👫 👏🏾 🔴 لماذا وكيف ستغير 5G كل شيء: التكنولوجيا والتنفيذ المرحلي وقاعدة العناصر لمعدات المشتركين 👩🏽‍🌾 💽 🚦

5G ليس مجرد معيار جديد لاتصالات الهاتف المحمول ، فإن إدخال شبكات الجيل الخامس على المدى الطويل سيغير تصورنا للعالم ويؤدي إلى التحول الاجتماعي للمجتمع. في الوقت نفسه ، سيتغير اقتصاد الشبكات: سيزداد متوسط سرعة الإرسال 40 مرة ، وستنخفض تكلفة التوصيل ، على العكس ، 30 مرة. بحلول عام 2024 ، وفقًا للمحللين ، ستصل حتى 30٪ من حركة الهاتف المحمول عبر الأجهزة التي تدعم 5G. ستمثل تكنولوجيا 5G 15 ٪ من قطاع الهواتف المحمولة العالمية بحلول عام 2025 (توقعات GSMA ، www.gsma.com ) ؛ في أوروبا والصين ، سيكون هذا الرقم 30٪ ، وفي الولايات المتحدة 50٪.

ستحاول هذه المقالة فتح موضوع قابلية تطبيق اتصالات الهاتف المحمول من الجيل الخامس (فيما يلي - 5G) في مستقبلنا ، وليس بعيدًا جدًا. ستخبرك مادة المقالة ، دون الادعاء بأنها الطبيعة الأكاديمية للقصة ، ما هو 5G المثير للاهتمام وكيف يمكن لمطوري معدات المستخدم (معدات المستخدم أو UE) البدء في تشكيل السوق لأجهزة 5G اليوم. يمكن تحقيق النفاذ UE إلى شبكات 5G من خلال الوحدات الخلوية المناسبة ؛ في نهاية المقال ، نأخذ بعين الاعتبار باختصار مجموعة التسميات من وحدات SIMCom اللاسلكية ، 5G-Modules ، وخصائصها الرئيسية والفرق بينها.

لونغريد

معايير وتكنولوجيا 5G الرئيسية

5G (من الجيل الخامس الإنجليزي - الجيل الخامس) - جيل من الاتصالات المتنقلة التي تعمل وفقًا لمعايير الاتصالات التي تتبع التكنولوجيا الحالية LTE (4G).

بدأ كونسورتيوم 3GPP في صياغة مواصفات 5G-NR (NR - راديو جديد ، تكنولوجيا الوصول الراديوي لشبكات الهاتف المحمول من الجيل الخامس) في عام 2015. ثم تم الإعلان عن خطط إعداد المواصفات. وفقًا لهذه الخطط ، كان من المقرر استكمال المرحلة الأولى من المواصفات قبل النصف الثاني من عام 2018 (كجزء من إصدار 15 3GPP) ، والمرحلة الثانية - بحلول ديسمبر 2019 (كجزء من إصدار 16 3GPP). في الوقت الحالي ، تكتمل المرحلة الأولى بتأخير عام واحد ، وتتحول المرحلة الثانية إلى الربع الثالث من عام 2020.

خطة إصدار مواصفات 3GPP (المصدر: https://www.3gpp.org )

تم وضع معايير ومواصفات 3GPP من قبل المشاركين في السوق وتأخذ في الاعتبار مجموعة متنوعة من المهام التجارية ، لكل منها ، بالطبع ، متطلباته الخاصة. لذا ، حددت توصية 3GPP TR 38.913 المؤشرات الرئيسية التالية لشبكات الجيل الجديد:

ذروة معدل بيانات الوصلة الهابطة (الوصلة الهابطة) 20 Gbit / s (الكفاءة الطيفية 30 bit / s / Hz) ؛
معدل بيانات الذروة في الوصلة الصاعدة (الوصلة الصاعدة) 10 Gb / s (الكفاءة الطيفية 15 bit / s / Hz) ؛
الحد الأدنى للتأخير في النظام الفرعي للوصول إلى الراديو لخدمات URLLC هو 0.5 مللي ثانية لخدمات eMBB - 4 مللي ثانية ؛
أقصى كثافة للأجهزة من عالم إنترنت الأشياء المتصلة بالشبكة في الظروف الحضرية هي 1000 جهاز / كيلومتر مربع ؛
التشغيل المستقل للأجهزة من عالم إنترنت الأشياء دون إعادة شحن البطارية لمدة 10 سنوات ؛
دعم الحركة بسرعة قصوى لحركة الأشياء 500 كم / ساعة.

والآن باختصار حول بعض التقنيات التي من خلالها يصبح التنفيذ الفعلي لشبكات الجيل الخامس ممكنًا.

التردد وعرض النطاق

حددت مواصفات 3GPP TS 38.211 V1.2.0 (2017-11) نطاقات تردد راديو جديدة لـ 5G (انظر الجدول 1) وقسمتها إلى كتلتين للتردد: FR1 (ترددات تصل إلى 6 جيجا هرتز أو فرعية 6 جيجا) و FR2 (ترددات أعلى من 6 جيجا هرتز أو ممواج) . يسمح لك العمل على نطاقات تردد أعلى بالقضاء على التداخلات المختلفة في الشبكة التي تشوه نقل البيانات. بالإضافة إلى ذلك ، يعتمد التردد العالي - النطاق الترددي العالي ، وعرض النطاق الترددي للقناة بشكل مباشر على ذلك. لذلك ، بالنسبة لكتلة FR1 ، اعتمادًا على SCS (تباعد الحامل الفرعي ، متغير فصل الترددات الراديوية للحاملات الفرعية) المستخدمة ، يُسمح بعرض قناة راديو واحدة حتى 100 ميجاهرتز ، لكتلة FR2 - من 50 إلى 400 ميجاهرتز! على عكس شبكات LTE ، التي تسمح للقنوات بعرض 1.4 و 3 و 5 و 10 و 15 و 20 ميجاهرتز فقط. وإذا قمت بدمج عرض القناة مع تجميع التردد (CA) ، فعندئذٍ يمكنك تحقيق طيف من 2 غيغاهرتز أو أكثر لاتصال واحد.

*نطاقات التردد لشبكات الجيل الخامس*
وحدة ترددات الراديو	نطاق تردد الراديو
FR1	450 ميجاهرتز - 6000 ميجاهرتز
FR2	24'250 ميجاهرتز - 52'600 ميجاهرتز

MIMO ضخمة وتشكيل الشعاع

تشكيل الشعاع باستخدام هوائيات MIMO ليس مفهومًا جديدًا وهو موجود بالفعل في السوق الخلوي مثل AAS (نظام هوائي نشط ، نظام هوائي نشط). يسمح لك هوائي AAS MIMO المركب على البرج بتقسيم منطقة التغطية إلى خلايا ثابتة ، وبالتالي زيادة كفاءة استخدام الطيف ، وبالتالي زيادة عدد القنوات. لكن الشبكات المزدحمة الحديثة تحتاج إلى تشكيل شعاع رقمي ديناميكي لتعظيم كفاءة الطيف.

