הכל על רשת 5G - הבדלים ויישומה

טכנולוגיות תקשורת ניידות משתנות כל 10 שנים. כל אחד מהם משפר משמעותית את מהירות העברת המידע. כך מופיעים שירותים חדשים וסוגי תוכן חדשים. המשתמשים מקבלים כיף חדש ורמת חיים חדשה.

הדור החמישי של תקשורת סלולרית (5G) מבטיח להיות פריצת דרך מאי פעם. מומחים טוענים כי הודות ל-5G, האינטרנט של הדברים, כלי רכב בלתי מאוישים ו-VR יועברו מדפי המדיה הטכנית לחיי היומיום האנושיים. במאמר זה נספר לכם הכל על רשת 5G.

מה זה 5G?

בעוד ש-4G עדיין לא גלובלי, חברות כבר בודקות את 5G.

אינטרנט 5G נוצר תוך התחשבות במגמות חדשניות בטכנולוגיה. הוא מתמקד בחיבור מגוון מכשירים "חכמים" ביתיים, שרובם יפעלו לפי כלל "תמיד מקוון". תקשורת דור 4, מצידה, משמשת בעיקר בתפקיד האינטרנט הסלולרי.

5G (דור חמישי) הוא דור חדש של הרשת הסלולרית הפועלת על בסיס פורמטים של טלקומוניקציה בהתאם לפורמטים הנוכחיים של 4G.

פורמטים לתקשורת 5G עדיין בשלב התכנון. ההנחה היא שבמציאות התקשורת של הדור הבא תתחיל לפעול ב-2022.

היכן ישמש אותו?

5G ישמש במקומות שבהם יש ביקוש לאינטרנט מהיר, במגה ערים. תקני דור מוקדם יחולו לכיסוי מלא.

סקירה

משתמשים רגילים כרגע לא צריכים את המהירויות האדירות של הדור החדש. אבל הם בהחלט יופיעו לאחר שילוב הטכנולוגיה, כי, כפי שכולם יודעים, אנשים מתרגלים במהירות לטוב.

"רשת" של סנכרון

עם עלויות חיבור נמוכות יותר, יותר מכשירים מקבלים גישה ל-Wi-Fi. מערכת החיבור בין טלפונים, מכונות קפה ומכונות כביסה, אוזניות, מנורות ודברים אחרים ל"רשת" שלמה נקראת האינטרנט של הדברים.ההנחה היא שעד 2022 יהיו יותר מ-26 מיליארד מכשירים כאלה על פני כדור הארץ. ומספר החיבורים, בהתאמה, יהיה אפילו גבוה יותר.

היכולת של גאדג'טים "לחוש" באמצעות חיישנים ולבצע משימות מרחוק תמצא שימוש בתכנון מקומי, טכנולוגיות בית חכם, קונספטים לניטור אספקת חשמל וחימום, אבטחה, אוטובוסים, מוניות וקמעונאות.

האינטרנט של הדברים צריך מהירות חיבור קטנה, אבל עבור מכשירים רבים. רשתות ייעודיות המשתמשות ברצועות קטנות כבר הוקמו ויצרני 5G מוכנים להשתתף בתהליך זה.

כתוצאה מכך, תקני טלקומוניקציה יצטרכו לתמוך לא רק במשתמשים ניידים, אלא גם בפריטים ביתיים "חכמים". שליטה בתעבורה הטרוגנית כזו אמורה לעזור לפורמט החדש.

לְעַכֵּב

ברור של-5G תהיה תמיכה בטכנולוגיית TC אוטומטית ובתוכנת VR. במצב זה, המידע אמור להגיע במצב הזמן בפועל. מרווח השידור והקליטה של ​​4G הוא יותר מ-10 אלפיות השנייה, שזה זמן ארוך מאוד.

הפורמט הבא מסוגל לשנות לחלוטין את ארכיטקטורת התקשורת עם העברת אחסון מידע ממרכזי עיבוד נתונים לצמתים סופיים, עד להתקנים "חכמים".

