5G: Hvor er vi, hvor skal vi hen næste gang

Skrevet af Charles Mclellan, anmeldelser Editor Charles McLellan Anmeldelser redaktør

Jeg er anmelderredaktør på ZDNet UK. Min erfaring med computere startede på Londons Imperial College, hvor jeg studerede zoologi og derefter miljøteknologi.

Fuld bio den 7. februar 2022 | Emne: 5G ankommer: Forstå, hvad det betyder for dig

Præsentationer fra mobilindustriens aktører tegner et rosenrødt billede af den 5G-fremtid, der venter os, med henvisning til forbedrede mobiloplevelser, nye funktioner og muligheder og ekspansion til flere vertikale markeder.

20

16

5

25

27

22

< /td>

5G (privat)

166

32 < /p>

Data: Global Mobile Suppliers Association (GSA)

< p>Selvom der er masser af støj omkring private 5G-netværk, har Omdia-analytiker Pablo Tomasi advaret om, at 2022 måske ikke er året, hvor der kommer et løft: “5G vil spille en stadig vigtigere rolle, men på trods af hvad alle ønsker, vil dette ikke være år af 5G. Det, vi stadig ser på markedet, er, at privat LTE er en god nok teknologi til at håndtere størstedelen af ​​brugssagen. Der er stadig en masse usikkerheder med hensyn til, hvad privat 5G kan, som LTE ikke kan levere,” sagde han i et nyligt interview.

5G-spektrum 

De vigtigste forudsete anvendelsesmuligheder for 5G — forbedret mobilt bredbånd (eMBB), ultra-pålidelig kommunikation med lav latens (URLLC), massiv maskinkommunikation (mMTC) og fast trådløs adgang (FWA) — kræver forskellige kombinationer og mængder af radiofrekvensspektrum. Der er tre primære 5G-bånd: lav (<1GHz), mellem (1-6GHz) og høj (24-100GHz, a.k.a. mmWave).

Lavbåndsspektrum tilbyder bred dækning og god indendørs penetration, men hastigheder og forsinkelser er lidt bedre end dem, der leveres af 4G LTE-netværk. Mellembåndsspektrum tilbyder en god kombination af hastighed (~100Mbps) og dækning, mens højbånds mmWave-spektrum kan levere meget hurtige hastigheder (≥1Gbps) over korte afstande.

En ny udvikling inden for 5G-netværk er den udbredte brug af Time Division Duplex (TDD), som fungerer godt til mellem- og højbåndsspektrum, i modsætning til Frequency Division Duplex (FDD), som fungerer godt til lavbåndsfrekvenser. Under TDD sender og modtager basestationer og enheder trafik ved hjælp af den samme frekvenskanal på forskellige tidspunkter, mens FDD er en duplekstilstand, der bruger forskellige kanaler til at sende og modtage.

Et potentielt problem med TDD er interferens inden for og mellem netværk, hvor løsningen typisk er synkronisering af netværk, der opererer inden for samme frekvensområde og geografiske område. Men som GSMA – en brancheforening, der repræsenterer mobiloperatørers interesser over hele verden – har bemærket, er der implikationer for de use cases, der kan understøttes under disse forhold. “Tilsynsmyndigheder er nødt til at overveje dette, når de beslutter, hvordan spektrum skal gøres tilgængeligt i 5G TDD-bånd og tekniske betingelser for brug,” sagde GSMA i en rapport fra marts 2021.

Indtil nu har mellem- og lavbåndsspektrum – ofte kaldet 'sub-6GHz' – været mest udbredt i 5G-netværk, især C-båndsspektrum, der sidder mellem 2,4GHz og 5GHz Wi-Fi-båndene. Men mmWave, som kan give høj databåndbredde på geografisk begrænsede, men tæt befolkede steder som bydistrikter, indkøbscentre og sportsstadioner, begynder at rulle ud over hele verden.

Ifølge GSA har 140 operatører i 25 lande/territorier offentlige licenser, der sætter dem i stand til at bygge 5G-netværk ved hjælp af højbåndsspektrum mellem 24,25 GHz og 48,2 GHz. Af disse har 28 operatører i 16 lande/territorier allerede installeret 5G-netværk ved hjælp af mmWave-spektrum.

