Декабрь 2017 года стал важным этапом для беспроводных стандартов следующего поколения: первая половина стандарта 1G-5G нового радио (5G NR) была утверждена 3GPP. И еще одна веха быстро приближается в июне этого года, чтобы ратифицировать вторую половину фазы 1 5G NR. По мере того как стандарты проходят завершающие этапы испытаний, коммерческие устройства и инфраструктура, построенные вокруг этого стандарта, проходят предварительные испытания и испытания непосредственно на месте монтажа. Все это означает, что коммерческое развертывание 5G приближается.
На Mobile World Congress в феврале, многочисленные демонстрации 5G рекламировали обещанные высокие скорости, и демонстрирующие яркие приложения, такие как виртуальная реальность. Сравнивая Mobile World Congress 2018 и 2017 года, достижения в области технологий впечатляют, если не сказать больше. Одним из самых впечатляющих аспектов 5G является то, что это не просто новый мобильный стандарт. По всему стандарту существует целая экосистема, охватывающая широкий спектр отраслей и приложений.
В отличие от предыдущих стандартов, стандарт 5G намеренно включает в себя показатели производительности, позволяющие использовать приложения, отличные от традиционных мобильных широкополосных приложений. Разумеется, есть метрика производительности для улучшения расширенной мобильной широкополосной связи в 5G, но существуют дополнительные показатели производительности для увеличения количества устройств одновременного подключения к сети. Кроме того, существует спецификация задержки.
Увеличение количества подключаемых устройств поможет включить интернет вещей (IoT) и промышленных интернет вещей (IIoT) в масштабе, который не может быть реализован только благодаря сегодняшним возможностям LTE. Спецификация скрытого состояния позволит приложениям, где необходима детерминированная связь (подумайте о любом приложении, в котором на кону человеческая жизнь) или когда технология будет взаимодействовать в реальном времени с людьми. Хотя каждая из этих трех областей спецификации позволяет использовать новые и расширенные варианты использования, комбинация всех трех вместе создает богатую экосистему приложений вокруг 5G. На рисунке ниже показано, как различные приложения будут использовать преимущества различных аспектов производительности 5G:
Сохранение совместимости стандартов и новые выпуски
Как уже упоминалось выше, стандартный выпуск 3GPP в декабре — это только первый из многих выпусков (рисунок ниже). 5G будет следовать аналогичному циклу проектирования, как и LTE. В течение последних девяти лет с момента его создания было выпущено несколько выпусков и множество обновлений стандартов для LTE. LTE был впервые представлен в версии 3GPP 8. В настоящее время 3GPP работает над завершением выпуска 15, который будет включать спецификации 5G NR.
В декабре произошло «замораживание» конкретного варианта использования 5G NR, называемого прецедентом использования без остатка (NSA). Когда выпуск 15 будет заморожен в июне 2018 года, он будет включать в себя 5G NR NSA, а также спецификации для варианта использования Stand Alone (SA). Случай использования NSA 5G NR важен, потому что он будет работать, используя базовую сеть LTE. Это означает, что новая инфраструктура не должна быть развернута и установлена для работы 5G NR NSA. Версия SA будет использовать базовую сеть 5G и, скорее всего, потребует установки нового сетевого оборудования.
В течение следующих нескольких месяцев исследователи будут усердно работать над окончательной доработкой стандарта для варианта использования 5G NR SA. И поставщики оборудования будут разрабатывать оборудование, которое сможет поддерживать автономный вариант использования после его выпуска.
2018 год станет захватывающим годом для 5G. В дополнение к 3GPP, охватывающей выпуск 15, также будет более раннее развертывание 5G на потребительском рынке.На Всемирном мобильном конгрессе Huawei продемонстрировала базовую станцию 5G, Samsung продемонстрировала тестирование устройств совместимости (IODT) с его базовой станцией с частотой 28 ГГц 5G NR, а Qualcomm продемонстрировала IODT для своего 28-ГГц совместимого UE с базовыми станциями от Ericsson и Nokia. Эти демонстрации показывают, что у поставщиков оборудования есть разработки, которые почти готовы к развертыванию, и Qualcomm выделяет жирным шрифтом на своем веб-сайте то, что компания работает над тем, чтобы сделать 5G коммерческой реальностью уже в 2019 году.
Старт новой технической революции
По мере того, как 5G начнет развертываться и станет широко доступным, также начнет появляться целый ряд новых технологий и приложений, построенных вокруг 5G. Уникальная хартия 5G для добавления скрытых и пропускных возможностей в официальную спецификацию позволяет сделать приложения, которые звучали футуристически всего несколько лет назад.
Прекрасным примером этого является виртуальная реальность (ВР). Чтобы иметь полный опыт ВР, необходимо рассмотреть несколько ключевых проблем. Во-первых, пользователи захотят получить полное 360-градусное представление (полный обзор) с высоким разрешением для своего виртуального мира. Это означает, что камеры должны постоянно захватывать видео высокой четкости на 360 градусов. Затем эти видеоролики будут передаваться из камеры на базовую станцию сотовой связи. Оттуда они должны быть переданы конечному пользователю. Высокие скорости передачи данных, которые 5G обещают, могут легко выполнить эту задачу и обеспечить достаточную пропускную способность для потока видео нескольким пользователям одновременно.
