5G，智慧世界

一般認為，只有第五代行動網路的普及才能引發真正的物聯網革命。 該網路仍將被創建，但企業目前並未考慮實施物聯網基礎設施。

專家預計，5G不會是一種演進，而是行動技術的徹底變革。 這應該會改變與此類通訊相關的整個行業。 2017年XNUMX月，在巴塞隆納世界行動通訊大會上的演講中，德國電信的一位代表甚至表示，由於 智慧型手機將不復存在. 當這變得流行時，我們將永遠在線，幾乎一切都在我們身邊。 根據該技術將用於哪個細分市場（遠距醫療、語音通話、遊戲平台、網頁瀏覽），網路的表現也會有所不同。

5G網路速度與先前的解決方案相比

在同一屆MWC期間，展示了5G網路的首次商業應用——儘管這一提法引起了一些質疑，因為目前還不清楚它實際上會是什麼樣子。 假設完全不一致。 有消息稱，5G有望同時向數千用戶提供每秒數萬兆的傳輸速度。 國際電信聯盟 (ITU) 幾個月前公佈的 5G 初步規範表明，延遲不會超過 4 毫秒。 資料應以 20 Gbps 下載並以 10 Gbps 上傳。 我們知道國際電聯希望在今年秋天宣布新網路的最終版本。 大家都同意一件事——5G網路必須同時提供數十萬個感測器的無線連接，這是物聯網和無處不在的服務的關鍵。

AT&T、NTT DOCOMO、SK Telecom、沃達豐、LG電子、Sprint、華為、中興、高通、英特爾等眾多領先企業均明確表示支持加速5G標準化進程。 所有有興趣的各方都希望最早在 2019 年開始商業化實施這一概念。 另一方面，歐盟宣布了5G PPP計畫（2020G PPP plan），以確定下一代網路的發展方向。 到700年，歐盟國家必須釋放為此標準保留的XNUMX MHz頻率。

5G網路是新科技的禮物

單一的東西不需要5G

據愛立信稱，截至去年底，物聯網中使用的設備數量為 5,6 億台。 其中，只有約 400 億用戶使用行動網絡，其餘用戶則使用 Wi-Fi、藍牙或 ZigBee 等短距離網路。

物聯網的真正發展往往與5G網路連結在一起。 新技術的首次應用可能會在兩到三年內出現，最初是在商業領域。 不過，我們預期個人客戶不會早於 2025 年即可連接下一代網路。 5G 技術的優勢之一是能夠處理一平方公里區域內收集的 XNUMX 萬台設備。 這可能看起來是一個巨大的數字，但如果你考慮一下物聯網願景的內容 智慧城市其中，除了城市基礎設施外，車輛（包括自動駕駛汽車）、家庭（智慧家庭）和辦公設備以及商店和其中存儲的貨物等都已連接，每平方公里這一百萬美元將不再看起來這麼大。 特別是在城市中心或辦公室高度集中的地區。

但請記住，許多網路連接設備及其內部的感測器不需要非常高的速度，因為它們傳輸小塊資料。 ATM 或支付終端不需要超高速網路。 保護系統中沒有必要安裝煙霧和溫度感測器來通知冰淇淋製造商有關商店冰箱內的狀況。 監控和控制街道照明、傳輸電錶和水錶數據、使用智慧型手機遠端控制物聯網連接的家庭設備或物流不需要高速度和低延遲。

如今，儘管我們擁有 LTE 技術，使我們能夠透過行動網路每秒發送數十甚至數百兆位元的數據，但運行物聯網的設備中很大一部分仍然使用 2G網絡， IE。 自 1991 年起開始銷售。 GSM標準.

為了克服阻礙許多公司在當前營運中使用物聯網並從而阻礙其發展的成本障礙，人們開發了一些技術來建立旨在支援傳輸小資料包的設備的網路。 這些網路使用行動營運商使用的頻率和未經許可的頻譜。 LTE-M 和 NB-IoT（也稱為 NB-LTE）等技術在 LTE 網路使用的頻譜中運行，而 EC-GSM-IoT 技術（也稱為 EC-EGPRS）則使用 2G 網路使用的頻譜。 在免許可範圍內，您可以選擇 LoRa、Sigfox 和 RPMA 等解決方案。

所有上述選項都提供了廣泛的選擇，並以這樣的方式設計：終端設備盡可能便宜，消耗盡可能少的能量，因此即使在幾年內無需更換電池也能工作。 因此它們的統稱是－（低功耗、遠距離）。 在行動電信業者可用的頻段中運行的 LPWA 網路僅需要軟體更新。 商用LPWA網路的發展被研究公司Gartner和Ovum認為是物聯網發展中最重要的事件之一。

運營商使用不同的技術。 荷蘭 KPN 去年推出了全國網絡，選擇了 LoRa，並對 LTE-M 感興趣。 沃達豐集團選擇了 NB-IoT，今年開始在西班牙建立一個網絡，並計劃在德國、愛爾蘭和西班牙建造這樣的網絡。 德國電信選擇了 NB-IoT，並宣布其網路將在包括波蘭在內的八個國家推出。 西班牙 Telefonica 選擇了 Sigfox 和 NB-IoT。 法國的 Orange 開始建造 LoRa 網絡，然後宣布將開始從西班牙和比利時（其營運所在國家，因此也可能是波蘭）推出 LTE-M 網路。

