По мірі розгортання 5 г питання залишаються

Пару тижнів тому я відвідав Бруклінський саміт 5G в Інженерній школі Нью-Йорка в Нью-Йорку, де мене вразив прогрес, досягнутий у створенні мереж 5G, і невизначеність, яка все ще існує щодо використання та економіки 5G в цілому.

Багато присутніх запевняли, що я фактично буду користуватися телефоном 5G до саміту наступного року, і більшість переконані, що нам знадобляться нові мережі для управління збільшенням трафіку.

Нагадаємо, 5G не є єдиною технологією, а різноманітними технологіями, що працюють разом. Він охоплює широкий діапазон спектра від низькосмугового (наприклад, 600 МГц), який може подорожувати на велику відстань, але з відносно меншими швидкостями; до середнього діапазону (наприклад, 2, 5 або 3, 5 ГГц); до високочастотного діапазону (наприклад, 28 або 39 ГГц, який іноді називають міліметровою хвилею або ммВайт), що може бути дуже швидким - я чув, як інженери говорять про теоретичні швидкості 5 і більше Гбіт / с, але не подорожують дуже далеко.

Мобільні стандарти здебільшого визначаються органом стандартів 3GPP - групою, яка включає практично всіх основних гравців у глобальній мобільній екосистемі, і яка розробила основні стандарти для 3G (як випливає з назви) та 4G LTE (спочатку довгостроковий еволюція стандарту 3G). Зазвичай ці стандарти врешті-решт приймаються ще ширшим органом зі стандартів зв'язку МСЕ. 3GPP майже щорічно випускає нові випуски своїх стандартів і спрямовується на специфікацію 5G, яка зосереджується на трьох основних сферах: розширені широкосмугові мобільні мережі (eMBB), надто надійні комунікації з низькою затримкою (URLLC) та масові комунікації типу машин (mMTC).

З них перше - це те, що ми зазвичай вважаємо споживчим додатком, завдяки чому наші телефони працюють швидше, і саме на цьому базується більшість початкових розгортань 5G. (Деякі ранні мережі також будуть розгорнуті для фіксованого бездротового зв'язку.) Дві інші області - URLLC та mMTC - переважно для промислових або ділових додатків, хоча вони можуть мати споживчі додатки, і я постійно слухав про автономні транспортні засоби з мобільним VR, хоча це звучить як більше для нішевого додатку для мене.

Але саме ці більш промислові та комерційні програми справді розвиваються разом із стандартами 5G; зрештою, ми вже бачимо телефони, які обіцяють "гігабітний LTE" в мережах 4G, і важко передбачити, які додатки потребують більшої швидкості для окремих споживачів. Тим не менш, додаткова швидкість і мережевий дизайн, обіцяний 5G, можуть бути необхідними просто для управління зростаючим трафіком. Я розповім докладніше про випадки використання в наступному дописі.

Мережі готові до роботи

Мелісса Арнольді, президент з питань технологій та операцій із зв'язку AT&T, відзначила необхідність мереж, які ефективніше керують трафіком, незалежно від програми. За її словами, мобільна мережа компанії зафіксувала 360 000 відсотків зростання трафіку даних з 2007 року, і немає ніяких ознак сповільнення. Зараз на відео припадає більше половини трафіку, і вона очікує, що до 2020 року він зросте до 75 відсотків.

Арнольді зазначив, що 5G необхідний для управління цим трафіком, а також для активації таких додатків, як розширена та віртуальна реальність, автономні транспортні засоби та безпілотники, зазначивши, що автомобілі для самостійного керування потребують високої надійності підключення та майже затримки в реальному часі - в ідеалі менше 5 мілісекунд.

Арнольді сказав, що для роботи з цим трафіком потрібні програмно визначені мережі, зазначивши, що AT&T є головним рушієм позаду ONAP (Open Network Automation Platform). Вона очікує, що AT&T до кінця року перемістить 65 відсотків свого трафіку у визначених програмним забезпеченням мережах.

AT&T має намір бути першим американським перевізником, який має мобільний стандарт 5G, доступний до кінця року, у 12 містах. Вона обговорила пілот роздрібної торгівлі, яку фірма працювала у Вако, штат Техас, яка представила сотні користувачів у роздрібному магазині, щоб продемонструвати, як mmWave може працювати в таких умовах, та пілотів у Каламазу та Саут-Бенді, де компанія створила повний кінець 5G - в кінці мережі і побачив, що сигнали mmWave можуть доставляти швидкості 1 Гбіт / с до 900 футів, не впливаючи через погоду та сигнали, що проникають у матеріали краще, ніж очікувалося.

Швидкість є захоплюючою, сказав Арнольді, але затримка - це велика зміна. Далі вона описала додатки, такі як роздрібна торгівля, із зануреною віртуальною та доповненою реальністю та цифровими вивісками замість манекенів; охорона здоров'я; виготовлення; фінанси, такі речі, як банкомати, що пропонують відео через 5G фіксований бездротовий зв'язок; громадська безпека; та перевезення.

