5G per al món intel·ligent

Es creu àmpliament que la veritable revolució de l'Internet de les coses només serà causada per la popularització de la xarxa d'Internet mòbil de cinquena generació. Aquesta xarxa es crearà de totes maneres, però les empreses no ho estan mirant ara amb la introducció de la infraestructura IoT.

Els experts esperen que el 5G no sigui una evolució, sinó una transformació completa de la tecnologia mòbil. Això hauria de transformar tota la indústria associada a aquest tipus de comunicació. El febrer de 2017, durant una presentació al Mobile World Congress de Barcelona, ​​un representant de Deutsche Telekom fins i tot va afirmar que a causa de els telèfons intel·ligents deixaran d'existir. Quan es faci popular, sempre estarem en línia, amb gairebé tot el que ens envolta. I en funció de quin segment de mercat utilitzarà aquesta tecnologia (telemedicina, trucades de veu, plataformes de jocs, navegació web), la xarxa es comportarà de manera diferent.

Velocitat de xarxa 5G en comparació amb solucions anteriors

Durant el mateix MWC es van mostrar les primeres aplicacions comercials de la xarxa 5G, encara que aquesta redacció genera alguns dubtes, perquè encara es desconeix quina serà en realitat. Els supòsits són completament inconsistents. Algunes fonts afirmen que s'espera que 5G proporcioni velocitats de transmissió de desenes de milers de megabits per segon a milers d'usuaris simultàniament. L'especificació preliminar per a 5G, anunciada fa uns mesos per la Unió Internacional de Telecomunicacions (ITU), suggereix que els retards no superaran els 4 ms. Les dades s'han de descarregar a 20 Gbps i pujar a 10 Gbps. Sabem que la ITU vol anunciar la versió final de la nova xarxa aquesta tardor. Tothom està d'acord en una cosa: la xarxa 5G ha de proporcionar una connexió sense fils simultània de centenars de milers de sensors, que és clau per a l'Internet de les coses i els serveis omnipresents.

Empreses líders com AT&T, NTT DOCOMO, SK Telecom, Vodafone, LG Electronic, Sprint, Huawei, ZTE, Qualcomm, Intel i moltes més han deixat clar el seu suport per accelerar la línia de temps d'estandardització 5G. Totes les parts interessades volen començar a comercialitzar aquest concepte des del 2019. D'altra banda, la Unió Europea va anunciar el pla 5G PPP () per determinar la direcció de desenvolupament de les xarxes de pròxima generació. L'any 2020, els països de la UE hauran d'alliberar la freqüència de 700 MHz reservada per a aquest estàndard.

La xarxa 5G és un regal de les noves tecnologies

Les coses individuals no necessiten 5G

Segons Ericsson, a finals de l'any passat, 5,6 milions de dispositius estaven en funcionament a (, IoT). D'aquests, només uns 400 milions treballaven amb xarxes mòbils, i la resta amb xarxes de curt abast com ara Wi-Fi, Bluetooth o ZigBee.

El desenvolupament real de l'Internet de les coses s'associa molt sovint amb les xarxes 5G. Les primeres aplicacions de les noves tecnologies, inicialment en el sector empresarial, poden aparèixer d'aquí a dos o tres anys. Tanmateix, podem esperar que els clients individuals tinguin accés a xarxes de nova generació abans del 2025. L'avantatge de la tecnologia 5G és, entre altres coses, la capacitat de manejar un milió de dispositius muntats en una àrea d'un quilòmetre quadrat. Semblaria una xifra enorme, però si es té en compte el que diu la visió d'IoT ciutats intel·ligentsen què, a més de les infraestructures urbanes, es connecten vehicles (inclosos els cotxes autònoms) i domèstics (llars intel·ligents) i aparells d'oficina, així com, per exemple, botigues i mercaderies emmagatzemades, aquest milió per quilòmetre quadrat deixa de semblar-ho. gran. Sobretot al centre de la ciutat o zones amb una gran concentració d'oficines.

Tingueu en compte, però, que molts dispositius connectats a la xarxa i els sensors que s'hi col·loquen no requereixen velocitats molt elevades, perquè transmeten petites porcions de dades. Un caixer automàtic o terminal de pagament no necessita Internet ultraràpida. No és necessari tenir un sensor de fum i temperatura al sistema de protecció, informant, per exemple, un fabricant de gelats sobre les condicions a les neveres de les botigues. No es necessiten altes velocitats i baixa latència per al seguiment i control de l'enllumenat públic, per a la transmissió de dades dels comptadors d'electricitat i aigua, per al control remot mitjançant un telèfon intel·ligent de dispositius domèstics connectats a IoT o en la logística.

