Kun 5 g: n käyttöönotto lähenee, kysymykset pysyvät

Pari viikkoa sitten osallistuin Brooklyn 5G -huippukokoukseen NYU Tandon School of Engineering -tapahtumassa, jossa minua hämmästytti 5G-verkkojen rakentamisessa tapahtuneesta edistyksestä ja siitä epävarmuudesta, joka on edelleen olemassa 5G: n käytöstä ja taloudesta.

Monet osallistujat vakuuttivat minulle, että käytän todella 5G-matkapuhelinta ensi vuoden huippukokoukseen saakka, ja useimmat olivat vakuuttuneita siitä, että tarvitsemme uusia verkkoja liikenteen kasvun hoitamiseksi.

Muista, että 5G ei ole yksi tekniikka, vaan erilaisia ​​tekniikoita, jotka toimivat yhdessä. Se kattaa laajan spektrin matalaa kaistaa (kuten 600MHz), joka voi kulkea pitkän matkan, mutta suhteellisen hitaammalla nopeudella; keskikaistaan ​​(kuten 2, 5 tai 3, 5 GHz); korkeakaistaa (kuten 28 tai 39GHz, jota kutsutaan joskus millimetriaaltoksi tai mmWaveksi), joka voi olla erittäin nopea - olen kuullut, että insinöörit puhuvat vähintään 5 Gbps: n teoreettisista nopeuksista - mutta ei matkusta kovin pitkälle.

Matkaviestinstandardit määrittelee pääasiassa 3GPP-standardiorganisaatio, ryhmä, johon kuuluu käytännössä kaikki maailmanlaajuisen mobiiliekosysteemin tärkeimmät toimijat ja joka kehitti 3G: n (kuten nimestä voi päätellä) ja 4G LTE: n (alun perin pitkäaikainen) 3G-standardin kehitys). Tyypillisesti nämä standardit hyväksyy lopulta vielä laajempi ITU-viestintästandardijärjestö. 3GPP on julkaissut uusia julkaisuja standardeistaan ​​melkein vuosittain, ja se on menossa kohti 5G-eritelmää, joka keskittyy kolmeen pääalueeseen: parannettu mobiililaajakaista (eMBB), erittäin luotettava pienen viiveen viestintä (URLLC) ja massiivinen konetyyppinen viestintä. (MMTC).

Näistä ensimmäinen on se, mistä yleensä ajattelemme kuluttajasovellusta - puhelimiemme toimimisen nopeammaksi - ja siihen suurin osa alkuperäisistä 5G-käyttöönotoista perustuu. (Jotkut varhaiset verkot otetaan käyttöön myös kiinteään langattomaan verkkoon.) Kaksi muuta aluetta - URLLC ja mMTC - ovat enimmäkseen teollisuus- tai yrityssovelluksia, vaikka niillä voi olla kuluttajasovelluksia, ja kuulin edelleen itsenäisistä ajoneuvoista, joissa on mobiili VR, vaikka kuulostaa minusta pikemminkin niche-sovellukselta.

Mutta ehkä nämä enemmän teolliset ja kaupalliset sovellukset todella kehittyvät yhdessä 5G-standardien kanssa; Loppujen lopuksi näemme jo puhelimissa lupaavan "gigabitti LTE" 4G-verkoissa, ja on vaikea kuvitella, mitkä sovellukset vaativat enemmän nopeutta yksittäisille kuluttajille. Silti 5G: n lupaa ylimääräinen nopeus ja verkonsuunnittelu saattaa olla tarpeen vain kasvavan liikenteen käsittelemiseksi. Puhun lisää käyttötapauksista seuraavassa postissani.

