5G לעולם החכם

הדעה הרווחת היא שהמהפכה האמיתית של האינטרנט של הדברים תיגרם רק על ידי הפופולריות של רשת האינטרנט הנייד מהדור החמישי. הרשת הזו עדיין תיווצר, אבל העסקים לא מסתכלים עליה כעת עם הצגת תשתית ה-IoT.

מומחים מצפים ש-5G לא יהיה אבולוציה, אלא טרנספורמציה מוחלטת של טכנולוגיה ניידת. זה אמור לשנות את כל התעשייה הקשורה לסוג זה של תקשורת. בפברואר 2017, במהלך מצגת בקונגרס העולמי המובייל בברצלונה, אף הצהיר נציג דויטשה טלקום כי בשל הסמארטפונים יפסיקו להתקיים. כשזה יהפוך לפופולרי, אנחנו תמיד נהיה מקוונים, עם כמעט כל מה שמקיף אותנו. ובהתאם לאיזה פלח שוק ישתמש בטכנולוגיה הזו (רפואה טלפונית, שיחות קוליות, פלטפורמות משחקים, גלישה באינטרנט), הרשת תתנהג אחרת.

מהירות רשת 5G בהשוואה לפתרונות קודמים

במהלך אותו MWC הוצגו האפליקציות המסחריות הראשונות של רשת ה-5G - אם כי הניסוח הזה מעלה ספקות, כי עדיין לא ידוע מה זה יהיה בפועל. ההנחות אינן עקביות לחלוטין. חלק מהמקורות טוענים ש-5G צפוי לספק מהירויות שידור של עשרות אלפי מגה-ביט לשנייה לאלפי משתמשים בו-זמנית. המפרט הראשוני עבור 5G, שהוכרז לפני מספר חודשים על ידי איגוד התקשורת הבינלאומי (ITU), מציע שהעיכובים לא יעלו על 4 אלפיות השנייה. יש להוריד את הנתונים במהירות של 20 Gbps ולהעלות אותם במהירות של 10 Gbps. אנו יודעים ש-ITU רוצה להכריז על הגרסה הסופית של הרשת החדשה בסתיו הקרוב. כולם מסכימים על דבר אחד - רשת 5G חייבת לספק חיבור אלחוטי סימולטני של מאות אלפי חיישנים, שהוא המפתח לאינטרנט של הדברים ולשירותים בכל מקום.

חברות מובילות כמו AT&T, NTT DOCOMO, SK Telecom, Vodafone, LG Electronic, Sprint, Huawei, ZTE, Qualcomm, Intel ורבות נוספות הבהירו את תמיכתן בהאצת ציר הזמן של סטנדרטיזציה של 5G. כל בעלי העניין רוצים להתחיל למסחר את הרעיון הזה כבר ב-2019. מצד שני, האיחוד האירופי הכריז על תוכנית 5G PPP () כדי לקבוע את כיוון הפיתוח של רשתות הדור הבא. עד 2020, מדינות האיחוד האירופי חייבות לשחרר את תדר 700 מגה-הרץ השמור לתקן זה.

רשת 5G היא מתנה של טכנולוגיות חדשות

דברים בודדים לא צריכים 5G

לפי אריקסון, בסוף השנה שעברה, 5,6 מיליארד מכשירים פעלו ב-(, IoT). מתוכם, רק כ-400 מיליון עבדו עם רשתות סלולריות, והשאר עם רשתות קצרות טווח כמו Wi-Fi, Bluetooth או ZigBee.

