokračuje.

Technika je druhým pilierom piatej generácie. Vedci sa chvália, že už dokážu prenášať dáta pomocou milimetrových vĺn na vzdialenosť viac ako 200 m. A doslova každých 200-250 m vo veľkých mestách môžu byť malé základňové stanice s veľmi nízkou spotrebou energie. V menej obývaných oblastiach však „malé bunky“ nefungujú dobre.

To by malo pomôcť s vyššie uvedeným problémom Technológia MIMO Nová generácia. MIMO je riešenie používané aj v štandarde 4G, ktoré dokáže zvýšiť kapacitu bezdrôtovej siete. Tajomstvo je vo viacanténnom prenose na vysielacej a prijímacej strane. Stanice novej generácie dokážu spracovať osemkrát viac portov ako dnes, aby mohli súčasne odosielať a prijímať dáta. Priepustnosť siete sa tak zvýši o 22 %.

Ďalšou dôležitou technikou pre 5G je, žetvarovanie lúčov“. Ide o metódu spracovania signálu tak, aby boli dáta doručené užívateľovi po optimálnej trase. pomáha milimetrovým vlnám dostať sa k zariadeniu v koncentrovanom lúči, a nie cez všesmerový prenos. Tým sa zvýši sila signálu a zníži sa rušenie.

Piatym prvkom piatej generácie by mal byť tzv plný duplex. Duplex je obojsmerný prenos, teda taký, pri ktorom je prenos a príjem informácií možný v oboch smeroch. Full duplex znamená, že dáta sa prenášajú bez prerušenia prenosu. Toto riešenie sa neustále zdokonaľuje, aby dosahovalo tie najlepšie parametre.

 

Šiesta generácia?

Laboratóriá však už pracujú na niečom ešte rýchlejšom ako 5G – aj keď opäť presne nevieme, čo je piata generácia. Japonskí vedci vytvárajú budúci bezdrôtový prenos dát, ako keby to bola ďalšia, šiesta verzia. Spočíva vo využívaní frekvencií od 300 GHz a vyššie a dosiahnuté rýchlosti budú 105 Gb/s na každom kanáli. Výskum a vývoj nových technológií prebieha už niekoľko rokov. Minulý november bolo dosiahnuté 500 Gb/s pomocou terahertzového pásma 34 GHz a následne 160 Gb/s pomocou vysielača v pásme 300 – 500 GHz (osem kanálov modulovaných v intervaloch 25 GHz). ) – to znamená, že výsledky sú mnohonásobne väčšie, než sú očakávané možnosti siete 5G. Najnovším úspechom je práca skupiny vedcov z Hirošimskej univerzity a zamestnancov Panasonicu zároveň. Informácie o technológii boli zverejnené na univerzitnej stránke, predpoklady a mechanizmus terahertzovej siete boli prezentované vo februári 2017 na konferencii ISSCC v San Franciscu.

Ako viete, zvýšenie frekvencie prevádzky umožňuje nielen rýchlejší prenos dát, ale tiež výrazne znižuje možný dosah signálu a tiež zvyšuje jeho náchylnosť na všetky druhy rušenia. To znamená, že je potrebné vybudovať pomerne zložitú a husto rozmiestnenú infraštruktúru.

Za zmienku tiež stojí, že revolúcie – ako napríklad 2020G sieť plánovaná na rok 5 a potom hypotetická ešte rýchlejšia terahertzová sieť – znamenajú, že je potrebné nahradiť milióny zariadení verziami prispôsobenými novým štandardom. To pravdepodobne výrazne... spomalí rýchlosť zmien a spôsobí, že zamýšľaná revolúcia sa skutočne stane evolúciou.

Ak sa chcete pokračovať Číslo témy v najnovšom čísle mesačníka.