👨‍👩‍👦 ☎️ 🐂 Warum und wie 5G alles verändern wird: Technologie, schrittweise Implementierung und Elementbasis für Teilnehmergeräte 👵🏼 👩🏿‍🔬 💪🏿

5G ist nicht nur ein neuer Standard für die Mobilkommunikation. Die langfristige Einführung von Netzwerken der 5. Generation wird unsere Wahrnehmung der Welt verändern und zu einer sozialen Transformation der Gesellschaft führen. Gleichzeitig wird sich die Wirtschaftlichkeit der Netze ändern: Die durchschnittliche Übertragungsgeschwindigkeit wird um das 40-fache und die Lieferkosten um das 30-fache sinken. Laut Analysten werden bis 2024 bis zu 30% des mobilen Datenverkehrs über Geräte mit 5G-Unterstützung abgewickelt. Die 5G-Technologie wird bis 2025 15% des weltweiten Mobilfunksektors ausmachen (GSMA-Prognose, www.gsma.com ). In Europa und China werden es 30% und in den USA 50% sein.

Dieser Artikel wird versuchen, das Thema der Anwendbarkeit der Mobilkommunikation der 5. Generation (im Folgenden - 5G) in unserer nicht allzu fernen Zukunft zu eröffnen. Das Material des Artikels, ohne zu behaupten, der akademische Charakter der Geschichte zu sein, wird Ihnen sagen, wofür 5G interessant ist und wie Entwickler von Benutzergeräten (Benutzergeräte oder UE) heute beginnen können, den Markt für 5G-Geräte zu formen. Der UE-Zugang zu 5G-Netzen kann durch geeignete Mobilfunkmodule erreicht werden. Am Ende des Artikels betrachten wir kurz den Nomenklaturbereich der 5G-Module SIMCom Wireless Solutions , ihre Hauptmerkmale und den Unterschied zwischen ihnen.

Longrid

Wichtige 5G-Benchmarks und -Technologie

5G (aus der englischen fünften Generation - fünfte Generation) - eine Generation der Mobilkommunikation, die gemäß den Telekommunikationsstandards arbeitet, die der vorhandenen Technologie LTE (4G) folgen.

Das 3GPP-Konsortium begann 2015 mit der Formulierung der 5G-NR-Spezifikation (NR - New Radio, Funkzugangstechnologie für Mobilfunknetze der 5. Generation). Dann wurden die Pläne zur Erstellung von Spezifikationen bekannt gegeben. In Übereinstimmung mit diesen Plänen sollte die erste Phase der Spezifikationen bis zur zweiten Hälfte des Jahres 2018 (als Teil der 3GPP-Version 15) und die zweite Phase bis Dezember 2019 (als Teil der 3GPP-Version 16) abgeschlossen sein. Derzeit wird die erste Phase mit einer Verzögerung von einem Jahr abgeschlossen und die zweite auf das dritte Quartal 2020 verschoben.

Release-Plan für 3GPP-Spezifikationen (Quelle: https://www.3gpp.org )

3GPP-Standards und -Spezifikationen wurden von Marktteilnehmern erstellt und berücksichtigen eine Vielzahl von Geschäftsaufgaben, von denen jede natürlich ihre eigenen spezifischen Anforderungen hat. In der Empfehlung 3GPP TR 38.913 wurden daher die folgenden Schlüsselindikatoren für die Netze der neuen Generation identifiziert:

Spitzen-Downlink-Datenrate (Downlink) 20 Gbit / s (spektrale Effizienz 30 Bit / s / Hz);
Spitzen-Uplink-Datenrate (Uplink) 10 Gbit / s (spektrale Effizienz 15 Bit / s / Hz);
Die minimale Verzögerung im Funkzugriffssubsystem für URLLC-Dienste beträgt 0,5 ms, für eMBB-Dienste 4 ms.
Die maximale Dichte von Geräten aus der IoT-Welt, die unter städtischen Bedingungen mit dem Netzwerk verbunden sind, beträgt 1'000'000 Geräte / km².
Autonomer Betrieb von Geräten aus der IoT-Welt ohne 10-jähriges Aufladen des Akkus;
Mobilitätsunterstützung bei einer maximalen Bewegungsgeschwindigkeit von Objekten von 500 km / h.

Und nun kurz zu einigen Technologien, mit denen die tatsächliche Implementierung von Netzwerken der fünften Generation möglich wird.

Frequenz und Bandbreite

In der Spezifikation 3GPP TS 38.211 V1.2.0 (2017-11) wurden neue Hochfrequenzbänder für 5G definiert (siehe Tabelle 1) und in zwei Frequenzblöcke unterteilt: FR1 (Frequenzen bis 6 GHz oder sub6G) und FR2 (Frequenzen über 6 GHz oder mmWave). . Wenn Sie in höheren Frequenzbereichen arbeiten, können Sie verschiedene Störungen im Netzwerk beseitigen, die die Datenübertragung verzerren. Darüber hinaus hängt eine höhere Frequenz - höhere Bandbreite und Kanalbandbreite direkt davon ab. Für den FR1-Block ist also je nach verwendetem SCS (Sub-Carrier Spacing, Variante der Trennung der Funkfrequenzen von Unterträgern) die Breite eines Funkkanals bis zu 100 MHz zulässig, für den FR2-Block - von 50 bis 400 MHz! Im Gegensatz zu LTE-Netzen, die Kanäle mit einer Breite von nur 1,4, 3, 5, 10, 15 und 20 MHz zulassen. Wenn Sie die Kanalbreite mit der Frequenzaggregation (CA) kombinieren, können Sie für eine Verbindung ein Spektrum von 2 GHz oder mehr erreichen.

*Frequenzbereiche für 5G-Netze*
Hochfrequenzgerät	Radiofrequenzbereich
FR1	450 MHz - 6 000 MHz
FR2	24'250 MHz - 52'600 MHz

Massive MIMO- und Beamforming

Die Strahlbildung mit MIMO-Antennen ist kein neues Konzept und existiert auf dem Mobilfunkmarkt bereits als AAS (Active Antenna System, Active Antenna System). Mit der am Tower montierten AAS MIMO-Antenne können Sie den Abdeckungsbereich in statische Zellen aufteilen, wodurch die Effizienz der Frequenznutzung und damit die Anzahl der Kanäle erhöht wird. Moderne überlastete Netzwerke benötigen jedoch eine dynamische digitale Strahlformung, um die Spektrumseffizienz zu maximieren.