ההתפתחות האמיתית של האינטרנט של הדברים קשורה לעתים קרובות מאוד לרשתות 5G. היישומים הראשונים של טכנולוגיות חדשות, בתחילה במגזר העסקי, עשויים להופיע בעוד שנתיים עד שלוש. עם זאת, אנו יכולים לצפות לגישה לרשתות הדור הבא עבור לקוחות בודדים לא לפני 2025. היתרון של טכנולוגיית 5G הוא, בין היתר, ביכולת לטפל במיליון מכשירים המורכבים על שטח של קילומטר רבוע. זה נראה מספר עצום, אבל אם לוקחים בחשבון את מה שחזון ה-IoT אומר עליו ערים חכמותשבהם, בנוסף לתשתיות עירוניות, מחוברים כלי רכב (כולל מכוניות אוטונומיות) ומכשירי בית (בתים חכמים) ומשרדים, כמו גם, למשל, חנויות וסחורות המאוחסנות בהם, המיליון הזה לקמ"ר מפסיק להיראות כך. גָדוֹל. במיוחד במרכז העיר או באזורים עם ריכוז גבוה של משרדים.

עם זאת, שימו לב שמכשירים רבים המחוברים לרשת והחיישנים המוצבים עליהם אינם דורשים מהירויות גבוהות במיוחד, מכיוון שהם מעבירים חלקים קטנים של נתונים. אינטרנט מהיר במיוחד אינו נחוץ על ידי כספומט או מסוף תשלום. אין צורך להחזיק חיישן עשן וטמפרטורה במערכת ההגנה, המודיע למשל ליצרן גלידה על התנאים במקררים בחנויות. אין צורך במהירויות גבוהות והשהייה נמוכה לניטור ובקרה של תאורת רחוב, להעברת נתונים ממוני חשמל ומים, לשליטה מרחוק באמצעות סמארטפון של מכשירי בית המחוברים ל-IoT או בלוגיסטיקה.

כיום, למרות שיש לנו טכנולוגיית LTE, המאפשרת לנו לשלוח כמה עשרות ואפילו מאות מגה-ביט של נתונים לשנייה על גבי רשתות סלולריות, חלק ניכר מהמכשירים הפועלים באינטרנט של הדברים עדיין משתמשים רשתות 2G, כלומר נמכר מאז 1991. תקן GSM.

כדי להתגבר על מחסום המחיר שמרתיע חברות רבות משימוש ב-IoT בפעילותן הנוכחית ובכך מאט את התפתחותו, פותחו טכנולוגיות לבניית רשתות המיועדות לתמוך במכשירים המשדרים מנות נתונים קטנות. רשתות אלו משתמשות הן בתדרים המשמשים את מפעילי הסלולר והן בתדר ללא רישיון. טכנולוגיות כמו LTE-M ו-NB-IoT (הנקראות גם NB-LTE) פועלות בפס המשמש את רשתות LTE, בעוד ש-EC-GSM-IoT (נקרא גם EC-EGPRS) משתמש בפס המשמש את רשתות דור 2. בטווח הבלתי מורשה, אתה יכול לבחור מתוך פתרונות כמו LoRa, Sigfox ו-RPMA.

כל האפשרויות הנ"ל מציעות מגוון רחב ומתוכננות כך שמכשירי הקצה יהיו זולים ככל האפשר וצורכים כמה שפחות אנרגיה, וכך פועלים ללא החלפת סוללה אפילו למספר שנים. מכאן שמם הקולקטיבי - (צריכת חשמל נמוכה, טווח ארוך). רשתות LPWA הפועלות בטווחים הזמינים למפעילי סלולר זקוקות לעדכון תוכנה בלבד. פיתוח רשתות LPWA מסחריות נחשב על ידי חברות המחקר Gartner ו-Ovum כאחד האירועים החשובים ביותר בפיתוח ה-IoT.

מפעילים משתמשים בטכנולוגיות שונות. KPN ההולנדית, שהשיקה את הרשת הארצית שלה בשנה שעברה, בחרה ב-LoRa ומתעניינת ב-LTE-M. קבוצת Vodafone בחרה ב-NB-IoT - השנה היא החלה לבנות רשת בספרד, ויש לה תוכניות לבנות רשת כזו בגרמניה, אירלנד וספרד. דויטשה טלקום בחרה ב-NB-IoT ומודיעה כי הרשת שלה תושק בשמונה מדינות, כולל פולין. טלפוניקה הספרדית בחרה ב-Sigfox וב-NB-IoT. אורנג' בצרפת החלה לבנות רשת LoRa ולאחר מכן הודיעה שהיא תתחיל להפעיל רשתות LTE-M מספרד ובלגיה במדינות בהן היא פועלת, וכך כנראה גם בפולין.

