5G สำหรับโลกอัจฉริยะ

เป็นที่เชื่อกันอย่างกว้างขวางว่าการปฏิวัติที่แท้จริงของ Internet of Things จะเกิดจากการเผยแพร่เครือข่ายอินเทอร์เน็ตบนมือถือรุ่นที่ห้าเท่านั้น เครือข่ายนี้จะยังคงถูกสร้างขึ้น แต่ธุรกิจไม่ได้มองที่ตอนนี้ด้วยการแนะนำโครงสร้างพื้นฐาน IoT

ผู้เชี่ยวชาญคาดว่า 5G จะไม่ใช่วิวัฒนาการ แต่เป็นการเปลี่ยนแปลงอย่างสมบูรณ์ของเทคโนโลยีมือถือ สิ่งนี้ควรเปลี่ยนอุตสาหกรรมทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับการสื่อสารประเภทนี้ ในเดือนกุมภาพันธ์ 2017 ในระหว่างการนำเสนอที่งาน Mobile World Congress ในบาร์เซโลนา​​ตัวแทนของ Deutsche Telekom ถึงกับกล่าวว่าเนื่องจาก สมาร์ทโฟนจะหมดไป. เมื่อมันเป็นที่นิยม เราจะออนไลน์ตลอดเวลา เกือบทุกอย่างที่อยู่รอบตัวเรา และขึ้นอยู่กับกลุ่มตลาดที่จะใช้เทคโนโลยีนี้ (การแพทย์ทางไกล, การโทรด้วยเสียง, แพลตฟอร์มเกม, การท่องเว็บ) เครือข่ายจะมีพฤติกรรมแตกต่างออกไป

ความเร็วเครือข่าย 5G เมื่อเทียบกับโซลูชันก่อนหน้า

ในระหว่างงาน MWC เดียวกัน ได้มีการแสดงแอปพลิเคชั่นเชิงพาณิชย์ครั้งแรกของเครือข่าย 5G แม้ว่าถ้อยคำนี้จะทำให้เกิดความสงสัยขึ้นบ้าง เพราะยังไม่ทราบว่าจริง ๆ แล้วมันคืออะไร สมมติฐานไม่สอดคล้องกันอย่างสมบูรณ์ บางแหล่งอ้างว่า 5G คาดว่าจะให้ความเร็วในการส่งหลายหมื่นเมกะบิตต่อวินาทีให้กับผู้ใช้หลายพันคนพร้อมกัน ข้อกำหนดเบื้องต้นสำหรับ 5G ซึ่งประกาศเมื่อไม่กี่เดือนที่ผ่านมาโดยสหภาพโทรคมนาคมระหว่างประเทศ (ITU) ชี้ให้เห็นว่าความล่าช้าจะไม่เกิน 4 มิลลิวินาที ข้อมูลจะต้องดาวน์โหลดที่ 20 Gbps และอัปโหลดที่ 10 Gbps เรารู้ว่า ITU ต้องการประกาศเวอร์ชันสุดท้ายของเครือข่ายใหม่ในฤดูใบไม้ร่วงนี้ ทุกคนเห็นพ้องต้องกันในสิ่งหนึ่ง - เครือข่าย 5G ต้องมีการเชื่อมต่อแบบไร้สายกับเซ็นเซอร์หลายแสนตัวพร้อมกัน ซึ่งเป็นกุญแจสำคัญสำหรับอินเทอร์เน็ตของสิ่งต่างๆ และบริการที่แพร่หลาย

บริษัทชั้นนำอย่าง AT&T, NTT DOCOMO, SK Telecom, Vodafone, LG Electronic, Sprint, Huawei, ZTE, Qualcomm, Intel และอีกมากมาย ได้แสดงความชัดเจนว่าพวกเขาสนับสนุนการเร่งไทม์ไลน์มาตรฐาน 5G ผู้มีส่วนได้ส่วนเสียทั้งหมดต้องการเริ่มนำแนวคิดนี้ไปใช้ในเชิงพาณิชย์ให้เร็วที่สุดในปี 2019 ในทางกลับกัน สหภาพยุโรปประกาศแผน 5G PPP () เพื่อกำหนดทิศทางการพัฒนาเครือข่ายรุ่นต่อไป ภายในปี 2020 ประเทศในสหภาพยุโรปจะต้องเผยแพร่ความถี่ 700 MHz ที่สงวนไว้สำหรับมาตรฐานนี้