Avui dia, tot i que disposem de tecnologia LTE, que ens permet enviar diverses desenes o fins i tot centenars de megabits de dades per segon a través de xarxes mòbils, una part important dels dispositius que operen a la Internet de les coses encara fan servir Xarxes 2G, és a dir està a la venda des de 1991. estàndard GSM.

Per superar la barrera dels preus que descoratja moltes empreses d'utilitzar IoT en les seves activitats actuals i, per tant, frena el seu desenvolupament, s'han desenvolupat tecnologies per construir xarxes dissenyades per donar suport a dispositius que transmeten petits paquets de dades. Aquestes xarxes utilitzen tant les freqüències utilitzades pels operadors mòbils com la banda sense llicència. Tecnologies com LTE-M i NB-IoT (també anomenada NB-LTE) operen a la banda utilitzada per les xarxes LTE, mentre que EC-GSM-IoT (també anomenada EC-EGPRS) utilitza la banda utilitzada per les xarxes 2G. A la gamma sense llicència, podeu triar entre solucions com LoRa, Sigfox i RPMA.

Totes les opcions anteriors ofereixen una àmplia gamma i estan dissenyades de manera que els dispositius finals siguin el més econòmics possible i consumeixin la menor energia possible, i així funcionin sense canviar la bateria fins i tot durant diversos anys. D'aquí el seu nom col·lectiu - (baix consum d'energia, llarg abast). Les xarxes LPWA que operen en els rangs disponibles per als operadors mòbils només necessiten una actualització de programari. El desenvolupament de xarxes comercials LPWA és considerat per les empreses de recerca Gartner i Ovum com un dels esdeveniments més importants en el desenvolupament de l'IoT.

Els operadors utilitzen diferents tecnologies. Dutch KPN, que va llançar la seva xarxa nacional l'any passat, ha escollit LoRa i està interessat en LTE-M. El grup Vodafone ha escollit NB-IoT: aquest any ha començat a construir una xarxa a Espanya i té previst construir-la a Alemanya, Irlanda i Espanya. Deutsche Telekom ha escollit NB-IoT i anuncia que la seva xarxa es llançarà a vuit països, inclosa Polònia. Telefónica espanyola va triar Sigfox i NB-IoT. Orange a França va començar a construir una xarxa LoRa i després va anunciar que començaria a desplegar xarxes LTE-M des d'Espanya i Bèlgica als països on opera, i per tant probablement també a Polònia.

La construcció de la xarxa LPWA pot significar que el desenvolupament d'un ecosistema IoT específic començarà més ràpid que les xarxes 5G. L'expansió d'una no exclou l'altra, perquè ambdues tecnologies són essencials per a la xarxa intel·ligent del futur.

Les connexions sense fil 5G probablement necessitaran molt de totes maneres energia. A més de les gammes esmentades, l'any passat s'hauria de posar en marxa una manera d'estalviar energia a nivell de dispositius individuals. Plataforma web Bluetooth. Serà utilitzat per una xarxa de bombetes intel·ligents, panys, sensors, etc. La tecnologia permet connectar-se a dispositius IoT directament des d'un navegador web o lloc web sense necessitat d'aplicacions especials.

Visualització de la tecnologia Web Bluetooth

5G abans

Val la pena saber que algunes empreses porten anys perseguint la tecnologia 5G. Per exemple, Samsung ha estat treballant en les seves solucions de xarxa 5G des del 2011. Durant aquest temps, va ser possible aconseguir una transmissió d'1,2 Gb/s en un vehicle que es desplaçava a una velocitat de 110 km/h. i 7,5 Gbps per a un receptor dempeus.

A més, les xarxes 5G experimentals ja existeixen i s'han creat en col·laboració amb diverses empreses. Tanmateix, de moment encara és massa aviat per parlar de l'estandardització imminent i realment global de la nova xarxa. Ericsson l'està provant a Suècia i Japó, però els dispositius de consum petit que funcionaran amb el nou estàndard encara estan molt lluny. El 2018, en cooperació amb l'operador suec TeliaSonera, la companyia llançarà les primeres xarxes comercials 5G a Estocolm i Tallinn. Inicialment ho farà xarxes de la ciutat, i haurem d'esperar fins al 5 per al 2020G "a mida completa". Ericsson fins i tot ho té primer telèfon 5G. Potser la paraula "telèfon" és la paraula equivocada després de tot. L'aparell pesa 150 kg i s'ha de transportar en un gran autobús armat amb un equip de mesura.