2D MIMO Antenne (links) und Massive MIMO Antenne (rechts)

Die Anwendung des Konzepts der MIMO-Antennen im Millimeterbereich von FR2 wird seitdem noch interessanter Millimeterwellen-Funkwellen haben aufgrund der Zunahme der Anzahl von Antennenelementen pro Antenne eine gute Richtwirkung. Eine Anordnung solcher Antennenelemente (256 oder mehr) kann zu einem sogenannten kombiniert werden. Massive MIMO-Antenne. Durch Steuern der Phase und Amplitude der Signale kann eine solche Antenne viele starke und scharfe Strahlen in den Richtungen bestimmter Benutzer dynamisch erzeugen. Mit Massive MIMO erhalten wir also:

starkes Ausgangssignal zum UE;
starker Signal-Rausch-Pegel vom UE;
Mangel an Interferenz zwischen Zellen;
eine signifikante Zunahme der Anzahl von Kommunikationskanälen pro Zelle.

Daher hat die MIMO-Technologie in den Bereichen sub6G und mmWave unterschiedliche Bedeutungen, wie in der folgenden Tabelle gezeigt:

*MIMO in den Bändern sub6G und mmWave*
	Sub6G	mmWave
MIMO	88	22

	, . , .	. .

SRS (Sounding Reference Signal, )

Die seit der 14. Veröffentlichung von 3GPP bekannte Technologie ist eine wichtige Ergänzung zu Beamforming. Dadurch kann die Basisstation die Qualität des Kanals durch ein spezielles Paket erfahren, das vom UE gesendet wird. In der Regel können die meisten UEs das Senden von SRS nur über ihre primäre Sendeantenne unterstützen. Daher kann die Basisstation nur Kanalinformationen für diese Antenne empfangen. Mithilfe der Technologie zur Auswahl einer Sendeantenne können Sie jedoch vollständige Informationen über die Kanäle aller Antennen des UE erhalten. Daher kann die Basisstation den Strahl in der besten Weise in Richtung des UE erzeugen. Infolgedessen steigt der UE-Durchsatz erheblich, insbesondere an Punkten in der Ferne und in der mittleren Entfernung von der Basisstation (bis zu + 40%).

Network Slicing oder Network Slicing

Gemäß der Logik dieses Konzepts können Mobilfunkbetreiber voneinander isolierte Netze bereitstellen, denen jeweils eine Reihe von Schlüsselindikatoren zugewiesen / zugewiesen werden können - für das Internet der Dinge, eine breite Abdeckung, für den städtischen Verkehr - ein breites Band und eine geringe Reaktion. Die Arbeit dieser Technologie wird möglich sein, wenn auf den Kern eines Netzwerks der neuen Generation umgeschaltet wird.

Szenarien und Beispiele für die Bereitstellung mobiler Dienste in 5G-Netzen

Wenn Sie bemerken, sind einige der zuvor aufgeführten Indikatoren, wie z. B. die maximale Datenübertragungsrate und Autonomie, einfach nicht kompatibel und schließen sich sogar gegenseitig aus. Alle diese Indikatoren sollten jedoch nicht von jeweils einem Gerät gleichzeitig ausgeführt werden oder im Prinzip von der gesamten Liste unterstützt werden. Die Idee besteht darin, je nach dem Grad der Wichtigkeit (hoch, mittel, niedrig) eines bestimmten Indikators zwischen verschiedenen Arten von Szenarien für die Bereitstellung mobiler Dienste zu unterscheiden. Beim Network Slicing-Konzept wird die physische 5G-Architektur in viele virtuelle Netzwerke oder Schichten unterteilt, von denen jede für ihren eigenen Anwendungsfall ausgelegt ist. Jedes der Szenarien erfüllt den einen oder anderen Satz zuvor angegebener Indikatoren und richtet sich dementsprechend an sein eigenes Marktsegment.
Die Spezifikation definiert nur drei Szenarien:

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

NB-IoT eMTC mMTC

mMTC ist ein Szenario der Interaktion zwischen Maschinen, bei dem die Beteiligung des Menschen minimal ist und alle Prozesse automatisiert sind. MMTC-Geräte umfassen: Wasser-, Gas-, Stromzähler; Straßenbeleuchtungssteuerungen; Parkplatzsensoren; GPS / GLONASS-Lesezeichen; verschiedene Rauch- / Feuersensoren; Sensoren hacken; "Intelligente" Mülleimer und andere IoT-Geräte. Wie Sie sehen, sind hohe Geschwindigkeit und extrem niedrige Latenzen hier nicht wichtig, aber Autonomie und eine große Anzahl von Netzwerkverbindungen sind sehr wichtig. Dies ist das sogenannte LPWA-Geräte (Low Power Wide Area) - über massenhafte, einfache und kostengünstige Geräte mit extrem geringem Verbrauch, die bis zu 10 Jahre mit einer einzigen Batterie betrieben werden können.

Standards und Spezifikationen für LPWA-Netze wurden in den Releases 13 (Kat.NB1 und Kat.M1) und 14 (Kat.NB2 und Kat.M2) 3GPP und derzeit NB-IoT-Netzen (auch bekannt als LTE Cat.NB1 / NB2) festgelegt. und eMTC (LTE Cat.M1 / M2) werden bereits kommerziell genutzt. Netzwerke für solche Geräte zeichnen sich durch niedrige Übertragungsgeschwindigkeiten (bis zu 150 kbit / s in LTE Cat.NB2 und bis zu 1 Mbit / s in LTE Cat.M1), eine breite und "tiefe" Abdeckung aus. Es sollte beachtet werden, dass der Reiz von NB-IoT und eMTC darin besteht, dass die Bereitstellung von Netzwerken durch Mobilfunkbetreiber keine großen Investitionen und die Zuweisung separater Frequenzbänder erfordert - diese LPWA-Netzwerke können in vorhandenen Frequenzbändern und auf vorhandenen Netzwerkgeräten arbeiten, während eine grundlegende Die Station kann im Vergleich zu bestehenden 2G-, 3G- oder LTE-Netzen ein größeres Gebiet bedienen.

In unseren Artikeln erfahren Sie, wie Sie mit SIMCom Wireless Solutions-Mobilfunkmodulen auf NB-IoT-Netzwerke zugreifen können.

5G für URLLC und eMBB

Formal können NB-IoT- und eMTC-Netzwerke Netzwerken der 5. Generation zugeordnet werden. In diesem Artikel, der sich mit 5G befasst, werden wir uns jedoch mit Hochgeschwindigkeitstechnologie befassen. Die Szenarien URRLC (wird in 3GPP Release 16 enthalten sein) und eMBB (bereits in 3GPP Release 15 definiert) liegen also im Verantwortungsbereich von 5G. Das URRLC-Skript bedeutet nach seinem Namen äußerst zuverlässige Kommunikation mit geringer Latenz. Und eMBB ist Ultra-Breitband, was Hochgeschwindigkeitskommunikation bedeutet.

Es scheint, dass die Geschwindigkeit und Verzögerungszeit in bestehenden LTE-Netzen die meisten modernen Benutzer zufriedenstellen. Warum ist ein 5G-Verbraucher und wozu dient er?

