5G para o mundo inteligente

Acredita-se amplamente que a verdadeira revolução da Internet das Coisas será causada apenas pela popularização da rede de Internet móvel de quinta geração. Essa rede ainda será criada, mas os negócios não estão olhando para ela agora com a introdução da infraestrutura de IoT.

Especialistas esperam que o 5G não seja uma evolução, mas uma transformação completa da tecnologia móvel. Isso deve transformar toda a indústria associada a esse tipo de comunicação. Em fevereiro de 2017, durante uma apresentação no Mobile World Congress em Barcelona, ​​​​um representante da Deutsche Telekom chegou a afirmar que devido à smartphones deixarão de existir. Quando se tornar popular, estaremos sempre online, com quase tudo o que nos rodeia. E dependendo de qual segmento de mercado usará essa tecnologia (telemedicina, chamadas de voz, plataformas de jogos, navegação na web), a rede se comportará de maneira diferente.

Velocidade de rede 5G em comparação com soluções anteriores

Durante o mesmo MWC, foram mostradas as primeiras aplicações comerciais da rede 5G - embora esta redação levante algumas dúvidas, pois ainda não se sabe o que será de fato. As suposições são completamente inconsistentes. Algumas fontes afirmam que se espera que o 5G forneça velocidades de transmissão de dezenas de milhares de megabits por segundo para milhares de usuários simultaneamente. A especificação preliminar para 5G, anunciada há alguns meses pela União Internacional de Telecomunicações (ITU), sugere que os atrasos não ultrapassarão 4 ms. Os dados devem ser baixados a 20 Gbps e carregados a 10 Gbps. Sabemos que a ITU quer anunciar a versão final da nova rede neste outono. Todos concordam em uma coisa - a rede 5G deve fornecer conexão sem fio simultânea de centenas de milhares de sensores, o que é fundamental para a Internet das coisas e serviços onipresentes.

Empresas líderes como AT&T, NTT DOCOMO, SK Telecom, Vodafone, LG Electronic, Sprint, Huawei, ZTE, Qualcomm, Intel e muitas outras deixaram claro seu apoio à aceleração do cronograma de padronização 5G. Todas as partes interessadas querem começar a comercializar este conceito já em 2019. Por outro lado, a União Europeia anunciou o plano 5G PPP () para determinar a direção do desenvolvimento das redes de próxima geração. Até 2020, os países da UE devem liberar a frequência de 700 MHz reservada para este padrão.

A rede 5G é um presente de novas tecnologias

Coisas simples não precisam de 5G

Segundo a Ericsson, no final do ano passado, 5,6 bilhões de dispositivos estavam em operação em (, IoT). Destes, apenas cerca de 400 milhões trabalhavam com redes móveis, e o restante com redes de curto alcance como Wi-Fi, Bluetooth ou ZigBee.

O verdadeiro desenvolvimento da Internet das Coisas é muitas vezes associado às redes 5G. As primeiras aplicações de novas tecnologias, inicialmente no setor empresarial, podem aparecer em dois a três anos. No entanto, podemos esperar acesso a redes de próxima geração para clientes individuais não antes de 2025. A vantagem da tecnologia 5G é, entre outras coisas, a capacidade de lidar com um milhão de dispositivos montados em uma área de um quilômetro quadrado. Parece um número enorme, mas se você levar em conta o que a visão da IoT diz sobre cidades inteligentesem que, além da infraestrutura urbana, estão conectados veículos (incluindo carros autônomos) e domésticos (casas inteligentes) e equipamentos de escritório, bem como, por exemplo, lojas e mercadorias neles armazenadas, esse milhão por quilômetro quadrado deixa de parecer tão grande. Especialmente no centro da cidade ou áreas com alta concentração de escritórios.

Esteja ciente, no entanto, que muitos dispositivos conectados à rede e os sensores colocados neles não exigem velocidades muito altas, pois transmitem pequenas porções de dados. A Internet ultrarrápida não é necessária para um caixa eletrônico ou terminal de pagamento. Não é necessário ter um sensor de fumaça e temperatura no sistema de proteção, informando, por exemplo, um fabricante de sorvete sobre as condições dos refrigeradores nas lojas. Altas velocidades e baixa latência não são necessárias para monitorar e controlar a iluminação pública, para transmitir dados de medidores de eletricidade e água, para controle remoto usando um smartphone de dispositivos domésticos conectados à IoT ou em logística.