Verkot ovat valmiita menemään

AT&T -viestinnän teknologia- ja operaatiojohtaja Melissa Arnoldi totesi, että tarvitaan verkkoja, jotka hoitavat liikennettä tehokkaammin, sovelluksesta riippumatta. Hän sanoi, että yrityksen matkaviestinverkon tietoliikenne on kasvanut 360 000 prosenttia vuodesta 2007, eikä hidastumisesta ole merkkejä. Videoiden osuus liikenteestä on tällä hetkellä yli puolet, ja hän odottaa sen kasvavan 75 prosenttiin vuoteen 2020 mennessä.

5G on välttämätön tämän liikenteen hallitsemiseksi sekä lisäsovellusten ja virtuaalitodellisuuden, itsenäisten ajoneuvojen ja droonien kaltaisten sovellusten mahdollistamiseksi, Arnoldi totesi, että itse ajavat autot tarvitsevat erittäin luotettavan yhteyden ja melko reaaliaikaisen latenssin - mieluiten vähemmän kuin 5 millisekuntia.

Tämän liikenteen hallinta vaatii ohjelmistopohjaisia ​​verkkoja, Arnoldi totesi, että AT&T on ollut ONAP: n (Open Network Automation Platform) taustalla. Hän odottaa AT&T: n siirtävän 65 prosenttia liikenteestä ohjelmistojen määrittelemissä verkoissa vuoden loppuun mennessä.

AT&T aikoo olla ensimmäinen yhdysvaltalainen operaattori, jolla on matkaviestinstandardi 5G saatavana vuoden loppuun mennessä 12 kaupungissa. Hän keskusteli vähittäiskaupan pilottista, jota yritys on johtanut Texasin Wacossa, joka esitteli satoja käyttäjiä vähittäiskaupassa osoittamaan, kuinka mmWave voisi toimia tällaisessa ympäristössä, ja lentäjistä Kalamazoossa ja South Bendissä, joissa yritys loi täydellisen 5G-päädyn. -verkkoon ja näki, että mmWave-signaalit pystyvät tuottamaan 1Gbps nopeuden jopa 900 jalkaa ilman vaikutusta säästä ja materiaaleihin tunkeutuvista signaaleista odotettua paremmin.

Nopeus on jännittävä, Arnoldi sanoi, mutta viive on iso muutos. Seuraavaksi hän kuvasi sovelluksia, kuten vähittäiskauppaa, joihin sisältyy syventävää virtuaalista ja laajennettua todellisuutta sekä digitaalisia opastuksia mannekiinien sijaan; terveydenhuolto; valmistus; rahoittaa esimerkiksi pankkiautomaatteista, jotka tarjoavat videota yli 5 G kiinteän langattoman verkon kautta; yleinen turvallisuus; ja kuljetus.

Bill Stone, Verizonin teknologian kehittämisen ja suunnittelun varatoimitusjohtaja, luonnehti 5G: tä monikäyttöiseksi ratkaisuksi, jonka avulla operaattorit "voivat hyödyntää ohjelmistoja ja viipaloida verkkoa erilaisiin käyttötapoihin". Verizonille kiinteä langaton on ensimmäinen verkkoosa, mutta se on vain yksi käyttötapa, ja mobiililaajakaista seuraa sitä nopeasti, Stone sanoi.

Verizonin tuki Verizon 5G Tech -foorumille auttoi nopeuttamaan 3GPP-prosessia, ja vaikka Verizonin ensimmäiset tuotteet eivät ole täysin standardipohjaisia, sen tarkoituksena oli siirtyä 3GPP-standardiin erittäin nopeasti. Hän korosti yhtiön suunnitelmia käyttää suurempia spektripalasia mahdollisuuksien mukaan, lisätä pienten solujen tiheyttä ja siirtyä massiiviseen MIMO: han (useita antenneja) mmWave-kaistoilla sekä lisätä antennien määrää muilla kaistoilla.