Schauen wir uns das Infogramm in Abbildung 4 an. Es spiegelt den Leistungsumfang in Abhängigkeit von den Bandbreitenanforderungen und Verzögerungen wider. Im Lichtteil sehen wir moderne Anwendungsbereiche, die für uns alltäglich geworden sind - wie Online-Spiele, Anzeigen und Herunterladen von Videos, Ferntelemetrie, Überwachen von Objekten, Sensoren usw. Alle diese Anwendungen sind mit einem Kanal von bis zu 100 Mbit / s und Verzögerungen von mehr als 10 ms zufrieden.

Anwendungen abhängig von Bandbreitenanforderungen und Verzögerungen im Mobilfunknetz

Und jetzt achten wir auf den blauen Teil des Infogramms - dies ist der Bereich, der mit 5G geöffnet wird. Es ist ersichtlich, dass 5G insgesamt sowohl vorhandene Anwendungen verbessern als auch neue generieren kann. Betrachten wir einige der interessantesten Anwendungen separat. Sie helfen uns zu verstehen, wie wichtig es für uns ist, 5G-Netzwerke wirklich zu implementieren. Beginnen wir mit der einfachen Sache - dem Streamen von Videos.

Video Streaming

Die Marktteilnehmer prognostizieren die Verlagerung einer klassischen Anwendung wie "Video-Streaming" nach rechts hin zu einer Erhöhung der Datenübertragungsgeschwindigkeit ohne besondere Anforderungen an Verzögerungen. Der Haupttreiber hierfür wird der Bedarf an qualitativ hochwertigen 8K-Videos sein.

Heutzutage gibt es Fernseher mit Unterstützung für 4K-Videos, und einige Anbieter bieten Videoinhalte dieser Qualität an. Ein zuverlässiger Zugriff auf solche Inhalte ist jedoch nur möglich, wenn sie mit dem Glasfaser-Internet verbunden sind, auf das nicht in allen Siedlungen zugegriffen werden kann. Mit dem Aufkommen von 5G 4K und sogar 8K wird Video zur Norm für alle Einwohner der Stadt und der Vororte, und im Bereich der Film- / Fotoproduktion wird der Qualität von Details noch mehr Aufmerksamkeit geschenkt.

Anforderungen an die Netzwerkbandbreite für verschiedene Videoformate

Der Verbrauch von Videoinhalten auf einem Breitbildfernseher legt die Bandbreitenanforderungen für das Herunterladen fest. 5G eröffnet jedoch höhere Geschwindigkeiten zum Entladen. Dies wird die Tür für die Implementierung von städtischen Videoüberwachungssystemen mit intelligenter Gesichtserkennung auf allen Kontinenten öffnen. In solchen Systemen befindet sich der gesamte Computerteil mit künstlicher Intelligenz im Netzwerk. Von Überwachungskameras ist lediglich erforderlich, dass Videos mit der richtigen Auflösung an den Server übertragen werden können. In der Welt gibt es Beispiele für die Einführung solcher Systeme.

Die Regierung von Shanghai (China) verwendet seit 2015 ein solches System. Mehr als 170 Millionen "intelligente" Videokameras sind daran angeschlossen. Zum Beispiel [2] half dieses System, auf dem Weg von einem Konzert eines beliebten Sängers einen Verbrecher in der 50.000sten Menge zu finden. Er kam mit seiner Frau zum Konzert und erwartete nach Angaben des Häftlings, sich in der Menge zu verlieren.

In der Praxis bringen solche Systeme der Stadt nicht nur Einsparungen bei Sicherheits- und Suchmaßnahmen, sondern erzeugen auch einen positiven sozioökonomischen Effekt - Bürger und Touristen haben keine Angst davor, teure Dinge zu kaufen, zu jeder Tageszeit öffentliche Orte zu besuchen, und Unternehmen haben keine Angst davor Kundensicherheit und Eigentum, jetzt ist es die Aufgabe der Stadt.

Mit dem Aufkommen von 5G wurde dieses System nur effizienter und kostengünstiger in der Bereitstellung und Wartung und daher kostengünstiger.

Die Arbeit eines intelligenten Gesichtserkennungssystems durch Streaming von Videos von Straßenkameras

Sky Office

In den frühen Phasen der kommerziellen Bereitstellung von 5G, mit Ausnahme von Smartphones, wird erwartet, dass der Laptop mit der Sky Office-Verbindung das wichtigste 5G-Produkt sein wird. Sky Office ist ein Konzept zur Übertragung der Rechenleistung von Laptops in die Cloud, wenn ein Laptop mit einem integrierten 5G-Modem ausgestattet wird. In der Cloud können also nicht nur Benutzerdateien (Cloud Drive), sondern auch Software wie MS Office 365 (Cloud Office) oder Gaming-Softwareprodukte (Cloud Games) abgelegt werden. In diesem Konzept wird ein Laptop einfach zu einem Bildschirm mit einer Tastatur und einer Kamera.

Sky Office-Konzept

Wenn Mobilfunknetze eine Verzögerung von einigen Millisekunden bieten und unbegrenzt einen dedizierten zuverlässigen Kommunikationskanal bereitstellen (Network Slice), kann die zukünftige Zusammenarbeit mit Sky Office eine beliebte Methode zur Verwendung eines Laptops sein. Gleichzeitig erhält der Verbraucher eine Reihe interessanter Verbraucherqualitäten, die mit gewöhnlichen Laptops nicht zu erreichen sind:

geringer Verbrauch auf Tablet-Ebene mit einer Akkulaufzeit von 14 Stunden oder mehr;
"Immer bereit", der Laptop verschwendet keine Zeit mit dem Herunterladen von Software, er funktioniert bereits - in der Cloud;
"Überall bereit" bedeutet der Verlust eines Laptops nicht mehr den Verlust von Daten und Lizenzen.
dünner und leichter Körper, die Zusammensetzung und Struktur des Laptops werden vereinfacht, und dies führt zu einer Verringerung der Größe und des Gewichts;
Bei passiver Kühlung führt der Laptop keine energieintensiven Berechnungen mehr durch und ist leicht beheizt.
Kommunikation ist sicherer als Wi-Fi, weil 5G ist fast unmöglich zu knacken, der Kommunikationskanal ist durch die neuesten Verschlüsselungsalgorithmen geschützt.

Um das Sky Office-Konzept in die Realität umzusetzen, muss natürlich ein ganzes Ökosystem aufgebaut werden, an dem Akteure aus verschiedenen Branchen gleichzeitig beteiligt sind, z. B. Hersteller von Betriebssystemen und Software, Laptop-Hersteller, Mobilfunkbetreiber, Cloud-Service-Anbieter, Chipsatz-Hersteller, eSIM-Hersteller und 5G-Module. Trotz der Komplexität der Implementierung wird in naher Zukunft ein schnelles Wachstum von Sky Office in China und vielen anderen Ländern erwartet.

