5G para o mundo intelixente

Crese amplamente que a verdadeira revolución da Internet das Cousas será causada só pola popularización da rede de Internet móbil de quinta xeración. Esta rede aínda se creará, pero as empresas non o miran agora coa introdución da infraestrutura IoT.

Os expertos esperan que o 5G non sexa unha evolución, senón unha transformación completa da tecnoloxía móbil. Isto debería transformar toda a industria asociada a este tipo de comunicación. En febreiro de 2017, durante unha presentación no Mobile World Congress de Barcelona, ​​un representante de Deutsche Telekom mesmo afirmou que debido a os teléfonos intelixentes deixarán de existir. Cando se faga popular, sempre estaremos en liña, con case todo o que nos rodea. E dependendo do segmento de mercado que utilice esta tecnoloxía (telemedicina, chamadas de voz, plataformas de xogos, navegación web), a rede comportarase de forma diferente.

Velocidade da rede 5G en comparación coas solucións anteriores

Durante o mesmo MWC mostráronse as primeiras aplicacións comerciais da rede 5G, aínda que esta redacción suscita algunhas dúbidas, porque aínda se descoñece cal será en realidade. As suposicións son completamente inconsistentes. Algunhas fontes afirman que se espera que 5G proporcione velocidades de transmisión de decenas de miles de megabits por segundo a miles de usuarios simultaneamente. A especificación preliminar para 5G, anunciada hai uns meses pola Unión Internacional de Telecomunicacións (ITU), suxire que os atrasos non superarán os 4 ms. Os datos deben descargarse a 20 Gbps e cargarse a 10 Gbps. Sabemos que a ITU quere anunciar a versión final da nova rede este outono. Todo o mundo está de acordo nunha cousa: a rede 5G debe proporcionar unha conexión sen fíos simultánea de centos de miles de sensores, o que é fundamental para a Internet das cousas e os servizos omnipresentes.

Empresas líderes como AT&T, NTT DOCOMO, SK Telecom, Vodafone, LG Electronic, Sprint, Huawei, ZTE, Qualcomm, Intel e moitas máis deixaron claro o seu apoio para acelerar o calendario de estandarización 5G. Todas as partes interesadas queren comezar a comercializar este concepto xa en 2019. Por outra banda, a Unión Europea anunciou o plan 5G PPP () para determinar a dirección de desenvolvemento das redes de próxima xeración. Para 2020, os países da UE deben liberar a frecuencia de 700 MHz reservada para este estándar.

A rede 5G é un agasallo das novas tecnoloxías

As cousas individuais non necesitan 5G

Segundo Ericsson, a finais do ano pasado, 5,6 millóns de dispositivos estaban en funcionamento en (, IoT). Deles, só uns 400 millóns traballaron con redes móbiles, e o resto con redes de curto alcance como Wi-Fi, Bluetooth ou ZigBee.

O desenvolvemento real da Internet das Cousas está moi frecuentemente asociado coas redes 5G. As primeiras aplicacións das novas tecnoloxías, inicialmente no sector empresarial, poden aparecer dentro de dous ou tres anos. Non obstante, podemos esperar o acceso ás redes de próxima xeración para clientes individuais non antes de 2025. A vantaxe da tecnoloxía 5G é, entre outras cousas, a capacidade de manexar un millón de dispositivos ensamblados nunha superficie dun quilómetro cadrado. Parece un número enorme, pero se tes en conta o que di a visión de IoT cidades intelixentesno que, ademais das infraestruturas urbanas, se conectan vehículos (incluídos os coches autónomos) e domésticos (casas intelixentes) e aparellos de oficina, así como, por exemplo, tendas e mercadorías almacenadas nelas, este millón por quilómetro cadrado deixa de parecer así. grande. Especialmente no centro da cidade ou zonas con gran concentración de oficinas.

Teña en conta, non obstante, que moitos dispositivos conectados á rede e os sensores colocados neles non requiren velocidades moi altas, porque transmiten pequenas porcións de datos. Un caixeiro automático nin un terminal de pago non necesitan Internet ultrarrápido. Non é necesario ter un sensor de fume e temperatura no sistema de protección, informando, por exemplo, a un fabricante de xeados sobre as condicións dos frigoríficos das tendas. Non se necesitan altas velocidades e baixa latencia para monitorizar e controlar a iluminación pública, para transmitir datos de contadores de electricidade e auga, para o control remoto mediante un teléfono intelixente de dispositivos domésticos conectados a IoT ou para a loxística.