Stone sanoi, että Verizon odottaa saavansa ensin 5G-kiinteän langattoman yhteyden, ja huomautti, että kokeissa se voisi jo toimittaa 80Gbps-palvelun 2000 metrin päässä solmusta. Mutta hän sanoi, että yritys luottaa siihen, että sillä on vain yksi verkko, jossa on useita viipaleita, ja että yrityksen prioriteetti on "Mobiili, mobiili, mobiili". Hän katsoi kuitenkin kauempana katsoen, että 5G-yhteensopiva pilvi ja "älykäs reuna" sekä teollisuuden automaatiosovellukset johtavat uusiin käyttötapoihin.

NTT Docomon pääteknologia-arkkitehti Seizo Onoe puhui siitä, kuinka Docomo tekee yhteistyötä tiettyjen teollisuudenalojen kanssa - autoteollisuus, rautatie, rakentaminen, terveydenhuolto jne. - 5G: n käyttöönoton yhteydessä. Hänen mukaansa 5G: n käyttöönottoon voidaan vedota, vaikka uudet sovellukset ovat epävarmoja, vain siksi, että operaattorit näkevät lisääntyneen datakapasiteetin parantuneella bittihinnalla.

Onoe toisti viime vuoden väitteensä, jonka mukaan edellinen sukupolvi kukoistaa usein juuri ennen seuraavan lanseerausta, kuten tapahtui parannetulla 3G: llä (HSPA +) ennen 4G LTE: n lanseerausta, ja että teollisuus on historiallisesti nähnyt suurta menestystä vain edes - numeroidut sukupolvet. Mutta hän ehdotti, että toimialavälinen yhteistyö voisi muuttaa sitä, kun näemme uusien sovellusten kehittyvän.

Minua kiinnosti eniten hänen ajatus, että 5G voisi olla viimeinen sukupolvi, kun kyse on suurista teknologian läpimurtoista. Onoe kertoi, että vaikka yksi tietty tekniikka on määritellyt kunkin edellisen sukupolven, 5G on oikeastaan ​​yhdistelmä tekniikoita, joten 5 voisi olla lopullinen numero, ellemme pysty keksimään uutta tekniikan läpimurtoa. Silti hän huomautti, että "markkinointivinkit" voisi tarkoittaa sitä, että näemme tulevaisuuden numeron, ja että vaikka se voi olla hankala, "se on vapaus".

5G: n kehitys

Monet esitelmät koskivat tarkemmin tekniikkaa ja standardeja sekä niiden kehitystä.

Huawei-stipendiaatti Peiying Zhu selitti, kuinka 3GPP on tällä hetkellä hyväksynyt standardin julkaisun 15, mukaan lukien NSA-version (Non-Standalone), joka kuvaa, kuinka 5G-laitteet voivat toimia verkossa, joka perustuu pääosin samaan infrastruktuuriin kuin 4G LTE. verkoissa. Hän sanoi, että työ on siirtymässä nopeasti kohti standardin itsenäistä (SA) versiota (sellaista, jossa sekä radiot että verkon ydin on suunniteltu 5G: lle), samoin kuin julkaisua 16, joka lisää uusia ominaisuuksia.

Julkaisu 15 tukee enimmäkseen parannettua matkaviestinkaistanleveyttä (eMBB), kun taas myöhempien versioiden tulisi sopia laajemmalle IoT-vaatimuksille, mukaan lukien "erittäin luotettava ja matalat viiveviestit, kiinteä langaton yhteys ja massiivinen konetyyppinen viestintä", Zhu sanoi.

Julkaisu 15 sisältää "5G uuden radion", jolla on erilaisia ​​uusia ominaisuuksia, ja Zhu puhui erilaisten muutosten vaikutuksista. Hän keskusteli siitä, kuinka 3, 5 GHz: n spektriä käyttävät testit osoittivat käyttökokemuksen parantuneen 10-kertaisesti, ja kymmenesosa viiveestä ja kymmenesosa kustannuksista bittiä kohti olemassa olevia ratkaisuja teki 5G: stä erittäin vaikuttavan parannetulle mobiililaajakaistalle. Ja Zhu keskusteli muista yksityiskohdista, jotka saattavat olla osa julkaisun 16 tai uudempia versioita eritelmästä ja jotka mahdollistaisivat muut sovellukset.