Virtuelle und erweiterte Realität

Die Unterhaltungsindustrie war schon immer eine Lokomotive in der Entwicklung der Unterhaltungselektronik. Die höchsten Leistungsanforderungen werden von Verbrauchern von Spielekonsolen gestellt. Die fortschrittlichsten, aber weniger verbreiteten Technologien in der Spielewelt sind Virtual Reality (VR) und Augmented Reality (AR).

Die bekannten Unternehmen Sony und Microsoft bieten seit mehreren Jahren VR-Zubehör und verwandte 3D-Spiele an.

VR von Sony PlayStation, Quelle: www.playstation.com

VR von Microsoft, Quelle: www.microsoft.com

Allmählich werden VR und AR über den Rahmen der Spielebranche hinausgehen und sich unweigerlich auf Bildung, Medizin und Industrie ausbreiten - es ist schwierig, das Potenzial zu überschätzen. Die Abbildungen 10–13 zeigen einige Beispiele für die Verwendung von AR aus Microsoft Hololens 2-Präsentationsmaterialien. Der nächste Schritt in dieser Branche wird die Kombination von AR und VR mit 5G sein. Technisch ist dies dank des neuen Qualcomm Snapdragon XR2-Chipsatzes bereits möglich, der ein 5G-Modem und einen speziellen XR-Prozessor (von VR + AR) mit Unterstützung für künstliche Intelligenz kombiniert, die auf die Mimik des Piloten reagiert.

Es ist klar, dass mit 5G Online-Spiele nur bekommen werden. Mit der Übertragung der Rechenleistung in die Cloud (Cloud Gaming) werden Spielekonsolen weniger ausgelastet, dieses Video wird flüssiger, detaillierter und dynamischer. Nachdem die technologische Barriere mit 5G überwunden wurde, wird der Markt für AR / VR-Spiele immer beliebter. Viele werden virtuelle Reisen in andere Städte entdecken, auf den Grund des Ozeans tauchen und sogar Flüge in den Weltraum. Es ist eine bekannte Tatsache, dass die Wahrnehmung der Welt eines Menschen stark von dem abhängt, was er sieht. Mit XR + 5G wird sich der Horizont eines durchschnittlichen Laien erheblich erweitern, die Ansätze der Gesellschaft zur Erforschung der Welt und konstruktive Aktivitäten in allen Bereichen verändern.

Die Studierenden untersuchen die Struktur von Mikroorganismen. Ein

medizinischer Mitarbeiter analysiert die Ergebnisse der MRT.

Ein Ingenieur führt die Anpassung der Geräte durch

Fabrikarbeiter, der Motor zusammenbaut

Ich setze das Thema XR und künstliche Intelligenz fort und muss separat über die abgeleitete Richtung wie das taktile Internet sprechen. Taktiles Internet (im Folgenden als TI bezeichnet) - die Übertragung taktiler Empfindungen, die in jeder Entfernung mit einer minimalen, fast unmerklichen Verzögerung berührt werden. Der Name der Technologie wurde an der Technischen Universität Dresden vorgeschlagen, wo 2012 mit der Entwicklung von Robotersystemen begonnen wurde, die Empfindungen aus der Ferne übertragen können.

Wissenschaftler arbeiten nun daran, eine künstliche Berührung zu erzeugen, indem sie Sensoren in weiche Roboterstrukturen und die empfindlichsten Berührungssensoren einführen. Jetzt können Sensoren bereits die Stärke und Art der Berührung reproduzieren und zwischen verschiedenen Materialien unterscheiden: Metall, Holz, Textilien usw.

TI stellt Anforderungen, die 5G-Netze erfüllen können:

Verzögerungen von weniger als 1 ms;
Zuverlässigkeit - um kritische Aufgaben (z. B. Fernbetrieb), Netzwerkverluste, Geräteausfälle usw. auszuführen;
hohe Datenübertragungsrate - mehr als 10 Gbit / s;
Hohe Netzwerkdichte - Unterstützung für den Anschluss von mehr als 100 Geräten pro 1 km².

Um die Empfindungen zu reproduzieren, wird angenommen, dass es Geräte gibt, die mit dem Empfänger in Kontakt stehen, z. B. Kleidung (T-Shirts, Pullover, Hosen), Accessoires (Handschuhe), Schuhe, Hüte, Exoskelette oder spezielle Geräte, bei denen es sich um taktile Displays mit winzigen Antrieben handelt. die die beweglichen Elemente (Nadeln, Stifte) bewegen.

Mit Hilfe von TI kann man zeichnen lernen, Musikinstrumente spielen, chirurgische Fernoperationen durchführen, dh alles, was die Fähigkeiten der Feinmotorik erfordert. Im elektronischen Handel können Sie diese Technologie anwenden, um ein Produkt vor dem Kauf zu berühren oder anzuprobieren. Museumsausstellungen können berührt und sogar in der Hand das Gewicht antiker Artefakte gefühlt werden. Multiplayer-Online-Shooter mit XR + TI werden realistischer, Sie können Schmerzen, Rucke, Stöße, Hitze und Kälte spüren.

Die ersten praktischen Beispiele für die Verwendung von TI in der Chirurgie gibt es bereits heute. In den Vereinigten Staaten sind Tests im Gange, um das sogenannte einzuführen "Telechirurgie", wenn der Chirurg eine chirurgische Operation aus der Ferne über ein 5G-Netzwerk durchführt. Die Telechirurgie unterscheidet sich stark von der klassischen Telemedizin - es geht nicht um einfache Videoübertragung im Konferenzmodus, sondern um die "Anwesenheit" des Chirurgen während der Operation. Seine Bewegungen, Genauigkeit, persönlichen Fähigkeiten, sofortige Reaktion auf Ereignisse - alles wird über 5G-Netzwerke ohne physische Präsenz und ohne Beeinträchtigung der Betriebsqualität übertragen. Auf diese Weise werden die Dienstleistungen seltener Spezialisten erschwinglicher und die Patienten können unabhängig vom Wohnsitzland einen Chirurgen auswählen.

UAV (Drohnen)

Die Telechirurgie stellt hohe Anforderungen an die Latenz und Zuverlässigkeit der Kommunikation. Es gibt jedoch einen anderen Bereich, der eine enorme Konnektivität erfordert - UAVs (unbemannte Luftfahrzeuge oder „Drohnen“). Heute werden Sie niemanden mit leichten unbemannten Drohnen für verschiedene Zwecke überraschen - von Unterhaltung bis zu spezialisierten Militärdrohnen. Mit ihrer Hilfe drehen sie spektakuläre Videos, führen Erkundungen der Region durch, retten Menschen, transportieren Waren usw. Fast alle von ihnen werden jedoch direkt von einer Person gesteuert, die direkten drahtlosen, zuverlässigen Kontakt mit einer nicht lizenzierten Frequenz hat.