L'octubre passat, la notícia del debut de la xarxa 5G va arribar des de la llunyana Austràlia. Tanmateix, aquest tipus d'informes s'han d'abordar amb distància: com saps, sense un estàndard i una especificació 5G, que s'ha posat en marxa un servei de cinquena generació? Això hauria de canviar un cop s'acordi la norma. Si tot va segons el previst, les xarxes 5G preestandarditzades faran la seva primera aparició als Jocs Olímpics d'hivern de 2018 a Corea del Sud.

Ones mil·limètriques i cèl·lules diminutes

El funcionament de la xarxa 5G depèn de diverses tecnologies importants.

Estació base fabricada per Samsung

Primer connexions d'ones mil·límetres. Cada cop hi ha més dispositius que es connecten entre si o a Internet utilitzant les mateixes freqüències de ràdio. Això provoca pèrdua de velocitat i problemes d'estabilitat de la connexió. La solució pot ser canviar a ones mil·límetres, és a dir. en el rang de freqüències de 30-300 GHz. Actualment s'utilitzen especialment en comunicacions per satèl·lit i radioastronomia, però la seva principal limitació ha estat el seu curt abast. Un nou tipus d'antena resol aquest problema, i el desenvolupament d'aquesta tecnologia encara està en curs.

La tecnologia és el segon pilar de la cinquena generació. Els científics presumeixen que ja són capaços de transmetre dades mitjançant ones mil·límetres a una distància de més de 200 m. I literalment cada 200-250 m a les grans ciutats hi pot haver, és a dir, petites estacions base amb un consum d'energia molt baix. Tanmateix, a les zones menys poblades, les "cel·lules petites" no funcionen bé.

Això hauria d'ajudar amb el problema anterior Tecnologia MIMO nova generació. MIMO és una solució que també s'utilitza en l'estàndard 4G que pot augmentar la capacitat d'una xarxa sense fil. El secret està en la transmissió multiantena als costats de transmissió i recepció. Les estacions de nova generació poden gestionar vuit vegades més ports que els actuals per enviar i rebre dades al mateix temps. Així, el rendiment de la xarxa augmenta un 22%.

Una altra tècnica important per al 5G és que "formació de feixos“. És un mètode de processament de senyal perquè les dades es lliuren a l'usuari per la ruta òptima. ajuda a que les ones mil·límetres arribin al dispositiu en un feix concentrat en lloc d'una transmissió omnidireccional. Així, augmenta la força del senyal i es redueixen les interferències.

El cinquè element de la cinquena generació hauria de ser l'anomenat full duplex. El dúplex és una transmissió bidireccional, és a dir, aquella en què la transmissió i recepció d'informació és possible en ambdues direccions. Full duplex significa que les dades es transmeten sense interrupció de la transmissió. Aquesta solució es millora constantment per aconseguir els millors paràmetres.

 

Sisena generació?

Tanmateix, els laboratoris ja estan treballant en alguna cosa encara més ràpid que el 5G, tot i que de nou, no sabem exactament quina és la cinquena generació. Els científics japonesos estan creant una futura transmissió de dades sense fil, com si fos, la següent, la sisena versió. Consisteix a utilitzar freqüències a partir de 300 GHz, i les velocitats aconseguides seran de 105 Gb/s a cada canal. La recerca i el desenvolupament de noves tecnologies s'estan desenvolupant des de fa uns quants anys. El novembre passat es van aconseguir 500 Gb/s amb la banda de terahertz de 34 GHz, i després 160 Gb/s amb un transmissor en la banda 300-500 GHz (vuit canals modulats a intervals de 25 GHz). ), és a dir, resultats moltes vegades superiors a les capacitats esperades de la xarxa 5G. L'últim èxit és el treball d'un grup de científics de la Universitat d'Hiroshima i empleats de Panasonic alhora. La informació sobre la tecnologia es va publicar al lloc web de la universitat, els supòsits i el mecanisme de la xarxa de terahertz es van presentar el febrer de 2017 a la conferència de l'ISSCC a San Francisco.

Com sabeu, un augment de la freqüència d'operació no només permet una transferència de dades més ràpida, sinó que també redueix significativament el possible rang del senyal i també augmenta la seva susceptibilitat a tot tipus d'interferències. Això vol dir que cal construir una infraestructura força complexa i densament distribuïda.

També val la pena assenyalar que les revolucions, com la xarxa 2020G prevista per al 5 i després la hipotètica xarxa de terahertz encara més ràpida, fan que milions de dispositius s'hagin de substituir per versions adaptades als nous estàndards. És probable que això... alentiri significativament el ritme de canvi i faci que la revolució prevista es converteixi en una evolució.

Continuar Número de tema en l'últim número del mensual.