Hoxe en día, aínda que dispoñemos de tecnoloxía LTE, que nos permite enviar varias decenas ou mesmo centos de megabits de datos por segundo a través de redes móbiles, unha parte importante dos dispositivos que operan na Internet das cousas aínda usan Redes 2G, é dicir. está á venda dende 1991. Estándar GSM.

Para superar a barreira dos prezos que desanima a moitas empresas a utilizar o IoT nas súas actividades actuais e, así, ralentiza o seu desenvolvemento, desenvolvéronse tecnoloxías para construír redes deseñadas para soportar dispositivos que transmiten pequenos paquetes de datos. Estas redes utilizan tanto as frecuencias utilizadas polos operadores móbiles como a banda sen licenza. Tecnoloxías como LTE-M e NB-IoT (tamén chamadas NB-LTE) operan na banda utilizada polas redes LTE, mentres que EC-GSM-IoT (tamén chamada EC-EGPRS) usa a banda utilizada polas redes 2G. No rango sen licenza, podes escoller entre solucións como LoRa, Sigfox e RPMA.

Todas as opcións anteriores ofrecen unha ampla gama e están deseñadas de forma que os dispositivos finais sexan o máis económicos posible e consomen a menor enerxía posible, e así funcionen sen cambiar a batería nin sequera durante varios anos. De aí o seu nome colectivo - (baixo consumo de enerxía, longo alcance). As redes LPWA que operan nos rangos dispoñibles para os operadores móbiles só precisan dunha actualización de software. O desenvolvemento de redes comerciais LPWA é considerado polas empresas de investigación Gartner e Ovum como un dos eventos máis importantes no desenvolvemento do IoT.

Os operadores utilizan diferentes tecnoloxías. Dutch KPN, que lanzou a súa rede nacional o ano pasado, escolleu LoRa e está interesado en LTE-M. O grupo Vodafone elixiu NB-IoT: este ano comezou a construír unha rede en España, e ten plans para construír esa rede en Alemaña, Irlanda e España. Deutsche Telekom elixiu NB-IoT e anuncia que a súa rede lanzarase en oito países, incluída Polonia. Telefónica española escolleu Sigfox e NB-IoT. Orange en Francia comezou a construír unha rede LoRa e logo anunciou que comezaría a implantar redes LTE-M desde España e Bélxica nos países nos que opera e, polo tanto, probablemente tamén en Polonia.

A construción da rede LPWA pode significar que o desenvolvemento dun ecosistema de IoT específico comezará máis rápido que as redes 5G. A expansión dunha non exclúe á outra, porque ambas tecnoloxías son esenciais para a rede intelixente do futuro.

As conexións sen fíos 5G probablemente necesitarán moito de todos os xeitos enerxía. Ademais das gamas mencionadas, debería poñerse en marcha o ano pasado unha forma de aforrar enerxía a nivel de dispositivos individuais. Plataforma web Bluetooth. Será utilizado por unha rede de bombillas intelixentes, peches, sensores, etc. A tecnoloxía permite conectarse a dispositivos IoT directamente desde un navegador web ou sitio web sen necesidade de aplicacións especiais.

Visualización da tecnoloxía web Bluetooth

5G antes

Paga a pena saber que algunhas empresas levan anos apostando pola tecnoloxía 5G. Por exemplo, Samsung leva traballando nas súas solucións de rede 5G desde 2011. Durante este tempo, foi posible conseguir unha transmisión de 1,2 Gb/s nun vehículo que se movía a unha velocidade de 110 km/h. e 7,5 Gbps para un receptor de pé.

Ademais, xa existen redes experimentais 5G e creáronse en colaboración con varias empresas. Porén, de momento aínda é pronto para falar da inminente e verdadeiramente global estandarización da nova rede. Ericsson está a probalo en Suecia e Xapón, pero os pequenos dispositivos de consumo que funcionarán co novo estándar aínda están moi lonxe. En 2018, en cooperación co operador sueco TeliaSonera, a compañía lanzará as primeiras redes comerciais 5G en Estocolmo e Tallin. Inicialmente será redes urbanas, e teremos que esperar ata 5 para o 2020G "de tamaño completo". Ericsson ata ten primeiro teléfono 5G. Quizais a palabra "teléfono" sexa a palabra incorrecta despois de todo. O aparello pesa 150 kg e hai que viaxar con el nun gran autobús armado con equipos de medición.