เครือข่าย 5G เป็นของขวัญของเทคโนโลยีใหม่

สิ่งเดียวไม่ต้องการ 5G

จากข้อมูลของ Ericsson เมื่อปลายปีที่แล้ว อุปกรณ์ 5,6 พันล้านเครื่องถูกใช้งานใน (, IoT) ในจำนวนนี้ มีเพียง 400 ล้านคนเท่านั้นที่ทำงานร่วมกับเครือข่ายมือถือ และส่วนที่เหลือกับเครือข่ายระยะสั้น เช่น Wi-Fi, Bluetooth หรือ ZigBee

การพัฒนาที่แท้จริงของ Internet of Things มักเกี่ยวข้องกับเครือข่าย 5G การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีใหม่ครั้งแรกในภาคธุรกิจอาจปรากฏขึ้นในสองถึงสามปี อย่างไรก็ตาม เราสามารถคาดหวังการเข้าถึงเครือข่ายยุคหน้าสำหรับลูกค้าแต่ละรายภายในปี 2025 ข้อดีของเทคโนโลยี 5G คือความสามารถในการจัดการอุปกรณ์นับล้านที่ประกอบบนพื้นที่ตารางกิโลเมตร ดูเหมือนจะเป็นจำนวนมาก แต่ถ้าคุณคำนึงถึงสิ่งที่วิสัยทัศน์ IoT พูดถึง เมืองอัจฉริยะซึ่งนอกเหนือจากโครงสร้างพื้นฐานในเมืองแล้ว ยานพาหนะ (รวมถึงรถยนต์อิสระ) และครัวเรือน (บ้านอัจฉริยะ) และอุปกรณ์สำนักงานยังเชื่อมต่อกัน เช่นเดียวกับร้านค้าและสินค้าที่เก็บไว้ในนั้น ล้านนี้ต่อตารางกิโลเมตรจะหยุดลง ใหญ่. โดยเฉพาะในใจกลางเมืองหรือพื้นที่ที่มีสำนักงานหนาแน่น

อย่างไรก็ตาม โปรดทราบว่าอุปกรณ์จำนวนมากที่เชื่อมต่อกับเครือข่ายและเซ็นเซอร์ที่วางอยู่บนนั้นไม่จำเป็นต้องใช้ความเร็วสูงมาก เพราะพวกเขาส่งข้อมูลส่วนเล็กๆ ATM หรือจุดชำระเงินไม่จำเป็นต้องใช้อินเทอร์เน็ตความเร็วสูง ไม่จำเป็นต้องมีเซ็นเซอร์ตรวจจับควันและอุณหภูมิในระบบป้องกัน เช่น แจ้งผู้ผลิตไอศกรีมเกี่ยวกับสภาวะในตู้เย็นในร้านค้า ไม่จำเป็นต้องใช้ความเร็วสูงและเวลาแฝงต่ำสำหรับการตรวจสอบและควบคุมไฟถนน สำหรับการส่งข้อมูลจากมิเตอร์ไฟฟ้าและน้ำ สำหรับการควบคุมระยะไกลโดยใช้สมาร์ทโฟนของอุปกรณ์ภายในบ้านที่เชื่อมต่อกับ IoT หรือในการขนส่ง

ทุกวันนี้ แม้ว่าเราจะมีเทคโนโลยี LTE ซึ่งช่วยให้เราส่งข้อมูลได้หลายสิบหรือหลายร้อยเมกะบิตต่อวินาทีผ่านเครือข่ายมือถือ แต่อุปกรณ์ส่วนใหญ่ที่ทำงานบนอินเทอร์เน็ตก็ยังคงใช้อยู่ เครือข่าย 2G, เช่น. เปิดขายมาตั้งแต่ปี 1991 มาตรฐาน GSM.

เพื่อเอาชนะอุปสรรคด้านราคาที่กีดกันบริษัทหลายแห่งไม่ให้ใช้ IoT ในกิจกรรมปัจจุบันและทำให้การพัฒนาช้าลง เทคโนโลยีจึงได้รับการพัฒนาเพื่อสร้างเครือข่ายที่ออกแบบมาเพื่อรองรับอุปกรณ์ที่ส่งแพ็กเก็ตข้อมูลขนาดเล็ก เครือข่ายเหล่านี้ใช้ทั้งความถี่ที่ใช้โดยผู้ให้บริการมือถือและแบนด์ที่ไม่มีใบอนุญาต เทคโนโลยีต่างๆ เช่น LTE-M และ NB-IoT (หรือที่เรียกว่า NB-LTE) ทำงานในแถบความถี่ที่ใช้โดยเครือข่าย LTE ในขณะที่ EC-GSM-IoT (หรือที่เรียกว่า EC-EGPRS) ใช้ย่านความถี่ที่ใช้โดยเครือข่าย 2G ในช่วงที่ไม่มีใบอนุญาต คุณสามารถเลือกจากโซลูชัน เช่น LoRa, Sigfox และ RPMA

