Piąta generacja - przyszłość telekomunikacji

Nie jest już niczym dziwnym słyszeć, jak ludzie mówią, że mają połączenie 5G w swoich domach lub telefonach, co zwykle oznacza szybszy internet.

Ale nie tylko to jest obietnicą połączenia 5G, ale także ogromna liczba połączonych urządzeń, nowych produktów i usług.

Z pewnością w momencie, gdy zaczniemy korzystać ze wszystkiego, co 5G ma do zaoferowania, nasz sposób życia ulegnie zmianie. Czy jednak w pełni rozumiesz tę technologię?

Mamy eksperta, który pomoże nam zrozumieć, jak działa technologia 5G, Williama Villotę, doktoranta nauk komputerowych na Uniwersytecie Campinas w Brazylii.

5G to nazwa dla piąta generacja telekomunikacji mobilnej. Doświadczyliśmy już poprzedników 1G, 2G, 3G i 4G i nadal będziemy doświadczać kolejnych w kolejce, nowych nadchodzących trendów.

Przyjrzyjmy się poprzednim pokoleniom.

Pierwsza generacja (1G) telekomunikacji mobilnej, wprowadzona w latach 80-tych, umożliwiała połączenia między urządzeniami mobilnymi, a także usługi wiadomości głosowych.

Później, w 1991 roku, 2G uruchomiło usługi wiadomości tekstowych i roamingu.

3G w 1998 roku przyniosło użytkownikom dostęp do Internetu.

W 2008 roku 4G dodało usługi gier, mobilną telewizję wysokiej rozdzielczości, rozmowy wideo i telewizję 3D.

Wreszcie, w 2009 roku wprowadzono 4G Long Term Evolution (LTE), podwajając prędkość transmisji danych i tak już szybkiego 4G.

Każda nowa generacja charakteryzuje się wprowadzeniem nowej funkcji do poprzedniego statusu, dodając nowe usługi mobilne lub ulepszając istniejące

5G to coś więcej niż szybsze połączenie internetowe w telefonie komórkowym. Zapewni łączność dla znacznie większej liczby urządzeń innych niż telefony komórkowe. W szczególności 5G obiecuje spełnić następujące wymagania:

Szybkość transmisji danych do 10 Gb/s. Jest to transmisja informacji 10 razy szybsza niż teoretyczny szczyt 4G LTE. Wystarczyłoby to do pobierania całych filmów w ciągu kilku sekund.

Opóźnienie w obie strony na poziomie 1 milisekundy. Oznacza to prawie 10-krotne zmniejszenie opóźnień w porównaniu do 4G. Opóźnienie to czas wymagany do przesłania i powrotu danych ze źródła do miejsca docelowego - 5G zajmie tylko 1 milisekundę. Innymi słowy, jest to zasadniczo czas, w którym telefon komórkowy żąda informacji z serwera i otrzymuje odpowiedź.

Wysoka przepustowość na jednostkę powierzchni. W poprzednich generacjach, im bliżej źródła znajdował się użytkownik, tym lepsza i szybsza była odpowiedź. Jednak w 5G tak naprawdę nie ma znaczenia, gdzie znajduje się użytkownik, jego część sygnału jest gwarantowana. 5G będzie działać z większą liczbą mniejszych anten w porównaniu do 4G, co pozwoli na podłączenie jeszcze większej liczby urządzeń z większą przepustowością przez dłuższy czas, niezależnie od lokalizacji użytkownika.

Do 100 razy więcej podłączonych urządzeń na jednostkę powierzchni w porównaniu do 4G LTE. Eksperci spodziewają się 20 miliardów urządzeń Internetu rzeczy (IoT) do 2023 roku.

Dostępność 99.999%. Oznacza to postrzeganą dostępność usługi przez cały czas.

100%.

90% redukcja zużycia energii w sieci. 5G spowoduje również redukcję kosztów. Zwiększenie żywotności baterii do 10 lat dla urządzeń.

Ogólnym celem jest rozszerzenie wykorzystania widma radiowego, zwiększając zakres długości fal, umożliwiając dużej liczbie urządzeń połączenie z Internetem i dostęp do wyspecjalizowanych usług.

Chociaż zakres długości fal radiowych charakteryzuje się krótkimi i długimi falami, ma on wysoką szybkość przesyłania danych w czasie. Sieci komórkowe składają się z dwóch głównych części Sieć dostępu radiowego (RAN) i Sieć podstawowa.

Sieć RAN składa się z kilku węzłów (anten), które zapewniają użytkownikom dostęp do rdzenia. Rdzeń jest centralnym elementem sieci, który zapewnia usługi użytkownikom. Umożliwia wymianę informacji między różnymi podsieciami lub sieciami lokalnymi.

