Pe măsură ce lansarea de 5 g se apropie, rămân întrebări

Cu câteva săptămâni în urmă, am participat la Summit-ul Brooklyn 5G la NYU Tandon School of Engineering, unde am fost surprins de progresele înregistrate în construirea rețelelor 5G și de incertitudinea care există încă în ceea ce privește utilizările și economia 5G în general.

Mulți participanți m-au asigurat că voi utiliza un telefon 5G până la summitul de anul viitor și cei mai mulți erau convinși că vom avea nevoie de noile rețele pentru a face față creșterilor traficului.

Reamintim că 5G nu este o singură tehnologie, ci o varietate de tehnologii care lucrează împreună. Acoperă o gamă largă de spectru de la bandă joasă (cum ar fi 600 MHz), care poate parcurge o distanță lungă, dar cu viteze relativ mai lente; până la banda medie (cum ar fi 2, 5 sau 3, 5 GHz); până la bandă înaltă (cum ar fi 28 sau 39GHz, uneori numite undă milimetrică sau mmWave), care poate fi foarte rapid - am auzit ingineri vorbind despre viteze teoretice de 5 sau mai multe Gbps, dar nu călătorește foarte departe.

Standardele mobile sunt definite în cea mai mare parte de organismul de standarde 3GPP, un grup care include aproape toți jucătorii importanți ai ecosistemului mobil global și care a dezvoltat standardele de bază pentru 3G (așa cum sugerează numele) și 4G LTE (inițial pe termen lung evoluția standardului 3G). În mod obișnuit, aceste standarde sunt adoptate în cele din urmă de organul de standarde de comunicare ITU și mai larg. 3GPP a emis noi versiuni ale standardelor sale aproape anual și se îndreaptă către o specificație 5G, care se concentrează pe trei domenii majore: bandă mobilă mobilă amplificată (eMBB), comunicații ultra fiabile de slabă latență (URLLC) și comunicații masive de tip mașină (MMTC).

Dintre acestea, prima este ceea ce credem de obicei ca o aplicație pentru consumatori - ceea ce face ca telefoanele noastre să funcționeze mai repede - și asta se bazează pe majoritatea implementărilor inițiale 5G. (Unele rețele timpurii vor fi de asemenea implementate pentru wireless fix.) Celelalte două domenii - URLLC și mMTC - sunt destinate în mare parte aplicațiilor industriale sau de afaceri, deși pot avea aplicații pentru consumatori, iar eu am auzit despre vehicule autonome cu VR mobil, deși asta mi se pare mai mult o aplicație de nișă.

Dar este posibil ca aceste aplicații mai industriale și comerciale să evolueze într-adevăr odată cu standardele 5G; până la urmă, deja vedem telefoane care promit „gigabit LTE” în ​​rețelele 4G și este greu de prevăzut ce aplicații vor necesita mai multă viteză pentru consumatorii individuali. Totuși, viteza suplimentară și designul rețelei promis de 5G pot fi necesare doar pentru a gestiona traficul în creștere. Voi vorbi mai multe despre cazurile de utilizare în următoarea mea postare.

Rețele gata de plecare

Melissa Arnoldi, președinte Tehnologie și Operațiuni pentru AT&T Communications, a remarcat necesitatea rețelelor care gestionează mai eficient traficul, indiferent de aplicație. Ea a spus că rețeaua mobilă a companiei a înregistrat o creștere a traficului de date de 360.000 la sută din 2007 și că nu există „semne de încetinire”. În prezent, videoclipul reprezintă mai mult de jumătate din trafic și se așteaptă ca acesta să crească până la 75 la sută până în 2020.

5G este necesar pentru a gestiona acest trafic, precum și pentru a permite aplicații precum realitate augmentată și virtuală, vehicule autonome și drone, a spus Arnoldi, menționând că mașinile cu autovehicule au nevoie de conectivitate de fiabilitate ridicată și latență aproape în timp real - în mod ideal mai puțin decât 5 milisecunde.

Gestionarea acestui trafic va necesita rețele definite de software, a spus Arnoldi, menționând că AT&T a fost principalul motor din spatele ONAP (Open Network Automation Platform). Ea se așteaptă ca AT&T va muta 65% din traficul său pe rețelele definite de software până la sfârșitul anului.

