5G - 5G

5G
3GPP 5G logo.png
3GPPs 5G -logo
Udviklet af 3GPP
Introduceret Juli 2016 ( Juli 2016 )
Industri Telekommunikation

I telekommunikation , 5G er den femte generation teknologi standard for bredbånd mobilnetværk , som mobiltelefonen selskaber begyndte implementering på verdensplan i 2019, og er den planlagte efterfølger til 4G net, som skal forbindelse til de fleste nuværende mobiltelefoner . 5G -netværk forventes at have mere end 1,7 milliarder abonnenter verden over i 2025, ifølge GSM Association . Ligesom sine forgængere er 5G -netværk mobilnetværk , hvor serviceområdet er opdelt i små geografiske områder kaldet celler . Alle trådløse 5G -enheder i en celle er forbundet til internettet og telefonnetværket via radiobølger gennem en lokal antenne i cellen. Den største fordel ved de nye netværk er, at de vil have større båndbredde , hvilket giver højere downloadhastigheder , i sidste ende op til 10  gigabit i sekundet (Gbit/s). På grund af den øgede båndbredde forventes det, at netværkene i stigende grad vil blive brugt som generelle internetudbydere til bærbare computere og stationære computere, som konkurrerer med eksisterende internetudbydere såsom kabelinternet , og også vil muliggøre nye applikationer inden for internet-of-things (IoT ) og maskin-til-maskine områder. 4G-mobiltelefoner er ikke i stand til at bruge de nye netværk, som kræver 5G-aktiverede trådløse enheder.

Den øgede hastighed opnås delvist ved at bruge yderligere højfrekvente radiobølger ud over de lav- og mellembåndsfrekvenser, der blev brugt i tidligere mobilnet. Højfrekvente radiobølger har imidlertid et kortere nyttigt fysisk område, der kræver mindre geografiske celler. For bred service opererer 5G -netværk på op til tre frekvensbånd - lavt, medium og højt. Et 5G -netværk vil være sammensat af netværk bestående af op til tre forskellige celletyper, der hver kræver særlige antennedesign samt giver en anden afvejning af downloadhastighed til afstand og serviceområde. 5G mobiltelefoner og trådløse enheder opretter forbindelse til netværket via den højeste hastighedsantenne inden for rækkevidde på deres placering.

5G kan implementeres i lavbånds-, mellembånds- eller højbåndsmillimeterbølge 24 GHz op til 54 GHz. Lavbånds 5G bruger et lignende frekvensområde til 4G-mobiltelefoner, 600–900  MHz , hvilket giver downloadhastigheder lidt højere end 4G: 30–250  megabit pr. Sekund (Mbit/s). Lavt bånds celletårne har en rækkevidde og dækningsområde, der ligner 4G-tårne. Mid-band 5G bruger mikrobølger på 2,3–4,7  GHz , hvilket tillader hastigheder på 100–900 Mbit/s, hvor hvert celletårn leverer service op til flere kilometer i radius. Dette serviceniveau er det mest udbredte og blev indsat i mange storbyområder i 2020. Nogle regioner implementerer ikke lavbåndet, hvilket gør dette til det minimale serviceniveau. High-band 5G bruger frekvenser på 24–47 GHz, nær bunden af ​​millimeterbølgebåndet, selvom højere frekvenser kan blive brugt i fremtiden. Den opnår ofte downloadhastigheder i området  gigabit per sekund (Gbit/s), der kan sammenlignes med kabelinternet. Imidlertid har millimeterbølger (mmWave eller mmW) et mere begrænset område, der kræver mange små celler. De kan forhindres eller blokeres af materialer i vægge eller vinduer. På grund af deres højere omkostninger er planerne kun at implementere disse celler i tætte bymiljøer og områder, hvor skarer af mennesker samles, såsom sportsstadioner og kongrescentre. Ovenstående hastigheder er dem, der blev opnået ved faktiske tests i 2020, og hastigheder forventes at stige under udrulning. Spektret fra 24,25–29,5 GHz har været det mest licenserede og implementerede 5G mmWave -spektrumområde i verden.

Industriens konsortium, der fastsætter standarder for 5G, er 3. generations partnerskabsprojekt (3GPP). Det definerer ethvert system, der bruger 5G NR (5G New Radio) software som "5G", en definition, der kom i almindelig brug sidst i 2018. Minimumsstandarder er fastsat af International Telecommunication Union (ITU).

Udrulning af 5G -teknologi har ført til debat om dens sikkerhed og forholdet til kinesiske leverandører . Det har også været genstand for sundhedsmæssige bekymringer og misinformation, herunder miskrediterede konspirationsteorier, der forbinder det med COVID-19-pandemien .

Oversigt

5G -netværk er digitale mobilnetværk , for hvilke serviceområdet er opdelt i små geografiske celler . De trådløse 5G -enheder i en celle kommunikerer ved hjælp af radiobølger med et lokalt antennematrix og laveffekt -automatiseret transceiver ( sender og modtager ) i cellen over frekvenskanaler, der er tildelt af transceiveren fra en pulje af frekvenser, der genbruges i andre celler. De lokale antenner er forbundet til transmissionselektronik, der er forbundet til switchcentre i telefonnetværket og routere til internetadgang via optisk fiber med høj båndbredde eller trådløse backhaulforbindelser . Som i andre mobilnetværk, er en mobil enhed bevæger sig fra en celle til en anden automatisk afleveret problemfrit til den aktuelle celle. 5G kan understøtte op til en million enheder pr. Kvadratkilometer, mens 4G kun understøtter en tiendedel af denne kapacitet.

