5G pro chytrý svět

Všeobecně se má za to, že skutečnou revoluci internetu věcí způsobí až popularizace sítě mobilního internetu páté generace. Tato síť bude stále vytvořena, ale byznys se na ni nyní se zaváděním infrastruktury IoT nedívá.

Odborníci očekávají, že 5G nebude evolucí, ale úplnou transformací mobilních technologií. To by mělo proměnit celé odvětví spojené s tímto typem komunikace. V únoru 2017 při prezentaci na Mobile World Congress v Barceloně zástupce Deutsche Telekom dokonce uvedl, že kvůli chytré telefony přestanou existovat. Až se stane populární, budeme vždy online, téměř se vším, co nás obklopuje. A podle toho, který segment trhu bude tuto technologii využívat (telemedicína, hlasové hovory, herní platformy, prohlížení webu), se síť bude chovat jinak.

Rychlost sítě 5G ve srovnání s předchozími řešeními

Během stejného MWC se ukázaly první komerční aplikace 5G sítě – i když toto znění vzbuzuje jisté pochybnosti, protože se zatím neví, co to vlastně bude. Předpoklady jsou naprosto nekonzistentní. Některé zdroje tvrdí, že se očekává, že 5G poskytne přenosové rychlosti desítek tisíc megabitů za sekundu tisícům uživatelů současně. Předběžná specifikace pro 5G, kterou před několika měsíci oznámila Mezinárodní telekomunikační unie (ITU), naznačuje, že zpoždění nepřekročí 4 ms. Data je nutné stahovat rychlostí 20 Gb/s a nahrávat rychlostí 10 Gb/s. Víme, že ITU chce oznámit finální verzi nové sítě letos na podzim. Všichni se shodnou na jednom – 5G síť musí poskytovat současné bezdrátové připojení stovek tisíc senzorů, což je pro internet věcí a všudypřítomné služby klíčové.

Přední společnosti jako AT&T, NTT DOCOMO, SK Telecom, Vodafone, LG Electronic, Sprint, Huawei, ZTE, Qualcomm, Intel a mnoho dalších jasně vyjadřují svou podporu pro urychlení časové osy standardizace 5G. Všechny zúčastněné strany chtějí tento koncept začít komercializovat již v roce 2019. Na druhé straně Evropská unie oznámila plán 5G PPP (), který má určit směr rozvoje sítí nové generace. Do roku 2020 musí země EU uvolnit frekvenci 700 MHz vyhrazenou pro tento standard.

Síť 5G je darem nových technologií

Jednotlivé věci nepotřebují 5G

Podle Ericssonu bylo na konci loňského roku v (, IoT) v provozu 5,6 miliardy zařízení. Z toho jen asi 400 milionů pracovalo s mobilními sítěmi a zbytek se sítěmi krátkého dosahu, jako je Wi-Fi, Bluetooth nebo ZigBee.

Skutečný rozvoj internetu věcí je velmi často spojován se sítěmi 5G. První aplikace nových technologií, zpočátku v podnikatelském sektoru, se mohou objevit za dva až tři roky. Přístup k sítím nové generace pro jednotlivé zákazníky však můžeme očekávat nejdříve v roce 2025. Výhodou technologie 5G je mimo jiné schopnost manipulovat s milionem zařízení sestavených na ploše kilometru čtverečního. Zdálo by se to obrovské číslo, ale pokud vezmete v úvahu, o čem vize IoT říká chytrá městave kterých jsou kromě městské infrastruktury propojena vozidla (včetně autonomních aut) a domácí (chytré domy) a kancelářská zařízení a také například obchody a v nich uložené zboží, přestává tento milion na kilometr čtvereční působit velký. Zejména v centru města nebo oblastech s vysokou koncentrací kanceláří.

Uvědomte si však, že mnoho zařízení připojených k síti a na nich umístěných senzorů nevyžaduje příliš vysoké rychlosti, protože přenášejí malé části dat. Ultrarychlý internet nepotřebuje bankomat ani platební terminál. V ochranném systému není nutné mít kouřové a teplotní čidlo informující například výrobce zmrzliny o podmínkách v lednicích v prodejnách. Vysoké rychlosti a nízká latence nejsou potřeba pro sledování a ovládání pouličního osvětlení, pro přenos dat z elektroměrů a vodoměrů, pro dálkové ovládání domácích zařízení připojených k internetu věcí pomocí chytrého telefonu nebo v logistice.