In Bezug auf die Implementierung von 5G in fortschrittlichen Ländern haben die Regulierungsbehörden diesem Thema bereits heute ernsthafte Aufmerksamkeit geschenkt, in dessen Zusammenhang Standardisierung und Sicherheit in diesem Bereich durchgeführt werden. In Europa gibt es beispielsweise eine spezielle Expertengruppe 5G PPP (5G Infrastructure Public Private Partnership, www.5g-ppp.eu/5gdrones)) auf der Grundlage der Europäischen Kommission und Vertretern der Informations- und Kommunikationstechnologiebranche (Betreiber, Anbieter, Institutionen, kleine und mittlere Unternehmen) aus Großbritannien, Frankreich, der Schweiz, Österreich, Finnland, Griechenland, Polen und Estland. Die öffentlich-private Partnerschaft 5G PPP bietet Lösungen, Architekturen, Technologien und Standards für UAVs. Durch diese staatliche Initiative sieht die Europäische Union eine Möglichkeit, ihre technologische Führungsposition auf der Weltbühne zu stärken.

Mit den Standards für den Massenumsatz von Drohnen, künstlichen Intelligenzsystemen, einem zuverlässigen, konstanten und schnellen drahtlosen 5G-Kommunikationskanal für eine ganze Reihe von Drohnen können neue Märkte und Dienste in einer Vielzahl von Bereichen erschlossen werden. Stellen Sie sich vor: Drohnenkuriere liefern Lebensmittel aus Geschäften oder wichtigen Medikamenten an schwer zugängliche Orte. Rettungsdrohnen auf der Suche nach Menschen, die Tag und Nacht in einem Wald oder Meer verloren sind; Feuerdrohnen, die im Anfangsstadium Feuer löschen; Agrocopter sprühen Pflanzen - und das alles auf globaler Ebene und nicht in besonderen Fällen.

Schweizer Postdrohne Schweizerische Post von Matternet

Transport von Menschen zu schwer erreichbaren Stellen einer Frachtdrohne.

Agrocopter übernimmt die Verarbeitung landwirtschaftlicher Flächen

Die Feuerdrohne Predator-100 (China) löscht eine

Feuerrettungs- und Suchdrohne der Schweizer Luftfahrt-Rettungsorganisation Rega und sucht unabhängig nach Personen

. Die Drohne DJI Matrice 600 Pro liefert die Nieren einer verstorbenen Person (USA).

C-V2X-Infrastruktur

Wir werden von UAVs zu unbemannten Fahrzeugen wechseln. Viele haben die Tesla-Videopräsentation (www.tesla.com) gesehen, in der sich ein mit künstlicher Intelligenz angetriebenes Elektrofahrzeug mit minimaler Beteiligung des Fahrers in der Stadt bewegt. Oder ein anderes Beispiel - der Waymo-Dienst (www.waymo.com), mit dem Sie mit der mobilen Anwendung ein Taxi rufen und ohne Fahrer zum ausgewählten Punkt gelangen können.

Tesla-Autopilot arbeitet in Bewegung mit einem Fahrer, der Waymo fährt

, der in Bewegung arbeitet, ohne dass ein Fahrer fährt

Beide Dienste basieren auf unterschiedlichen Funktionsprinzipien und werden von der im Auto eingebauten leistungsstarken künstlichen Intelligenz gesteuert. Auto trifft eine Situationsentscheidung basierend auf visuellen Informationen und Daten vom Lidar (Waymo). Ein „intelligentes“ Auto ist von „nicht intelligenten“, unvorhersehbaren Autos umgeben, die unter menschlicher Kontrolle stehen.

In der 14. Version von 3GPP - C-V2X ist ein Infrastrukturansatz für unbemanntes Fahren verankert. Die Abkürzung C-V2X bedeutet Cellular Vehicle-to-Everything. Es handelt sich um das Konzept der Übertragung von Informationen von einem Fahrzeug zu jedem Objekt, das das Fahrzeug beeinflussen kann, und umgekehrt. Dieser Ansatz ermöglicht es dem Fahrzeug, mit anderen Autos (V2V), Infrastruktur (V2I), dem LTE-Netz (V2N), dem Stromnetz (V2G), Fußgängern (V2P) und sogar Häusern (V2H) zu „kommunizieren“. Mit der 15. Version von 3GPP wurde auch die Möglichkeit zur Kommunikation mit dem Auto und dem 5G-Netzwerk eingeführt, wodurch der C-V2X dank des URLLC-Dienstes attraktiver wurde.

Fahrzeuge, die an das C-V2X-System angeschlossen sind, können so das gesamte Bild der Straßensituation „sehen“, die relative Position, Hindernisse, Gefahrenbereiche und die im Netzwerk befindliche künstliche Intelligenz „kennen“ und bilden nicht nur eine separate Flugbahn für sie und wird dies unter Berücksichtigung der gegenseitigen Beeinflussung des Verkehrssystems tun. Solche Systeme lösen das Transportproblem besser und sicherer als jeder andere Fahrer, reduzieren die Reisezeit jedes Teilnehmers an der Bewegung, machen die Bewegung vorhersehbar, sicher und energieeffizient.

PricewaterhouseCoopers (PwC), ein internationales Beratungsunternehmen, prognostiziert, dass die ersten Autos ohne Fahrer im Jahr 2021 auf öffentlichen Straßen erscheinen werden und bis 2040 alle Großstädte auf der ganzen Welt unbemannt sein werden. Zunächst erfordert ein solcher Transport jedoch in bestimmten Situationen auf dem Weg die Aufmerksamkeit des Fahrers. In diesem Zeitraum werden auch rechtliche Fragen im Zusammenhang mit unbemannten Fahrzeugen und Elektrofahrzeugen behandelt. Insbesondere rechtliche und versicherungstechnische Aspekte. Eine gewisse Zeit wird für die Schaffung eines Netzes von Ladestationen für Elektroautos aufgewendet.

In Russland befindet sich dieser Service bereits in der Phase der Forschung und des Prototyping. Im Jahr 2018 führte der russische Betreiber Megafon in Zusammenarbeit mit KAMAZ eine Simulation des V2X-Dienstes im Pilotgebiet auf der Grundlage des unbemannten ShATL-Elektrobusses durch.

Modellierung von V2X im Pilotbereich des unbemannten ShATL-Personenbusses mit 12 Sitzen von KAMAZ (Kasan, 12. Juni 2018) Anhand

vieler Beispiele, in denen 5G nützlicher als je zuvor sein wird, werden wir herausfinden, wie der Zustand von 5G-Netzen heute ist und welche Hindernisse überwunden werden müssen in eine fantastische Zukunft.

Der Zustand der 5G-Netze in der Welt und in Russland

Der Prozess der Einführung von 5G-Netzen in den kommerziellen Betrieb begann jedoch bereits 2019, während die Abdeckung solcher Netze sehr bescheiden ist. Zu Beginn des Jahres 2020 wurden 5G-Netze von 47 Betreibern in 22 Ländern der Welt in Betrieb genommen, und zusammen mit denen, die Tests starten oder durchführen wollten, werden 279 Betreiber in 109 Ländern sein.