המשמעות של בניית רשת LPWA עשויה להיות שפיתוח של אקולוגית IoT ספציפית יתחיל מהר יותר מרשתות 5G. ההתרחבות של אחת לא שוללת את השנייה, כי שתי הטכנולוגיות חיוניות לרשת החכמה של העתיד.

חיבורים אלחוטיים 5G צפויים להזדקק להרבה בכל מקרה אנרגיה. בנוסף לטווחים האמורים, יש להשיק בשנה שעברה דרך לחסכון באנרגיה ברמה של מכשירים בודדים. פלטפורמת אינטרנט בלוטות'. הוא ישמש רשת של נורות חכמות, מנעולים, חיישנים וכו'. הטכנולוגיה מאפשרת להתחבר למכשירי IoT ישירות מדפדפן אינטרנט או אתר אינטרנט ללא צורך באפליקציות מיוחדות.

הדמיה של טכנולוגיית אינטרנט בלוטות'

5G לפני

כדאי לדעת שחברות מסוימות רודפות אחרי טכנולוגיית 5G כבר שנים. לדוגמה, סמסונג עובדת על פתרונות רשת ה-5G שלה מאז 2011. במהלך תקופה זו ניתן היה להשיג תמסורת של 1,2 Gb/s ברכב שנע במהירות של 110 קמ"ש. ו-7,5 Gbps למקלט עומד.

יתרה מכך, רשתות 5G ניסיוניות כבר קיימות ונוצרו בשיתוף עם חברות שונות. עם זאת, כרגע עדיין מוקדם לדבר על הסטנדרטיזציה הקרובה והעולמית באמת של הרשת החדשה. אריקסון בוחנת את זה בשוודיה וביפן, אבל מכשירי צריכה קטנים שיעבדו עם התקן החדש עדיין רחוקים. ב-2018, בשיתוף פעולה עם המפעילה השוודית TeliaSonera, תשיק החברה את רשתות ה-5G המסחריות הראשונות בשטוקהולם ובטאלין. בהתחלה זה יהיה רשתות עירוניות, ונצטרך לחכות עד 5 ל-2020G "בגודל מלא". אפילו לאריקון יש טלפון 5G הראשון. אולי בכל זאת המילה "טלפון" היא המילה הלא נכונה. משקל המכשיר 150 ק"ג וצריך לנסוע איתו באוטובוס גדול חמוש בציוד מדידה.

באוקטובר האחרון, החדשות על הופעת הבכורה של רשת ה-5G הגיעו מאוסטרליה הרחוקה. עם זאת, יש לגשת לדיווחים מסוג זה במרחק - איך יודעים, ללא תקן ומפרט 5G, שהושק שירות דור חמישי? זה אמור להשתנות ברגע שהתקן יוסכם. אם הכל ילך לפי התוכנית, רשתות 5G מתוקננות מראש יופיעו לראשונה באולימפיאדת החורף 2018 בדרום קוריאה.

גלים מילימטריים ותאים זעירים

פעולת רשת ה-5G תלויה במספר טכנולוגיות חשובות.

תחנת בסיס מתוצרת סמסונג

ראשון חיבורי גל מילימטרים. יותר ויותר מכשירים מתחברים זה לזה או לאינטרנט באמצעות אותם תדרי רדיו. זה גורם לאובדן מהירות ולבעיות יציבות החיבור. הפתרון יכול להיות לעבור לגלים מילימטריים, כלומר. בטווח התדרים של 30-300 GHz. הם משמשים כיום במיוחד בתקשורת לוויינית ואסטרונומיה רדיו, אך המגבלה העיקרית שלהם הייתה הטווח הקצר שלהם. סוג חדש של אנטנה פותר בעיה זו, והפיתוח של טכנולוגיה זו עדיין נמשך.