Celledækning og maksimale datahastigheder i 5G-netværk kan forbedres med en teknik kaldet Carrier Aggregation, som først blev introduceret i 4G LTE af 3GPP. Her er forskellige dele af spektrum opdelt i primære og sekundære komponentbærere (PCC'er og SCC'er), hvor uplink-, kontrol- og brugerdata sendes på PCC'erne. Netværksceller er på samme måde opdelt i PCells og SCells. Med carrier-aggregering kan uplinket fungere på et lavt bånd og downlinket på et mellem- eller højbånd, hvilket resulterer i bedre generel ydeevne.

Når det kommer til at gøre spektrum tilgængeligt for 5G, har regulatorer for det meste taget den konventionelle praksis med at bortauktionere eksklusive landsdækkende licenser, selvom nogle også har afsat dele til organisationer til at bygge private 5G-netværk. I marts 2021 skitserede GSMA sine holdninger til 5G-spektrumallokering i en 'køreplan for regulatorer': 

1. 5G har brug for et betydeligt nyt harmoniseret spektrum, så clearing prime-bånd bør prioriteres for at imødekomme markedets efterspørgsel.

2. 5G har brug for spektrum på tværs af lav-, mellem- og højspektrumbånd for at levere bred dækning og understøtte en bred vifte af brugssager.

3. Regeringer og regulatorer bør støtte nye harmoniserede bånd på den internationale scene for at hjælpe 5G-tjenester med at vokse på længere sigt (f.eks. UHF, 3,3-4,2GHz, 4,8GHz og 6GHz). Dette inkluderer inddragelse i WRC-23-processen for at sikre, at der er tilstrækkeligt mellem- og lavbåndsspektrum tilgængeligt.

4. Eksklusivt licenseret spektrum over brede geografiske områder er afgørende for succesen med 5G.

5. Frekvensdeling og ikke-licenseret spektrum kan spille en komplementær rolle.

6. At afsætte frekvenser til lokal eller vertikal brug i prioriterede bånd (dvs. 3,5/26/28GHz) kan bringe succesen med offentlige 5G-tjenester i fare og kan spilde spektrum. Delingsmetoder som leasing er typisk bedre muligheder i disse situationer.

7. Regeringer og regulatorer bør undgå at oppuste 5G-spektrumpriserne, da dette er forbundet med langsommere bredbåndshastigheder og dårligere dækning. Nøgleproblemer er overdrevne reservepriser, årlige gebyrer, begrænset spektrumudbud (f.eks. gennem jordudtagning) og dårligt auktionsdesign.

8. Regulatorer bør nøje overveje behov for 5G-backhaul, herunder at stille yderligere bånd til rådighed og understøtte bredere båndbredder i eksisterende bånd. Der bør også træffes foranstaltninger for at sikre, at licenser er overkommelige og udformede effektivt.

9. Regulatorer bør nøje overveje de rigtige vilkår, betingelser og pristildelinger for 5G-spektrumlicenser og konsultere industrien for at maksimere fordelene ved 5G for alle.

10. Regeringer er nødt til at vedtage nationale frekvenspolitiske foranstaltninger for at fremme langsigtede tunge investeringer i 5G-netværk (f.eks. langsigtede licenser, fornyelsesproces, frekvenskøreplan osv.) 

5G-enhedens økosystem 

Efterhånden som 5G-netværk ruller ud over hele verden, stiger antallet af enheder, der kan bruge dem. Ifølge de seneste GSA-data (januar 2022) er der blevet annonceret i alt 1.257 5G-enheder i 22 formfaktorer fra 180 leverandører. Af disse er 857 (68,2 %) “forstået” at være kommercielt tilgængelige (en stigning på 21,7 % kvartal-til-kvartal).

Sådan opdeles GSA's 5G-enhedsnumre: 

< tr>

< /tr>

* droner, hovedmonterede skærme, robotter, tv'er, kameraer, femtoceller/små celler, repeatere, OBU'er til køretøjer, en snap-on dongle/adapter, en switch, en salgsautomat og en encoder 

Data: GSA

Som du kunne forvente, er den største kategori af 5G-enheder telefoner (48,8%), efterfulgt af FWA CPE (Customer Premises Equipment)-enheder (16,7%) og 5G-moduler (13,8%): 

Data: GSA/Diagram: ZDNet

“Baseret på leverandørers tidligere udtalelser og de seneste rater for frigivelse af enheder, kan vi forvente at se antallet af kommercielle enheder nærme sig 1000-mærket ved udgangen af ​​1. kvartal 2022,” hedder det i GSA-rapporten.