Anzahl der kommerziell genutzten 5G-NR-Basisstationen [3]

Kommerzielle, geplante und Pilotnetzwerke von 5G

Für die Teilnehmerausrüstung sind bereits viele 5G-Smartphones, Router und CPE-Modelle im Angebot.

5G Smartphone-Modelle

Die ersten Benutzer haben bereits eine signifikante Erhöhung der Übertragungsgeschwindigkeit im 5G-Modus erkannt. Die Testergebnisse von Qualcomm (Mai 2019) zeigen eine 3,3-fache Steigerung der Download-Geschwindigkeit für 5G-Geräte im Vergleich zu LTE-Geräten. In Zukunft wird diese Zahl aufgrund der dichteren Abdeckung und des Übergangs vom LTE-EPC-Kern zu einem Paket-5G-Kernnetzwerk höher sein.

In Russland führten die „Big Four“ -Betreiber von August bis September 2019 bereits die ersten Tests und den Start von Pilotsegmenten von 5G-Netzen durch. Nach den Testergebnissen zu diesem Zeitpunkt traten Verzögerungen im Netzwerk im Verkehr von weniger als 10 ms auf, und die Geschwindigkeit für das Herunterladen erreichte 2 Gbit / s. 5G-Pilotzonen befinden sich auf den Straßen von Moskau (Park Zaryadye, Moskauer Stadt, Worobjowy Gory, VDNH, Skolkowo, GMS-Krankenhaus, SK Luzhniki, U-Bahnstation Gorki), Kasan, Kronshtadt und in den Labors von Mobilfunkbetreibern.

(1.3 /) Huawei “Mate X” ()

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

Laut dem russischen Programm für digitale Wirtschaft sollte bis 2024 in allen Großstädten mit mehr als 1 Million Einwohnern eine nachhaltige 5G-Netzabdeckung gewährleistet sein. Derzeit ist das Entwicklungsmodell der russischen 5G-Netze nicht vollständig definiert. Das Problem ist wie in anderen Ländern die Wahl der Hochfrequenzbänder. Die Betreiber betrachten das 3,4-3,8-GHz-Band (n78 und n79) als das attraktivste für 5G, es wird jedoch von anderen Benutzern, hauptsächlich Militär- und Spezialdiensten, belegt und erfordert Freigabearbeiten. Mehr Klarheit über die Frequenzbereiche wird im 4. Quartal 2020 nach einer offenen Ausschreibung erscheinen, bei der Roskomnadzor Radiofrequenzen in einem Auktionsformat verteilen sollte.

Der Weg von LTE nach 5G

Wie bereits erwähnt, halten aktuelle 4G-Netze den Anforderungen neuer Anwendungsszenarien nicht stand. Zusätzlich zur Verbindungsdichte, der Bandbreite des Funkteils usw. sind die Verzögerungen in 4G-Netzen ziemlich groß. Verzögerungen bestehen aus Verzögerungen im Funkbereich und im Infrastrukturbereich und betragen heute mehrere zehn Millisekunden. Langfristig sind für vollwertige 5G-Netzwerke, einschließlich der Unterstützung von Network Slicing und URLLC, sowohl die neue NGCN-Netzwerkinfrastruktur (Next Generation Converged Network) als auch die Modernisierung des Funkzugangsnetzwerks erforderlich. Es ist klar, dass es unmöglich ist, ein solches Arbeitsvolumen auf einmal herauszuholen.

4G Netzwerkverzögerungen

Das 3GPP-Konsortium berücksichtigte zunächst die Komplexität der Bereitstellung neuer Netzwerke und übernahm die Szenarien für den Übergang von der Standardkonfiguration von LTE-Netzwerken (Nr. 1) zu 5G. Die Einführung von 5G soll zunächst auf der vorhandenen LTE-EPC-Infrastruktur im NSA-Modus (Non-Standalone, Nr. 3) erfolgen, wie dies alle Mobilfunkbetreiber 2019 getan haben. In dieser Konfiguration werden die Verzögerungen an den Funkkomponenten verringert, aber angesichts der Einschränkungen des LTE-Kerns des EPC wird die Gesamtverzögerungsrate weit von den Anforderungen der URLLC entfernt sein. Der Hauptpunkt dieser Konfiguration ist anders - im Funkbereich erhalten wir eine signifikante Erhöhung der Bandbreite, die für die meisten vorhandenen eMBB-Anwendungen ausreicht, sowie die Stabilität der Verbindung mit einer großen Anzahl verbundener Teilnehmer zu einer Basisstation.

Szenarien zum Aufbau eines 5G-Netzwerks aus Anfangs- und Zwischenperioden

Erstes NSA-Modell ( Nr. 3)) zielt darauf ab, die Qualität des mobilen Breitband-Internets zu verbessern, um die Zuverlässigkeit und das Volumen der übertragenen Daten durch Verwendung der Verbindung im EN-DC-Modus (E-UTRAN New Radio - Dual Connectivity) zu erhöhen. Benutzerterminals, die EN-DC unterstützen, können gleichzeitig eine Verbindung zu LTE- und 5G-Basisstationen herstellen, während die LTE-Basisstation vor Anker liegt (ein Upgrade auf ng-eNb oder eNB der neuen Generation erforderlich). Das Benutzerendgerät (UE) wird anfänglich über E-UTRAN bei niedrigen Frequenzen (<2 GHz) im Netzwerk registriert und beginnt, die Ergebnisse von Messungen, die im 5G-NR-Funkzugangsnetz durchgeführt wurden, an das Netzwerk zu übertragen. Bei zufriedenstellender "5G-Funksignalqualität" initiiert die LTE ng-eNb-Basisstation eine Anforderung an die 5G gNB-Basisstation, dem UE Netzwerkressourcen zuzuweisen.Nach Abschluss des Verfahrens verbindet sich das UE gleichzeitig mit den Basisstationen LTE ng-eNB und 5G gNB. Natürlich wird der Versorgungsbereich der 5G-Basisstation erheblich enger sein als bei LTE Das hochfrequente Millimeterwellensignal hat einen höheren Dämpfungskoeffizienten.

Anschließen des UE an LTE ng-eNB und 5G gNB im EN-DC-Modus

Als nächstes ist es mit den kombinierten LTE + 5G-NR-Basisstationen möglich, den 5G-Abdeckungsbereich mithilfe der DSS-Technologie (Dynamic Spectrum Sharing, Dynamic Spectrum Separation) im unteren Bereich zu erweitern Die Frequenz E-UTRAN (<2 GHz) wird dynamisch mit 5G-NR geteilt. Vor der Einführung des 5G-Kerns durch die Betreiber können die Netze auf diese Weise funktionieren.

