Keď sa blíži spustenie 5g, otázky zostávajú

Pred niekoľkými týždňami som sa zúčastnil summitu v Brooklyne 5G na NYU Tandon School of Engineering, kde ma prekvapil pokrok, ktorý sa dosiahol pri budovaní 5G sietí, a neistota, ktorá stále existuje o využívaní a ekonomike 5G všeobecne.

Mnohí účastníci ma ubezpečili, že na budúci rok na samite budem používať telefón 5G, a väčšina bola presvedčená, že na zvládnutie zvýšenia premávky budeme potrebovať nové siete.

Pripomeňme, že 5G nie je jediná technológia, ale rôzne technológie spolupracujúce. Zahŕňa širokú škálu spektra od nízkopásmového (napríklad 600 MHz), ktoré môže prejsť na veľkú vzdialenosť, ale s relatívne pomalými rýchlosťami; do stredného pásma (napríklad 2, 5 alebo 3, 5 GHz); na vysoké pásmo (napríklad 28 alebo 39 GHz, niekedy nazývané milimetrová vlna alebo mmWave), čo môže byť veľmi rýchle - počul som, že inžinieri hovoria o teoretických rýchlostiach 5 alebo viac Gbps -, ale necestujú príliš ďaleko.

Mobilné štandardy väčšinou definuje orgán pre štandardy 3GPP, skupina, ktorá zahŕňa prakticky všetkých hlavných aktérov globálneho mobilného ekosystému a ktorá vyvinula základné štandardy pre 3G (ako už názov napovedá) a 4G LTE (pôvodne dlhodobá) vývoj štandardu 3G). Tieto štandardy zvyčajne prijíma ešte širší orgán pre komunikačné štandardy ITU. Spoločnosť 3GPP vydáva takmer každý rok nové verzie svojich štandardov a smeruje k špecifikácii 5G, ktorá sa zameriava na tri hlavné oblasti: vylepšené mobilné širokopásmové pripojenie (eMBB), ultriabilné komunikácie s nízkou latenciou (URLLC) a masívne komunikácie typu strojov (MMTC).

Prvým z nich je to, čo zvyčajne považujeme za spotrebiteľskú aplikáciu - čo zrýchľuje fungovanie našich telefónov - a na tom bude väčšina počiatočných nasadení 5G založená. (Niektoré skoré siete sa budú využívať aj pre pevné bezdrôtové siete.) Ďalšie dve oblasti - URLLC a mMTC - sú väčšinou pre priemyselné alebo obchodné aplikácie, hoci môžu mať spotrebiteľské aplikácie, a ja som stále počul o autonómnych vozidlách s mobilným VR, hoci to Znie to skôr ako výklenok aplikácie pre mňa.

Tieto priemyselné a komerčné aplikácie sa však môžu vyvíjať spolu s normami 5G; Koniec koncov, už vidíme telefóny sľubné „gigabitové LTE“ v sieťach 4G a je ťažké si predstaviť, ktoré aplikácie budú vyžadovať väčšiu rýchlosť pre jednotlivých spotrebiteľov. Stále však môže byť potrebná dodatočná rýchlosť a návrh siete sľúbený spoločnosťou 5G len na zvládnutie rastúceho prenosu. V ďalšom príspevku budem hovoriť o prípadoch použitia.

Siete pripravené na použitie

Melissa Arnoldi, prezidentka pre technológie a operácie pre AT&T komunikácie, poukázala na potrebu sietí, ktoré zvládnu efektívnejšie prenosy bez ohľadu na aplikáciu. Mobilná sieť spoločnosti zaznamenala od roku 2007 nárast dátového prenosu o 360 000 percent a „neexistujú žiadne náznaky spomalenia“. Video v súčasnosti predstavuje viac ako polovicu prenosov a očakáva, že do roku 2020 sa zvýši na 75 percent.

Spoločnosť 5G je potrebná na riadenie tejto premávky, ako aj na umožnenie aplikácií, ako sú rozšírená a virtuálna realita, autonómne vozidlá a bezpilotné lietadlá, uviedol Arnoldi s tým, že vozidlá s vlastným pohonom potrebujú vysokú spoľahlivosť pripojenia a takmer latenciu v reálnom čase - ideálne menej ako 5 milisekúnd.

Arnoldi povedal, že zvládnutie tejto prevádzky si vyžaduje siete definované softvérom, pričom poznamenal, že AT&T je hlavným faktorom ONAP (Open Network Automation Platform). Očakáva, že spoločnosť AT&T do konca roka presunie 65 percent svojej prevádzky v softvérových sieťach.

