С наближаването на 5g, остават въпроси

Преди няколко седмици присъствах на срещата на високо равнище в Бруклин 5G в Техническото училище в NYU Tandon, където бях поразен от напредъка, постигнат в изграждането на 5G мрежи, и от несигурността, която все още съществува по отношение на използването и икономията на 5G като цяло.

Много от присъстващите ме увериха, че всъщност ще използвам 5G слушалка до срещата на следващата година и повечето бяха убедени, че ще ни трябват новите мрежи за справяне с увеличаването на трафика.

Спомнете си, че 5G не е единична технология, а разнообразие от съвместни технологии. Той обхваща широк диапазон от спектър от нискочестотните (като 600MHz), които могат да изминат голямо разстояние, но със сравнително по-ниски скорости; до средна лента (като 2.5 или 3.5GHz); до високочестотна (като 28 или 39GHz, понякога наричана милиметрова вълна или mmWave), което може да бъде много бързо - чувал съм инженери да говорят за теоретични скорости от 5 или повече Gbps - но не пътуват много далеч.

Мобилните стандарти се определят най-вече от органа за стандарти за 3GPP - група, която включва почти всички основни играчи в глобалната мобилна екосистема и разработила основните стандарти за 3G (както подсказва името) и 4G LTE (първоначално дългосрочната еволюция на 3G стандарта). Обикновено тези стандарти в крайна сметка се приемат от още по-широкото тяло на стандартите за комуникация на ITU. 3GPP издава нови версии на своите стандарти почти ежегодно и се насочва към 5G спецификация, която се фокусира върху три основни области: подобрена мобилна широколентова връзка (eMBB), ултра надеждни комуникации с ниска латентност (URLLC) и масивни комуникации от типа машина (mMTC).

Първото е това, което обикновено мислим като потребителско приложение - което кара телефоните ни да работят по-бързо - и именно това ще се основава на повечето от първоначалните 5G внедрения. (Някои ранни мрежи ще бъдат разгърнати и за фиксирана безжична връзка.) Другите две области - URLLC и mMTC - са предимно за индустриални или бизнес приложения, въпреки че могат да имат потребителски приложения, а аз продължавах да чувам за автономни превозни средства с мобилен VR, въпреки че това звучи като повече от нишово приложение за мен.

Но може би тези по-индустриални и търговски приложения наистина се развиват заедно със стандартите 5G; в края на краищата вече виждаме телефони, които обещават "gigabit LTE" в 4G мрежи и е трудно да се предвиди кои приложения ще изискват повече скорост за отделните потребители. Все пак допълнителната скорост и мрежовият дизайн, обещани от 5G, може да са необходими само за справяне с нарастващия трафик. Ще говоря повече за случаите на употреба в следващия си пост.

Мрежи, готови за работа

Мелиса Арнолди, президент на технологиите и операциите за AT&T комуникации, отбеляза необходимостта от мрежи, които управляват по-ефективно трафика, независимо от приложението. Тя заяви, че мобилната мрежа на компанията е наблюдавала 360 000 процента ръст на трафика на данни от 2007 г. насам и няма „признаци за забавяне“. В момента видеото представлява повече от половината от трафика и тя очаква това да нарасне до 75 процента до 2020 г.

5G е необходим за управление на този трафик, както и за активиране на приложения като разширена и виртуална реалност, автономни превозни средства и дронове, каза Арнолди, отбелязвайки, че самоуправляващите се автомобили се нуждаят от висока надеждност на свързване и близо до закъснение в реално време - в идеалния случай по-малко от 5 милисекунди.

Арнолди каза, че управлението на този трафик изисква софтуерно определени мрежи, отбелязвайки, че AT&T е основният двигател зад ONAP (Open Network Automation Platform). Тя очаква AT&T ще премести 65 процента от трафика си в софтуерно дефинирани мрежи до края на годината.

AT&T възнамерява да бъде първият американски превозвач, който ще разполага с мобилен стандарт 5G до края на годината в 12 града. Тя обсъди пилот на дребно, който фирмата е провела в Уако, Тексас, който представи стотици потребители в магазин за търговия на дребно, за да демонстрира как mmWave може да работи в такава среда, и пилоти в Каламазу и Саут Бенд, където компанията създаде пълен край на 5G - до крайната мрежа и видях, че сигналите mmWave могат да предоставят скорост от 1 Gbps до 900 фута, без да се влияят поради времето и сигналите, проникващи в материалите по-добри от очакваното.

Скоростта е вълнуваща, каза Арнолди, но латентността е голямата промяна. След това тя описа приложения, като например на дребно, с потапяща виртуална и разширена реалност и цифрови табели вместо манекени; здравеопазване; производство; финанси, с неща като банкомати, предлагащи видео през 5G фиксирана безжична връзка; обществена безопасност; и транспорт.

