Nätverk 5G: Översikt, beskrivning och hastighet. Nästa Generation 5G Network

5G, nästa generations kommunikationsstandard, kommer att stödja Internet för saker, smarta bilar och annan utrustning.

En ny standard för mobilkommunikation kommer inte att visas fram till 2020, men de relevanta specifikationerna utvecklas i full hastighet, och det blir klart att 5G-standarden kommer att skilja sig väsentligt från 4G. Det här är en ökning av informationsutbytet för mobiltelefoner och surfplattor och många andra lösningar, var och en med sina egna krav.

Förutsägelser från Ericsson

Hur 5G-teknik kommer att fungera och varför det behövs, om det finns super-snabb mobilt Internet redan nu?

Enligt Ericsson ser framtiden ut så här.

Obemannade fordon anslutna till nätverket utbyter information mellan sig. I händelse av en olycka kommer bilen som är närmast incidentens plats rapportera alla bilar till den efter det. Detta gör det möjligt för dem att sänka hastigheten i förväg eller, vid en trafikstockning, att beräkna en ny rutt.

Bilens sensorer mäter noggrant väderförhållandena och skickar data via 5G-nätverket så att bilen beräknar den bästa vägen.

På kollektivtrafiken kommer 5G-nätverket att tillåta realtidsövervakning av antalet väntade passagerare vid stopp. Bussföraren kommer att passera stoppet utan passagerare, och avsändaren skickar ytterligare transport till platserna för deras trafikstockningar.

I 5G-eran kommer all hemelektronik att vara sammankopplad. Om du tidigare flyttat från ett rum till ett annat måste du bära en bärbar enhet med dig för att fortsätta, till exempel lyssna på din favoritradiostation, nu kommer högtalarna i olika rum att kommunicera med varandra och auditionen fortsätter från den avbrutna platsen. Dessutom kan du övervaka energiförbrukningen för varje enhet eller ta reda på hur mycket el produceras av solpaneler.

5G-nätverket kommer att förändra räddningstjänsten, säkerställa tillförlitlig kommunikation i nödsituationer och prioriteringen av meddelanden från polis och räddningstjänsten. Och brandmän i hjälmar med kameror kommer att sända bilden till kommandot och få hjälp i komplexa räddningsoperationer.

5G-teknik

Förra året lyckades de reglera de flesta, men valet av teknik som säkerställer deras praktiska tillämpning fortsätter.

Bland dem:

• Ultrahöga frekvenser, vars uppnåelse som tidigare tycktes omöjligt, kommer att ge mycket större hastighet;
• Utveckla system, skicka data i små bitar, kommer att förlänga driften av Internet-enheter av saker i många år.
• Minskar förseningar för uppgifter som kräver omedelbar respons.

5G nätverk: hastighet

Utvärderingen av ökningen av hastigheten hos standarden 5G i jämförelse med den föregående är tvetydig. Företaget Ericsson lyckades uppnå en tillväxt på 50 gånger - upp till 5 Gb / s. Samsung kom ut på 7,5 Gb / s med en stadig signal på 1,2 Gbit / s i en bil som rör sig i hög hastighet. Partnerskapet "Europeiska unionen - Kina" avser att öka hastigheten på 5G med 100 gånger. NTT DoCoMo, en japansk mobiloperatör, tillsammans med Alcatel-Lucent, Ericsson, Samsung och Nokia, försöker uppnå 10 Gb / s. Och forskare från University of Surrey antar en hastighet på 1 Tbit / s. Det förväntas att mobilnätverkens hastighet under de kommande tio åren kommer att växa tusen gånger.

Ökningen i hastighet kommer att kräva mer avancerade antenner och utrustning, liksom ett utvidgat frekvensspektrum. I USA har distributionen av denna resurs redan börjat.