Sieć 5G RAN zapewnia innowacyjną funkcję dodawania nowych fal radiowych o wysokiej częstotliwości do istniejącej, która służy do przesyłania danych. Ponadto zapewnia ciągłe połączenie".

Oczekuje się również, że sygnał 5G RAN będzie składał się z mniejszych anten w porównaniu do obecnych, umieszczonych znacznie bliżej użytkownika.

Sieć 5G została zaprojektowana w taki sposób, aby spełniać wysokie wymagania poprzez uwzględnienie rozproszonych serwerów w całej sieci w celu osiągnięcia wymaganych opóźnień" - mówi Villota o zmianach, jakie zapewnia sieć 5G.

Propozycja pracy magisterskiej Villoty polegała na ustanowieniu kontroli dostępu dla żądań wycinka sieci (NSLR) w 5G przy użyciu uczenia ze wzmocnieniem.

Network Slicing to technologia, która umożliwia wykonywanie wielu wirtualnych odizolowanych sieci (zwanych Network Slices) współdzielących tę samą fizyczną infrastrukturę sieciową.

Każdy wycinek sieci jest tworzony na żądanie i jest dostosowany do różnych wymagań usług 5G.

Oczekuje się, że dostawcy wycinków sieci (NSP) otrzymają kilka żądań utworzenia wycinków sieci od wielu dzierżawców.

Reinforcement Learning, technika uczenia maszynowego, jest wykorzystywana do przyjmowania przychodzących żądań przy jednoczesnej optymalizacji wykorzystania zasobów i zysku NSP.

Co więcej, rdzeń 5G wykorzystuje technologie wirtualizacji, zapewniając usługi dostosowane do specyficznych wymagań branży lub segmentów biznesowych.

Oznacza to, że zasobami sieciowymi będzie można łatwiej zarządzać, aby zapewnić użytkownikom i firmom zasoby, których potrzebują.

Oto kilka przykładów tego, co technologia 5G zapewni użytkownikom:

– Rzeczywistość wirtualna i rozszerzona. Niskie opóźnienia charakterystyczne dla 5G umożliwiają poprawę symulowanych doświadczeń, takich jak gry wykorzystujące gogle wirtualnej rzeczywistości.

– Dotykowy Internet. Odnosi się to do manipulacji obiektami poprzez dotyk. Interakcja człowiek-maszyna powinna odbywać się w czasie rzeczywistym, osiągając bardzo niskie opóźnienia i niezwykle wysoką dostępność.

– Łączność między maszynami. M2M to wymiana danych między maszynami przy ograniczonej lub zerowej interwencji człowieka. Pozwala to systemom monitorować się i odpowiednio reagować.

– Jazda autonomiczna. Pojazdy będą mogły komunikować się z innymi urządzeniami łączącymi się z nimi, zapewniając bardziej wydajną i bezpieczną jazdę.

Kiedy ta niesamowita technologia będzie dostępna w moim domu?

Pierwsze usługi zaczęły być dostępne w niektórych krajach w 2019 roku. Niemniej jednak, ogólnoświatowa dostępność spodziewana jest do 2025 roku.

Komunikacja mobilna będzie nadal ewoluować i w pewnym momencie zostaniemy dostosowani do częstych ulepszeń.

Naukowcy już teraz mówią o funkcjach następcy 5G, 6G.

Technologia przyspiesza, nawet jeśli trudno jest zaakceptować ideę 6G, niektórzy naukowcy już wspominają o 7G.

Będzie to jednak wymagało a czas, aby się tam dostać.

Odniesienie:

Agiwal, M., Roy, A., & Saxena, N. (2016). Sieci bezprzewodowe 5G nowej generacji: A comprehensive survey. IEEE Communications Surveys & Tutorials, 18(3), 1617-1655.

____

Jakie są Twoje dotychczasowe doświadczenia z Mind the Graph? Daj nam znać swoją opinię, ważne jest dla nas, abyśmy mogli ulepszyć platformę dla Ciebie i wielu innych osób.

Kliknij tutaj aby zostawić nam recenzję, oraz tutaj aby rozpocząć tworzenie kreacji dnia!

Jeśli jesteś tu nowy, możesz sprawdzić nasze ilustracje oraz szablony dostępne dla wszystkich użytkowników Mind the Graph.
Więcej informacji można znaleźć na stronie Blog Mind the Graphi poczuj się zainspirowany wszystkimi naukowymi treściami!

Piąta generacja - przyszłość telekomunikacji

Zapisz się do naszego newslettera

O Fabricio Pamplonie