Ko se približuje 5g rollout, ostajajo vprašanja

Pred nekaj tedni sem se udeležil vrha v Brooklynu 5G na tehniški šoli NYU Tandon, kjer me je presenetil napredek pri gradnji omrežij 5G in negotovost, ki še vedno obstaja glede uporabe in ekonomičnosti 5G na splošno.

Številni udeleženci so mi zagotovili, da bom do konca prihodnjega leta dejansko uporabljal slušalko 5G in večina je bila prepričana, da bomo za povečanje prometa potrebovali nova omrežja.

Spomnimo se, da 5G ni ena sama tehnologija, ampak različna tehnologija, ki deluje skupaj. Zajema širok razpon spektra od nizko pasovnih frekvenc (na primer 600MHz), ki lahko potujejo na veliko razdaljo, vendar z razmeroma počasnejšimi hitrostmi; do srednjega pasu (na primer 2, 5 ali 3, 5 GHz); do visokofrekvenčnega pasu (na primer 28 ali 39 GHz, včasih imenovanega milimetrski val ali mmWave), kar je lahko zelo hitro - slišal sem, da inženirji govorijo o teoretičnih hitrostih 5 ali več Gbps -, vendar ne potujejo zelo daleč.

Mobilne standarde večinoma opredeljuje telo standardov 3GPP, skupina, ki vključuje skoraj vse glavne akterje v svetovnem mobilnem ekosistemu in je razvila osnovne standarde za 3G (kot že ime pove) in 4G LTE (prvotno dolgoročno razvoj standarda 3G). Običajno te standarde na koncu sprejme še širši organ za komunikacijske standarde ITU. 3GPP že skoraj letno izdaja nove izdaje svojih standardov in se usmeri v 5G specifikacijo, ki se osredotoča na tri glavna področja: izboljšano mobilno širokopasovno povezavo (eMBB), izjemno zanesljivo komunikacijo z nizko zamudo (URLLC) in množično strojno komunikacijo (mMTC).

Med njimi je prvo tisto, kar si ponavadi predstavljamo kot potrošniško aplikacijo, s čimer naši telefoni delujejo hitreje, in na tem bo temeljila večina začetnih 5G uvajanj. (Nekatera zgodnja omrežja bodo nameščena tudi za fiksno brezžično povezavo.) Druga dva območja - URLLC in mMTC - sta večinoma za industrijske ali poslovne aplikacije, čeprav imajo lahko uporabniške aplikacije, jaz pa sem slišal za avtonomna vozila z mobilnim VR, čeprav to zveni kot bolj nišna aplikacija.

Lahko pa se, da se te industrijske in komercialne aplikacije dejansko razvijajo skupaj s standardi 5G; navsezadnje v 4G omrežjih že vidimo telefone, ki obetajo "gigabitni LTE", in težko je predvideti, katere aplikacije bodo za posamezne potrošnike zahtevale večjo hitrost. Kljub temu je dodatna hitrost in omrežni dizajn, ki ga obljublja družba 5G, morda potrebna le za obvladovanje vse večjega prometa. Več o primerih uporabe bom govoril v svoji naslednji objavi.

Mreže, pripravljene za začetek

Melissa Arnoldi, predsednica tehnologije in operacij komunikacij AT&T, je opozorila na potrebo po omrežjih, ki bolj učinkovito upravljajo s prometom, ne glede na aplikacijo. Povedala je, da je mobilno omrežje družbe od leta 2007 zabeležilo 360.000-odstotno rast podatkovnega prometa in "ni znakov upočasnitve." Video trenutno predstavlja več kot polovico prometa in pričakuje, da bo do leta 2020 zrasel na 75 odstotkov.

Arnoldi je povedal, da 5G je potreben za upravljanje tega prometa in za omogočanje aplikacij, kot so razširjena in navidezna resničnost, avtonomna vozila in brezpilotni vozički, pri čemer je poudaril, da samovozeči avtomobili potrebujejo visoko zanesljivo povezljivost in skoraj zamude v realnem času - v idealnem primeru manj kot 5 milisekund.

Arnoldi je dejal, da bo za upravljanje tega prometa potrebna programsko določena omrežja, pri čemer je AT&T glavno gonilo ONAP (Open Network Automation Platform). Pričakuje, da bo AT&T do konca leta preneslo 65 odstotkov prometa v programsko določenih omrežjih.