Flere netværksoperatører bruger millimeterbølger til yderligere kapacitet samt højere gennemstrømning. Millimeterbølger har et kortere område end mikrobølger , derfor er cellerne begrænset til en mindre størrelse. Millimeterbølger har også flere problemer med at passere gennem bygningsmure. Millimeterbølgeantenner er mindre end de store antenner, der blev brugt i tidligere mobilnetværk. Nogle er kun få centimeter lange.

Massiv MIMO (multiple-input multiple-output) blev implementeret i 4G allerede i 2016 og brugte typisk 32 til 128 små antenner på hver celle. I de rigtige frekvenser og konfiguration kan det øge ydelsen fra 4 til 10 gange. Flere bitstrømme af data transmitteres samtidigt. I en teknik kaldet stråleformning vil basestationscomputeren løbende beregne den bedste rute for radiobølger til at nå hver trådløs enhed og vil organisere flere antenner til at arbejde sammen som fasede arrays for at oprette stråler af millimeterbølger for at nå enheden.

Anvendelsesområder

Den ITU-R har defineret tre vigtigste anvendelsesområder for de forbedrede muligheder 5G. De er Enhanced Mobile Broadband (eMBB), Ultra Reliable Low Latency Communications (URLLC) og Massive Machine Type Communications (mMTC). Kun eMBB indsættes i 2020; URLLC og mMTC er flere år væk på de fleste steder.

Forbedret mobilt bredbånd (eMBB) bruger 5G som en progression fra 4G LTE mobile bredbåndstjenester med hurtigere forbindelser, højere gennemstrømning og mere kapacitet. Dette vil gavne områder med større trafik, såsom stadioner, byer og koncertsteder.

Ultra-Reliable Low-Latency Communications (URLLC) henviser til brug af netværket til missionskritiske applikationer, der kræver uafbrudt og robust dataudveksling. Dataoverførslen med korte pakker bruges til at opfylde både pålideligheds- og latenstidskrav for de trådløse kommunikationsnetværk.

Massiv maskintype kommunikation (mMTC) ville blive brugt til at oprette forbindelse til et stort antal enheder . 5G -teknologi vil forbinde nogle af de 50 milliarder tilsluttede IoT -enheder. De fleste vil bruge den billigere Wi-Fi. Droner, der transmitterer via 4G eller 5G, vil hjælpe med katastrofeberedskabsindsats og levere realtidsdata til beredskabsassistenter. De fleste biler vil have en 4G- eller 5G -mobilforbindelse til mange tjenester. Autonome biler kræver ikke 5G, da de skal kunne operere, hvor de ikke har en netværksforbindelse. De fleste autonome køretøjer har imidlertid også teleoperationer til missionens udførelse, og disse har stor gavn af 5G -teknologi. Mens fjernoperationer er blevet udført over 5G, vil de fleste fjernoperationer blive udført i faciliteter med en fiberforbindelse, normalt hurtigere og mere pålidelig end nogen trådløs forbindelse.

Ydeevne

Hastighed

5G -hastigheder varierer fra ~ 50 Mbps til over 1 Gbps. De hurtigste 5G -hastigheder ville være i mmWave -båndene og kan nå 4 Gb/s med carrier aggregation og MIMO.

Sub-6 GHz 5G (mid-band 5G), langt den mest almindelige, vil normalt levere mellem 100 og 4400 Mbps, men vil have en meget længere rækkevidde end mmWave, især udendørs. C-Band (n77/n78) forventes at blive implementeret af forskellige operatører inden udgangen af ​​2021.

Lavbåndsspektret tilbyder det største område og derved et større dækningsområde for et givet sted, men dets hastigheder er lavere end mellem- og høje bånd.

Reaktionstid

I 5G er "luftlatensen" i størrelsesordenen 8-12 millisekunder. Latensen til serveren skal føjes til "air latency" for de fleste sammenligninger. Verizon rapporterede, at ventetiden på den tidlige 5G -implementering af 5G er 30 ms: Kantservere tæt på tårnene kan reducere latenstid til 10–20 ms; 1-4 ms vil være ekstremt sjældne i årevis uden for laboratoriet. Latensen er meget højere under overdragelser; varierer fra 50–500 millisekunder afhængigt af overdragelsestypen. Reduktion af overleveringsforsinkelse er et igangværende område inden for F & U.

Fejlrate

5G bruger adaptiv modulering og kodningsskema (MCS) for at holde bitfejlfrekvensen ekstremt lav. Når fejlfrekvensen krydser en (meget lav) tærskel, skifter senderen til en lavere MCS, hvilket vil være mindre tilbøjelig til fejl. På denne måde ofres hastighed for at sikre en næsten nul fejlrate.

Rækkevidde

Rækkevidden af ​​5G afhænger af mange faktorer; frekvens er den vigtigste af alle. mmWave -signaler har en tendens til kun at have en rækkevidde på et par hundrede meter, mens lavbåndssignaler generelt har en rækkevidde på et par kilometer.

Da der er stor markedsføringshype om, hvad 5G kan tilbyde, bruges simulatorer og køreprøver til den præcise måling af 5G -ydeevne.

Standarder

I første omgang blev udtrykket er forbundet med Internationale Telekommunikations Union 's IMT-2020 -standarden, som krævede en teoretisk peak download hastighed på 20 gigabit per sekund og 10 gigabit per sekund upload hastighed, sammen med andre krav. Derefter valgte branchestandardgruppen 3GPP 5G NR (New Radio) -standarden sammen med LTE som deres forslag til forelæggelse af IMT-2020-standarden.

5G NR kan omfatte lavere frekvenser ( FR1 ), under 6 GHz og højere frekvenser ( FR2 ), over 24 GHz. Imidlertid er hastigheden og latensen i tidlige FR1-implementeringer, der bruger 5G NR-software på 4G-hardware ( ikke-selvstændig ), kun lidt bedre end nye 4G-systemer, anslået til 15 til 50% bedre.