Erweitern der 5G-Abdeckung mit Niederfrequenz-LTE (DSS) Wenn Mobilfunkbetreiber

ab Schritt 3 den 5G-NGCN-Kern integrieren, können sie in den Ziel- und den endgültigen SA-Modus wechseln (Optionen 2 und 5)) wenn eine Funkzugangstechnologie verwendet wird - entweder E-UTRAN oder 5G-NR. Unten sehen Sie die endgültige Ansicht eines 5G-Netzwerks, das URLLC-Dienste bereitstellen kann.

Die endgültige Ansicht des 5G-Netzwerks

Um dem wachsenden Bedarf an eMBB gerecht zu werden, können Sie die mittleren Frequenzen (2 GHz-7 GHz) verwenden und dadurch die Datenübertragungsgeschwindigkeit erhöhen, auch aufgrund der Frequenzaggregation. Niedrigere Frequenz - mehr Abdeckung, aber weniger Kanalbreite. Es gibt jedoch eine Möglichkeit, die Abdeckung zu erhöhen und gleichzeitig eine hohe Entladungsrate mithilfe eines optionalen Uplink-Kanals (SUL, Supplementary Uplink) aufrechtzuerhalten. Wie es funktioniert? Die folgende Abbildung zeigt, wie einer "gepaarten" (UL / DL) Mitteltöner-Funkressource dem UE einen zusätzlichen ungepaarten Uplink (SUL) -Kanal von niedrigen Frequenzen zugewiesen wird. Dann empfängt das UE in einer Zelle 1xDL (mittlere Frequenzen) und 2xUL (niedrige und mittlere Frequenzen) des Kanals, deren Verwendung vom Netzwerk gesteuert wird. In diesem Fall wird an der Zellengrenze im DL-Kanal ein Mittelfrequenzsignal mit erhöhter Leistung aus dem "gepaarten" Bereich verwendet.und im UL-Kanal - ein Niederfrequenzsignal im ungepaarten SUL-Bereich. Infolgedessen "sieht" die Basisstation das UE auf größere Entfernungen, und die Download-Geschwindigkeit wird bei Verwendung mittlerer Frequenzen beibehalten.

Die Erweiterung des Abdeckungsbereichs der Mittelfrequenzen aufgrund des ungepaarten Kanals

5G & Last Mile Coverage Forecast

Aus den Bereitstellungsszenarien von 5G-Netzwerken und den angewendeten Frequenzbändern folgt die Logik der Verteilung der Frequenzbänder für verschiedene Szenarien, wie in Tabelle 3 gezeigt. Dieses Konzept folgt der in der 3GPP-Spezifikation definierten Network Slicing-Technologie. Damit können Mobilfunkbetreiber voneinander isolierte Netzwerke bereitstellen, die jeweils für bestimmte Anforderungen (für das Internet der Dinge, das Streaming von Videoübertragungen usw.) zugewiesen werden können.

*Anwendungsszenarien in verschiedenen 5G-Frequenzbereichen*
Frequenzen	Die Breite der Linie	Szenarien	Charakteristisch
über 7 GHz (FR2)	800 MHz	eMBB	Ultrahohe Geschwindigkeit, geringe Reichweite und nur auf der Straße
2 GHz ... 7 GHz (FR1)	100 MHz	eMBB, URLLC, mMTC	, ,
< 2 (FR1)	20	eMBB, URLLC, mMTC	,

In Anbetracht der Machbarkeit dieser Szenarien in Megastädten, Kleinstädten und Dörfern ist es möglich, ein allgemeines Netzabdeckungsschema wie in Abbildung 34 zu erstellen. Wie Sie wissen, wurden 3G-Netze in der Welt entweder aufgegeben oder Pläne zur Trennung wurden bereits angekündigt. Daher ist in 3G durch eine gestrichelte Linie dargestellt. Nach den Plänen europäischer Betreiber wird anstelle von langsamem 3G schnelles LTE (Szenario Nr. 5 ) in die Dörfer kommen und 2G für den Sprachverkehr sparen. Die Abdeckung in den Vororten wird durch höhere Geschwindigkeiten und geringere Verzögerungen gekennzeichnet sein, und Megalopole werden darüber hinaus eine große Anzahl von Verbindungen und ultraschnelles Internet an Orten aufweisen, an denen der Frequenzbereich von FR2 abgedeckt ist. Wie Sie sehen, werden 5G-Netze in den kommenden Jahren keine 4G-Netze ersetzen, sondern schrittweise in 4G-Netze integriert, was die Gesamtsituation erheblich verbessert.

Ein allgemeines Abdeckungsschema für 2G-, LTE- und 5G-Netze bis 2025.

Es ist gesondert zu beachten , dass eine solche Netzverteilung zu einem starken Wachstum des FWA-Marktes führen wird (fester drahtloser Zugang, siehe unten). Hersteller von CPE (Customer Premises Equipment, an der Wand montierte oder firmeninterne Telekommunikationsgeräte in den Räumlichkeiten des Teilnehmers) können Bewohnern von Gebieten, in denen eine schnelle und zuverlässige 5G-Abdeckung aus irgendeinem Grund nicht „erreicht“ wurde, Hochgeschwindigkeitsinternet anbieten.

Normalerweise kommen Anbieter von kabelgebundenem und Glasfaser-Internet an solche Orte. 5G FWA wird jedoch eine ernsthafte Bedrohung für diesen Unternehmenssektor darstellen. In der Tat wird mit 5G bei FWA die Qualität des Breitband-Internets nicht schlechter sein als die des Glasfaser-Internets, und die Verbindungskosten werden völlig außer Konkurrenz geraten, da die Eliminierung von Glasfaser / Kabel, Installationsarbeiten und Konfiguration für jeden Teilnehmer separat ausgeschlossen sind. Die Installation eines CPE ist so einfach wie die Installation eines WLAN-Routers und erfordert fast keine Wartung.

FWA- und Kabel- / Glasfaserverbindungen bei Last Mile

CPE Innen (CPE Innen) und Wand (CPE Außen)

Vielleicht wird sich dadurch der Markt für Glasfaser- / Kabel-Internet stark verändern, seine spezifische Anwendung finden, aber niemals so weit verbreitet sein wie heute. Im Gegensatz dazu werden laut Prognose von SNS Telecom-Experten (www.snstelecom.com) bis 2030 345 Millionen Abonnenten über 5G über den FWA-Dienst verbunden und über 90 Millionen Einheiten an CPE-Abonnenteneinheiten verkauft. In Russland kann dieser Dienst aufgrund der Länge des Gebiets bereits in der Anfangsphase der 5G-Netzwerkbereitstellung sehr beliebt sein.

