Yeni 5G standardı hakkında daha fazla ayrıntı açıklanacak Gecikmeli sürümün küresel ticari kullanım üzerindeki etkisi ne olacak?
Hiç şüphe yok ki, 5G hızla küresel olarak büyük ölçekte konuşlandırılıyor. Şimdiye kadar, dünya çapında 45'ten fazla OEM, 5G terminallerinin lansmanını duyurdu veya duyurmak üzeredir, 50'den fazla operatör 5G ticari ağları kurdu ve 345'ten fazla operatör 5G'ye yatırım yapıyor. Terminal açısından bakıldığında, 5G cep telefonu sevkiyatlarının 2022'de 750 milyon birime ulaşması ve küresel 5G bağlantı sayısının 2023'te 1 milyardan 2025'te 2,8 milyara çıkması bekleniyor.
5G hiçbir zaman "tek seferlik" olmadı
Şekil 1, dünyanın belli başlı bölgelerindeki mevcut 5G spektrum tahsislerini / planlarını göstermektedir. 5G spektrum türlerinin lisanslı spektrum, lisanssız spektrum ve paylaşılan spektrum içerdiği görülebilmektedir.Dünya çapında belli başlı bölgeler, birkaç yüz MHz'den milimetre dalgaya kadar spektrum dağılımı ve planlamasına sahiptir, ancak düşük frekans spektrum kaynakları çok sınırlıdır.
Şekil 1: Küresel 5G spektrum tahsislerine / planlarına genel bakış
2015 yılında formüle edilen 5G standardının (Rel-15) ilk sürümünde, üç uygulama senaryosu tanımlanmış olmasına rağmen: gelişmiş mobil geniş bant (eMBB), iş açısından kritik hizmetler (URLLC) ve büyük Nesnelerin İnterneti (mMTC) , Ve çeşitli göstergeler nispeten radikaldir ve gecikmede 1/10 azalma, hızda 10 kat artış ve ağ kapasitesinde 100 kat artış dahil olmak üzere 4G'den 10 kat daha iyi gerektirir. Ancak gerçek evrim sürecinde, 5G NR C-V2X (hücresel araç ağı) / NR-Light ve diğer teknolojilerin aslında Rel-15'e dahil edilmediğini gördük.
Şekil 2, 5G teknoloji evriminin zaman çizelgesidir. Rel-15'in temel amacının 5G akıllı telefon uygulamalarını gerçekleştirebilmek olduğu görülüyor; Rel-16, 5G standardının bu yıl haziran ayında dondurulacak ikinci versiyonu olmakla birlikte mobil genişbantı geliştirmeye devam ederek daha hızlı yükleme yapmaya devam ediyor. İndirme hızlarıyla bağımsız ağı (SA) güçlendiren 5G ağına ek olarak, URLLC işlevi daha da geliştirilecek ve endüstriyel IoT, araba ağı vb. İçin etkili olan 5G araç ağ teknolojisi ve lisanssız spektrum tasarımı (NR-U) teknolojisi tanıtılacaktır. Uygulama son derece kritik; R17, giyilebilir cihazların teknik özelliklerini ve daha yüksek ağ performansını artıracak, ancak yeni taç pnömoni salgınının etkisi nedeniyle, Rel-17'nin çalışma ilerlemesi orijinal plana kıyasla yaklaşık dörtte bir ertelenecek, ancak yeni NR-Light teknolojisinin tanıtımı Değişmeyecek.
Şekil 2: 5G teknoloji evriminin zaman çizelgesi
Hepimizin bildiği gibi, mobil teknoloji yaklaşık her on yılda bir nesiller arası evrimi tamamlar.Her nesil mobil teknolojinin standartları, ileriye dönük temel teknoloji araştırma ve geliştirmeye dayanır. 5G bir istisna değildir. Rel-15'teki OFDM tabanlı genişletilebilir hava arayüzü bir istisna değildir. Esnek zaman dilimleri çerçevesi, gelişmiş kanal kodlaması (çok kenarlı LDPC ve CRC yardımcı polarizasyon kodları dahil), büyük ölçekli anten uygulamaları ve mobil milimetre dalga teknolojisi tipik temsilcilerdir.