هوائي MIMO ثنائي الأبعاد (يسار) وهوائي MIMO الضخم (يمين)

أصبح تطبيق مفهوم هوائيات MIMO في نطاق المليمتر من FR2 أكثر إثارة للاهتمام منذ ذلك الحين تتمتع الموجات الراديوية ذات الموجات المليمترية بتوجيه جيد نظرًا لزيادة عدد عناصر الهوائي لكل هوائي. يمكن دمج مصفوفة من عناصر الهوائي (256 أو أكثر) في عنصر واحد يسمى. هوائي MIMO الضخم. من خلال التحكم في طور الإشارات واتساعها ، فإن مثل هذا الهوائي قادر على توليد العديد من الأشعة القوية والحادة ديناميكيًا في اتجاهات مستخدمين محددين. لذا ، مع MIMO الضخمة نحصل على:

إشارة خرج قوية نحو UE ؛
إشارة قوية إلى مستوى الضوضاء من تجهيزات المستعمل ؛
نقص التدخل بين الخلايا ؛
زيادة كبيرة في عدد قنوات الاتصال لكل خلية.

وبالتالي ، تأخذ تقنية MIMO معاني مختلفة في نطاقات sub6G و mmWave كما هو موضح في الجدول أدناه:

*MIMO في نطاقات sub6G و mmWave*
	Sub6G	mmWave
MIMO	88	22

	, . , .	. .

SRS (Sounding Reference Signal, )

التكنولوجيا ، المعروفة منذ الإصدار 14 من 3GPP ، هي إضافة مهمة إلى Beamforming. يسمح لمحطة القاعدة بالتعرف على جودة القناة من خلال حزمة خاصة مرسلة من UE. عادةً ، يمكن لمعظم أجهزة المستخدم دعم إرسال SRS فقط عبر هوائي الإرسال الأساسي الخاص بها. لذلك ، يمكن لمحطة القاعدة استقبال معلومات القناة فقط لهذا الهوائي. ومع ذلك ، باستخدام تقنية اختيار هوائي الإرسال ، يمكن الحصول على معلومات كاملة حول قنوات جميع هوائيات تجهيزات المستعمل. لذلك ، يمكن لمحطة القاعدة أن تولد الحزمة في اتجاه تجهيزات المستعمل بأفضل طريقة. ونتيجة لذلك ، سيزيد إنتاجية تجهيزات المستعمل بشكل ملحوظ ، خاصة عند النقاط على مسافات بعيدة ومتوسطة من المحطة الأساسية (حتى + 40٪).

تشريح الشبكة أو تشريح الشبكة

وفقًا لمنطق هذا المفهوم ، سيكون بمقدور مشغلي الهاتف المحمول نشر معزولين عن الشبكات الأخرى ، يمكن تخصيص / تعيين كل منها لمجموعة من المؤشرات الرئيسية - لإنترنت الأشياء ، والتغطية الواسعة ، للنقل الحضري - نطاق واسع واستجابة منخفضة. سيكون عمل هذه التقنية ممكنًا عند التبديل إلى جوهر شبكة الجيل الجديد.

سيناريوهات وأمثلة على توفير خدمات الهاتف النقال في شبكات 5G

إذا لاحظت ، فإن بعض المؤشرات المدرجة سابقًا ، مثل ، على سبيل المثال ، ذروة معدل نقل البيانات والاستقلالية ، هي ببساطة غير متوافقة بل وحتى متبادلة. ولكن يجب ألا يتم تنفيذ جميع هذه المؤشرات في وقت واحد بواسطة جهاز واحد في كل مرة ، أو ، من حيث المبدأ ، مدعومة بالقائمة بأكملها. تتمثل الفكرة في التمييز بين الأنواع المختلفة من السيناريوهات لتوفير الخدمات المتنقلة ، اعتمادًا على درجة الأهمية (عالية ، متوسطة ، منخفضة) لمؤشر معين. في مفهوم تشريح الشبكات ، سيتم تقسيم البنية المادية لشبكة 5G إلى العديد من الشبكات أو الطبقات الافتراضية ، والتي تم تصميم كل منها لحالة الاستخدام الخاصة به. يلبي كل من السيناريوهات مجموعة أو أخرى من المؤشرات المشار إليها سابقًا ، وبالتالي ، يستهدف قطاعه الخاص في السوق.
تحدد المواصفات ثلاثة سيناريوهات فقط:

eMBB (enhanced Mobile Broadband), ;
URLLC (Ultra-Reliable Low Latency Communication), ;
mMTC (Massive Machine-Type Communications), .

NB-IoT eMTC mMTC

mMTC هو سيناريو للتفاعل بين الأجهزة ، عندما تكون مشاركة الإنسان ضئيلة ، ويتم أتمتة جميع العمليات. تشمل أجهزة MMTC: عدادات المياه والغاز والكهرباء. وحدات تحكم إنارة الشوارع ؛ أجهزة استشعار مساحة وقوف السيارات. إشارات GPS / GLONASS ؛ مختلف أجهزة استشعار الدخان / الحريق ؛ مجسات القرصنة علب القمامة "الذكية" وأجهزة إنترنت الأشياء الأخرى. كما ترى ، السرعة العالية والكمون المنخفض للغاية ليست مهمة هنا ، ولكن الاستقلالية وعدد كبير من اتصالات الشبكة مهمة جدًا. هذا ما يسمى ب أجهزة LPWA (منطقة منخفضة الطاقة واسعة النطاق) - حول الأجهزة الضخمة والبسيطة والرخيصة ذات الاستهلاك المنخفض للغاية ، القادرة على العمل على بطارية واحدة لمدة تصل إلى 10 سنوات.

تم وضع المعايير والمواصفات لشبكات LPWA في الإصدارين 13 (Cat.NB1 و Cat.M1) و 14 (Cat.NB2 و Cat.M2) 3GPP وشبكات NB-IoT حاليًا (المعروفة أيضًا بشبكة LTE Cat.NB1 / NB2) و eMTC (LTE Cat.M1 / M2) قيد الاستخدام التجاري بالفعل. تتميز شبكات هذه الأجهزة بسرعات نقل منخفضة (تصل إلى 150 كيلوبت / ثانية في LTE Cat.NB2 وحتى 1 ميغابت في الثانية في LTE Cat.M1) ، وتغطية واسعة و "عميقة". وتجدر الإشارة إلى أن سحر NB-IoT و eMTC هو أن نشر الشبكات من قبل مشغلي شبكات الهاتف المحمول لا يتطلب استثمارات ضخمة وتخصيص نطاقات تردد منفصلة - يمكن لشبكات LPWA هذه أن تعمل في نطاقات التردد الحالية وعلى معدات الشبكة الحالية ، في حين أن واحدة أساسية يمكن أن تخدم المحطة مساحة أكبر مقارنة بشبكات 2G أو 3G أو LTE الحالية.

يمكنك قراءة كيفية الوصول إلى شبكات NB-IoT باستخدام الوحدات الخلوية SIMCom Wireless Solutions في مقالاتنا.

5G لـ URLLC و eMBB

من الناحية الرسمية ، يمكن أن تُعزى شبكات NB-IoT و eMTC إلى شبكات الجيل الخامس ، ولكن في هذه المقالة ، نتحدث عن 5G ، سنتحدث عن التكنولوجيا عالية السرعة. لذا ، فإن سيناريوهات URRLC (سيتم تضمينها في الإصدار 3GPP 16) و eMBB (المحددة بالفعل في الإصدار 3GPP 15) تقع في مجال مسؤولية 5G. إن نص URRLC ، من اسمه ، يعني اتصالات موثوقة للغاية مع الكمون المنخفض. و eMBB هو نطاق عريض للغاية ، مما يعني اتصالات عالية السرعة.