Ericsson Researchin radiotutkimuksen johtaja Mikael Höök keskusteli myös standardin kehityksestä kohti ITU-2020-visioita. Hän puhui siitä, kuinka uusi radio on "ultra-laiha" (tarkoittaen, että se vähentää häiriöitä ja virrankulutusta, kun sitä ei käytetä), mutta tarjosi samalla eteenpäin yhteensopivuuden, jotta uusia ominaisuuksia voidaan lisätä. Hän myös huomautti, kuinka se voi käyttää useita antenneja, puhui pienviiveisestä ja sanoi, että laaja taajuusalue tarjoaa paljon erilaisia ​​ominaisuuksia.

Höök korosti, että tämä voi toimia monissa eri sovelluksissa, erittäin nopean kattavuuden tarjoamisesta vilkkaimmilla kaduilla ja aukioilla, kiinteän langattoman tarjoamiseen esikaupunkialueilla. Hän puhui myös tehtaan automaatiosta.

Seuraavassa paneelikeskusteluissa keskusteltiin paljon siitä, oliko uusi radio sopiva esineiden Internet (IoT) -sovelluksiin. Höök mainitsi olemassa olevat 4G-standardit - kuten NB-IOT - ja muut, mukaan lukien Zhu ja Nokian Antti. Toskala, puhutaan uusista internetin käyttötapauksista, jotka saattavat vaatia suurempaa kaistanleveyttä tai pienempää latenssia.

Teollisuusympäristössä jotkut paneelistot yrittivät vastata kysymykseen siitä, kuinka 5G: tä verrataan IEEE 802 (Wi-Fi) -standardeihin, jotka toimivat tyypillisesti lisensoimattomalla spektrillä. Höök sanoi, että joissakin tapauksissa lisensoimaton spektri on riittävän hyvä, mutta ei silloin, kun tarvitset "viittä luotettavuutta yhdeksän". Toskala huomautti ominaisuuksista, kuten 3GPP-todennuksesta ja palveluista, joita teleyritykset tarjoavat palveluntarjoajille, mutta jotkut yleisöstä työnsivät tämän takaisin. Zhu puhui siitä, kuinka 5G on suunniteltu rinnakkaiseloon, jotta sekä 5G- että 802-pohjaiset standardit voivat toimia samoissa paikoissa.

Älypuhelimissa olevasta 5G: stä AT&T: n AT&T Labs -yrityksen Advanced Wireless Technology Group -johtaja Arun Ghosh kertoi, että liiketoimintamallista on edelleen kysymys, koska LTE toimii melko hyvin. Ghoshin mukaan 5G on oikeastaan ​​enemmän muista liiketoimintatapauksista, kuten itsenäisissä ajoneuvoissa, joissa suuren määrän autojen kytkeminen voi auttaa muun muassa törmäyksen välttämisessä. Mutta melkein kaikki paneelit olivat yhtä mieltä siitä, että meidän pitäisi odottaa matkapuhelimien tukevan lähitulevaisuudessa sekä 5G: n että 4G: n LTE: tä sekä sekä mmWave- että perinteistä (alle 6GHz) taajuuksia.

Kaikki paneelit olivat melko samaa mieltä National Instrumentsin Ian Wongin kanssa, joka sanoi, että "millimetriaalto toimii odotettua paremmin". Monet näyttivät myös olevan yhtä mieltä Zhun kanssa, joka sanoi, että olisi hyvä olla globaaleja kaistoja 5G: lle, ja hän kannatti 3, 5 GHz: n käyttöä yhtenä sellaisena kaistana.

5G ja sen jälkeen

Vaikka 5G on vasta valmistautumassa ensimmäiseen lanseeraukseen, tutkimusta jatketaan sen viemiseksi seuraavalle tasolle. Monet puhujat puhuivat muutamasta seuraavasta standardivaiheesta, mutta toiset keskittyivät enemmän tulevaisuuden tutkimukseen.

