Η πέμπτη γενιά - Το μέλλον των τηλεπικοινωνιών

Δεν είναι πια παράξενο να ακούς ανθρώπους να λένε ότι έχουν σύνδεση 5G στα σπίτια τους ή στα τηλέφωνά τους, πράγμα που συνήθως σημαίνει εμπειρία ταχύτερης ταχύτητας στο διαδίκτυο.

Αλλά δεν είναι μόνο αυτή η υπόσχεση της σύνδεσης 5G, αλλά και ένας τεράστιος αριθμός συνδεδεμένων συσκευών, νέων προϊόντων και υπηρεσιών.

Σίγουρα, από τη στιγμή που θα αρχίσουμε να χρησιμοποιούμε όλα όσα έχει να προσφέρει το 5G, ο τρόπος ζωής μας θα μεταμορφωθεί. Ωστόσο, έχετε κατανοήσει πλήρως αυτή την τεχνολογία;

Έχουμε έναν εμπειρογνώμονα για να μας βοηθήσει να κατανοήσουμε πώς λειτουργεί η τεχνολογία 5G, τον William Villota, διδακτορικό φοιτητή της επιστήμης των υπολογιστών, στο Πανεπιστήμιο Campinas της Βραζιλίας.

5G είναι η ονομασία για το πέμπτη γενιά των κινητών τηλεπικοινωνιών. Έχουμε ήδη βιώσει τους προηγούμενους 1G, 2G, 3G και 4G και θα συνεχίσουμε να βιώνουμε τις επόμενες στη σειρά, τις νέες επερχόμενες τάσεις.

Ας κάνουμε μια ανασκόπηση των προηγούμενων γενεών.

Η πρώτη γενιά (1G) των κινητών τηλεπικοινωνιών, που εισήχθη τη δεκαετία του '80, επέτρεψε κλήσεις μεταξύ κινητών συσκευών, καθώς και υπηρεσίες φωνητικών μηνυμάτων.

Αργότερα, το 1991, η 2G, ξεκίνησε υπηρεσίες γραπτών μηνυμάτων και περιαγωγής.

Το 3G, το 1998, έφερε την εμπειρία του διαδικτύου για τους χρήστες.

Το 2008, το 4G πρόσθεσε υπηρεσίες παιχνιδιών, κινητή τηλεόραση υψηλής ευκρίνειας, βιντεοκλήσεις και τηλεόραση 3D.

Τέλος, το 2009 κυκλοφόρησε το 4G Long Term Evolution (LTE) διπλασιάζοντας την ταχύτητα δεδομένων του ήδη γρήγορου 4G.

Κάθε νέα γενιά χαρακτηρίζεται από την εισαγωγή ενός νέου χαρακτηριστικού στην προηγούμενη κατάσταση, προσθέτοντας νέες υπηρεσίες κινητής τηλεφωνίας ή βελτιώνοντας τις υπάρχουσες.

Το 5G είναι κάτι περισσότερο από μια ταχύτερη σύνδεση στο διαδίκτυο στο κινητό σας τηλέφωνο. Θα παρέχει συνδεσιμότητα για πολύ περισσότερες συσκευές εκτός από τα κινητά τηλέφωνα. Ειδικότερα, το 5G υπόσχεται να επιτύχει τις ακόλουθες απαιτήσεις:

Ρυθμός δεδομένων έως 10Gbps. Πρόκειται για τη μετάδοση πληροφοριών 10 φορές ταχύτερα από τη θεωρητική αιχμή του 4G LTE. Θα ήταν αρκετό για τη λήψη ολόκληρων ταινιών σε δευτερόλεπτα.

Καθυστέρηση επιστροφής 1milisecond. Αυτό αντιπροσωπεύει σχεδόν 10πλάσια μείωση της καθυστέρησης σε σύγκριση με το 4G. Η καθυστέρηση είναι ο χρόνος που απαιτείται για να μεταβούν και να επιστρέψουν τα δεδομένα από την πηγή στον προορισμό τους - το 5G θα χρειάζεται μόνο 1milisecond. Με άλλα λόγια, είναι ουσιαστικά ο χρόνος που χρειάζεται ένα κινητό τηλέφωνο για να ζητήσει πληροφορίες από έναν διακομιστή και να λάβει την απάντηση.

