Работа над невероятными ценами 5G
2G беспроводной связи с поддержкой текстовых сообщений и 3G позволили нам заниматься серфингом в Интернете. Теперь потребители, испытывающие потребность в данных, задаются вопросом, что будет возможно с помощью 5G, который поддерживает скорости в 10 раз быстрее, чем сегодняшние сети 4G, и предлагает задержку в 1 миллисекунду.
Термин 5G в настоящее время не определен, и потребуется некоторое время, прежде чем мы сможем увидеть его полезность в современных технологиях. Хотя правила для 5G не могут быть доработаны до 2020 года, многие компании и университеты оценивают свое оборудование 5G до стандартизации.
Технология 5G нуждается в развитии в различных аспектах техники. Например, перед тем, как прийти к окончательному проекту, компаниям необходимо всесторонне исследовать различные радиоархитектуры, антенны и даже методы обработки сигналов.
Качество обслуживания очень сильно отличается среди пользователей сотовых сетей. Изображение предоставлено МСЭ
Плюсы и минусы связи 5G
Традиционные сотовые сети основаны на полосах 6-6 ГГц, которые на данный момент очень переполнены. Недостаточный свободный спектр на этих частотах не позволяет получать высокие скорости передачи данных. Чтобы доставлять данные со значительно более высокими скоростями, 5G будет использовать миллиметровые волны, которые официально определяются как сигналы с частотами от 30 до 300 гигагерц.
Хотя связь на более высоких частотах обеспечивает невероятно высокие скорости передачи данных, существует большая проблема в отношении диапазона охвата. Проходя через молекулы воды и воздуха, высокочастотные сигналы испытывают гораздо большее ослабление по сравнению с сигналами суб-6 ГГц. В результате для одного и того же диапазона покрытия сеть 5G будет нуждаться в большей мощности, чем традиционная сеть. Кроме того, нам потребуются более сложные методы обработки сигналов и / или существенное увеличение количества используемых базовых станций.
Некоторые эксперименты
В июле 2016 года Федеральная комиссия по связи США разрешила коммерческое использование некоторых высокочастотных полос, включая полосу частот около 28 ГГц. Verizon и AT & T тестировали свое оборудование 5G на частоте 28 ГГц. Хотя эта частота кажется привлекательной для 5G, AT & T также тестирует свою 15-ГГц пробную версию на сайте в Остине, штат Техас. Его лабораторные тесты показали скорость передачи данных 14 гигабит в секунду с каналом 15 ГГц.
В недавнем эксперименте, проведенном Keysight и UC San Diego, жизнеспособность для связи 5G была, по-видимому, доказана.
Keysight Сотрудничает с UC San Diego
Keysight Technologies сотрудничает с исследовательской группой Калифорнийского университета в Сан-Диего, чтобы построить самую длинную в мире двунаправленную фазированную матрицу 60-ГГц. 32-элементный массив достиг скорости передачи данных 4 Гбит / с, 2 Гбит / с и 500 Мбит / с на расстоянии 100 м, 300 м и 800 м, соответственно. На расстоянии до 300 метров связь может доставлять данные в восемь домов за раз.
По словам Габриэля М. Ребеза, уважаемого профессора в инженерной школе UC San Diego Jacobs Engineering, UC San Diego является мировым лидером в разработке недорогих передатчиков с фазированной решеткой для связи 5G и имеет 64-х и 256-элементные фазированные массивы с рабочими частотами от 6 до 100 ГГц.
Фото предоставлено Школьной техникой UC San Diego Jacobs
Высокопроизводительный процесс BiCMOS на кремниевом германии от TowerJazz позволил всей фазированной матрице работать с мощностью от 3 до 4 Вт в режиме передачи или в режиме приема. Процесс BiCMOS от ToweJazz, который обеспечивает 240-ГГц малошумящие биполярные транзисторы SiGe и CMOS-аналоговые устройства, подходит для 60-ГГц 802.11ad и других высокочастотных приложений, таких как радар, оптическая беспроводная связь и новые беспроводные стандарты.
Чтобы прототип и характеризовать линию связи 5G с фазированной решеткой, Keysight предоставил исследовательской группе генератор случайных сигналов M8195A, генератор векторных сигналов E8267D PSG и осциллограф высокой четкости DSOS804A. Кроме того, программное обеспечение компании позволило команде генерировать 60 ГГц сигнал 802.11ad, добиться цифрового предварительного искажения и повысить эффективность вектора ошибок (EVM).
Такие эксперименты доказывают выполнимость 5G, особенно для применений с фиксированной широкополосной связью, аналогичных тем, на которые фокусируется Verizon.
Сети фиксированной беспроводной связи Verizon 5G
Verizon, который уже тестирует 5G в своем штабе в Нью-Джерси, представил свое первоначальное коммерческое развертывание 5G с 2017 года до начала 2017 года.
Тем не менее, McAdam повторяет то, что компания означает путем развертывания 5G в 2017 году. Verizon установит сеть 5G для фиксированной беспроводной связи. Фиксированная беспроводная система позволяет осуществлять связь между двумя стационарными точками. Например, данные передаются от базовой станции к антенне на крыше, а пользователи внутри антенны получают доступ к широкополосному интернету через кабели Ethernet. Вместо того, чтобы идти в клетку до самого конца, они остановятся примерно на расстоянии от 200 до 1000 футов от дома и построят беспроводное соединение 5G с домом. По мнению некоторых аналитиков, это может быть доказательством потенциала технологии. Однако, поскольку истинный 5G должен доставлять высокоскоростные данные мобильным пользователям, а не некоторым фиксированным точкам, фиксированные беспроводные сети Verizon вызвали некоторую критику.
Пол Струхсакер, главный технический директор инвестиционной группы Carnegie Technologies, считает, что фиксированные беспроводные сети являются неудачными отвлекающими факторами и будут задерживать мобильные 5G.
Компания будет использовать ряд методов, таких как C-RAN, массивный MIMO и агрегация операторов.
Маленькая ячейка: дифференциатор в мире 5G
Такие компании, как Verizon и Sprint, уже используют небольшие ячейки для уплотнения своей сети и повышения ее емкости в относительно оживленных областях, таких как стадионы, арены и близлежащие торговые центры. В этих случаях большое количество пользователей подключается к одной башне, а использование небольших ячеек может значительно улучшить их охват и скорость связи. Тем не менее, Verizon далее подчеркивает, что мелкое уплотнение клеток и перепланирование спектра могут оказать огромное влияние на появление 5G.
Малые ячейки представляют собой узлы радиодоступа малой мощности, которые могут охватывать от 10 до 2 километров. Напротив, макроячейка имеет диапазон в несколько десятков километров. Мобильные операторы в настоящее время добиваются более эффективного управления использованием спектра в LTE Advanced и выгрузке данных в 3G посредством добавления небольших ячеек в ранее существовавшую сеть макроячейков.
Более того, для небольших общин в сельских районах небольшие клетки могут оказаться более экономичными, чем макроячейки. Чтобы обеспечить охват в сельских районах, Япония установила более 3000 небольших ячеек, которые используют спутниковый канал VSAT для подключения к базовой сети. Стоит отметить, что резервное обеспечение является одной из основных проблем в использовании небольших ячеек.
Кроме того, аналитики считают, что тесная связь с муниципалитетами играет важную роль в создании сети небольших ячеек.