IEEE dækker flere områder af 5G med et kernefokus i ledningssektioner mellem Remote Radio Head (RRH) og Base Band Unit (BBU). 1914.1 -standarderne fokuserer på netværksarkitektur og opdeler forbindelsen mellem RRU og BBU i to centrale sektioner. Radioenhed (RU) til Distributor Unit (DU) er NGFI-I (Next Generation Fronthaul Interface) og DU til Central Unit (CU) er NGFI-II-grænsefladen, der muliggør et mere mangfoldigt og omkostningseffektivt netværk. NGFI-I og NGFI-II har definerede ydelsesværdier, som bør udarbejdes for at sikre, at forskellige trafiktyper defineret af ITU kan transporteres. 1914.3 -standarden skaber et nyt Ethernet -rammeformat, der er i stand til at transportere IQ -data på en meget mere effektiv måde afhængigt af den anvendte funktionsopdeling. Dette er baseret på 3GPP -definitionen af ​​funktionelle opdelinger. Flere netværkssynkroniseringsstandarder inden for IEEE -grupperne opdateres for at sikre, at netværkstimingens nøjagtighed på jernbanevirksomheden opretholdes til et niveau, der kræves for den trafik, der overføres.

5G NR

5G NR (New Radio) er en ny luftgrænseflade udviklet til 5G -netværket. Det formodes at være den globale standard for luftgrænsefladen for 3GPP 5G -netværk.

Pre-standard implementeringer

  • 5GTF: 5G-netværket, der blev implementeret af den amerikanske operatør Verizon til fast trådløs adgang i slutningen af ​​2010'erne, anvender en forhåndsstandardspecifikation kendt som 5GTF (Verizon 5G Technical Forum). 5G -tjenesten, der tilbydes kunder i denne standard, er inkompatibel med 5G NR. Der er planer om at opgradere 5GTF til 5G NR "Når [den] opfylder vores strenge specifikationer for vores kunder," ifølge Verizon.
  • 5G-SIG: Pre-standard specifikation af 5G udviklet af KT Corporation . Implementeret ved Pyeongchang vinter -OL 2018 .

Tingenes internet

I tingenes internet (IoT), er 3GPP kommer til at indsende udviklingen af NB-IoT og eMTC (LTE-M) som 5G teknologier til LPWA (Low Power Wide Area) use case.

Implementering

5G 3,5 GHz celleplads for Deutsche Telekom i Darmstadt, Tyskland
5G 3,5 GHz celleplads på Vodafone i Karlsruhe, Tyskland

Ud over mobiloperatørnetværk forventes 5G også at blive brugt til private netværk med applikationer inden for industriel IoT, virksomhedsnetværk og kritisk kommunikation.

Indledende lanceringer af 5G NR var afhængig af parring med eksisterende LTE (4G) infrastruktur i ikke-standalone (NSA) tilstand (5G NR radio med 4G kerne), før modning af standalone (SA) tilstand med 5G kerne netværk.

I april 2019 havde Global Mobile Suppliers Association identificeret 224 operatører i 88 lande, der har demonstreret, tester eller tester eller har licens til at udføre feltforsøg med 5G -teknologier, implementerer 5G -netværk eller har annonceret lancering af tjenester. De tilsvarende tal i november 2018 var 192 operatører i 81 lande. Det første land, der vedtog 5G i stor skala, var Sydkorea i april 2019. Den svenske telegigant Ericsson forudsagde, at 5G -internet vil dække op til 65% af verdens befolkning inden udgangen af ​​2025. Desuden planlægger det at investere 1 mia. reals ($ 238,30 millioner) i Brasilien for at tilføje en ny samlebånd dedikeret til femte generations teknologi (5G) til sine latinamerikanske aktiviteter.

Da Sydkorea lancerede sit 5G -netværk, brugte alle luftfartsselskaber Samsung, Ericsson og Nokia basestationer og udstyr, undtagen LG U Plus , der også brugte Huawei -udstyr. Samsung var den største leverandør til 5G -basestationer i Sydkorea ved lanceringen, da den på det tidspunkt havde afsendt 53.000 basestationer ud af 86.000 basestationer installeret over hele landet.

De første ret betydelige implementeringer var i april 2019. I Sydkorea hævdede SK Telecom 38.000 basestationer, KT Corporation 30.000 og LG U Plus 18.000; heraf er 85% i seks større byer. De bruger 3,5 GHz (sub-6) spektrum i ikke-standalone (NSA) tilstand, og testede hastigheder var fra 193 til 430  Mbit/s ned. 260.000 tilmeldte sig i den første måned og 4,7 millioner ved udgangen af ​​2019.

Ni virksomheder sælger 5G -radiohardware og 5G -systemer til luftfartsselskaber: Altiostar , Cisco Systems , Datang Telecom/Fiberhome , Ericsson , Huawei , Nokia , Qualcomm , Samsung og ZTE .

Globalt vurderer Delvens 'analytikere, at 5G -teknologi forventes at generere USD 12,9 billioner i salgsaktivitet på tværs af flere brancher og understøtte mere end 20 millioner job inden 2035. 5G har evnen til at skabe op til 3,5 millioner nye job i USA og tilføje USD 550 mia. Til landets bruttonationalprodukt (BNP).