AT&T namerava biti prvi ameriški prevoznik, ki bo imel mobilni standard 5G na voljo do konca leta v 12 mestih. Pogovorila se je o maloprodajnem pilotu, ki ga je podjetje vodilo v Wacoju v Teksasu in je na stotine uporabnikov v maloprodajni trgovini prikazalo, kako lahko mmWave deluje v takšnem okolju, ter pilote v Kalamazoo in South Bend, kjer je podjetje ustvarilo popoln konec 5G do konca omrežja in videli smo, da lahko mmWave signali oddajajo hitrost 1Gbps do 900 čevljev brez vpliva zaradi vremenskih vplivov in signalov, ki prodirajo med materiale, boljše od pričakovanih.

Hitrost je navdušujoča, je dejal Arnoldi, vendar je velika sprememba latenca. Nato je opisala aplikacije, kot je trgovina na drobno, z potopno navidezno in razširjeno resničnostjo ter digitalno signalizacijo namesto manekenk; skrb za zdravje; proizvodnja; financ, s stvarmi, kot so bankomati, ki ponujajo video prek 5G fiksne brezžične povezave; javna varnost; in prevoz.

Bill Stone, podpredsednik tehnološkega razvoja in načrtovanja v Verizonu, je 5G označil za večnamensko rešitev, ki operaterjem omogoča, da "uporabijo programsko opremo in režejo omrežje za različne primere uporabe." Za Verizon bo fiksna brezžična povezava prva omrežna rezina, vendar je to le en primer uporabe in hitro ji bo sledila mobilna širokopasovna povezava, je dejal Stone.

Podpora Verizon 5G Tehničnega foruma Verizon je pripomogla k pospešitvi procesa 3GPP, in čeprav Verizonovi prvi izdelki ne bodo povsem osnovani na standardih, so se nameravali zelo hitro premakniti na standard 3GPP. Poudaril je načrte podjetja za uporabo večjih delov spektra, kjer je to mogoče, povečanje majhne gostote celic in prehod na masivni MIMO (več antene) v mmWave pasovih, pa tudi povečanje števila anten v drugih pasovih.

Stone je dejal, da Verizon pričakuje, da bo prvi s 5G fiksno brezžično povezavo, in opozoril, da bi lahko v preskusih že dostavil storitev z zmogljivostjo 80 Gbps v višini 2000 čevljev od vozlišča. Povedal pa je, da podjetje računa, da bo imelo samo eno omrežje z več rezinami in da je njegova prioriteta "mobilna, mobilna, mobilna." Če pa pogledamo dalje, je dejal, da bo oblak s 5G omogočen in "inteligentnim robom" ter industrijskimi aplikacijami za avtomatizacijo spodbudil nove primere uporabe.

Seizo Onoe, glavni tehnološki arhitekt podjetja NTT Docomo, je na predstavitvi 5G govorila o tem, kako Docomo sodeluje z določenimi industrijami - avtomobilsko, železniško, gradbeništvo, zdravstvom itd. Kot je dejal, je mogoče vnesti argument za uvedbo 5G, čeprav nove aplikacije niso negotove, ker lahko operaterji opazijo povečano podatkovno zmogljivost z izboljšanimi stroški na bit.

Onoe je ponovil svoj argument iz lanskega leta, to je, da se prejšnja generacija pogosto bohoti tik pred lansiranjem naslednjega, kot se je to zgodilo z izboljšanim 3G (HSPA +) pred zagonom 4G LTE in da je industrija zgodovinsko doživela velik uspeh le s celo -številčene generacije. Vendar je predlagal, da bi lahko medsektorsko sodelovanje to spremenilo, ko vidimo, da se razvijajo nove aplikacije.

Najbolj me je zanimala njegova ideja, da bi bil 5G morda končna generacija, ko gre za velike tehnološke preboje. Onoe je dejal, da čeprav je določena tehnologija definirala vsako prejšnjo generacijo, je 5G pravzaprav kombinacija tehnologij, zato je 5 lahko končna številka, če si ne znamo izmisliti nove tehnološke prelomnice. Kljub temu je ugotovil, da bi "trženjski triki" lahko pomenili, da bomo videli prihodnjo številko, in da je ", čeprav bi utegnil biti prepirljiv, " to svoboda."