Thyaga Nandagopal, Kansallisen tiedesäätiön ATK-osaston varaosastopäällikkö, puhui yliopistoissa ja kansallisissa laboratorioissa tehdystä merkittävästä tutkimuksesta, mutta lisäsi, että näiden instituutioiden ja " yritykset. Yrittääkseen täyttää tämän aukon, NSF on luonut ohjelman nimeltä Platforms for Advanced Wireless Research (PAWR), jossa toimialakonsortio ja NSF osallistuvat kumpikin 50 miljoonalla dollarilla neljän kaupungin mittakaavan alustan luomiseen seuraavan sukupolven testaamiseksi. langattomat järjestelmät. Nämä alustat on suunniteltu tarjoamaan tutkijoille avoin pääsy testaamaan ideoita uusille järjestelmille.

Kaksi ensimmäistä järjestelmää ovat Salt Lake Cityssä ja New Yorkissa. Salt Lake Cityssä Utahin yliopisto ja Rice University suunnittelevat projekteja, jotka tunnetaan nimellä POWDER (avoimen langattoman tietopohjaisen kokeellisen tutkimuksen alusta) ja RENEW (uudelleenkonfiguroitavissa oleva ekologinen järjestelmä seuraavan sukupolven päästä päähän -laskuihin).

New Yorkissa projektin nimi on COSMOS (Cloud Enhanced Open Software Defined Mobile Wireless Tests for City-Scale Deployment), jota johtavat NYU Wireless, Columbia ja Rutgers. COSMOS on suunniteltu testaamaan erilaisia ​​uusia tekniikoita monimutkaisessa kaupunkiympäristössä. Kaksi muuta alustaa suunnitellaan nimeämään heinäkuuhun 2019 mennessä.

Itse asiassa konferenssissa Ted Rappaport, NYU Tandon ja NYU Wireless -yrityksen perustajajohtaja, totesivat olevansa vakuuttuneita mmWave-tekniikan käyttöönoton nopeudesta. Hän kirjoitti joitain varhaisia ​​artikkeleita aiheesta, ja oli tärkeä tekijä perustamalla NYU Wireless vuonna 2012 ja Brooklyn 5G -konferenssi vuonna 2014. Sitten hän sanoi, että hän oli skeptinen siitä, voiko mmWave toimia; se on sittemmin hyväksytty ja on matkalla kaupallistamiseen.

Kysyttäessä siitä, voisiko pienten solujen lisääntyminen mmWave-tekniikalla olla uusi terveysongelma, Rappaport sanoi, että vaikka et "voi osoittaa negatiivista", käytetyt radiotaajuudet ovat kuusi suuruusluokkaa pienemmät kuin sellainen tyyppi, jota tarvitaan jonkinlaiselle ionisoivalle säteilylle. luoma röntgenkuvat (jotka korreloivat lisääntyneen syövän todennäköisyyden kanssa). Lisäksi hän totesi, että pienet solut ja suunta-antennit vähentävät sekä kontaktin voimakkuutta että esiintyvyyttä, ja veti minut National Health Institutes of Health -tutkimukseen, jonka hän kirjoitti nimeltään "Turvallinen tuleville sukupolville", joka osoittaa tämän.

Myöhemmin Rappaport osoitti minulle tutkimusta, jonka hän ja muut yliopistossa tekevät esimerkiksi 140 GHz: n taajuuksien käytöstä entistä nopeampaan viestintään, ehkä joihinkin tulevaisuuden standardeihin. Muut konferenssissa puhuivat myös 90 GHz: n taajuuksista ja korkeammista taajuuksista D-kaistalla.

Kaikki riippuu näkökulmastasi; toisaalta 5G saattaa olla lähellä maalilinjaa suhteessa lopulliseen valmiuteen aloittaa. Mutta toisaalta, monella tavalla se on vain aloittamista.