İleriye dönük uyumluluk ile, ortaya çıkabilecek ancak gelecekte henüz tanımlanmamış birçok yeni hizmeti destekleyebilir.Bu, 5G çerçevesinin en büyük avantajlarından biridir. Şekil 3'te gösterilen zaman-frekanslı iki boyutlu uzayda 5G çerçevesi, frekans alanında boş alt taşıyıcılar ve zaman alanında boş slotlar ayırır. Bu kitap yazarken olduğu gibidir, bazı boş sayfalar önceden kaydedilir.Bu boş sayfalar sistem ayarlarına göre herhangi bir yere yerleştirilebilir ve sistem boş sayfalara da istediği zaman gerekli içeriği yazabilir. Benzer şekilde, iletişim endüstrisi de gelecekte 5G mimarisine yaygın olarak kullanılan 4G kitlesel Nesnelerin İnterneti teknolojisi veya yayın ve C-V2X teknolojileri olan eMTC ve NB-IoT'yi ekleyebilir.
Şekil 3: 5G'yi esnek bir zaman dilimi çerçevesiyle genişletme
5G tasarımında vazgeçilmez olan bir diğer çekirdek teknoloji ise milimetre dalgasıdır.
San Francisco'da yapılan bir dış mekan milimetrik dalga 5G ağ simülasyon deneyinde Qualcomm, milimetre dalga dış kapsama alanının% 62'sinin mevcut 4G baz istasyonları kullanılarak elde edildiğini ve ağ kapasitesinin 5 kata kadar artırıldığını buldu. Hücre kenarı patlama hızı ve ortalama patlama oranı sırasıyla 320 Mb / sn ve 1,4 Gb / sn'ye ulaştı. Kapalı bir metro istasyonunda, Wi-Fi kapsama alanı LTE küçük baz istasyonlarıyla değiştirilirse veya 5G milimetre dalgaları ile aynı yerde bulunursa, aşağı bağlantı / yukarı bağlantı kapsamı sırasıyla% 96 ve% 97'ye ulaşır ve aşağı bağlantı medyan değeri Seri çekim hızı 4,6 Gb / sn'ye ulaşabilir.
Şekil 4: Metro istasyonlarına milimetre dalgaları dağıtmak
Küresel bir perspektiften bakıldığında, Amerika Birleşik Devletleri'nde ATT, T-Mobile ve Verizon gibi ana akım operatörler milimetrik dalga ticari hizmetleri sunmuşlardır; Amerika Birleşik Devletleri dışında, İtalya, Rusya, Güney Kore, Japonya, Güneydoğu Asya, Avustralya ve Latin Amerika da 2020'de fırsatlara sahipler. 2021 veya 2021'de milimetre dalgaları dağıtmayı planlıyor. Çin ayrıca milimetre dalga denemelerini ve spektrum planlamasını geliştiriyor ve 2021'de veya sonrasında milimetre dalgaları dağıtması muhtemel.
Standart geç olabilir, ancak asla eksik olmayabilir
Bir önceki plana göre, Rel-16 versiyonu Aralık 2019'da çalışmanın fiziksel katman aşamasını sona erdirdikten sonra, işin ikinci aşaması Mart 2020'de tamamlanacak, standart dondurma ise Haziran ayında tamamlanacak. Bununla birlikte, salgından etkilenen 3GPP, bir değişiklik talebinin (CR) gönderilmesini Haziran'dan Eylül'e kadar erteleyecek ve planlanan R17 tarihi de Aralık 2021'e ertelenecek. Bununla birlikte, Qualcomm China'da Ar-Ge başkanı Dr. Xu Wei, "International Electronic Business Information" a, mevcut geliştirme durumuna göre, operatör ağı dağıtımının odak noktasının SA ağları olduğunu ve SA ağ kapsamının biraz zaman alacağını söyledi. Bu nedenle, R16 spesifikasyonunun gecikmeli olarak piyasaya sürülmesinin mevcut 5G ağ yapısı üzerinde büyük bir etkisi olmayacaktır.