Internet av saker

Med minskningen av anslutningskostnaden har fler och fler enheter tillgång till Wi-Fi. Begreppet att kombinera telefoner, kaffe och tvättmaskiner, hörlurar, lampor och allt annat i ett enda nätverk kallas Internet för saker. År 2020 förväntas det finnas över 26 miljarder sådana enheter i världen. Och antalet anslutningar kommer att bli ännu större.

Möjligheten att "känna" saker genom sensorer och fjärrstyra kommandon kommer att hitta applikation i stadsplanering, smart hemteknik, styrsystem för värme och strömförsörjning, säkerhet, hälsoövervakning, kollektivtrafik, detaljhandel.

Internet av saker kräver en liten anslutningshastighet, men för ett stort antal enheter. Använder redan dedikerade nätverk med ett smalt frekvensområde och utvecklarna av 5G-standarden vill delta i denna process.

Således kommer telenät att tvingas stödja inte bara mobila användare, utan också "smarta" saker. Hanteringen av sådan heterogen trafik är skyldig att komma till stöd för en ny standard.

fördröjning

Det är uppenbart att det nya generations 5G-nätverket kommer att stödja obemannad transportteknik och tillämpningar av ökad verklighet. I så fall måste informationen komma i realtid. Mottagningstiden i 4G-nätverk överstiger 10 ms, vilket är väldigt mycket. Den framtida standarden kan helt ändra nätverksarkitekturen med att flytta datalagring från datacenter till slutnoder, inklusive smarta enheter.

En rörlig bil kräver till exempel information om placeringen av närmaste transport. Befintliga nätverk med en ström av sådan data som redan finns för tre bilar kan inte klara av sig. Stora förseningar i dataöverföring kräver lokal dataplacering.

Det antas att svaren för nästa generations nätverk kommer att maximeras. Fördröjningen i dataöverföring kommer inte att överstiga 1 ms, även vid en sluthastighet på 500 km / h. Sådan latens kommer att vara den främsta drivkraften för skapandet av ny teknik, såsom stadstrafikhantering i stadstrafik och fjärroperation.

Nå överens

Om situationen med definitionen av utbudet av potentiell teknik har förbättrats 2015, utvecklas tekniken själva själva. Det är nödvändigt att bestämma vilken 5G-teknik som behövs först och vilka som kommer att genomföras efteråt. Det är osannolikt att detta kommer att hända 2016.

Trots bristen på standard och förtroende för teknikens prioritet försöker tillverkningsföretag att leda utvecklingen och implementeringen av 5G-tekniker för att kunna uppta en lönsam position i framtiden.

I april 2015 tillkännagav Nokia förvärvet av Alcatel-Lucent för 16,6 miljarder dollar, och det amerikanska telekommunikationsföretaget Verizon Wireless sa att det första 5G-nätverket i USA kommer att visas 2016.

Första Swallows

Prototyperna för 5G-nätverk har redan dykt upp. Det första 5G-nätverket lanserades i Sydkorea. SK Telecom presenterade en ny teknik vid öppnandet av forskningscentret, som kommer att utveckla det. Och vid XXIII Winter Olympics i 2018 i Sydkorea planerar företaget att bygga ett 5G-nätverk över hela landet.

NTT DoCoMo avser också att starta 5G-nätverket i Japan för sommar OS i 2020 i Tokyo.

5G-nätverk vs USA

Standard 5G, som tidigare standarder, utvecklas av 3GPP-konsortiet, och det är godkänt av ITU, International Telecommunications Union. Vill inte stanna och producenterna. I oktober 2015 enades vissa regionala grupper om att träffas var sjätte månad för att utveckla en gemensam ståndpunkt om 5G-standarden.

Ett sådant avtal uppnåddes i september 2015 mellan Europeiska unionen och Kina. Ericsson och TeliaSonera har kommit överens om ett strategiskt partnerskap för att tillhandahålla kunder från mobiloperatören i Tallinn och Stockholm tillgång till 5G-nätverket 2018.