Spektrum

Store mængder nyt radiospektrum ( 5G NR -frekvensbånd ) er blevet tildelt 5G. For eksempel frigjorde US Federal Communications Commission (FCC) i juli 2016 enorme mængder båndbredde i underudnyttet højbåndsspektrum til 5G. Spectrum Frontiers Proposal (SFP) fordoblede mængden af ​​millimeterbølge ulicenseret spektrum til 14 GHz og skabte fire gange mængden af ​​fleksibelt, mobilt anvendelsesspektrum, som FCC havde licenseret til dato. I marts 2018 blev lovgivere i EU enige om at åbne 3,6 og 26 GHz båndene inden 2020.

Fra marts 2019 er der angiveligt 52 lande, territorier, særlige administrative regioner, omtvistede territorier og afhængigheder, der formelt overvejer at indføre visse spektrumbånd til terrestriske 5G -tjenester, holder konsultationer vedrørende passende spektrumallokeringer til 5G, har reserveret spektrum til 5G, har annonceret planer om at auktionere frekvenser eller allerede har tildelt spektrum til 5G -brug.

Ulicenseret spektrum

MNO'er bruger i stigende grad ulicenseret spektrum i frekvensbåndene 2,4 og 5 gigahertz (GHz). 4G- og 5G -netværk bruger også disse bånd til at aflaste trafik i stærkt overbelastede områder og give forbindelse til IoT -enheder. Fremskridt inden for Wi-Fi, LTE i ulicenseret spektrum (LTE-U), License Assisted Access (LAA) og MulteFire bruger 4G & 5G-teknologier i disse bånd.

5G -enheder

I marts 2019 offentliggjorde Global Mobile Suppliers Association branchens første database, der sporer verdensomspændende 5G -enhedslanceringer. I den identificerede GSA 23 leverandører, der har bekræftet tilgængeligheden af ​​kommende 5G -enheder med 33 forskellige enheder, herunder regionale varianter. Der var syv annoncerede 5G-enheds formfaktorer: (telefoner (× 12 enheder), hotspots (× 4), indendørs og udendørs kundeudstyr (× 8), moduler (× 5), Snap-on dongles og adaptere (× 2 ) og USB -terminaler (× 1)). I oktober 2019 var antallet af annoncerede 5G -enheder steget til 129 på tværs af 15 formfaktorer fra 56 leverandører.

I 5G IoT -chipsetarenaen var der fra april 2019 fire kommercielle 5G -modemchipsæt og en kommerciel processor/platform, med flere lanceringer forventet i den nærmeste fremtid.

Den 6. marts 2020 blev den første nogensinde all-5G smartphone Samsung Galaxy S20 udgivet. Ifølge Business Insider blev 5G -funktionen fremvist som dyrere i sammenligning med 4G; opstillingen starter ved US $ 1.000, i sammenligning med Samsung Galaxy S10e, der startede på US $ 750. Den 19. marts annoncerede HMD Global , den nuværende producent af telefoner med Nokia-mærke, Nokia 8.3 5G , som den hævdede at have et bredere udvalg af 5G-kompatibilitet end nogen anden telefon, der blev frigivet til den tid. Mellemklasse-modellen, med en oprindelig eurozone-pris på € 599, hævdes at understøtte alle 5G-bånd fra 600 MHz til 3,8 GHz.

Den 13. oktober 2020 annoncerede Apple iPhone 12 og iPhone 12 Pro , den første linje af Apple -telefoner, der understøtter 5G -forbindelse. Apple samarbejdede med Verizon for at muliggøre 5G -planer på iPhone 12.

Tilgængelighed

Teknologi

Nye radiofrekvenser

Luftgrænsefladen defineret af 3GPP til 5G er kendt som New Radio (NR), og specifikationen er opdelt i to frekvensbånd, FR1 (under 6 GHz) og FR2 (24–54 GHz)

Frekvensområde 1 (<6 GHz)

Den maksimale kanalbåndbredde, der er defineret for FR1, er 100 MHz på grund af mangel på kontinuerligt spektrum i dette overfyldte frekvensområde. Det bånd, der mest bruges til 5G i dette område, er 3,3–4,2 GHz. De koreanske operatører bruger n78 -båndet ved 3,5 GHz.

Frekvensområde 2 (24–54 GHz)

Den mindste kanalbåndbredde, der er defineret for FR2, er 50 MHz og maksimum er 400 MHz, med to-kanals aggregering understøttet i 3GPP Release 15. Jo højere frekvens, jo større er evnen til at understøtte høje dataoverførselshastigheder.

FR2 dækning

5G i 24 GHz -området eller derover bruger højere frekvenser end 4G, og som følge heraf er nogle 5G -signaler ikke i stand til at rejse store afstande (over et par hundrede meter), i modsætning til 4G eller lavere frekvens 5G -signaler (sub 6 GHz). Dette kræver placering af 5G -basestationer hvert par hundrede meter for at kunne bruge højere frekvensbånd. Disse højfrekvente 5G -signaler kan ikke let trænge ind i faste objekter, såsom biler, træer og vægge, på grund af disse elektromagnetiske bølger med højere frekvens. 5G -celler kan bevidst designes til at være så iøjnefaldende som muligt, hvilket finder applikationer på steder som restauranter og indkøbscentre.

Celletyper Implementeringsmiljø Maks. antal brugere Udgangseffekt ( mW ) Maks. afstand fra basestationen
5G NR FR2 Femtocell Hjem, virksomheder Hjem: 4–8
Virksomheder: 16–32
indendørs: 10–100
udendørs: 200–1000
snesevis af meter
Pico celle Offentlige områder som indkøbscentre,
lufthavne, togstationer, skyskrabere
64 til 128 indendørs: 100–250
udendørs: 1000–5000
snesevis af meter
Mikrocelle Byområder til at udfylde dækningsgab 128 til 256 udendørs: 5000−10000 få hundrede meter
Metrocelle Byområder for at give ekstra kapacitet mere end 250 udendørs: 10000−20000 hundredvis af meter
Wi-Fi
(til sammenligning)
Hjem, virksomheder færre end 50 indendørs: 20–100
udendørs: 200–1000
få titalls meter

Massiv MIMO

MIMO -systemer bruger flere antenner i sender- og modtagerenden af ​​et trådløst kommunikationssystem. Flere antenner bruger den rumlige dimension til multiplexering ud over tid og frekvens, uden at ændre systemets båndbreddekrav.