לדוגמה, מכונית נוסעת זקוקה למידע על מיקומו של רכב סמוך. הסטנדרטים הנוכחיים אינם יכולים יותר להתמודד עם זרימת מידע כזה עבור 3 מכוניות. עיכובים עצומים בהעברת המידע מחייבים הפצה מקומית של מידע.

מתוכנן שמהירות התגובה של 5G תהפוך למגבלה.עיכוב השידור לא יהיה יותר מ-1ms, אפילו במהירות סופית של 500 קמ"ש. עיכוב זה יהווה את הכוח המניע העיקרי להיווצרות טכנולוגיות חדשניות, לרבות נהיגה במטרופולינים ופעולות מרוחקות.

תכונות 5G

לפני זמן לא רב ניתן היה לייעל את רוב המאפיינים, אך הבחירה בטכנולוגיות המבטיחות את השימוש בהן בפועל מרחיקה לכת. ביניהם:

1. תדרים גבוהים במיוחד, שבעבר לא היו מציאותיים, מבטיחים מהירויות גבוהות בהרבה.
2. פיתוח מושגים השולחים מידע בחתיכות קטנות יעכב את פעילותם של מכשירי האינטרנט של הדברים לתקופה ממושכת.
3. הפחתת זמן ההשהיה למשימות הדורשות תגובה מיידית.

הבדלים מתקנים קודמים

פורמט סלולרי חדשני יגיע רק ב-2022, אבל הסיווגים המתאימים נוצרים במלוא המהירות, כך שברור ש-5G יהיה שונה מאוד ממה שהיה פעם.

שיפור המהירות

המובן ביותר הוא עלייה במהירות (לפחות פי כמה), ירידה בהשהיה, עלייה משמעותית בנפח התקשורת, שנדרשת כדי לספק את הדרישה ההולכת וגוברת ל-World Wide Web. המגמה היא שאחרי זמן מה הכל יתחבר לרשת: מסורקים שונים ועד רכבים.

צרכן מפתח - מנוי

ברשתות קיימות, המשתמש חייב להתאים את עצמו: האות גרוע מדי - לזוז. 5G ישתמש באנטנות חכמות המשמרות את גרף הכיוון בהתאם לצרכי המשתמשים בתנאים מסוימים.לדוגמה, אם משתמש מקבל שירות בתא כרגע, המידע עבורו יעבור בערוץ צר, מה שיגדיל את יחס הרעש לאות, וישפר את מהירות הפצת המידע.

מעבר לגלי מ"מ

מקור הספקטרום מוגבל, וקשה ביותר למצוא את התדרים הרצויים בטווחים המוכרים לרשת הסלולרית. ברור שעלייה משמעותית במהירות הפצת המידע מחייבת ספקטרום תדרים גדולים יותר באופן משמעותי. פתרון סביר במקרה זה הוא מעבר לתחום של עשרות גיגה-הרץ.

רוב המשתמשים מבינים שעם עלייה בתדירות ההפעלה, מרחק הרשת יורד במהירות, במילים אחרות, גודל התא. בהקשר זה כדאי להגיע למסקנה המבוססת על נקודה זו: תקשורת מהדור החדש תשמש כאשר יש צורך בהעברת מידע במהירות גבוהה. אגב, כיסוי מלא עדיין לא נחשב.

טכנולוגיית MIMO

המשמעות שלו היא להשתמש במספר אנטנות בצד המספק והקולט. טכנולוגיה זו מקורה בהגדרות הקשורות לדור שלישי. ברוב רשתות ה-LTE, MIMO פועל במצב 2x2. במילים פשוטות, שתי אנטנות לנתינה, שתיים לקבלה. במצב 2x2, המידע עובר בשני ערוצים חופשיים בו זמנית, מה שמאפשר כמעט להכפיל את מהירות ההפצה.