הטכנולוגיה היא הנדבך השני של הדור החמישי. מדענים מתגאים בכך שהם כבר מסוגלים להעביר נתונים באמצעות גלי מילימטר על פני מרחק של יותר מ-200 מ' וממש כל 200-250 מ' בערים גדולות עשויות להיות, כלומר, תחנות בסיס קטנות עם צריכת חשמל נמוכה מאוד. עם זאת, באזורים פחות מאוכלסים, "תאים קטנים" אינם פועלים היטב.

זה אמור לעזור עם הבעיה שלעיל טכנולוגיית MIMO דור חדש. MIMO הוא פתרון המשמש גם בתקן 4G שיכול להגדיל את הקיבולת של רשת אלחוטית. הסוד הוא בשידור מרובה אנטנות בצדי המשדר והקליטה. תחנות הדור הבא יכולות להתמודד עם פי שמונה יציאות כמו היום כדי לשלוח ולקבל נתונים בו-זמנית. לפיכך, תפוקת הרשת עולה ב-22%.

טכניקה חשובה נוספת עבור 5G היא ש"יצירת קרן". זוהי שיטת עיבוד אותות כך שהנתונים מועברים למשתמש לאורך המסלול האופטימלי. עוזר לגלים מילימטריים להגיע למכשיר בקרן מרוכזת ולא באמצעות שידור כל-כיווני. לפיכך, עוצמת האות גדלה וההפרעות מצטמצמות.

האלמנט החמישי של הדור החמישי צריך להיות מה שנקרא דופלקס מלא. דופלקס הוא שידור דו-כיווני, כלומר כזה שבו שידור וקליטת מידע אפשריים בשני הכיוונים. דופלקס מלא פירושו שהנתונים מועברים ללא הפרעה בשידור. פתרון זה נמצא בשיפור מתמיד כדי להשיג את הפרמטרים הטובים ביותר.

 

דור שישי?

עם זאת, המעבדות כבר עובדות על משהו אפילו יותר מהיר מ-5G - אם כי שוב, אנחנו לא יודעים בדיוק מה זה הדור החמישי. מדענים יפנים יוצרים שידור נתונים אלחוטי עתידי, כביכול, את הגרסה הבאה, השישית. הוא מורכב משימוש בתדרים מ-300 גיגה-הרץ ומעלה, והמהירויות שיושגו יהיו 105 ג'יגה-בייט לשנייה בכל ערוץ. מחקר ופיתוח של טכנולוגיות חדשות נמשכים כבר כמה שנים. בנובמבר האחרון, 500 Gb/s הושגו באמצעות רצועת 34 GHz terahertz, ולאחר מכן 160 Gb/s באמצעות משדר בפס 300-500 GHz (שמונה ערוצים מאופננים במרווחים של 25 GHz). ) - כלומר, תוצאות גדולות פי כמה מהיכולות הצפויות של רשת ה-5G. ההצלחה האחרונה היא עבודתם של קבוצת מדענים מאוניברסיטת הירושימה ועובדי פנסוניק במקביל. מידע על הטכנולוגיה פורסם באתר האוניברסיטה, ההנחות והמנגנון של רשת terahertz הוצגו בפברואר 2017 בכנס ISSCC בסן פרנסיסקו.

כפי שאתה יודע, עלייה בתדירות הפעולה לא רק מאפשרת העברת נתונים מהירה יותר, אלא גם מקטינה משמעותית את הטווח האפשרי של האות, וגם מגבירה את הרגישות שלו לכל מיני הפרעות. המשמעות היא שיש צורך לבנות תשתית די מורכבת ומפוזרת בצפיפות.

כדאי גם לציין שמהפכות - כמו רשת ה-2020G שתוכננה לשנת 5 ולאחר מכן רשת ה-terahertz ההיפותטית עוד יותר - פירושה שיש להחליף מיליוני מכשירים בגרסאות המותאמות לתקנים החדשים. זה עשוי להאט באופן משמעותי את קצב השינוי ולגרום למהפכה המיועדת להפוך למעשה לאבולוציה.

המשך יבוא מספר נושא בגיליון האחרון של הירחון.