Massiv MIMO (multiple-input og multiple-output) antenner øger sektorgennemstrømning og kapacitetstæthed ved hjælp af et stort antal antenner. Dette inkluderer enkeltbruger-MIMO og flerbruger-MIMO (MU-MIMO). Hver antenne er individuelt styret og kan integrere radiotransceiver-komponenter. Nokia hævdede en femdobling i kapacitetsforøgelsen for et 64-Tx/64-Rx antennesystem.

Edge computing

Edge computing leveres af computerservere tættere på den ultimative bruger. Det reducerer ventetid og overbelastning af datatrafik.

Lille celle

Små celler er lavdrevne cellulære radioadgangsknudepunkter, der opererer i et licenseret og ulicenseret spektrum, der har en rækkevidde på 10 meter til et par kilometer. Små celler er kritiske for 5G -netværk, da 5Gs radiobølger ikke kan rejse lange afstande på grund af 5Gs højere frekvenser.

Stråleformning

Der er to slags stråleformning: Digital og analog. Digital stråleformning indebærer at sende dataene over flere strømme (lag), mens analog stråleformning former radiobølgerne til at pege i en bestemt retning. Den analoge BF -teknik kombinerer strømmen fra elementer i antennearrayet på en sådan måde, at signaler i bestemte vinkler oplever konstruktiv interferens, mens andre signaler, der peger på andre vinkler, oplever destruktiv interferens. Dette forbedrer signalkvaliteten i den specifikke retning samt dataoverførselshastigheder. 5G bruger både digital og analog stråleformning til at forbedre systemkapaciteten.

Konvergens mellem Wi-Fi og mobil

En forventet fordel ved overgangen til 5G er konvergensen af ​​flere netværksfunktioner for at opnå omkostnings-, strøm- og kompleksitetsreduktioner. LTE har målrettet konvergens med Wi-Fi- bånd/teknologi via forskellige indsatser, såsom License Assisted Access (LAA; 5G-signal i ulicenserede frekvensbånd, der også bruges af Wi-Fi) og LTE-WLAN Aggregation (LWA; konvergens med Wi- Fi Fi Radio), men de forskellige muligheder for mobil og Wi-Fi har begrænset omfanget af konvergens. Imidlertid kan en betydelig forbedring af specifikationerne for mobil ydeevne i 5G kombineret med migrering fra Distributed Radio Access Network (D-RAN) til Cloud- eller Centralized-RAN ( C-RAN ) og udrulning af små små celler muligvis indsnævre kløften mellem Wi- Fi- og mobilnetværk i tætte og indendørs implementeringer. Radiokonvergens kan resultere i deling lige fra aggregering af mobil- og Wi-Fi-kanaler til brug af en enkelt siliciumenhed til flere radioadgangsteknologier. "Artikel - 5G! Solwise Ltd" .

NOMA (ikke-ortogonal multipel adgang)

NOMA (ikke-ortogonal multiple access) er en foreslået teknik med multiple access til fremtidige cellulære systemer via tildeling af strøm.

SDN/NFV

Oprindeligt blev mobilkommunikationsteknologier designet i forbindelse med levering af taletjenester og internetadgang. I dag er en ny æra med innovative værktøjer og teknologier tilbøjelig til at udvikle en ny pulje af applikationer. Denne pulje af applikationer består af forskellige domæner, såsom Internet of Things (IoT), web af tilsluttede autonome køretøjer, fjernstyrede robotter og heterogene sensorer, der er forbundet til at betjene alsidige applikationer. I denne sammenhæng er netværksskæring fremstået som en nøgleteknologi til effektivt at omfavne denne nye markedsmodel.

Kanalkodning

Den kanalkodning teknikker til 5G NR har ændret sig fra Turbo-koder i 4G til polære koder for styrekanalerne og LDPC (low-density paritetskontrolmatricer koder) for datakanalerne.

Drift i ulicenseret spektrum

Ligesom LTE i ulicenseret spektrum vil 5G NR også understøtte drift i ulicenseret spektrum (NR-U). Ud over Licensassisteret Adgang (LAA) fra LTE, der gør det muligt for luftfartsselskaber at bruge det ulicenserede spektrum til at øge deres driftsydelse for brugerne, vil det i 5G NR understøtte selvstændig NR-U-ulicenseret drift, der tillader nye 5G NR-netværk at blive etableret i forskellige miljøer uden at erhverve driftslicens i et licenseret spektrum, for eksempel til lokaliseret privat netværk eller sænke adgangsbarrieren for at levere 5G internettjenester til offentligheden.

Elektromagnetisk interferens

Det spektrum , der anvendes af forskellige 5G forslag vil være nær at passiv remote sensing såsom ved vejr og jordobservationssatelliter , især for vanddamp overvågning. Interferens vil forekomme og vil potentielt være betydelig uden effektive kontroller. En stigning i interferens allerede er indtruffet med nogle andre tidligere nærtliggende band kutymer. Interferens med satellitoperationer forringer numerisk vejrforudsigelsespræstation med væsentligt skadelige økonomiske og offentlige sikkerhedsmæssige konsekvenser i områder som kommerciel luftfart .