Υψηλό Εύρος ζώνης ανά μονάδα επιφάνειας. Στις προηγούμενες γενιές, όσο πιο κοντά βρισκόσουν στην πηγή, τόσο καλύτερη και ταχύτερη ήταν η απόκριση. Ωστόσο, στο 5G δεν έχει πραγματικά σημασία πού βρίσκεται ο χρήστης, το τμήμα του σήματος είναι εγγυημένο. Το 5G θα λειτουργεί με μεγαλύτερο αριθμό μικρότερων κεραιών σε σύγκριση με το 4G, γεγονός που θα επιτρέψει τη σύνδεση ακόμη περισσότερων συσκευών με υψηλότερο εύρος ζώνης για μεγαλύτερα χρονικά διαστήματα, ανεξάρτητα από τη θέση του χρήστη.

Έως και 100 φορές μεγαλύτερος αριθμός συνδεδεμένων συσκευών ανά μονάδα επιφάνειας σε σύγκριση με το 4G LTE. Οι ειδικοί αναμένουν 20 δισεκατομμύρια συσκευές Internet of Things (IoT) μέχρι το 2023.

99.999% διαθεσιμότητα. Αυτό σημαίνει μια αντιληπτή διαθεσιμότητα υπηρεσιών ανά πάσα στιγμή.

100% κάλυψη.

90% μείωση της χρήσης ενέργειας στο δίκτυο. Το 5G θα οδηγήσει επίσης σε μείωση του κόστους. Αύξηση της προσδοκώμενης διάρκειας ζωής της μπαταρίας έως και 10 έτη για τις συσκευές.

Ο γενικός στόχος είναι να επεκταθεί η χρήση του ραδιοφάσματος, αυξάνοντας το εύρος του μήκους κύματος, επιτρέποντας σε μεγάλο αριθμό συσκευών να αποκτήσουν σύνδεση στο διαδίκτυο και πρόσβαση σε εξειδικευμένες υπηρεσίες.

Παρόλο που το ραδιοφωνικό εύρος μήκους κύματος χαρακτηρίζεται από μικρά-μακρά κύματα, έχει υψηλό ρυθμό δεδομένων ανά χρόνο. Τα κινητά δίκτυα έχουν δύο κύρια μέρη, το Δίκτυο ραδιοπρόσβασης (RAN) και το Βασικό δίκτυο.

Το RAN αποτελείται από διάφορους κόμβους (κεραίες) που παρέχουν στους χρήστες πρόσβαση στον πυρήνα. Ο πυρήνας είναι το κεντρικό στοιχείο του δικτύου που παρέχει την υπηρεσία στους χρήστες. Επιτρέπει την ανταλλαγή πληροφοριών μεταξύ διαφορετικών υποδικτύων ή τοπικών δικτύων.

Το 5G RAN παρέχει ένα καινοτόμο χαρακτηριστικό για την προσθήκη νέων ραδιοκυμάτων υψηλής συχνότητας στα υπάρχοντα, τα οποία χρησιμοποιούνται για τη μετάδοση δεδομένων. Επιπλέον, παρέχει μια συνεχή σύνδεση".

Αναμένεται επίσης ότι το σήμα 5G RAN θα αποτελείται από μικρότερες κεραίες σε σύγκριση με τις σημερινές, οι οποίες θα βρίσκονται πολύ πιο κοντά στον χρήστη.

Το 5G έχει σχεδιαστεί για να ανταποκρίνεται στις απαιτήσεις υψηλών προδιαγραφών, λαμβάνοντας υπόψη τους κατανεμημένους διακομιστές σε όλο το δίκτυο για την επίτευξη των αναγκών καθυστέρησης" λέει ο Villota σχετικά με τις αλλαγές που παρέχει το 5G.

Η πρόταση της μεταπτυχιακής διατριβής του Villota ήταν να καθιερωθεί ένας έλεγχος αποδοχής για αιτήσεις για τμήματα δικτύου (NSLR) στο 5G με τη χρήση ενισχυτικής μάθησης.

Το Network Slicing είναι η τεχνολογία που επιτρέπει την εκτέλεση πολλαπλών εικονικών απομονωμένων δικτύων (που ονομάζονται Network Slices) που μοιράζονται την ίδια φυσική υποδομή δικτύου.

Κάθε Network Slice δημιουργείται κατά παραγγελία και προσαρμόζεται ώστε να ανταποκρίνεται στις διαφορετικές απαιτήσεις των υπηρεσιών 5G.

Οι πάροχοι τμημάτων δικτύου (NSPs) αναμένεται να λαμβάνουν αρκετές αιτήσεις για τη δημιουργία τμημάτων δικτύου από πολλούς μισθωτές.