כעת ישנם טלפונים התומכים במצב 4x4. אבוי, בגלל הגודל הקטן של הטלפונים, זה לא ריאלי להגדיל את מספר האנטנות עד אינסוף. קושי נוסף הוא הצורך בהעברת הודעות רשמיות מכל אנטנה, מה שמפחית את יעילות הטכנולוגיה.

טכנולוגיית מכשיר למכשיר

מצבים שבהם משתמשים מדברים במרחק של עשרות מטרים אחד מהשני הפכו תכופים יותר. עקב השימוש בטכנולוגיה זו, רק תעבורת האותות תעבור בתקשורת של המפעיל, מה שמאפשר להעריך שיחות אלו, והמידע עצמו יועבר ישירות דרך מכשירים. זו המהות של הטכנולוגיה.

להגיע להסכמה

אם המצב עם ייעוד מגוון הטכנולוגיות האפשריות השתפר כבר בשנת 2015, אז הטכנולוגיות עצמן עדיין נוצרות. יש צורך לזהות אילו טכנולוגיות מהדור החדש נחוצות באופן מיידי, ואילו יש להציג לאחר זמן מה.

למרות היעדר הפורמטים וההחלטיות בחשיבות הטכנולוגיה, תאגידי ייצור מנסים להוביל את הגיבוש והטמעת טכנולוגיות הדור הבא כדי לקבל בהמשך מקום נוח.

נוקיה הודיעה שהיא רוכשת את אלקטל-לוסנט כבר ב-2015, וחברת הטלקום האמריקאית Verizon Wireless הודיעה שה-5G הראשון של אמריקה יהיה ב-2016.

מכשולים טכניים

המכון לתקשורת. Fraunhofer בגרמניה ערכה ניסויים בתדרים שנעים בין 40 ל-100 גיגה-הרץ, סמסונג משתמשת ב-28 גיגה-הרץ במחקר שלה, ונוקיה משתמשת ביותר מ-70 גיגה-הרץ.

לתפקוד של מכשירים בספקטרום אורך הגל של מ"מ יש תכונה כמו שידור אות חלש מדי, שעוצמתו פוחתת באופן משמעותי עם המרחק מתחנת הבסיס. בנוסף, הפרעות איתות נגרמות על ידי גוף האדם.

מה אומר אריקסון?

מנקודת המבט של תאגיד אריקסון, הסיכויים הם כדלקמן.

כלי רכב בלתי מאוישים יחליפו נתונים זה עם זה.במקרה של תאונה, המכונית הקרובה לזירת התאונה תספר לכל הרכבים שעוקבים אחריה על מה שאירע. זה ייתן להם את ההזדמנות להאט את הקצב בזמן או, במצב של עומס, לעצב דפוס תנועה שונה.

סורקי הרכב יחשבו נכון את מזג האוויר וישלחו את המידע באמצעות 5G כך שהרכב יעצב את תבנית הנהיגה המתאימה.

בתחום התחבורה החברתית, 5G יאפשר מעקב אחר מספר הממתינים בתחנות אוטובוס. נהג הרכב יעבור בתחנה נטושה, והמפעיל ישלח רכב עזר לנקודות הגודש שלהם.

בעידן ה-5G, כל מכשירי החשמל הביתיים יהיו מחוברים זה לזה. אם לפני כן, תוך כדי מעבר מחדר אחד לאחר, אדם היה צריך ללבוש מכשיר נייד על מנת להמשיך, למשל, להאזין לרדיו מעניין, כעת הרמקולים המחוברים בחדרים שונים יתקשרו זה עם זה וההשמעה תימשך מ המקום העצור. בנוסף, המשתמש יכול לעקוב אחר צריכת החשמל של כל מכשיר או לגלות כמה אנרגיה חשמלית מופקת על ידי פאנלים סולאריים.

מה מציעה קוואלקום?