Bekymringerne fik den amerikanske handelsminister Wilbur Ross og NASA -administrator Jim Bridenstine i februar 2019 til at opfordre FCC til at udsætte nogle forslag til spektrumauktioner, som blev afvist. Formændene for House Bevillingsudvalget og House Science Committee skrev separate breve til FCC -formanden Ajit Pai og bad om yderligere gennemgang og høring af NOAA , NASA og DoD og advarsel om skadelige virkninger på den nationale sikkerhed. Fungerende NOAA-direktør Neil Jacobs vidnede for husudvalget i maj 2019, at 5G out-of-band-emissioner kunne producere en 30% reduktion i vejrudsigtsnøjagtigheden , og at den deraf følgende forringelse af ECMWF-modelydelse ville have resulteret i manglende forudsigelse af sporet og dermed virkningen af Superstorm Sandy i 2012. Den amerikanske flåde i marts 2019 skrev et memorandum, der advarede om forringelse og fremsatte tekniske forslag til at kontrollere båndblødningsgrænser, til test og feltning og til koordinering af den trådløse industri og regulatorer med vejret forudsigelsesorganisationer.

verdensradiokommunikationskonferencen (WRC) i fireårige i 2019 foreslog atmosfæriske forskere en stærk buffer på −55 dBW , europæiske tilsynsmyndigheder blev enige om en anbefaling på −42 dBW, og amerikanske regulatorer (FCC) anbefalede en begrænsning på −20 dBW, hvilket ville tillade signaler 150 gange stærkere end det europæiske forslag. ITU besluttede et mellemliggende −33 dBW frem til 1. september 2027 og derefter en standard på −39 dBW. Dette er tættere på den europæiske anbefaling, men selv den forsinkede højere standard er meget svagere end den, atmosfæriske forskere har påstået, og udløste advarsler fra Verdens Meteorologiske Organisation (WMO) om, at ITU -standarden, 10 gange mindre strengere end dens anbefaling, bringer "potentiale til væsentligt at forringe nøjagtigheden af ​​indsamlede data". En repræsentant for American Meteorological Society (AMS) advarede også om interferens, og European Center for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF) advarede strengt og sagde, at samfundet risikerer at "historien gentager sig" ved at ignorere atmosfæriske forskeres advarsler (refererer til global opvarmning , hvis overvågning kan være i fare). I december 2019 blev der sendt en topartsanmodning fra US House Science Committee til Government Accountability Office (GAO) for at undersøge, hvorfor der er en sådan uoverensstemmelse mellem anbefalinger fra amerikanske civile og militære videnskabsagenturer og regulatoren, FCC.

Sikkerhedsproblemer

En rapport udgivet af Europa -Kommissionen og Det Europæiske Agentur for Cybersikkerhed beskriver sikkerhedsspørgsmålene omkring 5G. Rapporten advarer mod at bruge en enkelt leverandør til en operatørs 5G -infrastruktur, især dem uden for EU. (Nokia og Ericsson er de eneste europæiske producenter af 5G -udstyr.)

Den 18. oktober 2018 udsendte et team af forskere fra ETH Zürich , University of Lorraine og University of Dundee et papir med titlen "A Formal Analysis of 5G Authentication". Det advarede om, at 5G -teknologi kunne åbne grund for en ny æra med sikkerhedstrusler. Papiret beskrev teknologien som "umoden og utilstrækkeligt testet", og en der "muliggør bevægelse og adgang til langt større datamængder og dermed udvider angrebsoverflader". Samtidig rådgav netværkssikkerhedsvirksomheder som Fortinet, Arbor Networks, A10 Networks og Voxility om personlige og blandede sikkerhedsimplementeringer mod massive DDoS -angreb forudset efter 5G -implementering.

IoT Analytics anslår en stigning i antallet af IoT -enheder, aktiveret af 5G -teknologi, fra 7 milliarder i 2018 til 21,5 milliarder i 2025. Dette kan øge angrebsoverfladen for disse enheder til en betydelig skala og kapaciteten til DDoS -angreb, kryptojacking og andre cyberangreb kan øge proportionelt.

På grund af frygt for potentiel spionage af brugere af kinesiske udstyrsleverandører har flere lande (herunder USA, Australien og Storbritannien fra begyndelsen af ​​2019) taget skridt til at begrænse eller eliminere brugen af ​​kinesisk udstyr i deres respektive 5G -netværk. Kinesiske sælgere og den kinesiske regering har afvist påstande om spionage. Den 7. oktober 2020 offentliggjorde Det Forenede Kongeriges forsvarsudvalg en rapport, der hævdede, at der var tydelige tegn på et samarbejde mellem Huawei og den kinesiske stat og det kinesiske kommunistparti. Det britiske parlaments forsvarsudvalg sagde, at regeringen burde overveje at fjerne alt Huawei -udstyr fra sine 5G -netværk tidligere end planlagt.

Misinformation og kontrovers

Sundhed

Der er en lang historie med frygt og angst omkring trådløse signaler, der går forud for 5G -teknologi. Frygten for 5G ligner dem, der har vedvaret gennem 1990'erne og 2000'erne. De fokuserer på frynsekrav , at ikke-ioniserende stråling udgør fare for menneskers sundhed. I modsætning til ioniserende stråling kan ikke-ioniserende stråling ikke fjerne elektroner fra atomer. CDC siger "Eksponering for intense, direkte mængder af ikke-ioniserende stråling kan resultere i beskadigelse af væv på grund af varme . Dette er ikke almindeligt og hovedsageligt bekymrende på arbejdspladsen for dem, der arbejder på store kilder til ikke-ioniserende strålingsudstyr og instrumenter." Nogle fortalere for frynsesundhed hævder, at lovgivningsmæssige standarder er for lave og påvirkes af lobbygrupper.