Η Ενισχυτική Μάθηση, μια τεχνική μηχανικής μάθησης, χρησιμοποιείται για την αποδοχή των αφικνούμενων αιτημάτων με παράλληλη βελτιστοποίηση της χρήσης των πόρων και του κέρδους του NSP.

Επιπλέον, ο πυρήνας 5G αξιοποιεί τεχνολογίες εικονικοποίησης, παρέχοντας εξατομικευμένες υπηρεσίες για κάθε συγκεκριμένη ζήτηση της βιομηχανίας ή των επιχειρηματικών τομέων.

Αυτό σημαίνει ότι οι πόροι του δικτύου θα διαχειρίζονται ευκολότερα, ώστε να παρέχονται στους χρήστες και τις επιχειρήσεις οι πόροι που χρειάζονται.

Μερικά παραδείγματα για το τι θα προσφέρει η τεχνολογία 5G στους χρήστες είναι:

– Εικονική και επαυξημένη πραγματικότητα. Το χαρακτηριστικό χαμηλής καθυστέρησης του 5G επιτρέπει τη βελτίωση της προσομοιωμένης εμπειρίας, όπως παιχνίδια που χρησιμοποιούν γυαλιά εικονικής πραγματικότητας.

– Τακτικό Διαδίκτυο. Αναφέρεται στον χειρισμό αντικειμένων με το άγγιγμα. Η αλληλεπίδραση ανθρώπου-μηχανής θα πρέπει να είναι σε πραγματικό χρόνο, επιτυγχάνοντας εξαιρετικά χαμηλή καθυστέρηση, με εξαιρετικά υψηλή διαθεσιμότητα.

– Συνδεσιμότητα μεταξύ μηχανών. Επίσης γνωστή ως M2M είναι η ανταλλαγή δεδομένων μεταξύ μηχανών με μειωμένη ή καθόλου ανθρώπινη παρέμβαση. Αυτό επιτρέπει στα συστήματα να παρακολουθούν τον εαυτό τους και να ανταποκρίνονται αναλόγως.

– Αυτόνομη οδήγηση. Τα οχήματα θα είναι σε θέση να επικοινωνούν με άλλες συσκευές σύνδεσης και να επιτυγχάνουν αποτελεσματικότερη και ασφαλέστερη οδήγηση.

Πότε αυτή η καταπληκτική τεχνολογία θα είναι διαθέσιμη στο σπίτι μου;

Οι αρχικές υπηρεσίες άρχισαν να διατίθενται σε ορισμένες χώρες το 2019. Ωστόσο, αναμένεται παγκόσμια διαθεσιμότητα έως το 2025.

Οι κινητές επικοινωνίες θα συνεχίσουν να εξελίσσονται και κάποια στιγμή θα προσαρμοστούμε σε συχνές βελτιώσεις.

Οι ερευνητές μιλούν ήδη για τα χαρακτηριστικά του διαδόχου του 5G, του 6G..

Η τεχνολογία επιταχύνεται, παρόλο που είναι δύσκολο να αποδεχτούμε την ιδέα των 6G, ορισμένοι επιστήμονες έχουν ήδη αναφερθεί στα 7G.

Ωστόσο, θα χρειαστούν a χρόνος για να φτάσετε εκεί.

Αναφορά:

Agiwal, M., Roy, A., & Saxena, N. (2016). Ασύρματα δίκτυα επόμενης γενιάς 5G: Μια ολοκληρωμένη έρευνα. IEEE Communications Surveys & Tutorials, 18(3), 1617-1655.

____

Πώς είναι η εμπειρία σας στο Mind the Graph μέχρι στιγμής; Πείτε μας τη γνώμη σας, είναι σημαντικό για εμάς να έχουμε τα σχόλιά σας, ώστε να μπορέσουμε να βελτιώσουμε την πλατφόρμα για εσάς και πολλούς άλλους.

Κάντε κλικ εδώ για να μας αφήσετε μια κριτική, και εδώ για να ξεκινήσετε τις δημιουργίες της ημέρας σας!

Αν είστε νέοι εδώ γύρω μπορείτε να ελέγξετε έξω μας εικονογραφήσεις και πρότυπα διαθέσιμο για όλους τους χρήστες του Mind the Graph.
Και επίσης, μπορείτε να διαβάσετε περισσότερο περιεχόμενο στο Ιστολόγιο Mind the Graph, και νιώστε έμπνευση για όλο το επιστημονικό περιεχόμενο!

Η πέμπτη γενιά - Το μέλλον των τηλεπικοινωνιών

Εγγραφείτε στο ενημερωτικό μας δελτίο

Σχετικά με τον Fabricio Pamplona