Pátá generace - budoucnost telekomunikací

Už není nic divného, když lidé říkají, že mají doma nebo v telefonu připojení 5G, což obvykle znamená vyšší rychlost internetu.

Příslibem připojení 5G však není jen toto, ale také obrovské množství připojených zařízení, nových produktů a služeb.

V okamžiku, kdy začneme využívat vše, co 5G nabízí, se náš způsob života zcela jistě změní. Rozumíte však plně této technologii?

S pochopením fungování technologie 5G nám pomůže odborník William Villota, doktorand počítačových věd na univerzitě v brazilském Campinas.

5G je název pro pátá generace mobilních telekomunikací. Předchůdce 1G, 2G, 3G a 4G jsme již zažili a další v řadě, nové nastupující trendy, budeme zažívat i nadále.

Podívejme se na minulé generace.

První generace (1G) mobilních telekomunikací, zavedená v 80. letech, umožňovala volání mezi mobilními zařízeními a také služby hlasových zpráv.

Později, v roce 1991, 2G, začal služby textových zpráv a roamingu.

3G v roce 1998 přineslo uživatelům možnost využívat internet.

V roce 2008 přibyly herní služby 4G, mobilní televize s vysokým rozlišením, videohovory a 3D televize.

V roce 2009 byla konečně spuštěna technologie 4G Long Term Evolution (LTE), která zdvojnásobila rychlost přenosu dat již tak rychlé sítě 4G.

Každá nová generace se vyznačuje zavedením nové funkce do předchozího stavu, přidáním nových mobilních služeb nebo vylepšením stávajících.

5G je víc než jen rychlejší připojení k internetu v mobilním telefonu. Poskytne připojení pro mnohem více zařízení, než jsou mobilní telefony. 5G slibuje splnit zejména následující požadavky:

Rychlost přenosu dat až 10 Gb/s. Jedná se o desetkrát rychlejší přenos informací, než je teoretická špička 4G LTE. To by stačilo na stahování celých filmů v řádu sekund.

Zpáteční latence 1 milivteřina. To představuje téměř desetinásobné snížení latence ve srovnání s 4G. Latence je doba, za kterou se data odešlou a vrátí ze zdrojového místa určení - v 5G to bude trvat pouze 1 milisekundu. Jinými slovy je to v podstatě doba, za kterou mobilní telefon požádá server o informaci a dostane odpověď.

Vysoká šířka pásma na jednotku plochy. V předchozích generacích platilo, že čím blíže jste byli zdroji, tím lepší a rychlejší byla odezva. V 5G však nezáleží na tom, kde se uživatel nachází, jeho část signálu je zaručena. 5G bude oproti 4G pracovat s větším počtem menších antén, což umožní připojit ještě více zařízení s větší šířkou pásma po delší dobu bez ohledu na polohu uživatele.

Až 100násobný počet připojených zařízení na jednotku plochy ve srovnání s 4G LTE. Do roku 2023 odborníci očekávají 20 miliard zařízení internetu věcí (IoT).

99.999% dostupnost. To znamená, že služba je neustále k dispozici.

100% pokrytí.

90% snížení spotřeby energie v síti. 5G také povede ke snížení nákladů. Zvýšení očekávané životnosti baterií až na 10 let u zařízení.

Obecným cílem je rozšířit využití rádiového spektra, zvětšit rozsah vlnových délek a umožnit velkému počtu zařízení připojení k internetu a přístup ke specializovaným službám.

Přestože se rádiové vlny vyznačují krátkými vlnami, mají vysokou rychlost přenosu dat v čase. Mobilní sítě mají dvě hlavní části, a to Rádiová přístupová síť (RAN) a Základní síť.

RAN se skládá z několika uzlů (antén), které poskytují uživatelům přístup k jádru. Jádro je ústředním prvkem sítě, který poskytuje služby uživatelům. Umožňuje výměnu informací mezi různými dílčími sítěmi nebo místními sítěmi.