Mange populære bøger af tvivlsom fortjeneste er blevet udgivet om emnet, herunder en af Joseph Mercola, der påstår, at trådløse teknologier forårsagede mange tilstande fra ADHD til hjertesygdomme og hjernekræft. Mercola har tiltrukket skarp kritik for sin anti-vaccinationisme under COVID-19-pandemien og blev advaret af FDA om at stoppe med at sælge falske COVID-19-kure gennem sin online alternative medicinvirksomhed .

William Broad skrev i 2019 i New York Times og rapporterede, at RT America begyndte at sende programmer, der forbinder 5G med skadelige sundhedseffekter, der "mangler videnskabelig støtte", såsom "hjernekræft, infertilitet, autisme, hjertetumorer og Alzheimers sygdom". Broad hævdede, at kravene var steget. RT America havde kørt syv programmer om dette tema i midten af ​​april 2019, men kun et i hele 2018. Netværkets dækning havde spredt sig til hundredvis af blogs og websteder.

I april 2019 blokerede byen Bruxelles i Belgien et 5G -forsøg på grund af strålingsregler. I Genève , Schweiz , blev en planlagt opgradering til 5G stoppet af samme grund. Swiss Telecommunications Association (ASUT) har sagt, at undersøgelser ikke har kunnet vise, at 5G -frekvenser har nogen sundhedsmæssig indvirkning.

Ifølge CNET , "parlamentsmedlemmer i Holland opfordrer også regeringen til at se nærmere på 5G. Flere ledere i den amerikanske kongres har skrevet til Federal Communications Commission, der udtrykker bekymring over potentielle sundhedsrisici. I Mill Valley, Californien blokerede byrådet implementeringen af ​​nye trådløse 5G -celler. " Lignende bekymringer blev rejst i Vermont og New Hampshire . Den amerikanske FDA er citeret og siger, at den "fortsat tror på, at de nuværende sikkerhedsgrænser for mobiltelefonens radiofrekvens -eksponering fortsat er acceptable for at beskytte folkesundheden." Efter kampagne fra aktivistgrupper vedtog en række små lokaliteter i Storbritannien, herunder Totnes, Brighton og Hove, Glastonbury og Frome, beslutninger mod implementering af yderligere 5G -infrastruktur, selvom disse resolutioner ikke har indflydelse på udrulningsplaner.

COVID-19 konspirationsteorier og brandstiftelse

Den WHO offentliggjorde en MythBusters infografik at bekæmpe konspirationsteorier om COVID-19 og 5G.

Da introduktionen af ​​5G-teknologi faldt sammen med tidspunktet for COVID-19-pandemien , udgjorde flere konspirationsteorier, der cirkulerede online, en forbindelse mellem SARS-CoV-2 og 5G. Dette har ført til snesevis af brandstiftelsesangreb , der er foretaget på telemaster i Holland (Amsterdam, Rotterdam osv.), Irland ( Cork osv.), Cypern, Storbritannien ( Dagenham , Huddersfield , Birmingham , Belfast og Liverpool ), Belgien (Pelt), Italien ( Maddaloni ), Kroatien ( Bibinje ) og Sverige. Det førte til mindst 61 formodede brandattentater mod telefonmaster alene i Storbritannien og over tyve i Holland.

I de første måneder af de pandemiske anti-lockdown-demonstranter ved protester over reaktioner på COVID-19-pandemien i Australien blev set med anti-5G-tegn, et tidligt tegn på, hvad der blev en bredere kampagne af konspirationsteoretikere for at forbinde pandemien med 5G-teknologi . Der er to versioner af 5G-COVID 19-konspirationsteorien:

  1. Den første version hævder, at stråling svækker immunsystemet, hvilket gør kroppen mere sårbar over for SARS-CoV-2 (den virus, der forårsager COVID-19).
  2. Den anden version hævder, at 5G forårsager COVID-19. Der er forskellige variationer på dette. Nogle hævder, at pandemien dækker over sygdom forårsaget af 5G-stråling, eller at COVID-19 stammer fra Wuhan, fordi den by var "marsvinebyen for 5G".

Markedsføring af ikke-5G-tjenester

I forskellige dele af verden har luftfartsselskaber lanceret adskillige forskellige mærketeknologier, f.eks. " 5G Evolution ", der annoncerer for at forbedre eksisterende netværk ved hjælp af "5G -teknologi". Disse præ-5G-netværk er imidlertid en forbedring af specifikationerne for eksisterende LTE-netværk, der ikke er eksklusive til 5G. Selvom teknologien lover at levere højere hastigheder og af AT&T beskrives som et "fundament for vores udvikling til 5G, mens 5G -standarderne er ved at blive færdiggjort", kan det ikke betragtes som sandt 5G. Da AT&T annoncerede 5G Evolution, 4x4 MIMO, den teknologi, AT&T bruger til at levere de højere hastigheder, var allerede blevet sat på plads af T-Mobile uden at være mærket med 5G-navnet. Det hævdes, at sådan branding er et marketingstræk, der vil skabe forvirring hos forbrugerne, da det ikke gøres klart, at sådanne forbedringer ikke er ægte 5G.