Білл Стоун, віце-президент з розвитку та планування технологій Verizon, охарактеризував 5G як багатоцільове рішення, яке дозволяє операторам "використовувати програмне забезпечення та розрізати мережу для різних випадків використання". Для Verizon фіксований бездротовий зв'язок стане першим мережевим фрагментом, але це лише один випадок використання, і за ним швидко піде мобільний широкосмуговий зв'язок, сказав Стоун.

Підтримка Verizon Технічного форуму Verizon 5G допомогла прискорити процес 3GPP, і хоча перші продукти Verizon не будуть повністю засновані на стандартах, він мав намір перейти до стандарту 3GPP дуже швидко. Він наголосив на планах компанії використовувати більші шматки спектру, де це можливо, збільшуючи малу щільність комірок і переходячи до масивного MIMO (декількох антен) у діапазонах ммWave, а також збільшуючи кількість антен в інших діапазонах.

Стоун сказав, що Verizon очікує, що буде першим з 5G фіксованим бездротовим зв’язком, і зазначив, що в тестах він вже може доставити послугу 80 Гбіт / с в 2000 футів від вузла. Але він сказав, що компанія розраховує на наявність однієї мережі з декількома фрагментами, і що пріоритет компанії - "Мобільний, Мобільний, Мобільний". Проте, дивлячись далі, він сказав, що хмара та інтелектуальна грань із підтримкою 5G, а також додатки промислової автоматизації призведуть до нових випадків використання.

Сейзо Оно, головний архітектор технологій компанії NTT Docomo, розповів про те, як Docomo співпрацює з конкретними галузями промисловості - автомобілебудування, залізниця, будівництво, охорона здоров'я тощо. За його словами, можна ввести аргумент щодо впровадження 5G, навіть якщо нові програми не впевнені, лише тому, що оператори можуть бачити збільшений об'єм даних із покращеною вартістю за біт.

Onoe повторив свій аргумент з минулого року, який полягає в тому, що попереднє покоління часто буріє перед початком наступного, як це сталося з покращеним 3G (HSPA +) перед запуском 4G LTE, і що галузь історично бачила великий успіх лише з рівними -численних поколінь. Але він припустив, що міжгалузева співпраця може змінити це, коли ми бачимо, як розвиваються нові програми.

Мене найбільше зацікавила його думка про те, що 5G може бути остаточним поколінням, коли справа стосується великих проривів у технології. Оно сказав, що хоча одна конкретна технологія визначила кожне з попередніх поколінь, 5G насправді є комбінацією технологій, тому 5 може бути остаточним числом, якщо ми не зможемо винайти прорив нової технології. Проте він зазначив, що "маркетингові трюки" можуть означати, що ми побачимо майбутнє число, і що, хоча це може бути химерним, "це свобода".

Еволюція 5G

У багатьох презентаціях було детальніше про технології та стандарти та те, як вони розвиваються.

Пейінг Чжу, співробітник Huawei, пояснив, як 3GPP в даний час затвердив випуск 15 свого стандарту, включаючи нестандартну версію (NSA), в якій описано, як пристрої 5G могли працювати в мережі, яка в основному базується на тій же інфраструктурі, що і 4G LTE мереж. Вона сказала, що робота швидко рухається до окремої версії стандарту (SA) (такої, в якій і радіо, і ядро ​​мережі розраховані на 5G), як і робота над версією 16, яка додасть більше функцій.

Випуск 15 здебільшого підтримує покращену пропускну здатність мобільних пристроїв (eMBB), тоді як пізніші версії повинні відповідати більш широкому спектру вимог IoT, включаючи "ультранадійні комунікації з низькою затримкою, фіксований бездротовий доступ та масові комунікації на машинному рівні", - сказав Чжу.

Випуск 15 включає "Нове радіо 5G" з різноманітними новими можливостями, і Чжу розповів про те, який вплив будуть мати різні зміни. Вона обговорила, як тести, що використовують спектр 3, 5 ГГц, показали 10-кратне покращення досвіду користувачів, на одну десяту затримки та на одну десяту - вартість за біт існуючих рішень, що робить 5G дуже вражаючими для покращеної мобільної широкосмугової мережі. І Чжу обговорив інші подробиці, які можуть бути частиною версії 16 або новіших версій специфікації, які дозволять використовувати інші програми.

Мікаель Хьок, директор радіотехнічного дослідження для Ericsson Research, також обговорив еволюцію стандарту в напрямку його бачення в рамках МСЕ-2020. Він розповів про те, як нове радіо "ультратонке" (мається на увазі, що воно зменшує перешкоди та зменшує потужність, коли не використовується), а також пропонує сумісність вперед, щоб можна було додати нові можливості. Він також зазначив, як він може використовувати кілька антен, говорив про низьку затримку, і сказав, що широкий спектр спектрів запропонує масу різних можливостей.

Хьок підкреслив, що це може працювати в багатьох різних програмах, починаючи від дуже швидкого покриття на зайнятих вулицях і площах, до пропонування фіксованого бездротового зв'язку в приміських умовах. Він також розповів про автоматизацію фабрики.