Razvoj 5G

Številne predstavitve so se podrobneje seznanile s tehnologijo in standardi ter kako se ti razvijajo.

Peiying Zhu, Huaweijev sodelavec, je pojasnil, kako je 3GPP trenutno odobril različico 15 svojega standarda, vključno z nestandardno različico (NSA), ki opisuje, kako bi 5G naprave lahko delovale v omrežju, ki večinoma temelji na isti infrastrukturi kot 4G LTE omrežja. Povedala je, da se delo hitro premika v samostojno različico (SA) tega standarda (tisto, v kateri sta tako radijski sprejemnik kot jedro omrežja zasnovana za 5G), prav tako delo pri Release 16, ki bo dodalo več funkcij.

Izdanje 15 večinoma podpira izboljšano pasovno širino mobilne telefonije (eMBB), novejše različice pa bi morale ustrezati širšemu obsegu zahtev IoT, vključno s "ultra zanesljivimi in nizkimi zakasnitvenimi komunikacijami, fiksnim brezžičnim dostopom in množičnimi komunikacijami na računalniku", je dejal Zhu.

V izdaji 15 je "Novi radio 5G" z različnimi novimi funkcijami in Zhu je govoril o vplivu, ki ga bodo različne spremembe imele. Pogovorila se je o tem, kako so testi z uporabo 3, 5GHz spektra pokazali 10-kratno izboljšanje uporabniške izkušnje, z desetino zamude in desetino stroškov na košček obstoječih rešitev, zaradi česar je 5G zelo impresiven za izboljšano mobilno širokopasovno povezavo. Zhu je razpravljal o drugih podrobnostih, ki bi lahko bile del izdaje 16 ali novejših različic specifikacije, ki bi omogočile druge aplikacije.

Mikael Höök, direktor radijskega raziskovanja za raziskave Ericsson, je razpravljal tudi o razvoju standarda, ko se je usmeril v vizijo ITU-2020. Govoril je o tem, kako je nov radio "ultra vitko" (kar pomeni, da zmanjšuje motnje in izklopi napajanje, ko ga ne uporabljate), hkrati pa ponuja tudi združljivo delovanje, tako da lahko dodate nove zmogljivosti. Prav tako je opozoril, kako lahko uporabljajo več antene, govoril o nizki zakasnitvi in ​​dejal, da bo široko območje spektra ponudilo veliko različnih zmogljivosti.

Höök je poudaril, da lahko to deluje v več različnih aplikacijah, od zagotavljanja zelo hitre pokritosti na prometnih ulicah in trgih, do ponujanja fiksne brezžične povezave v primestnih okoljih. Govoril je tudi o tovarniški avtomatizaciji.

V panelni razpravi, ki je sledila, je bilo veliko razprav o tem, ali je nov radio primeren za aplikacije interneta stvari (IoT), pri čemer je Höök omenil obstoječe standarde 4G - na primer NB-IOT - in druge, vključno z Zhu in Nokijinim Anttijem Toskala, ko govorimo o novih primerih uporabe IoT, ki bi lahko zahtevali večjo pasovno širino ali nižjo zamudo.

V industrijskem okolju so nekateri strokovnjaki skušali odgovoriti na vprašanje, kako se 5G primerja s standardi IEEE 802 (Wi-Fi), ki običajno delujejo na nelicenciranem spektru. Höök je dejal, da je v nekaterih primerih nelicencirani spekter dovolj dober, vendar ne, ko potrebujete "pet devet zanesljivosti." Toskala je opozoril na funkcije, kot so avtentikacija 3GPP in storitve, ki jih telekomunikacijska podjetja ponujajo ponudnikom, vendar so nekatere v publiki na to odvrnile. Zhu je govoril o tem, kako je 5G zasnovan za sobivanje, tako da lahko standardi, ki temeljijo na 5G in 802, delujejo na istih lokacijah.

