П'яте покоління - майбутнє телекомунікацій

Вже не дивно чути, як люди кажуть, що у них вдома або на телефоні є 5G-зв'язок, що зазвичай означає вищу швидкість інтернету.

Але не тільки це є обіцянкою 5G-зв'язку, величезна кількість підключених пристроїв, нових продуктів і послуг також включені.

Безумовно, щойно ми почнемо використовувати все, що може запропонувати 5G, наш спосіб життя зміниться. Однак чи до кінця ви розумієте цю технологію?

У нас є експерт, який допоможе нам зрозуміти, як працює технологія 5G, Вільям Віллота, аспірант комп'ютерних наук в Університеті Кампінас, Бразилія.

5G - це назва для п'яте покоління мобільних телекомунікацій. Ми вже пережили попередники 1G, 2G, 3G і 4G, і будемо продовжувати переживати наступні на черзі, нові прийдешні тренди.

Давайте згадаємо минулі покоління.

Перше покоління (1G) мобільного зв'язку, запроваджене у 80-х роках, дозволило здійснювати дзвінки між мобільними пристроями, а також передавати голосові повідомлення.

Пізніше, у 1991 році, з появою 2G, з'явилися послуги текстових повідомлень і роумінгу.

У 1998 році 3G приніс користувачам можливість користуватися Інтернетом.

У 2008 році до 4G додалися ігрові сервіси, мобільне телебачення високої чіткості, відеодзвінки та 3D-телебачення.

Нарешті, у 2009 році було запущено 4G Long Term Evolution (LTE), що подвоює швидкість передачі даних і без того швидкого 4G.

Кожне нове покоління знаменується впровадженням нової функції в попередній статус, додаванням нових мобільних послуг або вдосконаленням існуючих.

5G - це більше, ніж швидший інтернет-зв'язок на вашому мобільному телефоні. Він забезпечить зв'язок для набагато більшої кількості пристроїв, окрім мобільних телефонів. Зокрема, 5G обіцяє виконати наступні вимоги:

Швидкість передачі даних до 10 Гбіт/с. Це передача інформації в 10 разів швидше, ніж теоретичний пік 4G LTE. Цього було б достатньо для завантаження цілих фільмів за лічені секунди.

Затримка в обидва боки 1 мілісекунда. Це майже в 10 разів зменшує затримку порівняно з 4G. Затримка - це час, необхідний для того, щоб дані пішли і повернулися з місця призначення - 5G займе лише 1 мілісекунду. Іншими словами, це, по суті, час, протягом якого мобільний телефон запитує інформацію з сервера і отримує відповідь.

Висока пропускна здатність на одиницю площі. У попередніх поколіннях, чим ближче ви знаходилися до джерела, тим кращим і швидшим був відгук. Однак у 5G не має значення, де знаходиться користувач, його порція сигналу гарантована. 5G працюватиме з більшою кількістю менших антен порівняно з 4G, що дозволить підключати ще більше пристроїв з вищою пропускною здатністю на довший час, незалежно від місцезнаходження користувача.

До 100 разів більше підключених пристроїв на одиницю площі порівняно з 4G LTE. Експерти очікують, що до 2023 року буде 20 мільярдів пристроїв Інтернету речей (IoT).

99.999% в наявності. Це означає постійну доступність послуги.

Покриття 100%.

90% зменшення споживання енергії від мережі. 5G також призведе до зниження витрат. Збільшення терміну служби батареї до 10 років для пристроїв.

Загальна мета - розширити використання радіочастотного спектру, збільшивши діапазон довжин хвиль, що дозволить великій кількості пристроїв отримати доступ до Інтернету та спеціалізованих послуг.

Хоча діапазон радіохвиль характеризується короткими та довгими хвилями, він має високу швидкість передачі даних у часі. Мобільні мережі складаються з двох основних частин, а саме Мережа радіодоступу (RAN) і Основна мережа.

RAN складається з декількох вузлів (антен), які надають користувачам доступ до ядра. Ядро є центральним елементом мережі, який надає послуги користувачам. Воно дозволяє обмінюватися інформацією між різними підмережами або локальними мережами.