המותג Qualcomm הציע טכנולוגיית 4.5G LTE Advanced, שהשילוב שלה מתוכנן לעתיד הקרוב. בשל כך, החברה תוכל לכסות הן את טווח התדרים הרחב יותר הנדרש עבור פורמט ה-5G והן רשתות LTE שנמצאו בעבר, מה שיפחית את השהיה ויגדיל את התפוקה.

ספֵּצִיפִיוּת:

• רוחב פס מצוין בשל השילוב של טווחי תדרים;
• תמיכה ב-23 מפעילים באופן סינכרוני והגדלת התפוקה באמצעות צבירת תדרים והעברת תעבורת רשת בין מפעילים;
• הפחתה של פי 10 בהשהיה בהשוואה ל-LTE Advanced, תוך שימוש במגדלים ותדרים קיימים בתוך 1-70 µs;
• יישום כספי הקו הנכנס לצרכי הקו היוצא;
• הגדלת מספר האנטנות בתחנות הבסיס על מנת לשפר את הכיסוי ועוצמת האות;
• הגדלת החיסכון באנרגיה של מכשירי IoT על ידי צמצום הספקטרום ל-1.4 מגה-הרץ ו-180 קילו-הרץ (כ-10 שנים בסוללה אחת);
• 1 Gigabit לשנייה להעברת נתונים בין כלי רכב, משתמשים והתקני IoT;
• ניתוח הסביבה ללא הפעלת הרשת האלחוטית או ניווט בגאדג'ט של המשתמש.

שימוש ב-5G היום

5G נועד לפעול במספר פסי תדרים. LF מ-600 עד 700 מגה-הרץ מקובל עבור המחוז או עבור האינטרנט של הדברים, מכיוון שלתחנות הבסיס יש טווח גדול. אבל מהירות הפצת המידע ונפח תקשורת אחד היא ברמה נמוכה.

הספקטרום של עד 6 גיגה-הרץ מתקן את המינוס הזה, עם זאת, יש להתקין BS בתדר אמצע לעתים קרובות יותר, מה שמוכיח את המצב בערים גדולות. RF עד 73 GHz מבטיח מהירויות מקסימליות של עד 20 Gbps. לקבל ועד 10 גיגה-ביט/שנייה. להפצה. הקושי העיקרי הוא איכות האות רק בקו הראייה של ה-BS, הספקטרום משמש לכיסוי אזורים מקומיים קריטיים.

כפי שכבר הוזכר, המאפיינים הספציפיים של 5G הם רוחב פס גבוה ועיכובים נמוכים במהלך הפצת נתונים.התוצאה מושגת באמצעות שימוש בטכנולוגיית ריבוי אותות NOMA חדשנית, המאפשרת שירות סינכרוני של מספר מנויים בערוץ אחד. פורמטים מהדור המוקדם משתמשים בחלוקה זמנית, כאשר משתמשים מתחלפים בתורות נתונים עם תחנת הבסיס.

אינטל

קודם כל, יש צורך להדגיש את היתרונות של Intel Corporation. באולימפיאדת החורף האחרונה בפייונגצ'אנג, התקינה החברה 5G. מצלמות UHD המחוברות אליו אפשרו לשדר אירועי ספורט אונליין בהשפעת נוכחות.

נקודות גישה לרשת אלחוטית השתמשו גם בפונקציות 5G, ושירתו מנויים רבים. חלק הארי של הציוד הותקן בחוץ - ניסוי נהדר בעמידות לגאדג'טים.

התאגיד גם הכריז על שותפות עם NNT DoCoMo להתקנת 5G באולימפיאדת 2022 בסין. אחת ממטרות השותפות היא להדגים ולהשתמש ביכולות החדשות של העיר "החכמה".

ב-MWC השנה, הציג התאגיד מחשב נייד קונספט התומך ב-5G המבוסס על המודם הקנייני XMM 8060. כעת השבב הגדול מותקן בנפרד מהשבב. כדי להגביר את היעילות, החברה עובדת על שילוב מודול המודם למערכת אחת.