Historie

  • I april 2008 indgik NASA et samarbejde med Geoff Brown og Machine-to-Machine Intelligence (M2Mi) Corp om at udvikle en femte generations kommunikationsteknologitilgang, dog stort set bekymret for at arbejde med nanosater.
  • I 2008 blev det sydkoreanske IT-F & U-program for "5G mobile kommunikationssystemer baseret på beam-division multiple access og relæer med gruppesamarbejde" dannet.
  • I august 2012 grundlagde New York University NYU Wireless, et tværfagligt akademisk forskningscenter, der har udført banebrydende arbejde inden for 5G trådløs kommunikation.
  • Den 8. oktober 2012 sikrede det britiske University of Surrey £ 35 mio. Til et nyt 5G -forskningscenter, der finansieres i fællesskab af den britiske regerings UK Research Partnership Investment Fund (UKRPIF) og et konsortium af centrale internationale mobiloperatører og infrastrukturudbydere, herunder Huawei , Samsung , Telefonica Europe, Fujitsu Laboratories Europe, Rohde & Schwarz og Aircom International . Det vil tilbyde testfaciliteter til mobiloperatører, der er ivrige efter at udvikle en mobilstandard, der bruger mindre energi og mindre radiospektrum, samtidig med at de leverer hastigheder højere end nuværende 4G med ambitioner om, at den nye teknologi skal være klar inden for et årti.
  • Den 1. november 2012 starter EU-projektet "Mobil og trådløs kommunikation, der muliggør de tyve og tyve informationssamfund" (METIS) sin aktivitet mod definitionen af ​​5G. METIS opnåede en tidlig global konsensus om disse systemer. I denne forstand spillede METIS en vigtig rolle for at skabe konsensus blandt andre eksterne store interessenter forud for globale standardiseringsaktiviteter. Dette blev gjort ved at starte og adressere arbejdet i relevante globale fora (f.eks. ITU-R) samt i nationale og regionale tilsynsorganer.
  • Også i november 2012 blev iJOIN EU-projektet blev lanceret, med fokus på " småcellet " teknologi, som er af afgørende betydning for at drage fordel af begrænsede og strategiske ressourcer, såsom radiobølger spektrum . Ifølge Günther Oettinger , EU -kommissær for digital økonomi og samfund (2014–2019), er "en innovativ udnyttelse af spektrum" en af ​​de centrale faktorer, der er kernen i 5G -succes. Oettinger beskrev det yderligere som "den væsentlige ressource for den trådløse forbindelse, som 5G vil være hoveddriveren". iJOIN blev valgt af Europa -Kommissionen som et af de banebrydende 5G -forskningsprojekter for at vise tidlige resultater af denne teknologi til Mobile World Congress 2015 (Barcelona, ​​Spanien).
  • I februar 2013 startede ITU-R arbejdsgruppe 5D (WP 5D) to undersøgelsesemner: (1) Undersøgelse af IMT Vision for 2020 og fremover, og; (2) Undersøgelse af fremtidige teknologitendenser for terrestriske IMT -systemer. Begge sigter mod at få en bedre forståelse af fremtidige tekniske aspekter af mobilkommunikation mod definitionen af ​​den næste generations mobil.
  • Den 12. maj 2013 oplyste Samsung Electronics , at de havde udviklet et "5G" -system. Kerneteknologien har en maksimal hastighed på titalls Gbit/s (gigabit pr. Sekund). Ved test sendte overførselshastighederne for "5G" -netværket data med 1,056 Gbit/s til en afstand på op til 2 kilometer ved brug af en 8*8 MIMO.
  • I juli 2013 blev Indien og Israel enige om at arbejde sammen om udvikling af femte generations (5G) teleteknologier.
  • Den 1. oktober 2013 vinder NTT ( Nippon Telegraph and Telefon ), det samme selskab, der lancerede verdens første 5G -netværk i Japan, minister for indenrigsanliggender og kommunikation ved CEATEC for 5G F & U -bestræbelser.
  • Den 6. november 2013 annoncerede Huawei planer om at investere mindst 600 millioner dollars i R&D til næste generations 5G -netværk, der kan hastigheder 100 gange højere end moderne LTE -netværk.
  • Den 3. april 2019 blev Sydkorea det første land til at vedtage 5G. Bare timer senere lancerede Verizon sine 5G -tjenester i USA og bestred Sydkoreas påstand om at blive verdens første land med et 5G -netværk, fordi Sydkoreas 5G -tjeneste angiveligt oprindeligt blev lanceret til kun seks sydkoreanske berømtheder, så Sydkorea kunne hævde titlen at have verdens første 5G -netværk. Faktisk tilføjede de tre største sydkoreanske teleselskaber ( SK Telecom , KT og LG Uplus ) mere end 40.000 brugere til deres 5G -netværk på lanceringsdagen.
  • I juni 2019 blev Filippinerne det første land i Sydøstasien til at udrulle et 5G -netværk, efter at Globe Telecom kommercielt lancerede sine 5G -dataplaner for kunderne.
  • AT&T bringer 5G -service til forbrugere og virksomheder i december 2019 forud for planer om at tilbyde 5G i hele USA i første halvår af 2020.

Andre applikationer

Biler

5G Automotive Association har promoveret C-V2X kommunikationsteknologien, der først vil blive implementeret i 4G. Det sørger for kommunikation mellem køretøjer og infrastrukturer.

Offentlig sikkerhed

Missionskritisk push-to-talk (MCPTT) og missionskritisk video og data forventes at blive fremmet i 5G.

Fast trådløs

Faste trådløse forbindelser vil tilbyde et alternativ til fastnetbredbånd ( ADSL , VDSL , Fiberoptic og DOCSIS -forbindelser) nogle steder.

Trådløs videooverførsel til broadcast -applikationer

Sony har testet muligheden for at bruge lokale 5G -netværk til at erstatte de SDI -kabler, der i øjeblikket bruges i broadcast -videokameraer.

Se også

Referencer

eksterne links

  • Medier relateret til 5G på Wikimedia Commons
Forud af
Mobiltelefoni generationer Efterfulgt af