Přestože dnes máme technologii LTE, která nám umožňuje posílat několik desítek či dokonce stovek megabitů dat za sekundu přes mobilní sítě, značná část zařízení fungujících na internetu věcí stále využívá 2G sítě, tj. se prodává od roku 1991. GSM standard.

K překonání cenové bariéry, která mnohé firmy odrazuje od využívání IoT při jejich současných aktivitách a zpomaluje tak jeho rozvoj, byly vyvinuty technologie pro budování sítí určených pro podporu zařízení přenášejících malé datové pakety. Tyto sítě využívají jak frekvence používané mobilními operátory, tak i nelicencované pásmo. Technologie jako LTE-M a NB-IoT (také nazývané NB-LTE) fungují v pásmu používaném sítěmi LTE, zatímco EC-GSM-IoT (také nazývané EC-EGPRS) využívá pásmo používané sítěmi 2G. V nelicencované řadě si můžete vybrat z řešení jako LoRa, Sigfox a RPMA.

Všechny výše uvedené možnosti nabízejí širokou škálu a jsou navrženy tak, aby koncová zařízení byla co nejlevnější a spotřebovávala co nejméně energie a fungovala tak bez výměny baterie i několik let. Odtud jejich souhrnný název - (nízká spotřeba, dlouhý dojezd). Sítě LPWA fungující v rozsahu dostupném mobilním operátorům potřebují pouze aktualizaci softwaru. Rozvoj komerčních sítí LPWA považují výzkumné společnosti Gartner a Ovum za jednu z nejdůležitějších událostí v rozvoji IoT.

Operátoři používají různé technologie. Nizozemská společnost KPN, která loni spustila svou celostátní síť, si vybrala LoRa a má zájem o LTE-M. Skupina Vodafone si vybrala NB-IoT – letos začala budovat síť ve Španělsku, v plánu má vybudování takové sítě v Německu, Irsku a Španělsku. Deutsche Telekom si vybral NB-IoT a oznamuje, že jeho síť bude spuštěna v osmi zemích včetně Polska. Španělská Telefónica si vybrala Sigfox a NB-IoT. Orange ve Francii začal budovat síť LoRa a poté oznámil, že v zemích, kde působí, a tedy pravděpodobně i v Polsku, začne rozšiřovat LTE-M sítě ze Španělska a Belgie.

Výstavba sítě LPWA může znamenat, že vývoj konkrétního ekosystému internetu věcí začne rychleji než sítě 5G. Rozšíření jedné nevylučuje druhou, protože obě technologie jsou nezbytné pro chytrou síť budoucnosti.

Bezdrátová připojení 5G budou pravděpodobně potřebovat hodně energie. Kromě zmíněných rozsahů by měl být v loňském roce spuštěn způsob úspory energie na úrovni jednotlivých zařízení. Webová platforma Bluetooth. Využije ji síť chytrých žárovek, zámků, senzorů atd. Technologie umožňuje připojení k IoT zařízením přímo z webového prohlížeče nebo webu bez použití speciálních aplikací.

Vizualizace technologie Web Bluetooth

5G dříve

Stojí za to vědět, že některé společnosti sledují technologii 5G již roky. Například Samsung od roku 5 pracuje na svých 2011G síťových řešeních. Během této doby bylo možné dosáhnout přenosu 1,2 Gb/s ve vozidle pohybujícím se rychlostí 110 km/h. a 7,5 Gbps pro stojící přijímač.

Navíc již existují experimentální sítě 5G, které byly vytvořeny ve spolupráci s různými společnostmi. V tuto chvíli je však ještě příliš brzy hovořit o brzké a skutečně globální standardizaci nové sítě. Ericsson to testuje ve Švédsku a Japonsku, ale malá spotřebitelská zařízení, která budou s novým standardem fungovat, jsou ještě daleko. V roce 2018 společnost ve spolupráci se švédským operátorem TeliaSonera spustí první komerční 5G sítě ve Stockholmu a Tallinnu. Zpočátku bude městských sítía na „plnou velikost“ 5G si budeme muset počkat do roku 2020. Ericsson dokonce má první 5G telefon. Možná, že slovo „telefon“ je nakonec špatné slovo. Zařízení váží 150 kg a musíte s ním cestovat ve velkém autobuse vyzbrojeném měřicí technikou.