يبدو أن السرعة ووقت التأخير في شبكات LTE الحالية ترضي معظم المستخدمين المعاصرين. لماذا هو مستهلك 5G وما هو استخدامه؟

دعونا نلقي نظرة على الرسم البياني في الشكل 4 ، فهو يعكس نطاق الخدمات اعتمادًا على متطلبات النطاق الترددي والتأخير. في الجزء الخفيف ، نرى مجالات التطبيق الحديثة التي أصبحت كل يوم بالنسبة لنا - مثل: الألعاب عبر الإنترنت ، وعرض وتنزيل مقاطع الفيديو ، والقياس عن بُعد ، ومراقبة الأشياء ، وأجهزة الاستشعار ، وما إلى ذلك. كل هذه التطبيقات محتوى بقناة تصل إلى 100 ميغابت / ثانية وتأخيرات تزيد عن 10 مللي ثانية.

التطبيقات تعتمد على متطلبات عرض النطاق الترددي والتأخير في شبكة الهاتف المحمول

والآن دعنا ننتبه إلى الجزء الأزرق من الرسم التخطيطي - هذه هي المنطقة التي تفتح مع 5G. يمكن ملاحظة أنه ، بشكل عام ، يمكن لـ 5G تحسين التطبيقات الحالية وإنشاء تطبيقات جديدة. دعونا نفكر في بعض التطبيقات الأكثر إثارة للاهتمام بشكل منفصل. سيساعدوننا على فهم مدى أهمية تنفيذ شبكات 5G حقًا. لنبدأ بالأمر البسيط - بث الفيديو.

بث الفيديو

يتوقع المشاركون في السوق تحول تطبيق كلاسيكي مثل "دفق الفيديو" إلى اليمين ، نحو زيادة سرعات نقل البيانات دون أي متطلبات خاصة للتأخير. سيكون المحرك الرئيسي لهذا هو الحاجة إلى فيديو عالي الجودة 8K.

اليوم ، هناك أجهزة تلفزيون تدعم فيديو 4K ويقدم بعض موفري المحتوى محتوى الفيديو بهذه الجودة. لكن الوصول الموثوق إلى مثل هذا المحتوى لا يمكن الحصول عليه إلا إذا كان متصلاً بإنترنت الألياف الضوئية ، والذي لا يتوفر الوصول إليه في جميع المستوطنات. مع ظهور 5G 4K وحتى 8K ، سيصبح الفيديو هو المعيار لجميع سكان المدينة والضواحي ، وفي مجال إنتاج الأفلام / الصور ، ستعطى جودة مثل التفاصيل المزيد من الاهتمام.

متطلبات عرض النطاق الترددي للشبكة لتنسيقات الفيديو المختلفة

يحدد استهلاك محتوى الفيديو على شاشة تلفزيون عريضة متطلبات عرض النطاق الترددي للتنزيل. ومع ذلك ، يفتح 5G سرعات أعلى للتفريغ. هذا سيفتح الباب أمام تطبيق أنظمة المراقبة بالفيديو في المناطق الحضرية مع التعرف الذكي على الوجه في جميع القارات. في مثل هذه الأنظمة ، يقع جزء الحوسبة بالكامل مع الذكاء الاصطناعي على الشبكة ، كل ما هو مطلوب من كاميرات المراقبة هو أن تكون قادرًا على إرسال فيديو بالدقة المناسبة إلى الخادم. في العالم هناك أمثلة على إدخال مثل هذه الأنظمة.

تستخدم حكومة شنغهاي (الصين) مثل هذا النظام منذ عام 2015. أكثر من 170 مليون كاميرا فيديو "ذكية" متصلة بها. على سبيل المثال [2] ، ساعد هذا النظام في العثور على مجرم في الحشد الخمسين ألف في طريقه من حفل موسيقي شهير. جاء إلى الحفل مع زوجته ، ووفقًا للمعتقل ، توقع أن يضيع في الحشد.

من الناحية العملية ، لا تحقق هذه الأنظمة المدينة مدخرات على إجراءات الأمن والبحث التشغيلي فحسب ، بل تولد أيضًا تأثيرًا اجتماعيًا اقتصاديًا إيجابيًا - لا يخشى المواطنون والسياح شراء أشياء باهظة الثمن ، ويزورون الأماكن العامة في أي وقت من اليوم ، ولا تخشى الأعمال سلامة العملاء والممتلكات ، الآن هي مهمة المدينة.

مع ظهور 5G ، أصبح هذا النظام فقط أكثر كفاءة وأقل تكلفة للنشر والصيانة ، وبالتالي أكثر بأسعار معقولة.

عمل نظام ذكي للتعرف على الوجوه من خلال دفق الفيديو من كاميرات الشوارع

مكتب السماء

في المراحل الأولى من النشر التجاري لـ 5G ، باستثناء الهواتف الذكية ، من المتوقع أن يكون الكمبيوتر المحمول المزود باتصال Sky Office هو المنتج الرئيسي 5G. Sky Office هو مفهوم نقل طاقة حوسبة الكمبيوتر المحمول إلى السحابة عند تجهيز كمبيوتر محمول بمودم 5G مدمج. لذلك ، في السحابة يمكن وضع ليس فقط ملفات المستخدم (Cloud Drive) ، ولكن أيضًا البرامج ، مثل MS Office 365 (Cloud Office) أو منتجات برامج الألعاب (Cloud Games). في هذا المفهوم ، يصبح الكمبيوتر المحمول ، ببساطة ، شاشة بلوحة مفاتيح وكاميرا.

مفهوم مكتب السماء

إذا كانت الشبكات الخلوية توفر تأخيرًا لبضعة أجزاء من الثانية وتوفر قناة اتصال موثوقة مخصصة على أساس غير محدود (Network Slice) ، فقد يصبح العمل مع Sky Office في المستقبل طريقة شائعة لاستخدام الكمبيوتر المحمول. في الوقت نفسه ، سيحصل المستهلك على عدد من الصفات الاستهلاكية المثيرة للاهتمام التي لا يمكن تحقيقها مع أجهزة الكمبيوتر المحمولة العادية:

استهلاك منخفض على مستوى الجهاز اللوحي مع عمر بطارية 14 ساعة أو أكثر ؛
"جاهز دائمًا" ، لا يضيع الكمبيوتر المحمول وقت تنزيل البرامج ، فهو يعمل بالفعل - في السحابة ؛
"جاهز في كل مكان" ، لم يعد فقدان الكمبيوتر المحمول يعني فقدان البيانات والتراخيص ؛
جسم رفيع وخفيف ، يتم تبسيط تكوين الكمبيوتر المحمول وهيكله ، مما يؤدي إلى تقليل الحجم والوزن ؛
التبريد السلبي ، لم يعد الكمبيوتر المحمول يؤدي حوسبة كثيفة الطاقة ويتم تسخينه قليلاً ؛
الاتصال أكثر أمانًا من Wi-Fi لأنه يكاد يكون من المستحيل كسر 5G ، قناة الاتصال محمية بأحدث خوارزميات التشفير.

بالطبع ، تتطلب ترجمة مفهوم Sky Office إلى واقع بناء نظام بيئي كامل بمشاركة لاعبين من العديد من الصناعات في وقت واحد ، مثل الشركات المصنعة لأنظمة التشغيل والبرمجيات ، ومصنعي أجهزة الكمبيوتر المحمولة ، ومشغلي الهواتف المحمولة ، ومقدمي الخدمات السحابية ، ومصنعي الشرائح الإلكترونية ، ومصنعي eSIM ووحدات 5G. ولكن على الرغم من تعقيد التنفيذ ، فمن المتوقع في المستقبل القريب أن تشهد Sky Office نموًا سريعًا في الصين والعديد من البلدان الأخرى.

الواقع الافتراضي والمعزز

لطالما كانت صناعة الترفيه قاطرة في تطوير الإلكترونيات الاستهلاكية. تأتي أعلى متطلبات الأداء من المستهلكين لوحدات تحكم الألعاب. التقنيات الأكثر تقدمًا ، ولكن الأقل شيوعًا في عالم الألعاب هي الواقع الافتراضي (VR) والواقع المعزز (AR).