AT&T plánuje byť prvým americkým dopravcom, ktorý bude mať k dispozícii mobilný štandard 5G do konca roka v 12 mestách. Diskutovala o maloobchodnom pilotovi, ktorý podnik prevádzkuje vo Waco v Texase, ktorý predstavoval stovky používateľov v maloobchodnom obchode, aby demonštroval, ako mmWave môže pracovať v takom prostredí, a pilotov v Kalamazoo a South Bend, kde spoločnosť vytvorila úplný 5G koniec - skončil sieť a videl, že signály mmWave dokážu dodávať rýchlosti 1 Gbps až do 900 stôp bez dopadu na počasie a signály prenikajúce materiálmi lepšie, ako sa očakávalo.

Táto rýchlosť je vzrušujúca, povedal Arnoldi, ale veľká zmena je latencia. Ďalej popísala aplikácie, napríklad maloobchod, s ponornou virtuálnou a rozšírenou realitou a digitálnym značením namiesto figurín; zdravotná starostlivosť; spracovateľský priemysel; financovanie, napríklad bankomaty ponúkajúce video cez 5G pevné bezdrôtové pripojenie; verejná bezpečnosť; a dopravu.

Bill Stone, viceprezident pre technologický rozvoj a plánovanie vo Verizone, charakterizoval 5G ako viacúčelové riešenie, ktoré umožňuje operátorom využívať softvér a rozdeliť sieť na rôzne prípady použitia. Pre spoločnosť Verizon bude pevné bezdrôtové pripojenie prvým sieťovým segmentom, je to však iba jeden prípad použitia a rýchlo ho bude nasledovať mobilné širokopásmové pripojenie, uviedol Stone.

Podpora fóra Verizon 5G Tech Forum spoločnosťou Verizon pomohla urýchliť proces 3GPP, a hoci prvé produkty spoločnosti Verizon nebudú úplne založené na štandardoch, mali by sa veľmi rýchlo presunúť na štandard 3GPP. Zdôraznil plány spoločnosti na využitie väčších častí spektra, kde je to možné, zvýšenie hustoty malých buniek a prechod na masívne MIMO (viac antén) v pásmach mmWave, ako aj zvýšenie počtu antén v iných pásmach.

Stone uviedol, že Verizon očakáva, že bude na prvom mieste s 5G pevnou bezdrôtovou sieťou, a poznamenal, že v testoch by už mohol poskytnúť službu 80 Gbps 2 000 stôp od uzla. Povedal však, že spoločnosť počíta s tým, že bude mať iba jednu sieť s niekoľkými rezmi a že jej prioritou sú „Mobile, Mobile, Mobile“. Pozerajúc sa však ďalej, povedal, že cloudové aplikácie s povolením 5G a „inteligentná hrana“, ako aj aplikácie priemyselnej automatizácie prinesú nové prípady použitia.

Seizo Onoe, hlavný technologický architekt NTT Docomo, hovoril o tom, ako Docomo spolupracuje s konkrétnymi priemyselnými odvetviami - automobilový priemysel, železnica, stavebníctvo, zdravotníctvo atď. - pri zavádzaní 5G. Dá sa argumentovať zavedením 5G, aj keď nie sú nové aplikácie neisté, povedal len preto, že operátori môžu vidieť vyššiu dátovú kapacitu so zlepšenými nákladmi na jeden bit.

Onoe zopakoval svoje argumenty z minulého roka, čo znamená, že predchádzajúca generácia sa často rozvíja tesne pred začiatkom budúceho obdobia, ako sa to stalo s vylepšenými 3G (HSPA +) pred spustením 4G LTE, a že odvetvie zaznamenalo historický úspech len s párnymi -číslované generácie. Navrhoval však, že medziodvetvová spolupráca by to mohla zmeniť, keď vidíme vývoj nových aplikácií.

Najviac ma zaujal jeho nápad, že 5G by mohla byť konečnou generáciou, pokiaľ ide o veľké technologické objavy. Onoe povedal, že hoci jedna konkrétna technológia definovala každú z predchádzajúcich generácií, 5G je v skutočnosti kombináciou technológií, takže 5 by mohlo byť konečným číslom, pokiaľ nebudeme schopní vymyslieť nový prielom v technológii. Napriek tomu poznamenal, že „marketingové triky“ by mohli znamenať, že uvidíme budúce číslo, a hoci to môže byť neobvyklé, „je to sloboda“.