Loni v říjnu přišla zpráva o debutu 5G sítě z daleké Austrálie. K těmto typům zpráv je však třeba přistupovat s odstupem – jak bez standardu a specifikace 5G víte, že byla spuštěna služba páté generace? To by se mělo změnit, jakmile bude standard schválen. Pokud vše půjde podle plánu, předstandardizované sítě 5G se poprvé objeví na zimních olympijských hrách 2018 v Jižní Koreji.

Milimetrové vlny a drobné buňky

Provoz 5G sítě závisí na několika důležitých technologiích.

Základnová stanice vyrobená společností Samsung

První spojení milimetrových vln. Stále více zařízení se připojuje k sobě navzájem nebo k internetu pomocí stejných rádiových frekvencí. To způsobuje ztrátu rychlosti a problémy se stabilitou připojení. Řešením může být přechod na milimetrové vlny, tzn. ve frekvenčním rozsahu 30-300 GHz. V současné době se používají zejména v satelitní komunikaci a radioastronomii, ale jejich hlavním omezením je krátký dosah. Nový typ antény tento problém řeší a vývoj této technologie stále pokračuje.

Technologie jsou druhým pilířem páté generace. Vědci se chlubí, že jsou již schopni přenášet data pomocí milimetrových vln na vzdálenost více než 200 m. A doslova každých 200-250 m ve velkých městech mohou být, tedy malé základnové stanice s velmi nízkou spotřebou energie. V méně obydlených oblastech však „malé buňky“ nefungují dobře.

To by mělo pomoci s výše uvedeným problémem Technologie MIMO nová generace. MIMO je řešení používané také ve standardu 4G, které může zvýšit kapacitu bezdrátové sítě. Tajemství je ve víceanténním přenosu na vysílací a přijímací straně. Stanice nové generace zvládnou osmkrát více portů než dnes, aby mohly odesílat a přijímat data současně. Propustnost sítě se tak zvýší o 22 %.

Další důležitou technikou pro 5G je, žetvarování paprsku“. Jde o metodu zpracování signálu tak, aby data byla uživateli doručena po optimální trase. pomáhá milimetrovým vlnám dosáhnout zařízení v koncentrovaném paprsku spíše než prostřednictvím všesměrového přenosu. Tím se zvýší síla signálu a sníží se rušení.

Pátým prvkem páté generace by měl být tzv plny Duplex. Duplex je obousměrný přenos, tedy takový, ve kterém je přenos a příjem informací možný v obou směrech. Plně duplexní znamená, že data jsou přenášena bez přerušení přenosu. Toto řešení je neustále vylepšováno pro dosažení nejlepších parametrů.

 

Šestá generace?

Laboratoře však již pracují na něčem ještě rychlejším než 5G – i když opět přesně nevíme, co je pátá generace. Japonští vědci vytvářejí budoucí bezdrátový přenos dat, jakoby další, šestou verzi. Spočívá ve využití frekvencí od 300 GHz a výše a dosahované rychlosti budou 105 Gb/s na každém kanálu. Výzkum a vývoj nových technologií probíhá již několik let. Loni v listopadu bylo dosaženo rychlosti 500 Gb/s pomocí terahertzového pásma 34 GHz a poté 160 Gb/s pomocí vysílače v pásmu 300–500 GHz (osm kanálů modulovaných v intervalech 25 GHz). ) - tedy výsledky mnohonásobně větší, než jsou očekávané možnosti sítě 5G. Posledním úspěchem je práce skupiny vědců z univerzity v Hirošimě a zaměstnanců společnosti Panasonic zároveň. Informace o technologii byly zveřejněny na univerzitním webu, předpoklady a mechanismus terahertzové sítě byly prezentovány v únoru 2017 na konferenci ISSCC v San Franciscu.

Jak víte, zvýšení frekvence provozu umožňuje nejen rychlejší přenos dat, ale také výrazně snižuje možný dosah signálu a také zvyšuje jeho náchylnost ke všem druhům rušení. To znamená, že je nutné vybudovat poměrně složitou a hustě rozmístěnou infrastrukturu.

Za zmínku také stojí, že revoluce – jako je 2020G síť plánovaná na rok 5 a poté hypotetická ještě rychlejší terahertzová síť – znamenají, že je potřeba vyměnit miliony zařízení za verze přizpůsobené novým standardům. To pravděpodobně výrazně... zpomalí rychlost změn a způsobí, že zamýšlená revoluce se skutečně stane evolucí.

Chcete-li se pokračovat Číslo tématu v posledním čísle měsíčníku.