בכל מקרה, מה שחשוב הוא שהתאגיד עובד על תקן חדשני שיהפוך את המחשב הנייד למכשיר ורסטילי עוד יותר. עם הגאדג'ט החדש, המשתמש לא יצטרך לדאוג לגבי רשתות אלחוטיות ציבוריות לא מאובטחות. אתה גם לא צריך להפעיל את נקודת ה-Wi-Fi החמה בטלפון שלך. פרסום המוצרים החדשים הראשונים מתוכנן לשנה הבאה, השותפים של אינטל הם מיקרוסופט, דל, HP ולנובו.

בנוסף, נקבע כי אינטל שיתפה פעולה עם יוצר האלקטרוניקה הניידת, המותג Spreadtrum. מטרת שיתוף הפעולה היא לעצב סדרה של מעבדים ניידים עם מודם 5G משולב מסדרת XMM 8000 של אינטל עד המחצית השנייה של השנה הבאה.

קוואלקום

החברה הכריזה לראשונה על מודם X50 כבר ב-2016. כעת נקבע כי ה-SDX50 יהיה חלק משבב קנייני 7nm Snapdragon 855 אשר ישוחרר בתחילת השנה הבאה. אי אפשר שלא לומר שהגרסה הממותגת של קוואלקום היא די פרקטית להתקנה בטלפונים ובמחשבי לוח.

Huawei

המותג Huawei הוא עוד שחקן שווה במירוץ ל-5G. ב-MWC השנה, החברה הציגה את המודם Balong 5G01 שלה, המבטיח מהירויות בטווח של 2.3 גיגה-ביט/שנייה. אבוי, כעת מימדי המיקרו-מעגל אינם מאפשרים להשתמש בו בטלפונים ובמחשבי לוח. אבל בהתחשב בזריזות המותג, הגעתו של שבב Kirin, התומך ב-5G, אמורה להיות צפויה בקרוב מאוד.

רשתות נוקיה

החברה היא הספקית השנייה בגודלה של ציוד תקשורת אחרי המותג Huawei. לרשות החברה ציוד הפועל בספקטרום של LF, MF ו-HF. מוקדם יותר השנה, נוקיה הציגה מעבדי 5G מלאים עבור תחנות בסיס Reef Shark. התפוקה של בלוק אחד היא בטווח של 84 גיגה-ביט/שנייה. התקנת ציוד קמעונאי המבוסס על המעבד החדשני תוכננה לסוף שנה זו.

מי עוסק ב-5G בפדרציה הרוסית

מפעילי הטלקום המקומיים אינם מפגרים אחרי המגמה הכללית. הם משתפים פעולה עם ספקי ציוד רשת עולמיים מובילים, כולל אריקסון, Huawei ונוקיה, שמפתחות מכשירי 5G.

מֶגָפוֹן

מפעיל זה היה הראשון שהראה עניין בטכנולוגיה חדשנית. עוד ב-2014, הוא סיכם עם המותג Huawei להקים טייסי 5G. הם הושקו השנה במהלך מונדיאל 2018.

הקיץ, Megafon השיקה את ה-5G הראשון בפדרציה הרוסית - עבור חברי הכלכלה הפגישה בסנט פטרסבורג. מהירות הפצת המידע הייתה שווה ל-1.24 גיגה-ביט לשנייה. Megafon השתמשה בציוד של המותג Huawei ובשבב של קוואלקום.

לפני זמן לא רב, Megafon סיכמה עם נוקיה על פיתוח 5G. בסתיו, בפגישה העסקית של ניז'ני נובגורוד, הם הראו את קצב העברת הנתונים המוביל - 5 גיגה-ביט לשנייה. לחברי הפסגה הוצג סרטון UHD ב-360 מעלות ששודר בתצוגה ממשקפי VR.