تقدم الشركات المعروفة Sony و Microsoft ملحقات الواقع الافتراضي والألعاب ثلاثية الأبعاد ذات الصلة منذ عدة سنوات حتى الآن.

VR من Sony PlayStation ، المصدر: www.playstation.com

VR من Microsoft ، المصدر: www.microsoft.com

تدريجيا ، سوف يتجاوز الواقع الافتراضي والواقع المعزز إطار صناعة الألعاب وينتشر حتمًا إلى التعليم والطب والصناعة - من الصعب المبالغة في تقدير الإمكانات. توضح الأشكال 10-13 بعض الأمثلة على استخدام الواقع المعزز من مواد عرض Microsoft Hololens 2. ستكون الخطوة التالية في هذه الصناعة هي الجمع بين AR و VR مع 5G. من الناحية الفنية ، هذا ممكن بالفعل بفضل مجموعة شرائح Qualcomm Snapdragon XR2 الجديدة ، التي تجمع بين مودم 5G ومعالج XR متخصص (من VR + AR) مع دعم الذكاء الاصطناعي ، الذي يستجيب لتعبيرات وجه الطيار.

من الواضح أنه مع ألعاب 5G عبر الإنترنت ستحصل فقط. مع نقل قوة الحوسبة إلى السحابة (Cloud Gaming) ، ستصبح وحدات تحكم الألعاب أقل انشغالًا ، وسيصبح هذا الفيديو أكثر سلاسة وأكثر تفصيلاً وأكثر ديناميكية. بعد التغلب على الحاجز التكنولوجي مع 5G ، سيصبح سوق ألعاب AR / VR أكثر شيوعًا. سيكتشف الكثيرون رحلات افتراضية إلى مدن أخرى ، والغوص في قاع المحيط ، وحتى الرحلات إلى الفضاء. إنها حقيقة معروفة جيدًا أن إدراك الشخص للعالم يعتمد بشدة على ما يراه ، مع XR + 5G سوف تتسع آفاق المواطن العادي بشكل كبير ، وستغير مناهج المجتمع لدراسة العالم والنشاط الإبداعي في جميع المجالات.

يدرس الطلاب هيكل الكائنات الحية الدقيقة ،

ويحلل عامل طبي نتائج التصوير بالرنين المغناطيسي ،

ويقوم مهندس بتعديل المعدات

عامل مصنع تجميع المحرك

استمرارًا لموضوع XR والذكاء الاصطناعي ، يجب أن أقول بشكل منفصل عن الاتجاه المشتق ، مثل الإنترنت اللمسي. الإنترنت اللمسي (يشار إليه فيما يلي باسم TI) - نقل الأحاسيس اللمسية ، يلامس على أي مسافة بحد أدنى من التأخير غير المحسوس تقريبًا. تم اقتراح اسم التكنولوجيا في جامعة دريسدن التقنية ، حيث بدأ العمل في عام 2012 لإنشاء أنظمة روبوتية يمكنها نقل الأحاسيس عن بعد.

يعمل العلماء الآن على إنشاء لمسة اصطناعية من خلال إدخال أجهزة الاستشعار في الهياكل الروبوتية الناعمة وأجهزة استشعار اللمس الأكثر حساسية. الآن أجهزة الاستشعار قادرة بالفعل على إعادة إنتاج قوة وطبيعة اللمسة ، والتمييز بين المواد المختلفة: المعادن والخشب والمنسوجات ، إلخ.

تطرح TI متطلبات أن شبكات 5G ستكون قادرة على:

تأخير أقل من 1 مللي ثانية ؛
الموثوقية - لأداء المهام الحرجة (على سبيل المثال ، التشغيل عن بُعد) ، وفقدان الشبكة ، وفشل المعدات ، وما إلى ذلك ؛
ارتفاع معدل نقل البيانات - أكثر من 10 جيجابت / ثانية ؛
كثافة عالية للشبكة - دعم توصيل أكثر من 100 جهاز لكل كيلومتر مربع.

لإعادة إنتاج الأحاسيس ، من المفترض أن هناك أي أجهزة على اتصال مع المتلقي ، على سبيل المثال ، الملابس (القمصان ، والسترات ، والسراويل) ، والاكسسوارات (القفازات) ، والأحذية ، والقبعات ، والهيكل الخارجي أو الأجهزة الخاصة ، وهي شاشات لمسية مع محركات أقراص صغيرة ، التي تحرك العناصر المنقولة (الإبر والدبابيس).

بمساعدة TI ، يمكن للمرء أن يتعلم الرسم ، العزف على الآلات الموسيقية ، والقيام بعمليات جراحية عن بعد ، أي كل ما يتطلب مهارات المهارات الحركية الدقيقة. في التجارة الإلكترونية ، يمكنك تطبيق هذه التكنولوجيا من أجل لمس أو تجربة منتج قبل شرائه. يمكن لمس المعروضات المتحفية وحتى الشعور بوزن القطع الأثرية القديمة. ستصبح ألعاب الرماية متعددة اللاعبين عبر الإنترنت مع XR + TI أكثر واقعية ، يمكنك الشعور بالألم ، والهزات ، والصدمات ، والحرارة والبرودة.

الأمثلة العملية الأولى لاستخدام TI في الجراحة موجودة بالفعل اليوم. في الولايات المتحدة ، الاختبارات جارية لتقديم ما يسمى ب "الجراحة عن بعد" عندما يقوم الجراح بإجراء عملية جراحية عن بعد من خلال شبكة 5G. تختلف الجراحة عن بُعد تمامًا عن التطبيب عن بُعد الكلاسيكي - لا يتعلق هذا ببث الفيديو البسيط في وضع المؤتمر ، ولكن حول "وجود" الجراح أثناء العملية. تحركاته ودقته ومهاراته الشخصية ورد فعله الفوري على الأحداث - سيتم نقل كل شيء من خلال شبكات 5G دون وجود مادي ودون المساس بجودة العملية. وبالتالي ، ستصبح خدمات الأخصائيين النادرين أكثر بأسعار معقولة ، وسيتمكن المرضى من اختيار الجراح ، بغض النظر عن بلد الإقامة.

الطائرات بدون طيار (الطائرات بدون طيار)

تفرض الجراحة عن بعد متطلبات عالية على الكمون وموثوقية الاتصالات ، ولكن هناك مجالًا آخر يتطلب قدرًا كبيرًا من الاتصال - الطائرات بدون طيار (المركبات الجوية بدون طيار أو "الطائرات بدون طيار"). اليوم لن تفاجئ أي شخص لديه طائرات بدون طيار خفيفة ذات أغراض مختلفة - من الترفيه إلى الطائرات العسكرية المتخصصة. بمساعدتهم ، يقومون بتصوير مقاطع فيديو مذهلة ، وإجراء استطلاع للمنطقة ، وإنقاذ الناس ، ونقل البضائع ، إلخ. ولكن كلهم تقريبًا يتحكم فيه مباشرة شخص لديه اتصال لاسلكي مباشر موثوق به بتردد غير مرخص.