Бил Стоун, вицепрезидент по технологично развитие и планиране в Verizon, характеризира 5G като многофункционално решение, което позволява на операторите да „използват софтуер и да режат мрежата за различни случаи на използване“. За Verizon фиксираната безжична връзка ще бъде първият мрежов отрязък, но това е само един случай за използване и бързо ще бъде последван от мобилна широколентова връзка, каза Стоун.

Подкрепата на Verizon за Техническия форум Verizon 5G помогна да се ускори процеса на 3GPP и макар че първите продукти на Verizon няма да бъдат изцяло базирани на стандарти, той възнамеряваше да премине към стандарта 3GPP много бързо. Той наблегна на плановете на компанията за използване на по-големи парчета спектър, където е възможно, увеличаване на малката плътност на клетките и преминаване към масивни MIMO (множество антени) в mmWave диапазони, както и увеличаване на броя на антените в други ленти.

Стоун каза, че Verizon очаква да бъде на първо място с 5G фиксирана безжична връзка и отбеляза, че при тестовете вече може да достави 80Gbps услуга на 2 000 фута от възела. Но той каза, че компанията разчита да има само една мрежа, с множество отрязъци, и че приоритетът на компанията е „Mobile, Mobile, Mobile“. Поглеждайки по-нататък обаче, той каза, че 5G-съвместимият облак и „интелигентният ръб“, както и приложенията за индустриална автоматизация ще задвижат нови случаи на използване.

Seizo Onoe, главен технологичен архитект на NTT Docomo, говори за това как Docomo си партнира с конкретни индустрии - автомобилостроене, железопътна промишленост, строителство, здравеопазване и др. - при пускането на 5G. Може да се направи аргумент за въвеждане на 5G, дори ако новите приложения не са сигурни, каза той, само защото операторите могат да видят увеличен капацитет на данни с подобрена цена на бит.

Onoe повтори аргумента си от миналата година, който е, че предишното поколение често се разраства точно преди старта на следващата, както се случи с подобрения 3G (HSPA +) преди пускането на 4G LTE и че индустрията исторически е постигнала голям успех само с дори -бройни поколения. Той обаче предположи, че междусекторното сътрудничество може да промени това, тъй като виждаме, че се развиват нови приложения.

Най-много ме интересуваше идеята му, че 5G може да бъде последното поколение, когато става дума за големи технологични пробиви. Onoe каза, че докато една конкретна технология е определила всяко от предишните поколения, 5G всъщност е комбинация от технологии, така че 5 биха могли да бъдат крайното число, освен ако не сме в състояние да измислим нов пробив в технологиите. И все пак той отбеляза, че „маркетинговите трикове“ могат да означават, че ще видим бъдещ номер и че макар и да е хитро, „това е свобода“.

Еволюцията на 5G

Много от презентациите влязоха в повече специфики за технологията и стандартите и как те се развиват.

Peiying Zhu, сътрудник на Huawei, обясни как 3GPP понастоящем одобри издание 15 от своя стандарт, включително нестандартна (NSA) версия, която описва как 5G устройствата могат да работят в мрежа, която се основава най-вече на същата инфраструктура като 4G LTE мрежи. Тя каза, че работата се движи бързо към самостоятелна (SA) версия на този стандарт (тази, в която както радиостанциите, така и ядрото на мрежата са проектирани за 5G), както и работата по издание 16, която ще добави още функции.

Версия 15 най-вече поддържа подобрена мобилна честотна лента (eMBB), докато по-късните версии трябва да отговарят на по-широк спектър от изисквания за IoT, включително "ултра надеждни и ниски латентни комуникации, фиксиран безжичен достъп и масивни комуникации от машинен тип", заяви Джу.

Издание 15 включва "5G Ново радио" с различни нови функции и Джу говори за въздействието, което различните промени ще окажат. Тя обсъди как тестовете, използващи спектър от 3.5GHz, показват 10-кратно подобрение на потребителското изживяване, с една десета закъснение и една десета от цената на бит на съществуващите решения, което прави 5G много впечатляващо за подобрена мобилна широколентова връзка. И Джу обсъди други подробности, които биха могли да бъдат част от версията 16 или по-нови версии на спецификацията, които биха дали възможност за други приложения.

Микаел Хьок, директор на „Радио изследвания“ за „Изследвания на Ericsson“, също обсъди развитието на стандарта, когато той се насочва към визията на ITU-2020. Той говори за това как новото радио е "ултра-стройно" (което означава, че намалява смущенията и намалява мощността, когато не се използва), като същевременно предлага и съвместимост с напред, за да може да се добавят нови възможности. Той също отбеляза как може да използва множество антени, разговаря с ниска латентност и каза, че широкият спектър на спектъра ще предложи много различни възможности.

Хьок подчерта, че това може да работи в много различни приложения, от осигуряване на много бързо покритие в оживени улици и площади, до предлагане на фиксирана безжична връзка в крайградски среди. Той говори и за автоматизация на фабриката.