5G RAN poskytuje inovativní funkci přidávání nových vysokofrekvenčních rádiových vln ke stávajícím, které se používají k přenosu dat. Navíc poskytuje nepřetržité připojení."

Očekává se také, že signál 5G RAN bude ve srovnání se současnými anténami tvořen menšími anténami, které budou umístěny mnohem blíže k uživateli.

5G je navržena tak, aby splňovala požadavky na vysoké standardy, a to díky zohlednění distribuovaných serverů v síti, aby bylo dosaženo potřebných latencí," říká Villota o změnách, které 5G přináší.

Návrh Villotovy magisterské práce se týkal zavedení řízení přípustnosti pro žádosti o síťový plátek (NSLR) v 5G pomocí učení s posilováním.

Network Slicing je technologie, která umožňuje provozovat více izolovaných virtuálních sítí (tzv. Network Slices) sdílejících stejnou fyzickou síťovou infrastrukturu.

Každý síťový plátek je vytvořen na vyžádání a je přizpůsoben různým požadavkům služeb 5G.

Očekává se, že poskytovatelé síťových dílů (NSP) obdrží několik žádostí o vytvoření síťových dílů od více nájemců.

K přijímání příchozích požadavků se používá technika strojového učení (Reinforcement Learning), která optimalizuje využití zdrojů a zisk NSP.

Jádro 5G navíc využívá virtualizační technologie, které poskytují služby přizpůsobené specifickým požadavkům jednotlivých průmyslových nebo obchodních segmentů.

To znamená, že síťové zdroje bude možné snadněji spravovat a poskytovat uživatelům a podnikům zdroje, které potřebují.

Několik příkladů toho, co technologie 5G uživatelům poskytne:

– Virtuální a rozšířená realita. Nízká latence 5G umožňuje vylepšit simulované zážitky, jako jsou hry využívající brýle pro virtuální realitu.

– Hmatový internet. Jedná se o manipulaci s předměty dotykem. Interakce mezi člověkem a strojem by měla probíhat v reálném čase, s velmi nízkou latencí a extrémně vysokou dostupností.

– Připojení mezi stroji. M2M je výměna dat mezi stroji s omezeným nebo žádným zásahem člověka. To umožňuje systémům, aby se samy monitorovaly a odpovídajícím způsobem reagovaly.

– Autonomní řízení. Vozidla budou moci komunikovat s dalšími připojenými zařízeními a dosáhnout efektivnější a bezpečnější jízdy.

Kdy bude tato úžasná technologie dostupná u mě doma?

První služby začaly být dostupné v některých zemích v roce 2019. Celosvětová dostupnost se však očekává do roku 2025.

Mobilní komunikace se budou dále vyvíjet a v určitém okamžiku se přizpůsobíme častým vylepšením.

Výzkumníci již hovoří o vlastnostech nástupce 5G, 6G..

Technologie se zrychluje, i když je těžké přijmout myšlenku 6G, někteří vědci již zmínili 7G.

Bude však trvat a čas, abyste se tam dostali.

Odkaz:

Agiwal, M., Roy, A., & Saxena, N. (2016). Bezdrátové sítě nové generace 5G: A comprehensive survey. IEEE Communications Surveys & Tutorials, 18(3), 1617-1655.

____

Jaké jsou vaše dosavadní zkušenosti s Mind the Graph? Dejte nám vědět svůj názor, je pro nás důležitá vaše zpětná vazba, abychom mohli platformu pro vás a mnoho dalších vylepšit.

Klikněte zde zanechat nám recenzi a zde a začněte vytvářet své denní výtvory!

Pokud jste tu noví, můžete se podívat na naše ilustrace a šablony k dispozici pro všechny uživatele Mind the Graph.
Další obsah si můžete přečíst na stránkách Blog Mind the Graph, a cítit se inspirován veškerým vědeckým obsahem!

Pátá generace - budoucnost telekomunikací

Přihlaste se k odběru našeho newsletteru

Něco o Fabricio Pamplona