MTS

הצטרף למירוץ ב-2017. כמו הקודם, חברה זו ייחסה את ההשקות של 5G למונדיאל 2018. יישום מסחרי, לפי לוח הזמנים של החברה, מתחיל ב-2019-2020.

בחורף 2015, MTS חתמה על הסכם לפיתוח קולקטיבי של 5G עם אריקסון, באביב - עם נוקיה, בסתיו - עם סמסונג. MTS ביצעה ניסויים בסתיו באמצעות ציוד של נוקיה. מהירות הפצת המידע הייתה בתוך 4.5 גיגה-ביט לשנייה.

טל2

בסתיו חתמנו ​​על הסכם עם Nokia Corporation על היווצרות 5G ועיצוב שירותים בתחום האינטרנט של הדברים.

Beeline

כרגע בדיאלוג עם ספקים לגבי ניסויי 5G. א' איבשבע, נציג מורשה של החברה, סיפר על כך לרוסבז. אבל ראשית, החברה מתכננת להתאים את התשתית שלה ולעבוד עם 4.5G. בהמשך, הכשרה זו תאפשר להם לשלב 5G באופן מיידי.

מתי יופיע 5G?

יישומי סחר של 5G מתוכננים בשנה הבאה. כולם מוגבלים לאירועי ספורט המוניים.לדוגמה, מפעילת הסלולר הדרום קוריאנית KT Corporation השיקה את 5G באולימפיאדת Pchenhan השנה. MTS ומגאפון המקומיים מתכננים להתקין 5G באולימפיאדת הקיץ 2022 בסין.

רוב המומחים בטוחים ששילוב 5G בקנה מידה גדול יתחיל לאחר 2022. המותג אריקסון אמר לאחרונה כי 550 מיליון מכשירים יתחברו לרשתות אלו בשנת 2022. ועכשיו תאגידים רק מתנסים בציוד.

נכון לעכשיו, סביר יותר ש-5G הוא רעיון מאשר טכנולוגיה, מכיוון שעדיין אין פורמט נפוץ. על מנת שהשימוש ההמוני בתקשורת זו יתחיל, יש צורך ליצור תנאים טכנולוגיים, לבחור תדרים ולעבור לציוד חדשני.

5G ברוסיה

בני שיח Rusbase מסכימים פה אחד שהפדרציה הרוסית עדיין רחוקה מההחדרה הנרחבת של 5G. מפעילים רוסים עדיין לא החזירו את ההשקעות שלהם ביצירת רשתות LTE. נכון לעכשיו, כיסוי LTE הוא בטווח של 30%, ולכן, בעתיד הקרוב, ארגוני טלקומוניקציה יחטפו עלייה בערך זה. ו-5G עבורם הוא רק עתודה לעתיד.

S. Skvortsova, ראש פיתוח אסטרטגי ב-Tele2, מאמין ש-5G יושק לשימוש מסחרי עד 2022. לפי הצהרתה, ישנה אפשרות מקדימה בדרך לטכנולוגיית 5G - LTE Advanced (LTE-A). הוא תומך במהירויות של עד 100 Mbit/s למנויים עם ניידות גבוהה ו-1 Gigabit/s למשתמשים נייחים.

במאי אשתקד הודיעה התקשורת על תוכניות משרד התקשורת להשיק 5G במגה-ערים בפדרציה הרוסית עד 2022. כתוצאה מכך, בשנת 2022 הפורמט החדש ישולב ב-8 מגה-ערים של הפדרציה הרוסית, ובשנת 2025 כבר ב-16 ערים עם אוכלוסייה של יותר ממיליון איש.

סיכום

לסיכום, ראוי לציין כי בעתיד הקרוב צפויים שינויים רחבי היקף בתקשורת הסלולרית. מספר המכשירים המחוברים לרשת במצב "תמיד מקוון" יגדל במהירות. סביר מאוד שהטלוויזיה תעבור לרשתות סלולריות.