5G为智能世界
人们普遍认为，只有第五代移动互联网网络的普及，才会引发真正的物联网革命。 无论如何都会创建这个网络，但是随着物联网基础设施的引入，企业现在并没有关注它。
专家预计 5G 不是一次演进，而是一次移动技术的彻底变革。 这应该会改变与此类通信相关的整个行业。 2017 年 XNUMX 月，在巴塞罗那举行的世界移动通信大会上，一位德国电信的代表甚至表示，由于 智能手机将不复存在. 当它变得流行时，我们将永远在线，几乎所有我们周围的东西。 并且根据将使用该技术的细分市场（远程医疗、语音通话、游戏平台、网页浏览），网络的行为会有所不同。
5G 网络速度与以前的解决方案相比
在同一个 MWC 期间，展示了 5G 网络的第一个商业应用——尽管这个措辞引起了一些怀疑，因为它实际上会是什么还不得而知。 假设完全不一致。 一些消息来源声称，5G 有望同时为数千名用户提供每秒数万兆比特的传输速度。 国际电信联盟 (ITU) 几个月前宣布的 5G 初步规范表明延迟不会超过 4 毫秒。 数据必须以 20 Gbps 的速度下载并以 10 Gbps 的速度上传。 我们知道国际电联希望在今年秋天宣布新网络的最终版本。 每个人都同意一件事——5G网络必须同时提供数十万个传感器的无线连接，这是物联网和无处不在的服务的关键。
AT&T、NTT DOCOMO、SK Telecom、Vodafone、LG Electronic、Sprint、华为、中兴通讯、高通、英特尔等领先公司已明确表示支持加快 5G 标准化时间表。 所有利益相关者都希望最早在 2019 年开始将这一概念商业化。 另一方面，欧盟公布了5G PPP计划()，确定了下一代网络的发展方向。 到 2020 年，欧盟国家必须释放为该标准预留的 700 MHz 频率。
5G网络是新技术的礼物
单一的东西不需要5G
根据爱立信的数据，截至去年年底，有 5,6 亿台设备在（物联网）中运行。 其中，只有大约 400 亿人使用移动网络，其余的人使用 Wi-Fi、蓝牙或 ZigBee 等短距离网络。
物联网的真正发展往往与 5G 网络相关。 新技术的首次应用，最初是在商业领域，可能会在两到三年内出现。 但是，我们预计个人客户将在 2025 年之前访问下一代网络。 除其他外，5G 技术的优势在于能够处理在一平方公里区域内组装的一百万台设备。 这似乎是一个巨大的数字，但如果你考虑到物联网愿景所说的 智慧城市其中，除了城市基础设施，车辆（包括自动驾驶汽车）和家庭（智能家居）和办公设备，以及例如商店和其中存储的商品外，每平方公里这一百万似乎不再如此大的。 尤其是在市中心或写字楼高度集中的地区。
但是请注意，许多连接到网络的设备和放置在其上的传感器不需要非常高的速度，因为它们传输的数据量很小。 ATM 或支付终端不需要超高速互联网。 无需在保护系统中安装烟雾和温度传感器，例如通知冰淇淋制造商商店冰箱的状况。 监控和控制街道照明、从电表和水表传输数据、使用连接物联网的家庭设备的智能手机进行远程控制或物流都不需要高速和低延迟。
今天，虽然我们拥有 LTE 技术，它使我们能够通过移动网络每秒发送几十甚至几百兆比特的数据，但在物联网中运行的很大一部分设备仍在使用 2G网络， IE。 自 1991 年开始销售。 GSM标准.
为了克服阻碍许多公司在其当前活动中使用物联网从而减缓其发展的价格障碍，已经开发了技术来构建旨在支持传输小数据包的设备的网络。 这些网络使用移动运营商使用的频率和未经许可的频段。 LTE-M 和 NB-IoT（也称为 NB-LTE）等技术在 LTE 网络使用的频段中运行，而 EC-GSM-IoT（也称为 EC-EGPRS）使用 2G 网络使用的频段。 在未经许可的范围内，您可以从 LoRa、Sigfox 和 RPMA 等解决方案中进行选择。
上述所有选项都提供了广泛的范围，其设计方式使终端设备尽可能便宜并消耗尽可能少的能量，因此即使在几年内也无需更换电池即可工作。 因此，他们的统称 - （低功耗，远距离）。 在移动运营商可用范围内运行的 LPWA 网络仅需要软件更新。 商业 LPWA 网络的发展被研究公司 Gartner 和 Ovum 视为物联网发展中最重要的事件之一。
运营商使用不同的技术。 去年推出全国网络的荷兰 KPN 选择了 LoRa，并对 LTE-M 很感兴趣。 沃达丰集团选择了 NB-IoT——今年它开始在西班牙建设网络，并计划在德国、爱尔兰和西班牙建设这样的网络。 德国电信选择了 NB-IoT，并宣布其网络将在包括波兰在内的八个国家/地区推出。 西班牙 Telefonica 选择了 Sigfox 和 NB-IoT。 法国的 Orange 开始建设 LoRa 网络，然后宣布将开始在其运营所在的国家/地区推出来自西班牙和比利时的 LTE-M 网络，因此可能也在波兰。