فيما يتعلق بتنفيذ 5G ، في البلدان التقدمية ، أولت السلطات التنظيمية بالفعل اهتمامًا جادًا لهذا الموضوع اليوم ، فيما يتعلق بتنفيذ التقييس والأمن في هذا المجال. على سبيل المثال ، يوجد في أوروبا مجموعة خبراء خاصة 5G PPP (5G Infrastructure Public Private Partnership، www.5g-ppp.eu/5gdrones) على أساس من المفوضية الأوروبية وممثلين عن صناعة تكنولوجيا المعلومات والاتصالات (المشغلون ومقدمو الخدمات والمؤسسات والشركات الصغيرة والمتوسطة) من بريطانيا وفرنسا وسويسرا والنمسا وفنلندا واليونان وبولندا وإستونيا. ستوفر الشراكة بين القطاعين العام والخاص 5G PPP حلولًا وهيكليات وتقنيات ومعايير للطائرات بدون طيار. من خلال مبادرة الدولة هذه ، يرى الاتحاد الأوروبي إحدى السبل لتعزيز قيادته التكنولوجية على المسرح العالمي.

مع المعايير التي تحكم التحول الشامل للطائرات بدون طيار ، وأنظمة الذكاء الاصطناعي ، وقناة اتصالات لاسلكية موثوقة وثابتة وسريعة 5G لكامل خلية من الطائرات بدون طيار ، يمكن فتح أسواق وخدمات جديدة في مجموعة متنوعة من المجالات. تخيل: حاملات طائرات بدون طيار توصل الطعام من المتاجر أو الأدوية المهمة إلى الأماكن التي يصعب الوصول إليها ؛ إنقاذ الطائرات بدون طيار بحثًا عن الأشخاص الذين فقدوا في غابة أو بحر نهارًا وليلاً ؛ طائرات إطفاء الحرائق وإطفاء الحرائق في المرحلة الأولية ؛ المروحيات الزراعية ترش المحاصيل - وكلها على نطاق عالمي ، وليس في حالات خاصة.

طائرة بدون طيار سويسرية Post Swiss from Matternet تقوم

بنقل الأشخاص إلى أماكن يصعب الوصول إليها على طائرة شحن بدون طيار ،

وتقوم شركة Agrocopter بمعالجة الأراضي الزراعية

طائرة بدون طيار من طراز Predator-100 (الصين) تطفئ حريق

الإنقاذ والبحث عن طائرة بدون طيار من منظمة Rega السويسرية لإنقاذ الطيران ، تبحث بشكل مستقل عن أشخاص

تقوم طائرة بدون طيار DJI Matrice 600 Pro بتسليم الكلى لشخص متوفى (الولايات المتحدة الأمريكية)

البنية التحتية C-V2X

سننتقل من الطائرات بدون طيار إلى المركبات بدون طيار. شاهد الكثيرون عرض فيديو تسلا (www.tesla.com) ، حيث تتحرك سيارة كهربائية مدفوعة بالذكاء الاصطناعي في جميع أنحاء المدينة بأقل مشاركة للسائق. أو مثال آخر - خدمة Waymo (www.waymo.com) ، والتي تسمح لك بالاتصال بسيارة أجرة باستخدام تطبيق الهاتف المحمول والوصول إلى النقطة المحددة دون قيادة السائق.

يعمل Tesla الطيار الآلي في الحركة مع سائق يقود

Waymo يعمل في الحركة بدون سائق

كلا الخدمتين مبنيان على مبادئ تشغيل مختلفة ، تحت سيطرة ذكاء اصطناعي قوي مدمج في السيارة. يتخذ Auto قرارًا للوضع بناءً على المعلومات والبيانات المرئية من lidar (Waymo). السيارة "الذكية" محاطة بسيارات "غير ذكية" غير متوقعة وخاضعة للسيطرة البشرية.

هناك نهج البنية التحتية للقيادة بدون طيار ، المنصوص عليها في الإصدار 14 من 3GPP - C-V2X. يعني الاختصار C-V2X الخلوية من السيارة إلى كل شيء ، وهو مفهوم نقل المعلومات من السيارة إلى أي شيء قد يؤثر على السيارة ، والعكس صحيح. يسمح هذا النهج للسيارة "بالاتصال" بالسيارات الأخرى (V2V) ، والبنية التحتية (V2I) ، وشبكة LTE (V2N) ، وشبكة الكهرباء (V2G) ، والمشاة (V2P) وحتى المنازل (V2H). قدم الإصدار الخامس عشر من 3GPP أيضًا القدرة على التواصل مع السيارة وشبكة 5G ، مما جعل C-V2X أكثر جاذبية بفضل خدمة URLLC.

وبالتالي ، فإن المركبات المتصلة بنظام C-V2X ستكون قادرة على "رؤية" الصورة الكاملة لحالة الطريق ، و "معرفة" الوضع النسبي ، والعقبات ، والمناطق الخطرة ، والذكاء الاصطناعي الموجود على الشبكة لن يشكل فقط مسارًا منفصلًا لها ، وسوف نفعل ذلك مع مراعاة التأثير المتبادل على نظام النقل. ستحل هذه الأنظمة مشكلة النقل بشكل أفضل وأكثر أمانًا من أي سائق ، وتقلل من وقت السفر لكل مشارك في الحركة ، وتجعل الحركة قابلة للتنبؤ ، وآمنة ، وفعالة من حيث الطاقة.

تتوقع شركة برايس ووترهاوس كوبرز (PwC) ، وهي شركة استشارية دولية ، أن السيارات الأولى بدون سائقين ستظهر على الطرق العامة في عام 2021 ، وبحلول عام 2040 ستكون جميع المدن الضخمة حول العالم بدون طيار. ومع ذلك ، في البداية يتطلب مثل هذا النقل اهتمام السائق في بعض المواقف على طول الطريق. خلال هذه الفترة ، سيتم أيضًا معالجة المشكلات القانونية المتعلقة بالمركبات الكهربائية غير المأهولة. على وجه الخصوص ، الجوانب القانونية والتأمينية. سيتم إنفاق قدر معين من الوقت على إنشاء شبكة من محطات الشحن للسيارات الكهربائية.

في روسيا ، هذه الخدمة بالفعل في مرحلة البحث والنماذج الأولية. في عام 2018 ، أجرت المشغل الروسي Megafon ، بالشراكة مع KAMAZ ، محاكاة لخدمة V2X في المنطقة التجريبية على أساس الحافلة الكهربائية بدون طيار ShATL.

النمذجة V2X في المنطقة التجريبية على متن الحافلة ShATL بدون طيار الركاب 12 مقعدا من KAMAZ (قازان، 12 يونيو 2018)

الآن، وإدراج العديد من الأمثلة حيث سيكون 5G أكثر فائدة من أي وقت مضى، ونحن سوف معرفة ما هي حالة شبكات 5G اليوم وما الحواجز يتعين التغلب عليها على الطريق إلى مستقبل رائع.

حالة شبكات 5G في العالم وفي روسيا

بدأت عملية إدخال شبكات 5G في التشغيل التجاري بالفعل في عام 2019 ، في حين أن تغطية هذه الشبكات متواضعة للغاية. في بداية عام 2020 ، تم تشغيل شبكات 5G من قبل 47 مشغلًا في 22 دولة حول العالم ، وإلى جانب أولئك الذين خططوا لإطلاق أو إجراء اختبار ، سيكون هناك 279 مشغلًا في 109 دولة.

عدد المحطات القاعدية 5G-NR في الاستخدام التجاري [3]

شبكات 5G التجارية والمخططة والرائدة

أما بالنسبة لمعدات المشتركين ، فهناك بالفعل العديد من الهواتف الذكية وأجهزة التوجيه 5G ونماذج CPE للبيع.