Hoje, embora tenhamos a tecnologia LTE, que nos permite enviar várias dezenas ou até centenas de megabits de dados por segundo pelas redes móveis, uma parte significativa dos dispositivos que operam na Internet das coisas ainda usa Redes 2G, ou seja está à venda desde 1991. padrão GSM.

Para superar a barreira de preço que desencoraja muitas empresas de usar a IoT em suas atividades atuais e, assim, retarda seu desenvolvimento, foram desenvolvidas tecnologias para construir redes projetadas para suportar dispositivos que transmitem pequenos pacotes de dados. Essas redes utilizam tanto as frequências utilizadas pelas operadoras móveis quanto a banda não licenciada. Tecnologias como LTE-M e NB-IoT (também chamado de NB-LTE) operam na banda usada pelas redes LTE, enquanto o EC-GSM-IoT (também chamado de EC-EGPRS) usa a banda usada pelas redes 2G. Na faixa não licenciada, você pode escolher entre soluções como LoRa, Sigfox e RPMA.

Todas as opções acima oferecem uma ampla gama e são projetadas de forma que os dispositivos finais sejam o mais baratos possível e consumam o mínimo de energia possível e, portanto, funcionem sem trocar a bateria, mesmo por vários anos. Daí seu nome coletivo - (baixo consumo de energia, longo alcance). As redes LPWA que operam nas faixas disponíveis para operadoras móveis precisam apenas de uma atualização de software. O desenvolvimento de redes LPWA comerciais é considerado pelas empresas de pesquisa Gartner e Ovum como um dos eventos mais importantes no desenvolvimento da IoT.

Os operadores usam tecnologias diferentes. A holandesa KPN, que lançou sua rede nacional no ano passado, escolheu LoRa e está interessada em LTE-M. O grupo Vodafone escolheu o NB-IoT - este ano começou a construir uma rede na Espanha e tem planos de construir essa rede na Alemanha, Irlanda e Espanha. A Deutsche Telekom escolheu o NB-IoT e anuncia que sua rede será lançada em oito países, incluindo a Polônia. A espanhola Telefonica escolheu Sigfox e NB-IoT. A Orange na França começou a construir uma rede LoRa e então anunciou que começaria a lançar redes LTE-M da Espanha e da Bélgica nos países em que opera e, portanto, provavelmente também na Polônia.

A construção da rede LPWA pode significar que o desenvolvimento de um ecossistema IoT específico começará mais rápido que as redes 5G. A expansão de uma não exclui a outra, pois ambas as tecnologias são essenciais para a rede inteligente do futuro.

Conexões sem fio 5G provavelmente precisarão muito de qualquer maneira energia. Para além das gamas referidas, deverá ser lançada no ano passado uma forma de poupar energia ao nível dos dispositivos individuais. plataforma web bluetooth. Ele será usado por uma rede de lâmpadas inteligentes, fechaduras, sensores, etc. A tecnologia permite que você se conecte a dispositivos IoT diretamente de um navegador ou site sem a necessidade de aplicativos especiais.

Visualização da tecnologia Web Bluetooth

5G antes

Vale saber que algumas empresas buscam a tecnologia 5G há anos. Por exemplo, a Samsung trabalha em suas soluções de rede 5G desde 2011. Durante esse tempo, foi possível alcançar uma transmissão de 1,2 Gb/s em um veículo que se deslocava a uma velocidade de 110 km/h. e 7,5 Gbps para um receptor fixo.

Além disso, redes 5G experimentais já existem e foram criadas em colaboração com várias empresas. No entanto, no momento ainda é cedo para falar sobre a padronização iminente e verdadeiramente global da nova rede. A Ericsson está testando na Suécia e no Japão, mas os pequenos dispositivos de consumo que funcionarão com o novo padrão ainda estão longe. Em 2018, em cooperação com a operadora sueca TeliaSonera, a empresa lançará as primeiras redes 5G comerciais em Estocolmo e Tallinn. Inicialmente será redes urbanas, e teremos que esperar até 5 pelo 2020G “full-size”. A Ericsson ainda tem primeiro telefone 5G. Talvez a palavra "telefone" seja a palavra errada, afinal. O aparelho pesa 150 kg e você tem que viajar com ele em um grande ônibus armado com equipamentos de medição.