Vývoj 5G

Mnoho prezentácií sa podrobnejšie venovalo technológii a štandardom a ich vývoju.

Peiying Zhu, člen Huawei, vysvetlil, ako 3GPP v súčasnosti schválil vydanie 15 svojho štandardu, vrátane verzie Non-Standalone (NSA), ktorá popisuje, ako môžu zariadenia 5G pracovať v sieti, ktorá je väčšinou založená na rovnakej infraštruktúre ako 4G LTE. siete. Povedala, že práca sa rýchlo pohybuje smerom k samostatnej (SA) verzii tohto štandardu (jednej, v ktorej sú rádiá aj jadro siete navrhnuté pre 5G), rovnako ako práca na vydaní 16, ktoré prinesie ďalšie funkcie.

Vydanie 15 väčšinou podporuje vylepšenú mobilnú šírku pásma (eMBB), zatiaľ čo novšie verzie by mali vyhovovať širšiemu rozsahu požiadaviek internetu vecí, vrátane „ultra spoľahlivej a nízkej latencie komunikácie, pevného bezdrôtového prístupu a masívnej komunikácie typu stroja, “ uviedol Zhu.

Vydanie 15 obsahuje „5G nové rádio“ s radom nových funkcií a Zhu hovoril o vplyve rôznych zmien. Diskutovala o tom, ako testy pomocou spektra 3, 5 GHz ukázali 10-násobné zlepšenie používateľskej skúsenosti, s desatinou latencie a desatinou nákladov na bit existujúcich riešení, vďaka čomu je 5G veľmi pôsobivé pre vylepšené mobilné širokopásmové pripojenie. A Zhu diskutoval o ďalších podrobnostiach, ktoré by mohli byť súčasťou vydania 16 alebo novších verzií špecifikácie, ktoré by umožnili ďalšie aplikácie.

Mikael Höök, riaditeľka rádiového výskumu pre Ericsson Ericsson Research, diskutovala aj o vývoji tohto štandardu, keď smeruje k vízii ITU-2020. Hovoril o tom, ako je nové rádioprijímač „ultratenký“ (čo znamená, že pri nepoužívaní znižuje rušenie a znižuje účinnosť), pričom zároveň ponúka priamu kompatibilitu, aby bolo možné pridať nové možnosti. Tiež poznamenal, ako môže používať viac antén, hovoril s nízkou latenciou a uviedol, že široké spektrum spektra ponúkne množstvo rôznych funkcií.

Höök zdôraznil, že to môže fungovať v mnohých rôznych aplikáciách, od poskytovania veľmi rýchleho pokrytia v rušných uliciach a námestiach, až po ponuku pevných bezdrôtových sietí v prímestských prostrediach. Hovoril tiež o automatizácii výroby.

V nadväznosti na panelovú diskusiu, ktorá nasledovala, sa viedlo veľa diskusií o tom, či je nové rádio vhodné pre aplikácie internetu vecí (IoT), pričom Höök spomínal existujúce normy 4G - napríklad NB-IOT - a ďalšie, vrátane Zhu a Antti od spoločnosti Nokia Toskala, hovoriť o nových prípadoch použitia internetu vecí, ktoré môžu vyžadovať vyššiu šírku pásma alebo nižšiu latenciu.

V priemyselnom prostredí sa niektorí panelisti pokúsili odpovedať na otázku, ako sa 5G porovnáva so štandardmi IEEE 802 (Wi-Fi), ktoré zvyčajne pracujú na nelicencovanom spektre. Höök povedal, že v niektorých prípadoch je nelicencované spektrum dosť dobré, ale nie vtedy, keď potrebujete „päť deväť spoľahlivosti“. Toskala poukázal na funkcie, ako je overovanie 3GPP a služby, ktoré telekomunikačné spoločnosti ponúkajú poskytovateľom, ale niektorí v publiku sa k tomu posunuli. Zhu hovoril o tom, ako je 5G navrhnutý pre koexistenciu, takže štandardy založené na 5G aj 802 môžu pracovať na rovnakých miestach.

Arun Ghosh, riaditeľ skupiny pokročilých bezdrôtových technológií pre laboratóriá AT&T, hovorí o 5G v smartfónoch, uviedol, že stále existuje otázka obchodného modelu, pretože LTE funguje celkom dobre. Ghosh povedal, že 5G sa v skutočnosti týka viac iných obchodných prípadov, napríklad v autonómnych vozidlách, kde môže mať veľké množstvo pripojených automobilov pomôcť v oblastiach, ako je zabránenie zrážkam. Takmer všetci účastníci sa však zhodli na tom, že v blízkej budúcnosti by sme mali očakávať, že telefóny budú podporovať aj 5G a 4G LTE, ako aj mmWave a tradičné (sub-6GHz) spektrum.

