5G untuk dunia pintar

Dipercaya secara luas bahwa revolusi Internet of Things yang sebenarnya hanya akan disebabkan oleh mempopulerkan jaringan Internet seluler generasi kelima. Jaringan ini masih akan dibuat, tetapi bisnis tidak melihatnya sekarang dengan diperkenalkannya infrastruktur IoT.

Para ahli memperkirakan 5G bukanlah sebuah evolusi, melainkan transformasi menyeluruh dari teknologi seluler. Ini harus mengubah seluruh industri yang terkait dengan jenis komunikasi ini. Pada Februari 2017, saat presentasi di Mobile World Congress di Barcelona, ​​​​seorang perwakilan Deutsche Telekom bahkan menyatakan hal itu karena smartphone akan hilang. Saat menjadi populer, kita akan selalu online, dengan hampir semua yang ada di sekitar kita. Dan bergantung pada segmen pasar mana yang akan menggunakan teknologi ini (telemedis, panggilan suara, platform game, penelusuran web), jaringan akan berperilaku berbeda.

Kecepatan jaringan 5G dibandingkan dengan solusi sebelumnya

Selama MWC yang sama, aplikasi komersial pertama dari jaringan 5G diperlihatkan - meskipun kata-kata ini menimbulkan beberapa keraguan, karena masih belum diketahui seperti apa sebenarnya itu. Asumsinya sama sekali tidak konsisten. Beberapa sumber mengklaim bahwa 5G diharapkan dapat memberikan kecepatan transmisi puluhan ribu megabit per detik ke ribuan pengguna secara bersamaan. Spesifikasi awal untuk 5G, yang diumumkan beberapa bulan lalu oleh International Telecommunication Union (ITU), menunjukkan bahwa penundaan tidak akan melebihi 4 ms. Data harus diunduh dengan kecepatan 20 Gbps dan diunggah dengan kecepatan 10 Gbps. Kami tahu bahwa ITU ingin mengumumkan versi terakhir dari jaringan baru musim gugur ini. Semua orang setuju pada satu hal - jaringan 5G harus menyediakan koneksi nirkabel simultan dari ratusan ribu sensor, yang merupakan kunci untuk Internet of things dan layanan di mana-mana.

Perusahaan terkemuka seperti AT&T, NTT DOCOMO, SK Telecom, Vodafone, LG Electronic, Sprint, Huawei, ZTE, Qualcomm, Intel dan masih banyak lagi jelas menyuarakan dukungan mereka untuk mempercepat timeline standardisasi 5G. Semua pemangku kepentingan ingin mulai mengkomersialkan konsep ini pada awal 2019. Di sisi lain, Uni Eropa mengumumkan rencana PPP 5G () untuk menentukan arah pengembangan jaringan generasi berikutnya. Pada tahun 2020, negara-negara UE harus melepaskan frekuensi 700 MHz yang dicadangkan untuk standar ini.

Jaringan 5G adalah anugerah teknologi baru

Hal-hal tunggal tidak membutuhkan 5G

Menurut Ericsson, pada akhir tahun lalu, 5,6 miliar perangkat beroperasi di (, IoT). Dari jumlah tersebut, hanya sekitar 400 juta yang bekerja dengan jaringan seluler, dan sisanya dengan jaringan jarak pendek seperti Wi-Fi, Bluetooth, atau ZigBee.

Perkembangan nyata Internet of Things sangat sering dikaitkan dengan jaringan 5G. Aplikasi pertama dari teknologi baru, awalnya di sektor bisnis, mungkin muncul dalam dua sampai tiga tahun. Namun, kami dapat mengharapkan akses ke jaringan generasi berikutnya untuk pelanggan individu tidak lebih awal dari tahun 2025. Keunggulan teknologi 5G antara lain adalah kemampuannya menangani sejuta perangkat yang dirakit di area seluas satu kilometer persegi. Tampaknya jumlah yang sangat besar, tetapi jika Anda memperhitungkan apa yang dikatakan oleh visi IoT kota pintardi mana, selain infrastruktur perkotaan, kendaraan (termasuk mobil otonom) dan rumah tangga (rumah pintar) dan perangkat kantor terhubung, serta, misalnya, toko dan barang yang disimpan di dalamnya, jutaan per kilometer persegi ini tidak lagi terlihat besar. Terutama di pusat kota atau daerah dengan konsentrasi perkantoran yang tinggi.

Perlu diketahui, bagaimanapun, bahwa banyak perangkat yang terhubung ke jaringan dan sensor yang ditempatkan pada mereka tidak memerlukan kecepatan yang sangat tinggi, karena mengirimkan sebagian kecil data. Internet ultra cepat tidak diperlukan oleh ATM atau terminal pembayaran. Tidak perlu memiliki sensor asap dan suhu dalam sistem perlindungan, memberi tahu, misalnya, produsen es krim tentang kondisi lemari es di toko. Kecepatan tinggi dan latensi rendah tidak diperlukan untuk memantau dan mengontrol penerangan jalan, untuk mentransmisikan data dari meteran listrik dan air, untuk kendali jarak jauh menggunakan smartphone perangkat rumah yang terhubung dengan IoT, atau dalam logistik.