ตัวเลือกทั้งหมดข้างต้นมีหลากหลายและได้รับการออกแบบในลักษณะที่อุปกรณ์ปลายทางมีราคาถูกที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้และใช้พลังงานน้อยที่สุด ดังนั้นจึงทำงานได้โดยไม่ต้องเปลี่ยนแบตเตอรี่แม้เป็นเวลาหลายปี ดังนั้นชื่อรวมของพวกเขา - (การใช้พลังงานต่ำ, ระยะไกล) เครือข่าย LPWA ที่ทำงานในช่วงที่มีให้บริการสำหรับผู้ให้บริการโทรศัพท์เคลื่อนที่ต้องการเพียงการอัปเดตซอฟต์แวร์เท่านั้น การพัฒนาเครือข่าย LPWA เชิงพาณิชย์ได้รับการพิจารณาโดยบริษัทวิจัย Gartner และ Ovum ว่าเป็นหนึ่งในกิจกรรมที่สำคัญที่สุดในการพัฒนา IoT

ผู้ประกอบการใช้เทคโนโลยีที่แตกต่างกัน Dutch KPN ซึ่งเปิดตัวเครือข่ายทั่วประเทศเมื่อปีที่แล้ว ได้เลือก LoRa และสนใจ LTE-M กลุ่ม Vodafone ได้เลือก NB-IoT - ปีนี้เริ่มสร้างเครือข่ายในสเปน และมีแผนจะสร้างเครือข่ายดังกล่าวในเยอรมนี ไอร์แลนด์ และสเปน Deutsche Telekom ได้เลือก NB-IoT และประกาศว่าเครือข่ายของ บริษัท จะเปิดตัวในแปดประเทศรวมถึงโปแลนด์ Spanish Telefonica เลือก Sigfox และ NB-IoT Orange ในฝรั่งเศสเริ่มสร้างเครือข่าย LoRa แล้วจึงประกาศว่าจะเริ่มเปิดตัวเครือข่าย LTE-M จากสเปนและเบลเยียมในประเทศที่ดำเนินการอยู่ และอาจเป็นไปได้ในโปแลนด์ด้วย

การสร้างเครือข่าย LPWA อาจหมายความว่าการพัฒนาระบบนิเวศ IoT เฉพาะจะเริ่มเร็วกว่าเครือข่าย 5G การขยายตัวของเทคโนโลยีหนึ่งไม่ได้แยกส่วนอื่นๆ เนื่องจากเทคโนโลยีทั้งสองมีความจำเป็นสำหรับสมาร์ทกริดแห่งอนาคต

การเชื่อมต่อไร้สาย 5G มีแนวโน้มว่าจะต้องใช้มากอยู่ดี พลังงาน. นอกเหนือจากช่วงดังกล่าวแล้ว ควรเปิดตัววิธีการประหยัดพลังงานในระดับอุปกรณ์แต่ละชิ้นในปีที่แล้ว แพลตฟอร์มเว็บบลูทูธ. จะใช้โดยเครือข่ายหลอดไฟอัจฉริยะ ล็อค เซ็นเซอร์ ฯลฯ เทคโนโลยีนี้ช่วยให้คุณเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ IoT ได้โดยตรงจากเว็บเบราว์เซอร์หรือเว็บไซต์โดยไม่ต้องใช้แอปพลิเคชันพิเศษ

การแสดงภาพเทคโนโลยีเว็บบลูทูธ

5G มาก่อน

เป็นเรื่องที่ควรค่าแก่การรู้ว่าบางบริษัทได้ใฝ่หาเทคโนโลยี 5G มาหลายปีแล้ว ตัวอย่างเช่น Samsung ได้ทำงานเกี่ยวกับโซลูชั่นเครือข่าย 5G มาตั้งแต่ปี 2011 ในช่วงเวลานี้ เป็นไปได้ที่จะบรรลุการส่งสัญญาณ 1,2 Gb / s ในยานพาหนะที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 110 กม. / ชม. และ 7,5 Gbps สำหรับเครื่องรับแบบยืน