У ході панельної дискусії, яка виникла, було багато дискусій щодо того, чи підходить нове радіо для додатків Internet of Things (IoT), при цьому Хьок згадував про існуючі стандарти 4G - наприклад, NB-IOT - та інші, включаючи Чжу та Антті від Nokia Тоскала, розповідаючи про нові випадки використання IoT, які можуть вимагати більшої пропускної здатності або меншої затримки.

У виробничих умовах деякі учасники дискусій намагалися відповісти на питання про те, як 5G порівнюється зі стандартами IEEE 802 (Wi-Fi), які зазвичай працюють на неліцензованому спектрі. Хьок сказав, що в деяких випадках неліцензований спектр є досить хорошим, але не тоді, коли потрібно «п’ять дев'яти надійності». Тоскала вказав на такі функції, як аутентифікація 3GPP та послуги, які телекомунікаційні компанії пропонують провайдерам, але деякі в аудиторії відсунули це. Чжу розповів про те, як 5G розроблений для спільного існування, так що обидва стандарти 5G та 802 можуть працювати в одних і тих же місцях.

Говорячи про 5G у смартфонах, директор компанії AT&T Arun Ghosh, директор групи просунутих бездротових технологій для лабораторій AT&T, сказав, що досі існує питання бізнес-моделі, оскільки LTE працює досить добре. Ghosh сказав, що 5G справді більше стосується інших ділових випадків, наприклад, в автономних транспортних засобах, де наявність великої кількості підключених автомобілів може допомогти в таких сферах, як уникнення зіткнень. Але майже всі учасники форуму погодилися, що ми повинні очікувати, що телефони найближчим часом підтримуватимуть 5G та 4G LTE, а також mmWave та традиційний (під 6GHz) спектр.

Усі учасники дискусії в значній мірі погодилися з Іаном Вонгом з Національних інструментів, який сказав, що "міліметрова хвиля працює краще, ніж очікувалося". Багато хто, здається, також погоджуються з Чжу, який сказав, що було б добре мати глобальні діапазони для 5G, і вона виступала за 3, 5 ГГц як одну з таких діапазонів.

5G і далі

Хоча 5G тільки готується до свого першого запуску, дослідження тривають, щоб перейти на наступний рівень. Багато спікерів говорили про наступні кілька кроків у стандартах, але інші були більш зосереджені на майбутніх дослідженнях.

Тіага Нандагопал, заступник директора відділу обчислювальних і комунікаційних фондів (CCF) Національного наукового фонду, розповів про значні дослідження, які проводяться в університетах та національних лабораторіях, але додав, що існує "долина смерті" між цими установами та корпорації. Щоб спробувати подолати цей розрив, NSF створила програму під назвою Платформи для розширених бездротових досліджень (PAWR), в рамках якої галузевий консорціум та NSF вкладають 50 мільйонів доларів на створення чотирьох міських платформ для тестування на наступне покоління бездротові системи. Ці платформи розроблені, щоб забезпечити відкритий доступ для дослідників для тестування ідей для нових систем.

Перші дві системи знаходяться в Солт-Лейк-Сіті та Нью-Йорку. У Солт-Лейк-Сіті, Університет штату Юта та Університет Райсу створюють проекти, відомі як POWDER (платформа для відкритих бездротових експериментальних досліджень, керованих даними) та RENEW (реконфігурувана екосистема для бездротового зв'язку нового покоління).

У Нью-Йорку проект називається COSMOS (Cloud Enhanced Open Software Defined Mobile Wireless Tested for City-Scale Deployment), яким керуватимуть NYU Wireless, Columbia та Rutgers. COSMOS був розроблений для тестування різноманітних нових технологій у складних міських умовах. До липня 2019 року планується призначити ще дві платформи.

Дійсно, на конференції Тед Раппопорт, NYU Tandon та директор-засновник NYU Wireless, зазначив, що його вразила швидкість впровадження технології mmWave. Він написав декілька ранніх статей на цю тему і сприяв заснуванню NYU Wireless у 2012 році та конференції в Брукліні 5G у 2014 році. Потім, за його словами, виник скептицизм щодо того, чи може працювати mmWave; відтоді це було прийнято і знаходиться на шляху до комерціалізації.

На запитання про те, чи може розповсюдження малих осередків за допомогою технології mmWave може стати новою проблемою для здоров’я, Раппапорт сказав, що поки ви "не можете довести негатив", використовувані радіочастоти на шість порядків нижче частоти, необхідної для іонізуючого випромінювання. створений за допомогою рентгенівських променів (які корелюють із підвищеною ймовірністю раку). Крім того, він зазначив, що маленькі клітини та спрямовані антени зменшують як потужність, так і частоту контактів, і вказав мені на дослідження Національного інституту здоров'я, яке він написав під назвою "Безпечний для поколінь, що приходять", що це підтверджує.

Пізніше Раппорт показав мені дослідження, що він та інші в університеті займаються такими речами, як використання спектра 140 ГГц для ще швидшого спілкування, можливо, для якогось майбутнього стандарту. Інші на конференції також говорили про 90 ГГц і більш високі частоти в D-діапазоні.

Все залежить від вашої точки зору; з одного боку, 5G, можливо, наближається до фінішної лінії, зрештою, готовий до запуску. Але з іншого, багато в чому це тільки починається.