Saat ini, meskipun kami memiliki teknologi LTE, yang memungkinkan kami mengirim beberapa puluh atau bahkan ratusan megabit data per detik melalui jaringan seluler, sebagian besar perangkat yang beroperasi di Internet masih menggunakan jaringan 2G, yaitu telah dijual sejak tahun 1991. Standar GSM.

Untuk mengatasi hambatan harga yang membuat banyak perusahaan enggan menggunakan IoT dalam aktivitas mereka saat ini dan dengan demikian memperlambat perkembangannya, teknologi telah dikembangkan untuk membangun jaringan yang dirancang untuk mendukung perangkat yang mengirimkan paket data kecil. Jaringan ini menggunakan frekuensi yang digunakan oleh operator seluler dan pita tanpa izin. Teknologi seperti LTE-M dan NB-IoT (juga disebut NB-LTE) beroperasi di pita yang digunakan oleh jaringan LTE, sementara EC-GSM-IoT (juga disebut EC-EGPRS) menggunakan pita yang digunakan oleh jaringan 2G. Dalam rentang tanpa lisensi, Anda dapat memilih dari solusi seperti LoRa, Sigfox, dan RPMA.

Semua opsi di atas menawarkan jangkauan yang luas dan dirancang sedemikian rupa sehingga perangkat akhir semurah mungkin dan mengonsumsi energi sesedikit mungkin, sehingga berfungsi tanpa penggantian baterai bahkan selama beberapa tahun. Oleh karena itu nama kolektif mereka - (konsumsi daya rendah, jarak jauh). Jaringan LPWA yang beroperasi pada pita yang tersedia untuk operator seluler hanya memerlukan pembaruan perangkat lunak. Pengembangan jaringan LPWA komersial dianggap oleh perusahaan riset Gartner dan Ovum sebagai salah satu peristiwa terpenting dalam pengembangan IoT.

Operator menggunakan teknologi yang berbeda. KPN Belanda, yang meluncurkan jaringan nasionalnya tahun lalu, telah memilih LoRa dan tertarik dengan LTE-M. Grup Vodafone telah memilih NB-IoT - tahun ini mulai membangun jaringan di Spanyol, dan berencana membangun jaringan seperti itu di Jerman, Irlandia, dan Spanyol. Deutsche Telekom telah memilih NB-IoT dan mengumumkan bahwa jaringannya akan diluncurkan di delapan negara, termasuk Polandia. Spanish Telefonica memilih Sigfox dan NB-IoT. Orange di Prancis mulai membangun jaringan LoRa dan kemudian mengumumkan akan mulai meluncurkan jaringan LTE-M dari Spanyol dan Belgia di negara tempat beroperasinya, dan mungkin juga di Polandia.

Pembangunan jaringan LPWA dapat berarti bahwa pengembangan ekosistem IoT tertentu akan dimulai lebih cepat daripada jaringan 5G. Perluasan satu tidak mengecualikan yang lain, karena kedua teknologi itu penting untuk smart grid masa depan.

Koneksi nirkabel 5G sepertinya membutuhkan banyak hal energi. Selain rentang yang disebutkan di atas, cara menghemat energi pada level perangkat individu harus diluncurkan tahun lalu. Platform web Bluetooth. Ini akan digunakan oleh jaringan bola lampu pintar, kunci, sensor, dll. Teknologi ini memungkinkan Anda terhubung ke perangkat IoT langsung dari browser web atau situs web tanpa menggunakan aplikasi khusus.

Visualisasi teknologi Bluetooth Web

5G sebelumnya

Perlu diketahui bahwa beberapa perusahaan telah mengejar teknologi 5G selama bertahun-tahun. Misalnya, Samsung telah mengerjakan solusi jaringan 5G sejak 2011. Selama ini, dimungkinkan untuk mencapai transmisi 1,2 Gb / s pada kendaraan yang melaju dengan kecepatan 110 km / jam. dan 7,5 Gbps untuk receiver berdiri.

Apalagi jaringan 5G eksperimental sudah ada dan telah dibuat bekerja sama dengan berbagai perusahaan. Namun, saat ini masih terlalu dini untuk membicarakan standardisasi jaringan baru yang akan segera terjadi dan benar-benar global. Ericsson sedang mengujinya di Swedia dan Jepang, tetapi perangkat konsumen kecil yang akan bekerja dengan standar baru masih jauh. Pada tahun 2018, bekerja sama dengan operator Swedia TeliaSonera, perusahaan akan meluncurkan jaringan 5G komersial pertama di Stockholm dan Tallinn. Awalnya akan jaringan perkotaan, dan kita harus menunggu hingga tahun 5 untuk 2020G "ukuran penuh". Ericsson bahkan punya ponsel 5G pertama. Mungkin kata "telepon" adalah kata yang salah. Perangkat ini memiliki berat 150 kg dan Anda harus membawanya dengan bus besar yang dipersenjatai dengan peralatan pengukur.