موديلات الهواتف الذكية 5G

لقد قدر المستخدمون الأوائل بالفعل زيادة كبيرة في سرعة الإرسال في وضع 5G. تظهر نتائج اختبار Qualcomm (مايو 2019) زيادة 3.3 أضعاف في سرعة التنزيل لأجهزة 5G مقارنة بأجهزة LTE. في المستقبل ، سيكون هذا الرقم أعلى بسبب التغطية الأكثر كثافة والانتقال من LTE EPC core إلى شبكة 5G الأساسية.

في روسيا ، أجرت مشغلي "الأربعة الكبار" من أغسطس إلى سبتمبر 2019 بالفعل الاختبارات الأولى وإطلاق الشرائح التجريبية لشبكات 5G. وفقًا لنتائج الاختبار في هذه المرحلة ، جاءت التأخيرات في الشبكة في حركة المرور أقل من 10 مللي ثانية ، وبلغت السرعات 2 جيجابت / ثانية للتنزيل. يمكن العثور على مناطق تجريبية 5G في شوارع موسكو (Park Zaryadye ومدينة موسكو و Vorobyovy Gory و VDNH و Skolkovo و GMS-Hospital و SK Luzhniki ومحطة المترو Gorky) وكازان وكرونشتات وفي مختبرات مشغلي الهاتف المحمول.

(1.3 /) Huawei “Mate X” ()

5G ( NSA, LTE FDD 1800 FR1 mmWave n257)

وفقًا لبرنامج الاقتصاد الرقمي الروسي ، يجب توفير تغطية شبكة 5G المستدامة بحلول عام 2024 في جميع المدن الرئيسية التي يبلغ عدد سكانها أكثر من مليون شخص. في الوقت الحالي ، لم يتم تحديد نموذج تطوير شبكات الجيل الخامس الروسية بالكامل. والمشكلة ، كما في البلدان الأخرى ، هي اختيار نطاقات الترددات الراديوية. يعتبر المشغلون النطاق 3.4-3.8 جيجاهرتز (n78 و n79) هو الأكثر جاذبية لشبكة 5G ، ومع ذلك ، فهو مشغول من قبل مستخدمين آخرين ، خاصة الخدمات العسكرية والخاصة ، ويتطلب عمل إطلاق. سيظهر المزيد من الوضوح مع نطاقات التردد في الربع الرابع من عام 2020 بعد تقديم العطاءات المفتوحة ، حيث يجب على Roskomnadzor توزيع الترددات اللاسلكية في شكل مزاد.

المسار من LTE إلى 5G

كما قيل ، لا تتحمل شبكات 4G الحالية المتطلبات التي تفرضها سيناريوهات التطبيق الجديدة. بالإضافة إلى كثافة الاتصالات ، وعرض النطاق الترددي للجزء الراديوي ، وما إلى ذلك ، فإن التأخيرات في شبكات 4G كبيرة جدًا. تتكون التأخيرات من التأخيرات في الجزء الراديوي وفي جزء البنية التحتية واليوم تصل إلى عشرات المللي ثانية. على المدى الطويل ، بالنسبة لشبكات الجيل الخامس الكاملة ، بما في ذلك دعم تشريح الشبكة و URLLC ، ستكون هناك حاجة إلى كل من البنية التحتية الجديدة لشبكة NGCN (الجيل التالي من الشبكة المتقاربة) وتحديث شبكة الوصول اللاسلكي. من الواضح أنه من المستحيل القيام بهذا الحجم من العمل في وقت واحد.

تأخيرات شبكة 4G

في البداية ، أخذ اتحاد 3GPP في الاعتبار تعقيد نشر شبكات جديدة واعتمد سيناريوهات الانتقال من التكوين القياسي لشبكات LTE (# 1) إلى 5G. من المقترح أن يتم تنفيذ 5G أولاً على أعلى بنية LTE EPC الحالية في وضع NSA (غير مستقل ، # 3) ، كما فعل مشغلو الهواتف المحمولة طوال عام 2019. في هذا التكوين ، سيتم تقليل التأخيرات في مكونات الراديو ، ولكن نظرًا لقيود مركز LTE في EPC ، سيكون معدل التأخير الإجمالي بعيدًا عن متطلبات URLLC. تختلف النقطة الرئيسية لهذا التكوين - في الجزء اللاسلكي ، سنحصل على زيادة كبيرة في عرض النطاق الترددي الكافي لمعظم تطبيقات eMBB الحالية ، بالإضافة إلى استقرار الاتصال مع عدد كبير من المشتركين المتصلين بمحطة أساسية واحدة.

سيناريوهات بناء شبكة 5G من الفترات

الأولية والمتوسطة نموذج NSA الأولي ( # 3) تهدف إلى تحسين جودة الإنترنت عريض النطاق المحمول لزيادة موثوقية وحجم البيانات المرسلة باستخدام الاتصال في وضع EN-DC (راديو جديد E-UTRAN - توصيل مزدوج). يمكن لمحطات المستخدم التي تدعم EN-DC الاتصال في وقت واحد بمحطات LTE و 5 G الأساسية ، بينما تكون محطة LTE القاعدة ثابتة (تتطلب الترقية إلى ng-eNb أو الجيل الجديد eNB). يتم تسجيل مطراف المستخدم (UE) مبدئيًا في الشبكة عبر E-UTRAN بترددات منخفضة (<GHz 2) ويبدأ في إرسال نتائج القياسات التي تم إجراؤها على شبكة الوصول اللاسلكي 5G-NR إلى الشبكة. مع "جودة الإشارة الراديوية 5G" المرضية ، تبدأ محطة LTE ng-eNb في تقديم طلب إلى المحطة الأساسية 5G gNB لتخصيص موارد الشبكة إلى تجهيزات المستعمل.عند اكتمال الإجراء ، يتصل UE في نفس الوقت بمحطات LTE ng-eNB و 5 G gB. بالطبع ، ستكون منطقة تغطية المحطة الأساسية 5G أضيق بكثير من LTE ، كما إشارة الموجات المليمترية عالية التردد لها معامل توهين أعلى.

توصيل UE بـ LTE ng-eNB و 5 G gNB في وضع EN-DC

بعد ذلك ، باستخدام محطات LTE + 5G-NR المدمجة ، من الممكن توسيع منطقة تغطية 5G باستخدام تقنية DSS (تقاسم الطيف الديناميكي ، فصل الطيف الديناميكي) عندما يكون النطاق الأدنى التردد E-UTRAN (<GHz 2) يتم مشاركته ديناميكيًا مع 5G-NR. قبل تقديم المشغلين لشبكة 5G الأساسية ، ستكون الشبكات قادرة على العمل بهذه الطريقة.

توسيع تغطية 5G مع LTE منخفض التردد (DSS)

التالي من الخطوة رقم 3 ، عندما تدمج شركات الهاتف النقال 5G NGCN الأساسية ، يمكنهم التبديل إلى أوضاع SA المستهدفة والنهائية (الخياران رقم 2 و # 5) عند استخدام تقنية واحدة للوصول إلى الراديو - إما E-UTRAN أو 5G-NR. فيما يلي العرض النهائي لشبكة 5G قادرة على تقديم خدمات URLLC.