O pasado outubro, a noticia do debut da rede 5G chegou desde a afastada Australia. Non obstante, este tipo de informes deberían abordarse a distancia: como sabes, sen un estándar e unha especificación 5G, que se lanzou un servizo de quinta xeración? Isto debería cambiar unha vez que se acorde o estándar. Se todo vai segundo o previsto, as redes 5G pre-estandarizadas farán a súa primeira aparición nos Xogos Olímpicos de inverno de 2018 en Corea do Sur.

Ondas milimétricas e células diminutas

O funcionamento da rede 5G depende de varias tecnoloxías importantes.

Estación base fabricada por Samsung

Primeiro conexións de ondas milimétricas. Cada vez son máis os dispositivos que se conectan entre si ou a Internet utilizando as mesmas frecuencias de radio. Isto provoca unha perda de velocidade e problemas de estabilidade da conexión. A solución pode ser cambiar a ondas milimétricas, é dicir. no rango de frecuencias de 30-300 GHz. Actualmente utilízanse especialmente nas comunicacións por satélite e na radioastronomía, pero a súa principal limitación foi o seu curto alcance. Un novo tipo de antena resolve este problema, e o desenvolvemento desta tecnoloxía aínda está en curso.

A tecnoloxía é o segundo piar da quinta xeración. Os científicos presumen de que xa son capaces de transmitir datos mediante ondas milimétricas a unha distancia de máis de 200 m. E literalmente cada 200-250 m nas grandes cidades pode haber, é dicir, pequenas estacións base con moi baixo consumo de enerxía. Porén, en zonas menos poboadas, as “células pequenas” non funcionan ben.

Isto debería axudar co problema anterior Tecnoloxía MIMO nova xeración. MIMO é unha solución que tamén se utiliza no estándar 4G que pode aumentar a capacidade dunha rede sen fíos. O segredo está na transmisión de varias antenas nos lados de transmisión e recepción. As estacións de próxima xeración poden manexar oito veces máis portos que hoxe para enviar e recibir datos ao mesmo tempo. Así, o rendemento da rede aumenta un 22%.

Outra técnica importante para 5G é que "formación de vigas“. É un método de procesamento de sinal para que os datos sexan entregados ao usuario ao longo da ruta óptima. axuda ás ondas milimétricas a chegar ao dispositivo nun feixe concentrado en lugar de a través dunha transmisión omnidireccional. Así, aumenta a intensidade do sinal e redúcense as interferencias.

O quinto elemento da quinta xeración debería ser o chamado full duplex. O dúplex é unha transmisión bidireccional, é dicir, aquela na que a transmisión e recepción de información é posible en ambas direccións. Full duplex significa que os datos se transmiten sen interrupción da transmisión. Esta solución está a ser mellorada constantemente para acadar os mellores parámetros.

 

Sexta xeración?

Non obstante, os laboratorios xa están a traballar en algo aínda máis rápido que 5G, aínda que, de novo, non sabemos exactamente cal é a quinta xeración. Científicos xaponeses están a crear unha futura transmisión de datos sen fíos, por así dicir, a seguinte, sexta versión. Consiste en utilizar frecuencias de 300 GHz e superiores, e as velocidades acadadas serán de 105 Gb/s en cada canle. A investigación e o desenvolvemento de novas tecnoloxías levan xa varios anos. O pasado mes de novembro conseguíronse 500 Gb/s utilizando a banda de terahercios de 34 GHz, e despois 160 Gb/s mediante un transmisor na banda de 300-500 GHz (oito canles moduladas en intervalos de 25 GHz). ) - é dicir, resultados moitas veces superiores ás capacidades esperadas da rede 5G. O último éxito é o traballo dun grupo de científicos da Universidade de Hiroshima e de empregados de Panasonic ao mesmo tempo. A información sobre a tecnoloxía publicouse no sitio web da universidade, os supostos e o mecanismo da rede de terahercios presentáronse en febreiro de 2017 na conferencia ISSCC en San Francisco.

Como sabes, un aumento da frecuencia de operación non só permite unha transferencia de datos máis rápida, senón que tamén reduce significativamente o posible rango do sinal e tamén aumenta a súa susceptibilidade a todo tipo de interferencias. Isto significa que é necesario construír unha infraestrutura bastante complexa e densamente distribuída.

Tamén cabe destacar que as revolucións -como a rede 2020G prevista para 5 e despois a hipotética rede de terahercios aínda máis rápida- supoñen a necesidade de substituír millóns de dispositivos por versións adaptadas aos novos estándares. É probable que isto... ralentice significativamente a taxa de cambio e faga que a revolución prevista se converta realmente nunha evolución.

Continuar Número de tema no último número do mensual.