Oktober lalu, berita debut jaringan 5G datang dari Australia yang jauh. Namun, jenis laporan ini harus didekati dari jarak jauh – bagaimana Anda tahu, tanpa standar dan spesifikasi 5G, bahwa layanan generasi kelima telah diluncurkan? Ini harus berubah setelah standar disepakati. Jika semua berjalan sesuai rencana, jaringan 5G pra-standar akan tampil pertama kali di Olimpiade Musim Dingin 2018 di Korea Selatan.

Gelombang milimeter dan sel-sel kecil

Pengoperasian jaringan 5G bergantung pada beberapa teknologi penting.

Stasiun pangkalan diproduksi oleh Samsung

Pertama koneksi gelombang milimeter. Semakin banyak perangkat yang terhubung satu sama lain atau ke Internet menggunakan frekuensi radio yang sama. Ini menyebabkan kehilangan kecepatan dan masalah stabilitas koneksi. Solusinya mungkin beralih ke gelombang milimeter, mis. pada rentang frekuensi 30-300 GHz. Mereka saat ini digunakan khususnya dalam komunikasi satelit dan astronomi radio, tetapi keterbatasan utama mereka adalah jangkauannya yang pendek. Jenis antena baru memecahkan masalah ini, dan pengembangan teknologi ini masih berlangsung.

Teknologi adalah pilar kedua dari generasi kelima. Ilmuwan membual bahwa mereka sudah dapat mengirimkan data menggunakan gelombang milimeter pada jarak lebih dari 200 m Dan secara harfiah setiap 200-250 m di kota besar mungkin ada, yaitu, stasiun pangkalan kecil dengan konsumsi daya yang sangat rendah. Namun, di daerah berpenduduk sedikit, "sel kecil" tidak berfungsi dengan baik.

Ini akan membantu dengan masalah di atas teknologi MIMO generasi baru. MIMO adalah solusi yang juga digunakan dalam standar 4G yang dapat meningkatkan kapasitas jaringan nirkabel. Rahasianya terletak pada transmisi multi-antena di sisi pemancar dan penerima. Stasiun generasi berikutnya dapat menangani port delapan kali lebih banyak dari hari ini untuk mengirim dan menerima data pada waktu yang sama. Dengan demikian, throughput jaringan meningkat sebesar 22%.

Teknik penting lainnya untuk 5G adalah "beamforming“. Ini adalah metode pemrosesan sinyal sedemikian rupa sehingga data dikirimkan ke pengguna sepanjang rute optimal. membantu gelombang milimeter mencapai perangkat dalam sinar terkonsentrasi, bukan melalui transmisi segala arah. Dengan demikian, kekuatan sinyal meningkat dan interferensi berkurang.

Elemen kelima dari generasi kelima harus disebut dupleks penuh. Duplex adalah transmisi dua arah, yaitu satu di mana transmisi dan penerimaan informasi dimungkinkan di kedua arah. Dupleks penuh berarti data ditransmisikan tanpa gangguan transmisi. Solusi ini terus ditingkatkan untuk mencapai parameter terbaik.

 

Generasi keenam?

Namun, lab sudah mengerjakan sesuatu yang bahkan lebih cepat dari 5G - meskipun sekali lagi, kami tidak tahu persis apa itu generasi kelima. Ilmuwan Jepang menciptakan transmisi data nirkabel masa depan, seolah-olah, versi keenam berikutnya. Ini terdiri dari penggunaan frekuensi dari 300 GHz dan lebih tinggi, dan kecepatan yang dicapai akan menjadi 105 Gb / dtk di setiap saluran. Penelitian dan pengembangan teknologi baru telah berlangsung selama beberapa tahun. November lalu, 500 Gb/s dicapai menggunakan pita terahertz 34 GHz, dan kemudian 160 Gb/s menggunakan pemancar dalam pita 300-500 GHz (delapan saluran dimodulasi pada interval 25 GHz). ) - yaitu, hasilnya berkali-kali lebih besar dari kemampuan yang diharapkan dari jaringan 5G. Kesuksesan terbaru adalah karya sekelompok ilmuwan dari Universitas Hiroshima dan karyawan Panasonic pada saat yang bersamaan. Informasi tentang teknologi telah diposting di situs web universitas, asumsi dan mekanisme jaringan terahertz dipresentasikan pada Februari 2017 di konferensi ISSCC di San Francisco.

Seperti yang Anda ketahui, peningkatan frekuensi operasi tidak hanya memungkinkan transfer data lebih cepat, tetapi juga secara signifikan mengurangi kemungkinan jangkauan sinyal, dan juga meningkatkan kerentanannya terhadap semua jenis gangguan. Artinya, perlu dibangun infrastruktur yang cukup kompleks dan terdistribusi secara padat.

Perlu juga dicatat bahwa revolusi - seperti jaringan 2020G yang direncanakan untuk tahun 5 dan kemudian jaringan terahertz hipotetis yang bahkan lebih cepat - berarti jutaan perangkat perlu diganti dengan versi yang disesuaikan dengan standar baru. Ini mungkin secara signifikan… memperlambat laju perubahan dan menyebabkan revolusi yang dimaksud benar-benar menjadi sebuah evolusi.

Untuk dilanjutkan Nomor topik dalam edisi terbaru bulanan.