LPWA網路的建置可能意味著特殊的物聯網生態系統的發展將比5G網路更快開始。 擴展其中一項技術並不排除另一項技術，因為這兩種技術對於未來的智慧電網都至關重要。

無論如何，5G 無線連接可能會非常需要 能源。 除了上述範圍之外，去年還應該推出了一種在單一設備層面節省能源的方法。 藍牙網路平台。 它將由智慧燈泡、鎖、感測器等網路使用。該技術可讓您直接從網路瀏覽器或網站連接到物聯網設備，而無需使用特殊應用程式。

Web藍牙技術的可視化

5G之前

值得注意的是，一些公司多年來一直致力於 5G 技術。 例如，三星自 5 年以來一直致力於 2011G 解決方案。 在此期間，在時速 1,2 公里的車輛中可以實現 110 Gbit/s 的變速箱。 站立式接收器為 7,5 Gbps。

此外，實驗性 5G 網路已經存在，並且是與多家公司合作創建的。 然而，目前談論新網路即將實現的真正全球標準化還為時過早。 愛立信正在瑞典和日本進行測試，但距離推出支援新標準的小型消費設備還有很長的路要走。 2018年，該公司與瑞典營運商TeliaSonera合作，將在斯德哥爾摩和塔林推出首個商用5G網路。 最初它將是 都市網路，而「全尺寸」5G還要等到2020年。 愛立信甚至有 第一款5G手機。 也許「電話」這個詞畢竟用詞不當。 該設備重 150 公斤，您必須乘坐配備測量設備的大型巴士旅行。

去年5月，從遙遠的澳洲傳來5G網路首發的消息。 然而，這些類型的報告應該保持一定的距離——在沒有5G標準和規範的情況下，你如何知道第五代服務已經推出？ 一旦標準達成一致，這種情況就應該改變。 如果一切按計劃進行，預標準化的 2018G 網路將在 XNUMX 年韓國冬季奧運會上首次亮相。

毫米波和微小細胞

5G網路的運作取決於多項重要技術。

三星製造的基地台

第一 毫米波連接。 越來越多的設備使用相同的無線電頻率相互連接或連接到互聯網。 這會導致速度下降和連接穩定性問題。 解決方案可能是改用毫米波，即頻率範圍 30-300 GHz。 它們目前用於衛星通訊和射電天文學等領域，但它們的主要限制是射程較短。 一種新型天線解決了這個問題，這項技術的發展仍在繼續。

第五代的第二個支柱應該叫技術。 科學家宣稱，他們已經能夠使用毫米波在超過200 m的距離上傳輸數據，而且在大城市中，每隔200-250 m就可以有一個功耗非常低的小型基地台。 然而，在人口較少的地區，小型基地台的效果不佳。

這應該有助於解決上述問題 多輸入多輸出技術 新一代。 MIMO 也是 4G 標準中使用的解決方案，可提高無線網路吞吐量。 秘密在於發射端和接收端的多天線傳輸。 下一代站可以處理比現在多八倍的端口，以同時發送和接收資料。 因此，網路吞吐量增加了 22%。

5G的另一個重要方法是“波束形成」。 它是一種處理訊號的方法，使資料沿著最佳路線傳送給使用者。 幫助毫米波以集中波束到達設備，而不是透過全向傳輸。 因此，訊號強度增加並且幹擾減少。

第五代的第五元素應該是所謂的 全雙工。 雙工是一種雙向傳輸，即可以在兩個方向上發送和接收訊息的傳輸。 全雙工是指資料傳輸時不中斷。 該解決方案不斷改進以達到最佳參數。

 

第六代？

然而，實驗室已經在研究比 5G 更快的東西——儘管我們同樣不知道第五代到底是什麼。 日本科學家正在創造未來的無線資料傳輸，就好像它是下一個版本，即第六個版本。 它使用 300 GHz 及更高頻率，每個通道實現的速度為 105 Gbit/s。 新技術的研究和開發已經持續了好幾年。 去年 500 月，使用 34 GHz 太赫茲頻段實現了 160 Gbps 的速度，隨後使用 300-500 GHz 範圍內的發射器（以 25 GHz 間隔調製的八個通道）實現了 5 Gbps 的速度。 ）——也就是說，結果比 2017G 網路的預期能力大很多倍。 最新的成功是廣島大學科學家團隊和松下員工同時努力的成果。 有關該技術的資訊已發佈在大學網站上，太赫茲網路的假設和運作機制已於 XNUMX 年 XNUMX 月在舊金山舉行的 ISSCC 會議上提出。

如您所知，提高工作頻率不僅可以更快地傳輸數據，而且會顯著縮小訊號可能的範圍，同時還增加其對各種幹擾的敏感度。 這意味著需要建造相當複雜且密集分佈的基礎設施。

還值得注意的是，革命——例如計劃於 2020 年推出的 5G 網絡，以及假設的更快的太赫茲網絡——意味著數百萬台設備需要更換為適應新標準的版本。 這可能會顯著……降低變化率，並導致預期的革命實際上變成進化。

待續 主題編號 在最新一期的月刊中。