В последвалата панелна дискусия имаше много дебати дали новото радио е подходящо за приложенията на Интернет на нещата (IoT), като Хьок спомена съществуващите 4G стандарти - като NB-IOT - и други, включително Джу и Nokia на Antti Toskala, като говорим за нови случаи на използване на IoT, които може да изискват по-голяма честотна лента или по-ниска латентност.

В индустриалните условия някои от участниците се опитаха да отговорят на въпрос как 5G се сравнява със стандартите IEEE 802 (Wi-Fi), които обикновено работят в нелицензиран спектър. Хьок каза, че в някои случаи нелицензираният спектър е достатъчно добър, но не и когато имате нужда от „пет девет надеждности“. Тоскала посочи функции като 3GPP удостоверяване и услугите, които телекомуникационните компании предлагат на доставчиците, но някои от аудиторията отблъснаха това. Джу говори за това как 5G е проектиран за съвместно съществуване, така че както стандартите, базирани на 5G, така и на 802, могат да работят на едни и същи места.

Говорейки за 5G в смартфони, Arun Ghosh от AT&T, директор на групата за усъвършенствани безжични технологии за AT&T Labs, заяви, че все още съществува въпросът за бизнес модел, тъй като LTE работи доста добре. Ghosh каза, че 5G наистина е повече за други бизнес случаи, като например в автономни превозни средства, където наличието на голям брой свързани автомобили може да помогне в области като избягване на сблъсък. Но почти всички участници се съгласиха, че трябва да очакваме слушалки в близко бъдеще да поддържат 5G и 4G LTE, както и mmWave и традиционен (под-6GHz) спектър.

Всички участници в групата почти се съгласиха с Иън Вонг от National Instruments, който каза, че "милиметровата вълна работи по-добре от очакваното". Мнозина също изглеждаха съгласни с Джу, който каза, че би било добре да има глобални ленти за 5G, а тя се застъпи за 3.5GHz като една такава лента.

5G и отвъд

Докато 5G тъкмо се подготвя за първото си стартиране, изследванията продължават, за да го изкачат на следващото ниво. Много лектори говориха за следващите няколко стъпки в стандартите, но други бяха по-фокусирани върху бъдещите изследвания.

Thyaga Nandagopal, заместник-директор на отдела за изчислителни и комуникационни фондации (CCF) в Националната научна фондация, говори за значителните изследвания, които се правят в университети и национални лаборатории, но добави, че има "долина на смъртта" между тези институции и корпорации. За да се опита да преодолее тази пропаст, NSF създаде програма, наречена Платформи за усъвършенствани безжични изследвания (PAWR), в която всеки консорциум за отрасли и NSF дават по 50 милиона долара за създаване на четири градски платформи, които да направят тестване за следващото поколение безжични системи. Тези платформи са проектирани да осигурят открит достъп на изследователите за тестване на идеи за нови системи.

Първите две системи са в Солт Лейк Сити и Ню Йорк. В Солт Лейк Сити, Университетът в Юта и Университетът Райс създават проекти, известни като POWDER (Платформа за отворени безжични експериментални изследвания, базирани на данни) и RENEW (Реконфигурируема екосистема за безжично поколение от последно поколение).

В Ню Йорк проектът се нарича COSMOS (Cloud Enhanced Open Software Defined Mobile Wireless Tested for City-Scale Deployment), който ще се управлява от NYU Wireless, Columbia и Rutgers. COSMOS е проектиран да тества различни нови технологии в сложна градска среда. До юли 2019 г. ще бъдат обозначени още две платформи.

На конференцията Тед Рапапорт от NYU Tandon и един от основателите на NYU Wireless отбеляза, че е впечатлен от скоростта на усвояване на mmWave технологията. Той написа някои от ранните доклади по темата и играе важна роля за основаването на NYU Wireless през 2012 г. и конференцията в Бруклин 5G през 2014 г. Тогава, каза той, имаше скептицизъм по отношение на това дали mmWave може да работи; оттогава тя е приета и е на път за комерсиализация.

На въпрос дали разпространението на малки клетки с mmWave технология може да бъде нов проблем за здравето, Rappaport каза, докато „не можете да докажете отрицателен“, използваните радиочестоти са с шест порядъка под честотата, необходима за йонизиращо излъчване от този вид създаден от рентгенови лъчи (които корелират с повишена вероятност от рак). Освен това той отбеляза, че малките клетки и насочените антени намаляват както силата, така и честотата на контакта, и ме насочи към изследване на Националните здравни институти, което той написа заедно със заглавие „Безопасно за следващите поколения“, което носи това.

По-късно Rappaport ми показа, че той и други хора в университета правят неща като използване на 140GHz спектър за още по-бързи комуникации, може би за някакъв бъдещ стандарт. Други на конференцията също говореха за 90 GHz и по-високи честоти в D-Band.

Всичко зависи от вашата гледна точка; от една страна, 5G може да се приближава до финала, с оглед накрая да е готов за изстрелване. Но от друга страна, в много отношения това просто започва.