Anzahl der FWA-Verbindungen mit 5G (Quelle: SNS Telecom)

5G-Abonnentenmodule SIMCom Wireless Solutions

Wie bereits erwähnt, sind 5G-Smartphones und -Tablets bereits im Verkauf. SIMCom Wireless Solutions (www.simcom.com), das sich seit 2002 auf die Entwicklung und Produktion von Mobilfunkmodulen für den M2M-Markt spezialisiert hat, kündigte Pläne an, die Produktlinie 2019 um 5G-Module zu erweitern. Heute wird das Modulportfolio mit 4 Modellen aufgefüllt: SIM8200G, SIM8200EA-M2, SIM8300NA (während die Version für Nordamerika) und SIM8300G-M2.

Die 5G-Reihe der SIMCom Wireless Solutions-Sub6G-Module („a“ und „b“) und Sub6G + mmWave („c“ und „d“)

Alle vier Module basieren auf der SoC-Plattform Snapdragon X55 (oder SDX55) von Qualcomm, die mit 7-nm-Technologie hergestellt wurde. Die Module entsprechen der 15. Version der 3GPP-Spezifikation. Fallback wird für LTE-FDD / LTE-TDD / 3G, EN-DC-Modus, massives MIMO und einen globalen Satz von Frequenzbereichen unterstützt (siehe Tabelle unten). Teilnehmergeräte, die auf Melonenmodulen basieren, können sowohl in Übergangs-5G-Netzwerken im NSA-Modus als auch in endgültigen 5G-Netzwerken im SA-Modus arbeiten, d. H. Überall dort, wo E-UTRAN- oder 5G-NR-Abdeckung besteht. Die Module der 82. Serie unterstützen den Betrieb im Sub6G-Bereich, während die 83. Serie auch den Millimeterbereich (mmWave) unterstützt. Die Module werden in zwei Formfaktoren ausgeführt - im LGA-Lötgehäuse und in Form einer M2-Karte. Das erste ist interessant,Wenn das Modul einen umfangreichen Satz von Schnittstellen erfordert und / oder eine mechanische Installationsmethode in den Betriebsbedingungen des Endprodukts kontraindiziert ist. M2-Karten haben eine Standardgröße und Schnittstellen (PCIe 3.0, USB 3.1, USIM ...), wodurch die im Produkt optionale Mobilfunkkommunikation möglich ist. In einigen Fällen kann eine LTE-Karte sogar in eine 5G-Karte geändert werden.

*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

Derzeit gibt es bereits mehrere Beispiele für Projekte, die auf 5G-Modulen basieren, z. B. CPE, Router, eine Drohnenebene und USB-Modems usw. Nach den Erfahrungen des Unternehmens muss ich sagen, dass der Entwickler über eine hohe Kompetenz im Bereich der Entwicklung von Hochfrequenzgeräten dieser Klasse verfügen muss, insbesondere bei Modulen der 83. Serie, weil Für den Betrieb im Millimeterbereich (mmWave) müssen 2 bis 4 externe Antennenmodule QTM525-2 oder QTM527-2 angeschlossen werden, die bestimmte Bedingungen für die relative Positionierung erfüllen müssen.

5G-USB Dongle UM80 basierend auf SIM8200EA-M2

Antennenmodulen im Millimeterbereich QTM525-2 (a) und QTM527-2 (b)

Antennenmodule im Gehäuse kombinieren eine geschichtete Antennenstruktur, ein Netzteil, Filter, Verstärker und eine Frequenzumwandlungsschaltung. Das Antennenmodul ist über ein flexibles Kabel und ein Paar HF-Kabel (blaue Linien in der Abbildung unten) mit dem 5G-Modul verbunden, über die sich Signale vertikaler und horizontaler Polarisation (IF-V und IF-H) ausbreiten. Für den Betrieb der Antennenmodule sind zwei Netzteile erforderlich, eines direkt vom Modul (1,9 V, die gelbe Linie in der Abbildung unten) und das andere von einer externen Quelle (3,3 V, die rote Linie in der Abbildung unten). In diesem Fall steuert das Modul das Ein- und Ausschalten der Antennenmodule mit einem separaten digitalen Signal.

Schließen Sie 4 Sub6G-Antennen und 4 modulare Antennen an das 5G-Modul auf der Geräteplatine an

Zum Testen von 5G-Modulen stehen Entwicklern Debugging-Kits zur Verfügung, mit denen Sie die Arbeit in den Bereichen sub6G und mmWave zunächst ohne großen Zeitaufwand bewerten können.

In Russland wurden 5G-Module erstmals im Januar 2020 auf der Fachkonferenz „5G: Von der Technologie zur Implementierung“ an der Staatlichen Telekommunikationsuniversität St. Petersburg vorgestellt. prof. M. A. Bonch-Bruevich. Im Rahmen der Konferenz diskutierten interessierte Marktteilnehmer wie Qualcomm, Huawei, Megafon, SIMCom Wireless Solutions und andere den aktuellen Stand von 5G-Netzen in Russland und der Welt, technische Lösungen, Implementierungsprobleme und viele andere Probleme, einschließlich des Frequenzspektrums für Netze fünfte Generation. Die Frequenzbereiche für das 5G-Netz in Russland sind noch nicht vollständig festgelegt, und Mobilfunkbetreiber müssen noch viele Tests durchführen, einschließlich Mobilfunkmodulen verschiedener Hersteller, um die Auswahl der Bänder in bestimmten Regionen zu bestimmen. In den vorgestellten 5G-Modulen ist die Liste der unterstützten Bänder jedoch umfangreich.Dies bedeutet, dass fast alle von Bedienern und Modulen ausgewählten Bereichskombinationen unterstützt werden.

Als Schlussfolgerung

Es ist noch zu früh zu sagen, dass 5G-Netze ihr ausgereiftes, endgültiges Erscheinungsbild erhalten haben. Wir müssen auf die 16. Veröffentlichung warten, die gemäß der Absicht des Konsortiums die zweite Phase der Spezifikationen abschließen und den Beginn der Massenimplementierung von Kernnetzwerken der 5. Generation bestimmen wird. Dies hindert uns jedoch nicht daran, heute mit der Erforschung neuer Technologien zu beginnen, die den Grundstein für zukünftige Projekte legen werden, da 5G-NR-Funkzugangsnetze bereits öffentlich verfügbar sind, wenn auch in begrenzter Form. Wir müssen verstehen, dass 5G-Netze früher oder später zu unserer täglichen Routine werden und der Übergang vom NSA-Modus zu SA reibungslos und unauffällig verläuft und die heute erzielten Erfolge nicht verschwendet werden.

Verwendete Materialien

Batuev B.B. SIM7000E / SIM7000E-N: Anwenden von stromsparenden PSM- und eDRX-Modi in NB-IoT-Netzwerken. Kabellose Technologie. 2017. No2.
www.youtube.com/channel/UCWAK-dRtTEjnQnD96L6UMsQ - Video vom Youtube-Kanal RosBusinessConsulting.
www.speedtest.net/ookla-5g-map - Ookla-Service.

Warum und wie 5G alles verändern wird: Technologie, schrittweise Implementierung und Elementbasis für Teilnehmergeräte