AT&T intenționează să fie primul transportator american care are la dispoziție până la sfârșitul anului standardul mobil 5G, în 12 orașe. Ea a discutat despre un pilot de retail pe care firma îl conduce la Waco, Texas, care a prezentat sute de utilizatori într-un magazin de vânzare cu amănuntul pentru a demonstra modul în care mmWave ar putea funcționa într-un astfel de mediu și despre piloții din Kalamazoo și South Bend, unde compania a creat un capăt complet de 5G -pentru rețeaua finală și a văzut că semnalele mmWave pot livra viteze de 1 Gbps până la 900 de metri, fără impact din cauza vremii și a semnalelor care penetrează materiale mai bine decât se aștepta.

Viteza este captivantă, a spus Arnoldi, dar latența este marea schimbare. Următoarea a descris aplicații, cum ar fi vânzarea cu amănuntul, cu virtualitate imersivă și realitate augmentată și semnalizare digitală în loc de manechine; sănătate; de fabricație; finanțare, cu lucruri precum ATM-urile care oferă video peste 5G fără fir fix; siguranța publică; și transport.

Bill Stone, vicepreședinte al dezvoltării tehnologice și planificării la Verizon, a caracterizat 5G ca o soluție polivalentă care permite operatorilor „să utilizeze software-ul și să tranșeze rețeaua pentru diferite cazuri de utilizare”. Pentru Verizon, wireless-ul fix va fi prima felie de rețea, dar este doar un singur caz de utilizare și va fi urmat rapid de bandă largă mobilă, a spus Stone.

Suportul lui Verizon al Verizon 5G Tech Forum a ajutat la accelerarea procesului 3GPP, iar în timp ce primele produse Verizon nu vor fi complet bazate pe standarde, intenționau să treacă foarte repede la standardul 3GPP. El a subliniat planurile companiei de a utiliza bucăți de spectru mai mari, atunci când este posibil, creșterea densității celulare mici și trecerea la MIMO masiv (mai multe antene) în benzi mmWave, precum și creșterea numărului de antene din alte benzi.

Stone a declarat că Verizon se așteaptă să fie primul cu 5G fix wireless și a remarcat că în teste ar putea deja să ofere un serviciu de 80 Gbps la 2.000 de metri de nod. Dar el a spus că compania se bazează pe o singură rețea, cu mai multe felii, și că prioritatea companiei este „Mobile, Mobile, Mobile”. Privind totuși, însă, a spus că un cloud compatibil cu 5G și „marginea inteligentă”, precum și aplicațiile de automatizare industrială, vor conduce cazuri noi de utilizare.

Seizo Onoe, Arhitectul Tehnologic al NTT Docomo, a vorbit despre modul în care Docomo se asociază cu anumite industrii - auto, feroviar, construcții, servicii medicale etc. - la lansarea 5G. El poate fi argumentat pentru introducerea 5G, chiar dacă noile aplicații sunt incerte, a spus el, doar pentru că operatorii pot vedea capacitatea crescută de date cu un cost pe bit îmbunătățit.

Onoe și-a repetat argumentul începând cu anul trecut, ceea ce înseamnă că generația anterioară crește adesea chiar înainte de lansarea următoarei, așa cum s-a întâmplat cu 3G îmbunătățit (HSPA +) înainte de lansarea 4G LTE și că industria a cunoscut un succes mare doar cu o egalitate -generații numerotate. Dar el a sugerat că colaborarea dintre industrie ar putea schimba asta, deoarece vedem că se dezvoltă noi aplicații.

M-a interesat cel mai mult ideea lui că 5G ar putea fi generația finală atunci când vine vorba de mari descoperiri tehnologice. Onoe a spus că, deși o tehnologie particulară a definit fiecare dintre generațiile anterioare, 5G este de fapt o combinație de tehnologii, deci 5 ar putea fi numărul final, dacă nu putem inventa o nouă evoluție tehnologică. Cu toate acestea, el a menționat că „trucurile de marketing” ar putea însemna că vom vedea un număr viitor, și că, deși ar putea fi gimmicky, „este libertatea”.