Другим очень важным аспектом виртуальной реальности является скрытность. Если у кого-то есть гарнитура виртуальной реальности (очки), и он поворачивает голову, виртуальная среда вокруг него также должна измениться не менее чем за 1 мс. Если латентность превышает 1 мс, мозг человека обнаруживает эту задержку, и большинство людей испытывает сильную тошноту. Из-за комбинированных улучшенных скоростей мобильной широкополосной связи и спецификации задержки в течение 1 мс в 5G возможно использование виртуальной реальности через мобильную сеть.
Виртуальная реальность существует в той или иной форме в течение многих лет, но способность пользоваться ВР через мобильную сеть сделает возможными новые приложения для виртуальной реальности. Одним из горячих приложений для виртуальной реальности являются спортивные мероприятия. Представьте, что вы можете смотреть футбольный матч с точки зрения одного из игроков на поле. Или практически стоять на 50-ярдовой линии и наблюдать за действиями, происходящими вокруг вас.
Небольшая демонстрация этого типа технологий произошла на Олимпиаде Пхёнчхан в начале этого года. На катке было поставлено 100 камер, и данные были переданы в прямом эфире в павильон технологии 5G. Люди в павильоне могли надевать гарнитуру виртуальной реальности и «проживать» события так, как если бы они выполняли их.
Влияние на интернет вещей и промышленных интернет вещей
Возможность 5G подключать к сети в 100 раз больше устройств позволит интернет вещей (IoT) и промышленных интернет вещей (IIoT) действительно взлететь. IoT существует сегодня лишь «в некоторой степени», и больше устройств, поступающих на рынок, связано именно с интернетом.
Для потребителей эти устройства варьируются от полезных до интересных, и, часто выглядят странно. Но для промышленности интернет вещей предлагает захватывающие новые функции и функциональность для умных заводов. Когда каждая машина и устройство на предприятии смогут постоянно сообщать статистику и эффективность в отношении состояния, то стареющее оборудование может быть отремонтировано до того, как оно сломается, что в свою очередь даст возможность потенциально избегать и многих других проблем, связанных с незапланированными простоями.
Комбинируя промышленные интернет вещей с дополненной реальностью (AR), машинным обучением и искусственным интеллектом (AI), технические специалисты смогут просматривать состояние и информацию о механизме с помощью очков дополненной реальности или на планшете непосредственно на производстве, а искусственный интеллект может помочь быстро диагностировать проблемы. В целом, 5G имеет потенциал для того, чтобы ускорить процессы производства, а также сделать их дешевле и безопаснее.
Управление автономными автомобилями
Автономные транспортные средства, вероятно, являются одним из самых «горячих» и наиболее ожидаемых приложений, в которых будут задействован 5G. В настоящее время автомобили, которые работают автономно, делают это, используя комбинацию различных датчиков и обработки фотографий и видео. Будущие автомобили с самостоятельным вождением по-прежнему должны быть оснащены многочисленными датчиками и иметь возможность обрабатывать данные с датчиков, но добавление автомобильных коммуникаций необходимо для того, чтобы повысить рейтинг автономных автомобилей. Проще говоря, транспортным средствам нужен способ общения друг с другом. Связь между автомобилем (V2V) будет использоваться для обмена данными о дорожных условиях и условиях окружающей среды, а также информацией о маршруте, такой как предвидение остановок или поворотов влево.
Кроме того, транспортные средства должны будут иметь возможность связываться с несколькими различными типами устройств, такими как сотовые базовые станции и другие интеллектуальные устройства, такие как смарт-фонарный столб или уличный знак, который может передавать дорожные условия или данные об окружающей среде проезжающим транспортным средствам. Тела исследований вокруг этого называется транспортным средством для всех (V2X) коммуникаций. Аспект латентности 5G будет иметь решающее значение для получения информации для транспортных средств. Например, недостаточно быстрое торможение, чтобы реагировать на объект на дороге из-за слишком большой задержки в линии связи, может привести к травме или смерти для пассажиров в автомобиле. Таким образом, сверхнадежная связь для автономных автомобилей является обязательной.
Большая пропускная способность 5G также будет играть важную роль в V2X. Автомобиль на светофоре сможет загружать и выгружать информацию о своем текущем местоположении из соседней базовой станции. Это позволяет автомобилю собирать данные с датчиков, но обработка может быть реализована на основной станции или потенциально в облаке. По мере совершенствования технологии обработки обновления могут быть перенесены в сотовую инфраструктуру, и старые автомобили все равно смогут воспользоваться этими обновлениями без изменения их аппаратного обеспечения.
Хотя текущая версия спецификации 3GPP не содержит никаких спецификаций для V2X, 5G является развивающимся стандартом, а релиз в декабре 2017 года является первым из многих. Временная шкала на рисунке выше показывает планы релиза 16 в конце 2019 года, и этот выпуск представляет собой этап 2 5G NR.
Текущие исследования, изложенные на этапе 2, включают в себя интегрированное устройство доступа (IAB) для централизованной обработки обратного хода, решение проблем совместного использования нелицензионного спектра для мобильной связи и V2X. 3GPP направлена на решение этих вопросов, как и множество «других участников» на этапе 2. Хотя 5G будет внедряться в коммерческие продукты в конце 2018 и 2019 годов, этап исследований 5G все еще продолжается.
По мере того, как стандарты 5G укрепляются, а устройства с поддержкой 5G начинают выходить на рынок, мы все больше будем ощущать глобальное влияние 5G. Это будет неотъемлемая часть многих аспектов повседневной жизни, от развлечений до умных городов. Это, безусловно, только начало захватывающей и новой эры беспроводной технологии.