Arun Ghosh, direktor skupine za napredne brezžične tehnologije za AT&T Labs, je govoril o 5G pametnih telefonih, še vedno postavlja vprašanje poslovnega modela, saj LTE deluje dobro. Ghosh je dejal, da se 5G resnično ukvarja z drugimi poslovnimi primeri, na primer pri avtonomnih vozilih, kjer lahko veliko število povezanih avtomobilov pomaga na področjih, kot je izogibanje trkom. Toda skoraj vsi strokovnjaki so se strinjali, da bi morali pričakovati, da bodo mobilni telefoni v bližnji prihodnosti podpirali tako 5G kot 4G LTE kot tudi mmWave in tradicionalni (pod 6GHz) spekter.

Vsi panelisti so se zelo strinjali z Ianom Wongom iz National Instruments, ki je dejal, da "milimetrski val deluje bolje, kot je bilo pričakovano." Zdi se, da se mnogi strinjajo tudi z Zhujem, ki je dejal, da bi bilo dobro imeti globalne pasove za 5G, za 3.5GHz pa se je zavzemala za en tak band.

5G in naprej

Medtem ko se 5G šele pripravlja na svojo prvo predstavitev, raziskovanje nadaljuje na naslednji ravni. Številni govorci so govorili o naslednjih korakih standardov, drugi pa so bili bolj osredotočeni na prihodnje raziskave.

Thyaga Nandagopal, namestnik direktorja oddelka za računalništvo in komunikacijske fundacije (CCF) pri National Science Foundation, je spregovoril o pomembnih raziskavah, ki se izvajajo na univerzah in v nacionalnih laboratorijih, vendar je dodal, da med temi institucijami obstaja "dolina smrti" in korporacije. Da bi odpravil to vrzel, je NSF ustvaril program, imenovan Platforme za napredne brezžične raziskave (PAWR), v katerem industrijski konzorcij in NSF prispevata 50 milijonov dolarjev za ustvarjanje štirih mestnih platform za testiranje naslednje generacije brezžični sistemi. Te platforme so zasnovane tako, da omogočajo raziskovalcem odprt dostop do testiranja idej za nove sisteme.

Prva dva sistema sta v Salt Lake Cityju in New Yorku. Univerza v Utahu in univerza Rice v Salt Lake Cityju ustvarjata projekte, znane kot POWDER (platforma za odprto brezžično eksperimentalno raziskovanje podatkov) in RENEW (obnovljiv ekosistem za brezžično brezžično tehnologijo naslednje generacije).

V New Yorku se projekt imenuje COSMOS (Cloud Enhanced Open Software Defined Mobile Wireless Tested for City-Scale Deployment), ki ga bodo izvajali NYU Wireless, Columbia in Rutgers. COSMOS je bil zasnovan za testiranje različnih novih tehnologij v zapletenem mestnem okolju. Do julija 2019 bosta določeni še dve platformi.

Dejansko je na konferenci Ted Rappaport iz NYU Tandon in ustanovni direktor NYU Wireless ugotovil, da je navdušen nad hitrostjo uporabe mmWave tehnologije. Napisal je nekaj zgodnjih prispevkov na to temo in pripomogel k ustanovitvi NYU Wireless leta 2012 in konferenci v Brooklynu 5G leta 2014. Nato je dejal, da je skeptičen, ali lahko mmWave deluje; od takrat je bil sprejet in je na poti k komercializaciji.

Na vprašanje, ali bi lahko širjenje majhnih celic s tehnologijo mmWave predstavljalo novo skrb za zdravje, je Rappaport dejal, da "ne morete dokazati negativnosti", so uporabljene radijske frekvence za šest zaporednih velikosti pod frekvenco, ki je potrebna za ionizirajoče sevanje te vrste ustvarjen z rentgenom (ki korelira s povečano verjetnostjo raka). Poleg tega je ugotovil, da majhne celice in usmerjene antene zmanjšujejo moč in pojavnost stika, in me napotil na študijo Nacionalnega inštituta za zdravje, ki je soavtor napisal "Varno za prihodnje generacije", ki to potrjuje.

Kasneje mi je Rappaport pokazal raziskavo, da se on in drugi na univerzi ukvarjajo z zadevami, kot je uporaba spektra 140GHz za še hitrejšo komunikacijo, morda za kakšen prihodnji standard. Drugi na konferenci so govorili tudi o 90 GHz in višjih frekvencah v D-pasu.

Vse je odvisno od vaše perspektive; po eni strani se 5G morda bliža ciljni črti, saj je končno pripravljen na izstrelitev. Toda po drugi strani se v marsičem šele začne.