LPWA网络的建设可能意味着特定物联网生态系统的发展将比5G网络更快开始。 一种技术的扩展并不排斥另一种技术，因为这两种技术对于未来的智能电网都是必不可少的。
无论如何，5G 无线连接可能需要很多 能源. 除了上述范围之外，去年还应该推出一种在单个设备层面节能的方法。 蓝牙网络平台. 它将被智能灯泡、锁、传感器等网络使用。该技术允许您直接从网络浏览器或网站连接到物联网设备，而无需特殊应用程序。
Web蓝牙技术的可视化
5G之前
值得了解的是，一些公司多年来一直在追求 5G 技术。 例如，三星自 5 年以来一直致力于其 2011G 网络解决方案。 在此期间，可以在以 1,2 km / h 的速度行驶的车辆中实现 110 Gb / s 的传输。 和 7,5 Gbps 的站立接收器。
此外，实验性 5G 网络已经存在，并已与多家公司合作创建。 然而，目前谈论新网络即将实现的真正全球标准化还为时过早。 爱立信正在瑞典和日本对其进行测试，但适用于新标准的小型消费设备还有很长的路要走。 2018年，公司将与瑞典运营商TeliaSonera合作，在斯德哥尔摩和塔林推出首个商用5G网络。 最初它会 城市网络，而我们将不得不等到 5 年才能实现“全尺寸”2020G。 爱立信甚至有 第一部5G手机. 也许“电话”这个词毕竟是错误的词。 该设备重 150 公斤，必须在配备测量设备的大型公共汽车中携带。
去年 5 月，5G 网络首次亮相的消息从遥远的澳大利亚传来。 但是，这些类型的报告应该有一定的距离——在没有 5G 标准和规范的情况下，你怎么知道已经推出了第五代服务？ 这应该在标准达成一致后改变。 如果一切按计划进行，预标准化的 2018G 网络将在 XNUMX 年韩国冬奥会上首次亮相。
毫米波和微小细胞
5G网络的运行依赖于几项重要技术。
三星制造的基站
第一 毫米波连接. 越来越多的设备使用相同的无线电频率相互连接或连接到 Internet。 这会导致速度损失和连接稳定性问题。 解决方案可能是切换到毫米波，即在 30-300 GHz 的频率范围内。 它们目前特别用于卫星通信和射电天文学，但它们的主要限制是它们的射程短。 一种新型天线解决了这个问题，这项技术的发展仍在进行中。
第五代的第二个支柱应该叫技术。 科学家们吹嘘他们已经能够使用毫米波在超过 200 m 的距离上传输数据。实际上，在大城市中，每 200-250 m 可能会有一个功耗非常低的小型基站。 然而，在人口较少的地区，“小蜂窝”不能很好地工作。
这应该有助于解决上述问题 MIMO技术 新一代。 MIMO 是一种也用于 4G 标准的解决方案，可以增加无线网络的容量。 秘密在于发送端和接收端的多天线传输。 下一代站可以处理的端口数量是现在的八倍，可以同时发送和接收数据。 因此，网络吞吐量增加了 22%。
5G 的另一个重要技术是“波束成形“。 它是一种信号处理方法，使数据沿着最佳路径传递给用户。 帮助毫米波以集中波束的形式到达设备，而不是通过全向传输。 因此，信号强度增加并且干扰减少。
第五代的第五元素应该就是所谓的 全双工. 双工是一种双向传输，即可以双向传输和接收信息。 全双工意味着数据在没有传输中断的情况下传输。 该解决方案正在不断改进以实现最佳参数。
第六代？
然而，实验室已经在研究比 5G 更快的东西——尽管我们也不知道第五代究竟是什么。 日本科学家正在创造一种未来的无线数据传输，可以说是下一个第六版。 它包括使用 300 GHz 或更高的频率，每个通道上实现的速度为 105 Gb / s。 新技术的研究和开发已经进行了几年。 去年 500 月，使用 34 GHz 太赫兹频段实现了 160 Gb/s，然后使用 300-500 GHz 频段中的发射器实现了 25 Gb/s（以 5 GHz 间隔调制的八个通道）。 )——也就是说，结果比 2017G 网络的预期能力大很多倍。 最新的成功是广岛大学的一组科学家和松下员工同时进行的工作。 有关该技术的信息已发布在大学网站上，太赫兹网络的假设和机制于 XNUMX 年 XNUMX 月在旧金山举行的 ISSCC 会议上进行了介绍。
如您所知，工作频率的提高不仅可以加快数据传输速度，还可以显着缩小信号的可能范围，并增加其对各种干扰的敏感性。 这意味着有必要构建一个相当复杂和密集分布的基础设施。
还值得注意的是，革命——例如计划于 2020 年推出的 5G 网络以及假设的更快的太赫兹网络——意味着需要用适应新标准的版本替换数百万台设备。 这很可能会显着地……减慢变化的速度，并导致预期的革命实际上成为一种演变。
待续 话题号 在最新一期的月刊中。