Všetci panelisti sa celkom zhodli s Ianom Wongom z National Instruments, ktorý povedal, že „milimetrová vlna funguje lepšie, ako sa očakávalo.“ Zdá sa, že mnohí súhlasia aj so Zhu, ktorá uviedla, že by bolo dobré mať globálne pásma pre 5G, a ako jedno z týchto pásiem sa zasadzovala za 3, 5 GHz.

5G a ďalej

Zatiaľ čo spoločnosť 5G sa práve pripravuje na prvé spustenie, výskum pokračuje v jej postupe na ďalšiu úroveň. Mnoho rečníkov hovorilo o niekoľkých nasledujúcich krokoch v normách, ale iní sa viac zamerali na budúci výskum.

Thyaga Nandagopal, zástupkyňa riaditeľa divízie výpočtových a komunikačných nadácií (CCF) v Národnej vedeckej nadácii, hovorila o významnom výskume na univerzitách a v národných laboratóriách, dodala však, že medzi týmito inštitúciami existuje „údolie smrti“ a korporácie. Aby sa pokúsila preklenúť túto medzeru, NSF vytvorila program s názvom Platformy pre pokročilý bezdrôtový výskum (PAWR), v ktorom priemyselné konzorcium a NSF prispievajú sumou 50 miliónov dolárov na vytvorenie štyroch platforiem v mestskom meradle na testovanie pre ďalšiu generáciu. bezdrôtové systémy. Tieto platformy sú navrhnuté tak, aby poskytovali výskumným pracovníkom otvorený prístup k testovaniu nápadov na nové systémy.

Prvé dva systémy sú v Salt Lake City a New Yorku. V Salt Lake City, univerzita v Utahu a Rice University, sa vytvárajú projekty známe ako POWDER (Platforma pre otvorený bezdrôtový experimentálny výskum založený na údajoch) a RENEW (Rekonfigurovateľný eko-systém pre ďalšiu generáciu bezdrôtových koncových zariadení).

V New Yorku sa tento projekt nazýva COSMOS (Mobile Enhanced Open Software Defined Mobile Wireless Tested Tested for City-Scale Deployment), ktorý bude prevádzkovať NYU Wireless, Columbia a Rutgers. COSMOS bol navrhnutý na testovanie rôznych nových technológií v zložitom mestskom prostredí. Očakávajú sa ďalšie dve platformy, ktoré sa majú určiť do júla 2019.

Na konferencii Ted Rappaport z NYU Tandon a zakladajúci riaditeľ spoločnosti NYU Wireless poznamenali, že bol ohromený rýchlosťou prijatia technológie mmWave. Napísal niektoré prvé príspevky na túto tému a bol nápomocný pri zakladaní spoločnosti NYU Wireless v roku 2012 a konferencie Brooklyn 5G v roku 2014. Potom povedal, že existuje skepticizmus, či mmWave môže fungovať; odvtedy bol prijatý a je na ceste k komercializácii.

Na otázku, či by šírenie malých buniek technológiou mmWave mohlo byť novým zdravotným problémom, Rappaport povedal, zatiaľ čo „nemôžete dokázať negatívny“, použité rádiové frekvencie sú o šesť rádov nižšie ako frekvencia potrebná pre ionizujúce žiarenie tohto druhu vytvorené röntgenovými lúčmi (ktoré korelujú so zvýšenou pravdepodobnosťou rakoviny). Ďalej poznamenal, že malé bunky a smerové antény znižujú tak silu, ako aj dopad kontaktu, a poukázal na štúdiu National Institutes of Health, ktorú napísal s názvom „Bezpečné pre generácie, aby to prišlo“, čo to potvrdzuje.

Neskôr mi Rappaport ukázal výskum, že on a ďalší na univerzite robia veci, ako napríklad využívanie spektra 140 GHz pre ešte rýchlejšiu komunikáciu, možno pre nejaký budúci štandard. Iní na konferencii hovorili aj o 90 GHz a vyšších frekvenciách v D-pásme.

Všetko záleží na vašej perspektíve; na jednej strane sa môže 5G blížiť k cieľovej čiare, pokiaľ ide o konečnú pripravenosť na spustenie. Ale na druhej strane, v mnohých ohľadoch je to len začiatok.