Xu, "Salgın 5G'nin ticari kullanımına gerçekten de çok fazla belirsizlik getirdi" dedi. Mevcut yurtiçi salgın iyi kontrol edilmesine ve görece kısa bir süre içinde çalışmaya devam edilebilmesine rağmen, salgın birçok denizaşırı ülkede yayıldı ve 5G üretildi. Ticari belirsizlikler arttı, ancak genel olarak salgının 5G'nin ticari kullanımı üzerindeki etkisi kısa ömürlü ve sınırlı.
Çin'de, ülke "yeni altyapı" için çok zorluyor ve yerellikler de 5G ağlarının yapımını hızlandırdı. Şebeke tarafında, operatörler tarafından açıklanan bilgilere göre, Çin'in üç büyük operatörü 2020'de 500.000'den fazla 5G baz istasyonu inşa etmeyi planlıyor. Bunların arasında China Mobile'ın 2019 sonunda inşa ettiği toplam 5G baz istasyonu sayısı 50.000 idi. 2020 Şubat ayı itibarıyla bu sayı 80.000'i aştı; China Telecom, bu yılın ilk yarısında salgından etkilenen 5G inşaat planını kurtarmayı planlıyor; Çin China Unicom, tam yıllık planını bu yılın üçüncü çeyreğinde tamamlayacağını söyledi.
Terminal tarafında, salgından etkilenen çoğu insan hala evde olmasına rağmen, dünya çapında 5G akıllı telefonların piyasaya sürülmesi zirveye ulaştı. Veriler, bu yılın Ocak ayında, Çin pazarının 5G cep telefonu sevkiyatlarının pazarın% 26'sını oluşturan 5,5 milyon adede yakın olduğunu ve sonraki iki ayda düzinelerce yerli cep telefonu üreticisi ve markasının art arda 5G amiral gemisi akıllı telefonlarını piyasaya sürdüğünü gösteriyor. Cep telefonları tüketicilere çok sayıda 5G terminal seçeneği sunmuştur.
Aynı zamanda sürekli yeni uygulamaların ortaya çıkmasıyla birlikte mobil bağlantılara olan talep de artıyor, bu da birçok geliştirme fırsatını 5G'ye getiriyor. Sanayi ve Bilgi Teknolojileri Bakanlığı'nın verilerine göre, bu yıl Ocak-Şubat döneminde kümülatif mobil İnternet trafiği yıllık% 44,2 artışla 23,5 milyar GB'a ulaştı; Şubat ayında hane başına ortalama mobil İnternet erişimi trafiği yıllık% 45,5 artışla 8,88 GB'a ulaştı. Bu, salgın sırasında tüketicilerin mobil İnternet talebinin öncekinden daha yüksek olduğu anlamına geliyor.
R16 / R17 ne getirecek?
Rel-16 / Rel-17 sürümü biraz gecikecek olsa da, bu, insanların 5G NR geliştirmeye ve gelecekteki sürüm gelişimine yönelik devam eden ilgisini etkilemeyecek. Xu Haonun tanıtımına göre, 6 GHz altı ve milimetre dalga iletişim yeteneklerini geliştirmeye devam etmek, güç tüketimini azaltmak, milimetre dalga ışınlarına daha fazla geliştirme eklemek ve entegre erişim ana taşıyıcı (IAB) düğümlerini tanıtmak Rel-16'nın en önemli önceliği olacak. . Bu temelde, Rel-16 sürümü ayrıca yeni bir 5G lisanssız spektrum tasarımı, gelişmiş milimetre dalga ve orta bant taşıyıcı toplama ve mobilite, hassas 5G konumlandırma desteği ve endüstriyel IoT uygulamalarını desteklemek için daha güçlü URLLC işlevleri sunacak. Ve 5G yayını, Rel-17 yukarıdaki işlevler temelinde daha da geliştirilecektir.
Şekil 5: Sürekli geliştirilmiş eMBB teknolojisi
Sonra, R16 / R17'nin önümüzdeki on yıl içinde bize getireceği sürpriz.