Och väldigt lite kvar att vänta, när 5G-nätverket kommer att lanseras i Ryssland. MTS och Ericsson har ingått ett avtal om att arbeta tillsammans för femte generationens teknik, vilket kommer att leda till det första testet 5G-nätverket i Ryssland vid VM 2018, två år tidigare än 5G-nätverket i Japan. För att göra detta år 2016 kommer LTE-U-projektet att implementeras på användningen av LTE med frekvensen 5 GHz, som används för att ansluta Wi-Fi-åtkomstpunkter. Ericsson Lean Carrier-teknik testas också, som organiserar trafikfördelning och minskar inter-cellinterferens, ökar överföringshastigheten och täckningen och hjälper till med nätverksplanering.

Tydligen är världens länder överens om samarbete på detta område. Alla, förutom Förenta staterna, är vana vid att ockupera en ledande ställning i allt.

4.5G förbereder sig för framtiden

Qualcomm Company erbjöd tekniken 4.5G LTE Advanced Pro, vars genomförande är planerad för de närmaste fyra åren. Tack vare detta kommer företaget att kunna stödja både det bredare spektrumet av frekvenser som krävs för 5G-standarden och de tidigare distribuerade LTE-nätverken, vilket kommer att minska förseningar och öka bandbredd.

Nätverksfunktioner:

• Hög genomströmning genom kombinationen av frekvensspektra;
• Stöd till 32 operatörer samtidigt och kapacitetsökning på grund av kombinationen av frekvenser och distribution av nätverkstrafik mellan operatörer.
• 10-faldig fördröjningsreduktion i jämförelse med LTE Advanced när man använder befintliga torn och frekvenser från 1 ms till 70 μs;
• Användning av resursen för den inkommande kommunikationslinjen för utgående samtal;
• En ökning av antalet antenner vid basstationer för att öka täckning och signalstyrka;
• Ökning av energibesparing av IoT-enheter genom att minska intervallet till 1,4 MHz och 180 kHz (upp till 10 år på ett batteri);
• 1 Gb / s för utbyte av information mellan bilar, fotgängare och IoT-enheter;
• Skanna en miljö utan att aktivera Wi-Fi eller GPS på din mobila enhet.

Tekniska hinder

Vid Fraunhofer-institutet för telekommunikation i Berlin utförs experiment med frekvenser på 40-100 GHz, använder Samsung 28 GHz i sina experiment och Nokia - över 70 GHz.

Funktionen av anordningar i millimetervågbandet har en sådan egenskap som den extremt otillfredsställande förökning av en signal vars kraft minskar signifikant med avstånd från basstationen. Dessutom kan signalinterferens orsakas även av människokroppen.

Lösning - MIMO

Lösningen är att använda MIMO (Multiple Input Multiple Output) -tekniken när flera signaler skickas och tas emot samtidigt. Nu används den i LTE och WLAN. För högfrekvenser används Massive MIMO - tekniken för mottagningsoptimering, när i mobilenheter dussintals små antenner placeras och hundratals - i sändaren.

SkyCross-antenntillverkaren har skapat MIMO 4x4-systemet, som kan användas i en terminal på 16x10 cm. Detta är betydligt mer än antennerna för LTE. Till exempel är dimensionerna på LG G4 15x7,6 cm, Samsung Galaxy S6 är 14x7 cm och Apple iPhone 6 Plus är 16x7,8 cm. MIMO 4x4-systemet är inte nytt - förutom LTE-Advanced terminaler, används det i satellit-tv-system, Till sin storlek och energiförbrukning visades inte. Således kommer skapandet av en liten mobilanordning med 4 antenner att vara ett test för konstruktörerna.

Utvecklingen av bärbara terminaler kommer också att kräva mycket ansträngning. Enligt Texas Instruments representant, som för att skapa mikrochips som kan överföra data vid höga frekvenser, kommer användningen av ny teknik att krävas.

År 2015 fick projektet för att skapa 5G-standarden namnet IMT-2020. Det är synd att resten av processen fortfarande inte är synlig.