นอกจากนี้ เครือข่าย 5G รุ่นทดลองมีอยู่แล้วและได้ถูกสร้างขึ้นโดยความร่วมมือกับบริษัทต่างๆ อย่างไรก็ตาม ในขณะนี้ ยังเร็วเกินไปที่จะพูดถึงมาตรฐานระดับโลกที่ใกล้จะเกิดขึ้นอย่างแท้จริงของเครือข่ายใหม่ Ericsson กำลังทดสอบในสวีเดนและญี่ปุ่น แต่อุปกรณ์สำหรับผู้บริโภคขนาดเล็กที่จะใช้งานได้กับมาตรฐานใหม่นั้นยังอีกยาวไกล ในปี 2018 ด้วยความร่วมมือกับ TeliaSonera ผู้ให้บริการสัญชาติสวีเดน บริษัทจะเปิดตัวเครือข่าย 5G เชิงพาณิชย์แห่งแรกในสตอกโฮล์มและทาลลินน์ ตอนแรกมันจะ เครือข่ายในเมืองและเราจะต้องรอจนถึงปี 5 สำหรับ 2020G “ขนาดเต็ม” อีริคสันยังมี โทรศัพท์ 5G เครื่องแรก. บางทีคำว่า "โทรศัพท์" อาจเป็นคำที่ผิดก็ได้ อุปกรณ์มีน้ำหนัก 150 กก. และคุณต้องเดินทางด้วยรถบัสขนาดใหญ่ที่มีอุปกรณ์ตรวจวัด

เมื่อเดือนตุลาคมที่ผ่านมา ข่าวการเปิดตัวเครือข่าย 5G มาจากประเทศออสเตรเลียที่อยู่ห่างไกล อย่างไรก็ตาม รายงานประเภทนี้ควรได้รับการติดต่อในระยะไกล คุณจะรู้ได้อย่างไรว่าไม่มีมาตรฐานและข้อกำหนด 5G ว่ามีบริการรุ่นที่ 5 ออกมาแล้ว สิ่งนี้ควรเปลี่ยนเมื่อตกลงมาตรฐาน หากทุกอย่างเป็นไปตามแผน เครือข่าย 2018G ที่ได้มาตรฐานจะปรากฏตัวครั้งแรกในโอลิมปิกฤดูหนาวปี XNUMX ที่เกาหลีใต้

คลื่นมิลลิเมตรและเซลล์เล็กๆ

การทำงานของเครือข่าย 5G ขึ้นอยู่กับเทคโนโลยีที่สำคัญหลายประการ

สถานีฐานที่ผลิตโดย Samsung

แรก การเชื่อมต่อคลื่นมิลลิเมตร. มีอุปกรณ์เชื่อมต่อกันหรืออินเทอร์เน็ตมากขึ้นเรื่อยๆ โดยใช้ความถี่วิทยุเดียวกัน ทำให้เกิดการสูญเสียความเร็วและปัญหาความเสถียรของการเชื่อมต่อ วิธีแก้ไขอาจเปลี่ยนเป็นคลื่นมิลลิเมตร เช่น ในช่วงความถี่ 30-300 GHz ปัจจุบันมีการใช้โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการสื่อสารผ่านดาวเทียมและดาราศาสตร์วิทยุ แต่ข้อจำกัดหลักคือช่วงสั้น เสาอากาศชนิดใหม่แก้ปัญหานี้ได้ และการพัฒนาเทคโนโลยีนี้ยังคงดำเนินต่อไป

เทคโนโลยีเป็นเสาหลักที่สองของรุ่นที่ห้า นักวิทยาศาสตร์โม้ว่าพวกเขาสามารถส่งข้อมูลโดยใช้คลื่นมิลลิเมตรในระยะทางมากกว่า 200 ม. และทุกๆ 200-250 ม. ในเมืองใหญ่อาจมีสถานีฐานขนาดเล็กที่มีการใช้พลังงานต่ำมาก อย่างไรก็ตาม ในพื้นที่ที่มีประชากรน้อย "เซลล์ขนาดเล็ก" อาจทำงานได้ไม่ดี

สิ่งนี้จะช่วยแก้ปัญหาข้างต้นได้ เทคโนโลยี MIMO รุ่นใหม่. MIMO เป็นโซลูชันที่ใช้ในมาตรฐาน 4G ซึ่งสามารถเพิ่มความจุของเครือข่ายไร้สายได้ ความลับอยู่ในการส่งสัญญาณหลายเสาอากาศในด้านการส่งและรับ สถานีรุ่นต่อไปสามารถรองรับพอร์ตได้มากถึงแปดเท่าของปัจจุบันเพื่อส่งและรับข้อมูลในเวลาเดียวกัน ดังนั้นปริมาณงานเครือข่ายเพิ่มขึ้น 22%