Em outubro passado, as notícias da estreia da rede 5G vieram da distante Austrália. No entanto, esses tipos de relatórios devem ser abordados à distância - como você sabe, sem um padrão e especificação 5G, que um serviço de quinta geração foi lançado? Isso deve mudar assim que o padrão for acordado. Se tudo correr conforme o planejado, as redes 5G pré-padronizadas farão sua primeira aparição nos Jogos Olímpicos de Inverno de 2018 na Coreia do Sul.

Ondas milimétricas e células minúsculas

O funcionamento da rede 5G depende de várias tecnologias importantes.

Estação base fabricada pela Samsung

Primeiro conexões de ondas milimétricas. Mais e mais dispositivos estão se conectando uns aos outros ou à Internet usando as mesmas frequências de rádio. Isso causa perda de velocidade e problemas de estabilidade de conexão. A solução pode ser mudar para ondas milimétricas, ou seja, na faixa de frequência de 30-300 GHz. Eles são usados ​​atualmente em particular em comunicações por satélite e radioastronomia, mas sua principal limitação tem sido seu curto alcance. Um novo tipo de antena resolve esse problema, e o desenvolvimento dessa tecnologia ainda está em andamento.

A tecnologia é o segundo pilar da quinta geração. Os cientistas se gabam de que já são capazes de transmitir dados usando ondas milimétricas a uma distância de mais de 200 m. E literalmente a cada 200-250 m nas grandes cidades pode haver, ou seja, pequenas estações base com consumo de energia muito baixo. No entanto, em áreas menos povoadas, as "células pequenas" não funcionam bem.

Isso deve ajudar com o problema acima Tecnologia MIMO nova geração. MIMO é uma solução também utilizada no padrão 4G que pode aumentar a capacidade de uma rede sem fio. O segredo está na transmissão multi-antena nos lados de transmissão e recepção. As estações de próxima geração podem lidar com oito vezes mais portas do que hoje para enviar e receber dados ao mesmo tempo. Assim, a taxa de transferência da rede aumenta em 22%.

Outra técnica importante para o 5G é que "formação de feixe“. É um método de processamento de sinal para que os dados sejam entregues ao usuário ao longo da rota ideal. ajuda as ondas milimétricas a atingirem o dispositivo em um feixe concentrado, em vez de uma transmissão omnidirecional. Assim, a força do sinal é aumentada e a interferência é reduzida.

O quinto elemento da quinta geração deve ser o chamado duplex completo. Duplex é uma transmissão bidirecional, ou seja, aquela em que a transmissão e recepção de informações é possível em ambas as direções. Full duplex significa que os dados são transmitidos sem interrupção de transmissão. Esta solução está sendo constantemente aprimorada para alcançar os melhores parâmetros.

 

Sexta geração?

No entanto, os laboratórios já estão trabalhando em algo ainda mais rápido que o 5G - embora, novamente, não saibamos exatamente qual é a quinta geração. Cientistas japoneses estão criando uma futura transmissão de dados sem fio, por assim dizer, a próxima sexta versão. Consiste em usar frequências de 300 GHz e superiores, e as velocidades alcançadas serão de 105 Gb/s em cada canal. A pesquisa e o desenvolvimento de novas tecnologias vêm acontecendo há vários anos. Em novembro passado, foram alcançados 500 Gb/s usando a banda de 34 GHz terahertz e depois 160 Gb/s usando um transmissor na banda de 300-500 GHz (oito canais modulados em intervalos de 25 GHz). ) - ou seja, resultados muitas vezes superiores às capacidades esperadas da rede 5G. O último sucesso é o trabalho de um grupo de cientistas da Universidade de Hiroshima e funcionários da Panasonic ao mesmo tempo. As informações sobre a tecnologia foram postadas no site da universidade, as suposições e o mecanismo da rede terahertz foram apresentados em fevereiro de 2017 na conferência ISSCC em San Francisco.

Como você sabe, um aumento na frequência de operação não apenas permite uma transferência de dados mais rápida, mas também reduz significativamente o alcance possível do sinal e também aumenta sua suscetibilidade a todos os tipos de interferência. Isso significa que é necessário construir uma infraestrutura bastante complexa e densamente distribuída.

Também vale a pena notar que revoluções - como a rede 2020G planejada para 5 e depois a hipotética rede terahertz ainda mais rápida - significam que milhões de dispositivos precisam ser substituídos por versões adaptadas aos novos padrões. É provável que isso diminua significativamente a taxa de mudança e faça com que a revolução pretendida realmente se torne uma evolução.

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