Evoluția 5G

Multe dintre prezentări au intrat în detalii despre tehnologie și standarde și despre cum evoluează acestea.

Peiying Zhu, un coleg Huawei, a explicat modul în care 3GPP a aprobat în prezent lansarea 15 a standardului său, incluzând o versiune Non-Standalone (NSA), care descrie modul în care dispozitivele 5G ar putea funcționa într-o rețea bazată în cea mai mare parte pe aceeași infrastructură ca 4G LTE rețele. Ea a spus că munca se îndreaptă rapid către o versiune autonomă (SA) a standardului (unul în care atât radiourile, cât și nucleul rețelei sunt proiectate pentru 5G), la fel și lucrul la un Release 16, care va adăuga mai multe funcții.

Release 15 acceptă în mare parte lățimea de bandă mobilă îmbunătățită (eMBB), în timp ce versiunile ulterioare ar trebui să se încadreze într-o gamă mai largă de cerințe IoT, inclusiv "comunicații cu o latență ultra fiabilă și joasă, acces fără fir fix și comunicații masive de tipul mașinii", a spus Zhu.

Versiunea 15 include un „Radio nou 5G”, cu o varietate de funcții noi, iar Zhu a vorbit despre impactul pe care îl vor avea diferitele schimbări. Ea a discutat modul în care testele care utilizează spectrul de 3, 5 GHz au arătat o îmbunătățire de 10 ori a experienței utilizatorului, cu o zecime de latență și o zecime costul pe bit al soluțiilor existente, ceea ce face 5G foarte impresionant pentru banda largă mobilă îmbunătățită. Și Zhu a discutat alte detalii care ar putea face parte din versiunea 16 sau versiunea ulterioară a specificației care ar permite alte aplicații.

Mikael Höök, director de cercetare radio pentru Ericsson Research, a discutat, de asemenea, despre evoluția standardului pe măsură ce se îndreaptă către viziunea ITU-2020. El a vorbit despre modul în care noul radio este „ultra-ușor” (ceea ce înseamnă că reduce interferențele și puterile în jos atunci când nu este utilizat), oferind totodată o compatibilitate înainte, astfel încât să poată fi adăugate noi funcții. El a remarcat și cum poate folosi mai multe antene, a discutat cu latență scăzută și a spus că gama de spectru larg va oferi o mulțime de capabilități diferite.

Höök a subliniat că acest lucru poate funcționa în multe aplicații diferite, de la furnizarea unei acoperiri foarte rapide pe străzile și piețele aglomerate, până la oferirea de wireless fix în medii suburbane. El a vorbit și despre automatizarea fabricii.

În cadrul unei discuții panel care a urmat, s-a dezbătut mult dacă noua radio este adecvată pentru aplicațiile Internet of Things (IoT), Höök menționând standardele 4G existente - cum ar fi NB-IOT - și altele, inclusiv Zhu și Nokia Antti Toskala, vorbind despre cazuri noi de utilizare IoT care ar putea necesita lățime de bandă mai mare sau latență mai mică.

În cadrul industriei, unii dintre panelisti au încercat să răspundă la o întrebare despre cum se compară 5G cu standardele IEEE 802 (Wi-Fi), care funcționează de regulă pe spectru fără licență. Höök a spus că, în unele cazuri, spectrul fără licență este suficient de bun, dar nu atunci când aveți nevoie de „cinci puncte de fiabilitate”. Toskala a subliniat caracteristici precum autentificarea 3GPP și serviciile pe care companiile de telecomunicații le oferă furnizorilor, dar unii din audiență au împins din nou acest lucru. Zhu a vorbit despre modul în care 5G este conceput pentru coexistență, astfel încât atât standardele bazate pe 5G cât și cele 802 să funcționeze în aceleași locații.