เทคนิคที่สำคัญอีกประการสำหรับ 5G คือ "บีมฟอร์มมิ่ง“. เป็นวิธีการประมวลผลสัญญาณเพื่อให้ข้อมูลถูกส่งไปยังผู้ใช้ตามเส้นทางที่เหมาะสมที่สุด ช่วยให้คลื่นระดับมิลลิเมตรเข้าถึงอุปกรณ์ในลำแสงที่มีความเข้มข้นมากกว่าการส่งผ่านรอบทิศทาง ดังนั้น ความแรงของสัญญาณจึงเพิ่มขึ้นและการรบกวนจะลดลง

องค์ประกอบที่ห้าของรุ่นที่ห้าควรเป็นสิ่งที่เรียกว่า ฟูลดูเพล็กซ์. ดูเพล็กซ์เป็นการส่งข้อมูลแบบสองทาง นั่นคือ การส่งและรับข้อมูลสามารถทำได้ทั้งสองทิศทาง ฟูลดูเพล็กซ์หมายความว่าข้อมูลถูกส่งโดยไม่ขัดจังหวะการส่งข้อมูล โซลูชันนี้ได้รับการปรับปรุงอย่างต่อเนื่องเพื่อให้ได้พารามิเตอร์ที่ดีที่สุด

 

รุ่นที่หก?

อย่างไรก็ตาม ห้องทดลองกำลังทำงานกับบางสิ่งที่เร็วกว่า 5G อยู่แล้ว แม้ว่าเราจะไม่ทราบแน่ชัดว่ารุ่นที่ห้าคืออะไร นักวิทยาศาสตร์ชาวญี่ปุ่นกำลังสร้างการส่งข้อมูลแบบไร้สายในอนาคตเช่นเดียวกับรุ่นที่หกถัดไป ประกอบด้วยการใช้ความถี่ตั้งแต่ 300 GHz ขึ้นไป และความเร็วที่ได้จะเป็น 105 Gb / s ในแต่ละช่องสัญญาณ การวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีใหม่เกิดขึ้นมาหลายปีแล้ว เมื่อเดือนพฤศจิกายนที่แล้ว ทำได้ 500 Gb/s โดยใช้แบนด์ 34 GHz terahertz และจากนั้น 160 Gb/s โดยใช้ตัวส่งในย่านความถี่ 300-500 GHz (แปดช่องสัญญาณที่มอดูเลตที่ช่วง 25 GHz) ) - นั่นคือผลลัพธ์ที่มากกว่าความสามารถที่คาดไว้ของเครือข่าย 5G หลายเท่า ความสำเร็จล่าสุดคือผลงานของกลุ่มนักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยฮิโรชิมาและพนักงานพานาโซนิคพร้อมกัน ข้อมูลเกี่ยวกับเทคโนโลยีถูกโพสต์บนเว็บไซต์ของมหาวิทยาลัย สมมติฐานและกลไกของเครือข่ายเทอร์เฮิร์ตซ์ถูกนำเสนอในเดือนกุมภาพันธ์ 2017 ที่การประชุม ISSCC ในซานฟรานซิสโก

ดังที่คุณทราบ ความถี่ของการทำงานที่เพิ่มขึ้นไม่เพียงแต่ช่วยให้ถ่ายโอนข้อมูลได้เร็วขึ้น แต่ยังช่วยลดช่วงที่เป็นไปได้ของสัญญาณได้อย่างมาก และยังเพิ่มความไวต่อสัญญาณรบกวนทุกประเภทอีกด้วย ซึ่งหมายความว่าจำเป็นต้องสร้างโครงสร้างพื้นฐานที่ค่อนข้างซับซ้อนและมีการกระจายอย่างหนาแน่น

นอกจากนี้ ยังควรสังเกตด้วยว่าการปฏิวัติ เช่น เครือข่าย 2020G ที่วางแผนไว้สำหรับปี 5 และเครือข่ายเทอร์เฮิร์ตซ์ที่เร็วยิ่งขึ้นตามสมมุติฐาน หมายถึงความจำเป็นในการเปลี่ยนอุปกรณ์หลายล้านเครื่องด้วยเวอร์ชันที่ปรับให้เข้ากับมาตรฐานใหม่ มีแนวโน้มอย่างมาก... ทำให้อัตราการเปลี่ยนแปลงช้าลงและทำให้การปฏิวัติที่ตั้งใจไว้กลายเป็นวิวัฒนาการอย่างแท้จริง

จะยังคง หมายเลขหัวข้อ ในฉบับล่าสุดของประจำเดือน