العرض النهائي لشبكة 5G

لتلبية الحاجة المتزايدة لـ eMBB ، يمكنك استخدام الترددات المتوسطة (2 غيغاهرتز -7 غيغاهرتز) ، وبالتالي زيادة سرعات نقل البيانات ، بما في ذلك بسبب تجميع الترددات. تردد أقل - تغطية أكبر ، ولكن عرض قناة أقل. ومع ذلك ، هناك طريقة لزيادة التغطية مع الحفاظ على معدل تصريف مرتفع باستخدام قناة الوصلة الصاعدة الاختيارية (SUL ، ارتباط إضافي). كيف تعمل؟ ويبين الشكل أدناه كيف يتم تخصيص مورد راديوي متوسط المدى "مزدوج" (UL / DL) إلى تجهيزات المستعمل لقناة وصلة صاعدة إضافية غير زوجية (SUL) من ترددات منخفضة. ثم ، في خلية واحدة ، يتلقى UE 1xDL (الترددات المتوسطة) و 2 xUL (الترددات المنخفضة والمتوسطة) للقناة ، والتي سيتم التحكم في استخدامها من قبل الشبكة. في هذه الحالة ، عند حدود الخلية في قناة DL ، يتم استخدام إشارة متوسطة التردد مع زيادة القدرة من النطاق "المزدوج" ،وفي قناة UL - إشارة منخفضة التردد في نطاق SUL غير المزاوج. ونتيجة لذلك ، "ترى" المحطة الأساسية تجهيزات المستعمل على مسافات أطول ، ويتم الحفاظ على سرعة التنزيل باستخدام الترددات المتوسطة.

توسيع منطقة التغطية للترددات المتوسطة بسبب القناة غير المزاوجة

5G وتوقعات تغطية الميل الأخير

من سيناريوهات النشر لشبكات 5G ونطاقات التردد المطبقة ، يتبع منطق توزيع نطاقات التردد لسيناريوهات مختلفة ، كما هو موضح في الجدول 3. هذا المفهوم يخضع لتكنولوجيا تقطيع الشبكة المحددة في مواصفات 3GPP ؛ سيسمح لمشغلي الهاتف المحمول بنشر شبكات معزولة عن بعضها البعض ، ويمكن تخصيص كل منها لاحتياجات محددة (لإنترنت الأشياء ، وبث الفيديو ، وما إلى ذلك).

*سيناريوهات التطبيق في نطاقات تردد 5G مختلفة*
الترددات	عرض الخط	السيناريوهات	صفة مميزة
أعلى من 7 جيجاهرتز (FR2)	800 ميجاهرتز	eMBB	سرعة عالية للغاية ، وتغطية منخفضة وفقط في الشوارع
2 جيجا هرتز ... 7 جيجا هرتز (FR1)	100 ميجا هرتز	eMBB و URLLC و mMTC	, ,
< 2 (FR1)	20	eMBB, URLLC, mMTC	,

بالنظر إلى جدوى هذه السيناريوهات في المدن الكبرى والبلدات الصغيرة والقرى ، من الممكن وضع مخطط تغطية شبكة معمم كما هو موضح في الشكل 34. كما تعلم ، فقد تم التخلي عن شبكات الجيل الثالث في العالم أو تم بالفعل الإعلان عن خطط قطع الاتصال. لذلك ، يظهر الشكل 3G بخط متقطع. وفقًا لخطط المشغلين الأوروبيين ، بدلاً من الجيل الثالث البطيء ، سيأتي LTE السريع (السيناريو رقم 5 ) إلى القرى مع توفير 2G لحركة المرور الصوتية. ستتميز التغطية في الضواحي بسرعات أعلى وتأخيرات أقل ، وستفتخر المدن الضخمة ، بالإضافة إلى ذلك ، بعدد كبير من الاتصالات والإنترنت فائق السرعة في الأماكن التي يغطي فيها نطاق التردد FR2. كما ترى ، في السنوات القادمة ، لن تحل شبكات 5G محل شبكات 4G ، ولكنها ستندمج تدريجيًا مع شبكات 4G ، مما يحسن الوضع بشكل كبير.

مخطط عام للتغطية مع شبكات 2G و LTE و 5G حتى عام 2025.

وتجدر الإشارة بشكل منفصل إلى أن مثل هذا التوزيع للشبكات سيؤدي إلى نمو حاد في سوق FWA (الوصول اللاسلكي الثابت ، انظر أدناه). سيتمكن مصنعي CPE (معدات مباني العملاء ، ومعدات الاتصالات المثبتة على الحائط أو الداخلية الموجودة في مباني المشترك) من توفير إنترنت عالي السرعة لسكان المناطق حيث لم يتم "الوصول" إلى تغطية 5G عالية السرعة والموثوقة لسبب ما.

عادة ما يأتي مزودو الإنترنت السلكي والألياف الضوئية إلى هذه الأماكن. لكن 5G FWA ستشكل تهديدًا خطيرًا لقطاع الأعمال هذا. في الواقع ، مع 5G في FWA ، لن تكون جودة الإنترنت عريض النطاق أدنى من الإنترنت باستخدام الألياف الضوئية ، وستكون تكلفة الاتصال خارج المنافسة تمامًا ، حيث يتم استبعاد إزالة الألياف / الكابلات وأعمال التثبيت والتكوين لكل مشترك بشكل منفصل. تثبيت CPE بسيط مثل تثبيت جهاز توجيه Wi-Fi ولا يتطلب أي صيانة تقريبًا.

FWA والتوصيلات السلكية / الليفية في آخر ميل

CPE داخلي (CPE داخلي) وجدار (CPE خارجي)

ربما ، نتيجة لذلك ، سيتم تحويل سوق الإنترنت السلكية / السلكية بشدة ، وسيجد تطبيقه المحدد ، ولكن لن يكون منتشرًا كما هو اليوم. في المقابل ، وفقًا لتوقعات خبراء SNS Telecom (www.snstelecom.com) ، بحلول عام 2030 ، سيتم توصيل 345 مليون مشترك عبر 5G عبر خدمة FWA ، وسيتم بيع أكثر من 90 مليون وحدة لوحدات المشتركين CPE. في روسيا ، يمكن لهذه الخدمة نظرًا لطول المنطقة أن تحظى بشعبية كبيرة حتى في المرحلة الأولية من نشر شبكة 5G.

عدد اتصالات FWA باستخدام 5G (المصدر: SNS Telecom)

5G وحدات المشتركين الحلول اللاسلكية SIMCom

كما قيل ، فإن الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية 5G معروضة للبيع بالفعل. أعلنت شركة SIMCom Wireless Solutions (www.simcom.com) ، المتخصصة في تطوير وإنتاج وحدات الاتصالات الخلوية لسوق M2M منذ عام 2002 ، عن خطط لتوسيع خط الإنتاج مع وحدات 5G في عام 2019. اليوم ، يتم تجديد مجموعة الوحدات بأربع طرازات: SIM8200G و SIM8200EA-M2 و SIM8300NA (في حين أن الإصدار لأمريكا الشمالية) و SIM8300G-M2.

خط 5G من وحدات SIM6G للحلول اللاسلكية SIMComG ("a" و "b") و sub6G + mmWave ("c" و "d")

جميع الوحدات الأربع مبنية على منصة Snapdragon X55 (أو SDX55) SoC من Qualcomm ، تم تصنيعها باستخدام تقنية 7 نانومتر. تتوافق الوحدات مع الإصدار الخامس عشر من مواصفة 3GPP. يتم دعم الاحتياطي على LTE-FDD / LTE-TDD / 3G ، ووضع EN-DC ، و MIMO الضخم ومجموعة عالمية من نطاقات التردد (انظر الجدول أدناه). يمكن لمعدات المشترك القائمة على وحدات البطيخ أن تعمل في شبكات 5G الانتقالية في وضع NSA وفي شبكات 5G النهائية في وضع SA ، أي حيثما توجد تغطية E-UTRAN أو 5G-NR. تدعم وحدات السلسلة 82 عملية النطاق الفرعي 6G ، بينما تدعم السلسلة 83 أيضًا نطاق المليمتر (mmWave). يتم تنفيذ الوحدات في عاملين شكل - في غلاف لحام LGA وفي شكل بطاقة M2. الأول مثير للاهتمام ،عندما تتطلب الوحدة مجموعة واسعة من الواجهات و / أو طريقة تركيب ميكانيكي هو بطلان في ظروف تشغيل المنتج النهائي. تتمتع بطاقات M2 بحجم وواجهات قياسية (PCIe 3.0 و USB 3.1 و USIM ...) ، مما يجعل من الممكن توفير اتصال خلوي اختياري في المنتج. في بعض الحالات ، يمكن تغيير بطاقة LTE إلى بطاقة 5G.