Vorbind despre 5G în telefoanele inteligente, Arun Ghosh, directorul Grupului avansat de tehnologie wireless pentru AT&T Labs, a declarat că există încă un model de afaceri, deoarece LTE funcționează destul de bine. Ghosh a spus că 5G se referă într-adevăr la alte cazuri de afaceri, cum ar fi în cazul vehiculelor autonome, unde un număr mare de mașini conectate poate ajuta în zone precum evitarea coliziunilor. Dar aproape toți specialiștii au fost de acord că ar trebui să ne așteptăm ca telefoanele în viitorul apropiat să sprijine atât 5G și 4G LTE, cât și atât spectrul mmWave, cât și spectrul tradițional (sub-6GHz).

Toți specialiștii au fost de acord cu Ian Wong de la National Instruments, care a spus că „valul milimetric funcționează mai bine decât se aștepta”. De asemenea, mulți păreau de acord cu Zhu, care a spus că ar fi bine să existe trupe globale pentru 5G, iar ea a susținut 3, 5GHz ca o astfel de trupă.

5G și dincolo

În timp ce 5G tocmai se pregătește pentru prima sa lansare, cercetările continuă să o ducă la nivelul următor. Mulți vorbitori au vorbit despre următorii pași în standarde, dar alții s-au concentrat mai mult pe cercetările viitoare.

Thyaga Nandagopal, director adjunct al Direcției de calcul și comunicare (CCF) din cadrul Fundației Naționale a Științei, a vorbit despre cercetările semnificative care se fac în universități și laboratoare naționale, dar a adăugat că există o „vale a morții” între aceste instituții și corporații. Pentru a încerca să elimine acest decalaj, NSF a creat un program numit Platforme pentru Advanced Wireless Research (PAWR), în care un consorțiu al industriei și NSF contribuie fiecare cu 50 de milioane de dolari pentru a crea patru platforme la scară orașă pentru a face teste pentru generația viitoare. sisteme wireless. Aceste platforme sunt concepute pentru a oferi acces deschis cercetătorilor pentru a testa idei pentru sisteme noi.

Primele două sisteme sunt în Salt Lake City și New York. În Salt Lake City, Universitatea din Utah și Rice University creează proiecte cunoscute sub numele de POWDER (Platforma pentru Open Wireless, bazată pe date de cercetare experimentală) și RENEW (un Eco-sistem Reconfigurabil pentru wireless de ultimă generație).

În New York, proiectul se numește COSMOS (Cloud Enhanced Open Software Defined Mobile Wireless Tested pentru City-Scale Deployment), care va fi condus de NYU Wireless, Columbia și Rutgers. COSMOS a fost proiectat pentru a testa o varietate de tehnologii noi într-un mediu urban complex. Alte două platforme vor fi desemnate până în iulie 2019.

Într-adevăr, la conferință, Ted Rappaport, de la NYU Tandon și un director fondator al NYU Wireless, a remarcat că a fost impresionat de viteza adoptării tehnologiei mmWave. El a scris unele dintre primele lucrări pe această temă și a contribuit la fondarea NYU Wireless în 2012 și la conferința Brooklyn 5G în 2014. Apoi, a spus el, a existat scepticism în ceea ce privește dacă mmWave ar putea funcționa; de atunci a fost acceptat și este pe cale de comercializare.

Întrebat dacă proliferarea celulelor mici cu tehnologie mmWave ar putea fi o problemă nouă de sănătate, Rappaport a spus că, în timp ce „nu poți dovedi negativ”, frecvențele radio utilizate sunt cu șase ordine de mărime sub frecvența necesară radiațiilor ionizante de acest fel. creat de razele X (care se corelează cu o probabilitate crescută de cancer). În plus, el a menționat că celulele mici și antenele direcționale reduc atât puterea, cât și incidența contactului și m-a indicat către un studiu al Institutelor Naționale de Sănătate pe care l-a co-scris intitulat „Safe for Generations to Come”, care prezintă acest lucru.

Mai târziu, Rappaport mi-a arătat cercetări că el și alții de la universitate se ocupă de lucruri precum utilizarea spectrului de 140 GHz pentru comunicații și mai rapide, poate pentru un viitor standard. Alții la conferință vorbeau, de asemenea, despre 90 GHz și frecvențe mai mari în banda D.

Totul depinde de perspectiva ta; pe de o parte, 5G se poate apropia de linia de sosire, în termeni de a fi în sfârșit gata de lansare. Dar pe de altă parte, în multe feluri, abia începe.