- XR uygulamalarında dağıtılmış işleme
Gelecekteki bir XR uygulama senaryosunda, tüketiciler nesneleri XR gözlükleriyle 3D olarak görüntüleyebilirler.Örneğin, araba seçerken arabadaki koltukların rengini gerçek zamanlı olarak değiştirebilirler. Peki bu tür uygulamaları hangi çekirdek teknolojiler destekliyor?
"Bir yandan, yüksek entegrasyon elde etmemiz ve çipin enerji tüketimini en aza indirmemiz gerekiyor; diğer yandan, belirli bir dereceye kadar dağıtılmış işleme yapmamız gerekiyor." Xu Wei buna, sözde dağıtılmış işleme atıfta bulunuyor XR camlarının kritik kısmı terminal tarafında işlenir ve daha sonra kenar bulutu tarafından işlenir ve geliştirilir.İkisi arasındaki güçlü 5G bağlantısı, XR camları ile kenar bulutu arasında düşük gecikme, yüksek kapasite ve çok yüksek kapasite olmasını sağlar. 5G ultra güvenilir düşük gecikmeli iletişim (URLLC), uç bulut bilişim (Uç bilgi işlem) ve bölünmüş işleme (bölünmüş işleme) ve diğer teknolojileri içeren güvenilir bağlantı.
Şekil 6: XR uygulama senaryolarında dağıtılmış işleme
- Geniş alan 5G evrimi
Şekil 7, 16 katmanlı MU-MIMO'nun getirdiği ağ kapasitesi kazancını göstermektedir. Veriler, ağın, 100 MHz'lik bir bant genişliği altında 5 Gbps'den fazla bir ağ hızına eşdeğer olan, hertz başına 50 bit / s'ye kadar bir spektrum verimliliği elde edebileceğini göstermektedir. Kullanıcılar baz istasyonundan 2000 fitten (yaklaşık 610 metre) daha uzakta bulunduklarında bile, test ağı onlara yine de yaklaşık 1 Gbps'lik bir aşağı bağlantı verimi sağlayabilir. Ağın aynı zamanda bir Sınırsız AR (Sınırsız AR) prototip sistemi oluşturulmasını desteklediğini belirtmek gerekir.Kullanıcılar, AR gözlüklerini bağlayarak dış mekan akışlı video iletimini ve mobil bulut oyunlarını derinlemesine deneyimleyebilirler.
Şekil 7: 16 katmanlı MU-MIMO'nun getirdiği ağ kapasitesi kazancı
- Mobil milimetre dalga evrimi
Şekil 8'de gösterilen gösteride, zorlu koşullar altında 5G milimetre dalga hareketliliğini test etmek için Snapdragon X50 ile donatılmış mobil test terminali drone üzerine sabitlenir ve uzaktan kumandalı drone, şirket parkında uçar. Test sonuçları, el terminalinin milimetre dalga ve RRH arasında neredeyse sorunsuz bir şekilde geçiş yapabildiğini ve milimetrelik dalganın yüksek hızda ve yüksek yerlerde hareket ederken terminalin sabit bağlantısını da destekleyebileceğini göstermektedir.
Şekil 8: Drona sabitlenmiş mobil test terminali aracılığıyla 5G'nin nihai hareketliliğini test edin
- Dikey Alanlar için Endüstriyel Nesnelerin İnterneti ve Kurumsal Özel Ağlar
5G'nin üç ana uygulama senaryosu, modern bir endüstri 4.0 atölyesinde yansıtılabilir: çok sayıda sensör, desteklemek için 5G devasa Nesnelerin İnterneti teknolojisine ihtiyaç duyar; personel tarafından takılan VR / AR gözlükleri ve cep telefonu terminalleri, gelişmiş mobil geniş banda aittir; otomatik yönlendirmeli ulaşım Arabalar ve endüstriyel robotlar, 5G ve otonom sürüş / endüstriyel üretim kombinasyonunun bir temsilcisi olan ultra güvenilirlik ve düşük gecikme süresi gerektirir. İlgili teknolojiler arasında esnek spektrum tahsisi, ultra güvenilir düşük gecikmeli iletişim (URLLC / işbirliğine dayalı çok noktalı), zamana duyarlı ağ (TSN) vb. Yer alır.