5G RAN забезпечує інноваційну функцію додавання нових високочастотних радіохвиль до існуючих, які використовуються для передачі даних. Крім того, забезпечуючи безперервне з'єднання".

Також очікується, що сигнал 5G RAN буде складатися з менших антен у порівнянні з нинішніми, розташованих набагато ближче до користувача.

5G розроблений для задоволення високих стандартів, враховуючи розподілені сервери по всій мережі для досягнення необхідної затримки", - розповідає Віллота про зміни, які забезпечує 5G.

Пропозиція магістерської роботи Віллоти полягала в тому, щоб встановити контроль допуску для запитів мережевих зрізів (NSLR) в 5G за допомогою навчання з підкріпленням (Reinforcement Learning).

Network Slicing - це технологія, яка дозволяє створювати декілька віртуальних ізольованих мереж (так званих Network Slices), що використовують одну і ту ж фізичну мережеву інфраструктуру.

Кожен фрагмент мережі створюється на вимогу і пристосований до різноманітних вимог послуг 5G.

Очікується, що провайдери мережевих зрізів (NSP) отримають кілька запитів на створення мережевих зрізів від кількох орендарів.

Метод машинного навчання Reinforcement Learning використовується для прийому запитів, що надходять, оптимізуючи використання ресурсів і прибуток ПІШ.

Крім того, ядро 5G використовує технології віртуалізації, надаючи індивідуальні послуги відповідно до кожного конкретного попиту галузі або бізнес-сегменту.

Це означає, що мережевими ресурсами буде легше керувати, щоб надавати користувачам і компаніям необхідні їм ресурси.

Наведемо кілька прикладів того, що дасть користувачам технологія 5G:

– Віртуальна та доповнена реальність. Низька затримка 5G дає змогу покращити симуляції, наприклад, в іграх з використанням окулярів віртуальної реальності.

– Тактильний інтернет. Мається на увазі маніпулювання об'єктами за допомогою дотиків. Людино-машинна взаємодія повинна відбуватися в режимі реального часу, з наднизькою затримкою і надзвичайно високою доступністю.

– Зв'язок між машинами. Також відомий як M2M - це обмін даними між машинами з мінімальним втручанням людини або взагалі без нього. Це дозволяє системам контролювати себе і реагувати відповідно.

– Автономне водіння. Транспортні засоби зможуть спілкуватися з іншими пристроями, що підключаються, і досягати більш ефективного та безпечного досвіду водіння.

Коли ця дивовижна технологія з'явиться у мене вдома?

Початкові послуги почали надаватися в деяких країнах у 2019 році. Проте, всесвітня доступність очікується до 2025 року.

Мобільний зв'язок продовжуватиме розвиватися, і в якийсь момент ми будемо пристосовані до частих удосконалень.

Дослідники вже говорять про особливості наступника 5G - 6G.

Технології прискорюються, і хоча важко прийняти ідею 6G, деякі вчені вже говорять про 7G.

Однак для цього потрібно a час, щоб дістатися туди.

Довідка:

Agiwal, M., Roy, A., & Saxena, N. (2016). Бездротові мережі 5G наступного покоління: Комплексне дослідження. Опитування та навчальні посібники IEEE з комунікацій, 18(3), 1617-1655.

____

Який ваш досвід роботи з Mind the Graph? Поділіться з нами своєю думкою, нам важливий ваш зворотній зв'язок, щоб ми могли покращити платформу для вас і багатьох інших.

Натисніть тут щоб залишити нам відгук, і тут. щоб почати свої творіння цього дня!

Якщо ви тут новачок, ви можете ознайомитися з нашими ілюстрації і шаблони доступний для всіх користувачів Mind the Graph.
А також, ви можете прочитати більше контенту на Блог Mind the Graphі відчуйте натхнення від усього наукового контенту!

П'яте покоління - майбутнє телекомунікацій

Підпишіться на нашу розсилку

Про Фабріціо Памплону