*5G SIMCom Wireless Solutions*
		SIM8200G	SIM8200EA-M2	SIM8300G-M2
3GPP		Rel.15
NSA/SA		+
	mmWave			7 / (), 3 / ()
	sub-6G	4 / (), 450 /	4 / (), 300 /	4 / (), 600 / ()
	LTE	2 / (), 150 / ()	2.4 / (), 200 / ()
	HSPA+	42 / (), 5.76 / ()
	5G NR mmWave	-	-	n257/n258/n260/n261
	5G NR Sub6G	n1/n2/n3/n5/n7/n8/n12/n20/n25/n28/n40/n41/n66/n71/n77/n78 (n79 SIM8200G SIM8300G-M2)
	LTE-FDD	B1/B2/B3/B4/B5/B7/B8/B12/B13/B14/B17/B18/B19/B20/B25/B26/B28/B29/B30/B32/B66/B71
	LTE-TDD	B34/B38/B39/B40/B41/B42/B43/B48 (B46 SIM8300G-M2)
	WCDMA	B1/B2/B3/B4/B5/B8
GNSS		, GPS, Beidou, Galileo, QZSS
		USB2.0, USB3.1, UART, PCIe Gen3.0, USIM, I2S/PCM, I2C, xGPIO, SPI, ADC, RGMII, SDIO3.0, PMI, WiFi	USB2.0, USB3.1, PCIe Gen3.0, 2xUIM, I2S/PCM, I2C, xGPIO	USB2.0, USB3.1, PCIe Gen3.0,USIM, I2S/PCM, I2C, xGPIO
		8	6	14
		NDIS/RNDIS/PPP/TCP/IPv4/IPv6/Multi-PDP/FTPS/HTTPS/DNS/SSL/TLS
		VoNR, VoLTE, CSFB
		USB FOTA
		41.0 43.6	30.0 52.0	30.0 52.0
		3.3…4.3
		-30…+85 C

في الوقت الحالي ، هناك بالفعل العديد من الأمثلة على المشاريع القائمة على وحدات 5G ، مثل CPE ، وأجهزة التوجيه ، وطائرة بدون طيار ، وأجهزة مودم USB ، وما إلى ذلك. وفقًا لتجربة الشركة ، يجب أن أقول أن المطور مطلوب أن يكون لديه كفاءة عالية في مجال تصميم معدات عالية التردد من هذه الفئة ، خاصة في حالة وحدات السلسلة 83 ، لأن تتطلب توصيل من 2 إلى 4 وحدات هوائي خارجي QTM525-2 أو QTM527-2 للتشغيل في نطاق المليمتر (mmWave) ، والتي يجب أن تستوفي شروطًا معينة للموضع النسبي.

5G-USB Dongle UM80 استنادًا إلى وحدات هوائي SIM8200EA-M2

من نطاق المليمتر QTM525-2 (أ) و QTM527-2 (ب)

تجمع وحدات الهوائي داخل السكن هيكل هوائي متعدد الطبقات ، ومصدر طاقة ، ومرشحات ، ومكبرات ، ودائرة تحويل التردد. يتم توصيل وحدة الهوائي بوحدة 5G من خلال كبل مرن وزوج من كابلات RF (خطوط زرقاء في الشكل أدناه) ، تنتشر من خلالها إشارات الاستقطاب الرأسي والأفقي (IF-V و IF-H). لتشغيل وحدات الهوائي ، يلزم توفير إثنين من مصادر الطاقة ، يتم توفير إحداهما مباشرة من الوحدة (1.9V ، الخط الأصفر في الشكل أدناه) ، والآخر من مصدر خارجي (3.3V ، الخط الأحمر في الشكل أدناه). في هذه الحالة ، تتحكم الوحدة في تشغيل وإيقاف وحدات الهوائي بإشارة رقمية منفصلة.

قم بتوصيل 4 هوائيات sub6G و 4 هوائيات معيارية بوحدة 5G على لوحة الجهاز

لاختبار وحدات 5G ، يتم تزويد المطورين بمجموعات تصحيح الأخطاء ، والتي يمكنك من خلالها تقييم العمل في نطاقي sub6G و mmWave بدون الكثير من الوقت.

في روسيا ، تم تقديم وحدات 5G لأول مرة في يناير 2020 في المؤتمر المتخصص "5G: من التكنولوجيا إلى التنفيذ" في جامعة سان بطرسبرج الحكومية للاتصالات. أستاذ MA Bonch-Bruevich. في إطار المؤتمر ، ناقش المشاركون المهتمون بالسوق ، مثل: Qualcomm و Huawei و Megafon و SIMCom Wireless Solutions وغيرها الوضع الحالي لشبكات 5G في روسيا والعالم والحلول التقنية ومشكلات التنفيذ والعديد من المشكلات الأخرى ، بما في ذلك طيف التردد للشبكات الجيل الخامس. لم يتم تحديد نطاقات التردد لشبكة 5G في روسيا بشكل كامل بعد ؛ لم يقم مشغلو الهواتف المحمولة بإجراء العديد من الاختبارات ، بما في ذلك وحدات الاتصالات الخلوية لمختلف الشركات المصنعة ، لتحديد اختيار النطاقات في مناطق معينة. ومع ذلك ، في وحدات 5G المقدمة ، فإن قائمة النطاقات المدعومة واسعة النطاق ،مما يعني أنه سيتم دعم أي مجموعات النطاق تقريبًا من قبل المشغلين ، سيتم دعم الوحدات.

كاستنتاج

من المبكر القول أن شبكات 5G قد اكتسبت مظهرها الناضج والنهائي. علينا أن ننتظر الإصدار السادس عشر ، والذي ، وفقًا لنية الكونسورتيوم ، سيغلق المرحلة الثانية من المواصفات ويحدد بداية التنفيذ الشامل للشبكات الأساسية من الجيل الخامس. ومع ذلك ، لا يمنعنا هذا من بدء العمل في دراسة التكنولوجيا الجديدة اليوم ، والتي ستضع الأساس للمشاريع المستقبلية ، لأن شبكات الوصول اللاسلكي 5G-NR متاحة بالفعل للجمهور ، وإن كان بشكل محدود. يجب أن يكون من المفهوم أن شبكات 5G ستصبح روتيننا اليومي عاجلاً أم آجلاً وأن الانتقال من وضع NSA إلى SA سيكون سلسًا وغير واضح ، ولن تضيع الإنجازات التي تحققت اليوم.

المواد المستخدمة

Batuev B.B. SIM7000E / SIM7000E-N: تطبيق أوضاع PSM و eDRX الموفرة للطاقة على شبكات NB-IoT التكنولوجيا اللاسلكية. 2017. رقم 2.
www.youtube.com/channel/UCWAK-dRtTEjnQnD96L6UMsQ - فيديو من قناة RosBusinessConsulting Youtube.
www.speedtest.net/ookla-5g-map - خدمة Ookla.

لماذا وكيف ستغير 5G كل شيء: التكنولوجيا والتنفيذ المرحلي وقاعدة العناصر لمعدات المشتركين