Xu Hao, endüstriyel IoT kullanım durumları için 5G kurumsal özel ağlarının hızla artmasının beklendiğine inanıyor. Onun görüşüne göre, kurumsal özel ağların avantajları aşağıdaki üç yönden gelir: Birincisi, uyarlanmış uygulama senaryolarını optimize edebilir, bazı niteliksel hizmet göstergeleri belirleyebilir ve üretim ihtiyaçlarını daha iyi destekleyebilir. İkincisi, özel ağlar yerel ağlardır, kolay Dağıtım, aynı zamanda işletmenin istediği işlevsel özelliklerin bazılarını bağımsız olarak elde etmek nispeten kolaydır; üçüncü olarak, daha güvenlidir ve birçok hassas veri, kamu ağına iletilmeden yerel olarak depolanabilir ve böylece veri güvenliği sağlanır.
Şekil 9: 5G TSN tarafından desteklenen endüstriyel IoT konveyör bant test tezgahı
- 5G iç mekan hassas konumlandırma
Rel-16 ve Rel-17'nin hassas konumlandırması açısından Rel-16, zamanın% 80'inde iç mekanlarda 3 metre ve dış mekanlarda 10 metre konumlandırma doğruluğunu destekleyebilir.Güncel konumlandırma teknolojilerinin çoğunda kullanılan üç noktalı konumlandırma yöntemi ile karşılaştırıldığında, Rel-16 tek baz istasyon konumlandırmasını gerçekleştirebilir; Rel-17 doğruluk açısından sayaç altı doğruluğa (0.3 metrede mutlak doğruluk gereksinimini karşılar) ulaşır, gecikme 10 milisaniyenin altına indirilir ve aynı anda milyonlarca terminali destekleyebilir.
Şekil 10: 5G NR konumlandırma teknolojisi
- Güvenilir çok noktaya yayını destekleyen 5G C-V2X evrimi
Aslında Rel-14 ve Rel-15 sürümleri temel V2X işlevlerini destekleyebilmiştir. Gelecekteki 5G standartlarında, C-V2X daha yüksek güvenlik (gerçek zamanlı durumsal farkındalık, yeni sensör veri paylaşımı türleri dahil), daha az seyahat süresi (işbirliğine dayalı sürüş genel sürüş verimliliğini artırır) ve hızlandırılmış ağ etkileri getirmeye devam edecektir. . Şekil 11'de gösterilen sahnede, aracın C-V2X desteği olup olmadığına bakılmaksızın, bir kavşağa yaklaştığında hız ve mesafe faktörlerini entegre edebilmekte ve kavşağı geçmek üzere olan aracın yavaşlamadığını zamanla bilmektedir.
Şekil 11: Test sürüşü testi 5G C-V2X güvenilir çok noktaya yayın
- Devasa Nesnelerin İnterneti.
Şekil 12, 5G IoT teknolojisi evrimi yol haritasını göstermektedir. Uzun mesafeli kapsama alanı, 10 yıldan fazla pil ömrü ve büyük ölçekli ekipman desteği için muazzam Nesnelerin İnterneti ihtiyaçlarını daha fazla karşılamanın, eMTC ve NB-IoT'nin gelecekteki evrim yönü olduğu görülebilir.
Şekil 12: eMTC ve NB-IoT'nin gelecekteki gelişim yönü
Ayrıca 5G NR-Light teknolojisinin tanıtımı da oldukça ilginç. Mevcut 5G teknolojisine dayanan 5G NR-Light, terminal bileşenlerinin sayısını azaltmak için gelişmiş performansa sahip yarı çift yönlü bir kontrol kanalı tasarımı benimser, böylece karmaşıklığı ve maliyeti azaltır, verimliliği artırır ve 5G NR yongalarının üst düzey giyilebilir cihazlara uygulanmasına izin verir. , Embb / URLLC ve eMTC / NB-IoT ile birlikte üç farklı seviyede IoT teknolojisi oluşturmak için akıllı şebeke, gelişmiş lojistik izleme, sağlık izleme ve diğer uygulamalar.