Resultatet af øget tilgængelighed af netværk og enheder er naturligvis flere forbindelser. I maj 2021 forudsagde analytikerfirmaet CCS Insight, at forbindelser til 5G-netværk ville nå op på 670 millioner på verdensplan ved udgangen af ​​året og var på vej til at nå 3,6 milliarder i 2025.

Billede: CCS Insight

I midten af ​​årtiet forventer CCS Insight, at over 75 % af mobiltelefonerne i Nordamerika, Vesteuropa og Asien-Stillehavsområdet er flyttet til 5G-netværk, mens Sydkorea og Kina skiller sig ud for deres nuværende hastighed på 5G-implementering (begge lande vil have passeret 20 % i løbet af 2021).

“Risici for den nøjagtige tilstand og hastigheden af ​​5G-adoption er stadig, lige fra den uforudsigelige karakter af den globale pandemi og den høje usikkerhed, som verdensøkonomien står over for, til den mangelfulde forsyning af komponenter til smartphones og andre smarte enheder,” sagde analytikerfirmaet. “Men mobilindustrien er gået stærkt på vejen til at opgradere til 5G, og kortsigtede udfordringer vil ikke gøre meget for at hindre dens langsigtede fremskridt.”

Udvikling af 5G-standarder 

3GPP (3rd Generation Partnership Project) er et konsortium af telekommunikationsorganisationer, der udvikler og vedligeholder standarder for GSM (2G), UMTS (3G), LTE ( 4G) og 5G – og med tiden 6G.

Køreplan for 3GPP 5G-standardudgivelser.

Billede: Ericsson

3GPP's 5G-standarder er en løbende multi-release-proces. Den første fase, Release 15, koncentrerede sig om forbedret mobilt bredbånd (eMBB) og grundlæggende ultra-pålidelig lav-latenskommunikation (URLLC), mens fokus på Release 16, som blev afsluttet efter en tre-måneders pandemi-relateret forsinkelse i juli 2020 , var på at udvide rækken af ​​use cases, herunder forbedret URLLC, Industrial IoT og ikke-offentlige (private) netværk. Rel 16 inkluderede også understøttelse af ulicenseret spektrum (NR-U), 5G-baseret indendørs positionering, NR-baseret sidelink til mobil køretøj-til-alt-kommunikation (C-V2X) og integreret adgang og backhaul (IAB), som tillader mmWave basestationer til at fungere som både trådløs adgang og backhaul. Der blev også foretaget forbedringer i Rel 16 til multi-user MIMO, service-based architecture (SBA) og network slicing.

Release 17, som 3GPP beskriver som “den måske mest alsidige udgivelse i 3GPP-historien med hensyn til indhold”, forventedes oprindeligt at være færdig i 2021, men pandemien har skubbet dette tilbage til marts 2022 (frysning) og juni (protokolkodning). fryse). Dets primære mål er at forbedre eksisterende brugssager såsom mobilt bredbånd, industriel automation, C-V2X og private netværk, samtidig med at der introduceres nye funktioner, der dækker områder som edge computing, satellitforbindelse (ikke-jordbaserede netværk eller NTN'er), droner og support til mmWave i 52,6-71GHz-båndet.

5G Advanced, også kendt som 3GPP Release 18.

Billede: 3GPP

Udgivelse 18, med en funktionel fastfrysning til marts 2023, anses for at være betydelig nok til at få sit eget '5G Advanced'-branding. Ifølge 3GPP blev over 500 præsentationer gennemgået for at identificere emner til inklusion i Rel 18/5G Advanced, som det har grupperet under 'udviklet mobilt bredbånd' (eMBB), 'non-eMMB evolution' og 'krydsfunktionaliteter for både eMBB og ikke -eMBB-drevet evolution'.

Bemærkelsesværdige eMBB-udviklinger i Rel 18 fokuserer på beamforming/MIMO, netværkseffektivitet i LTE-5G-overgange og netværksstrømbesparelser; ikke-eMBB-fremskridt fokuserer på at reducere enhedsomkostninger og strømforbrug (RedCap), eXtended reality (XR)-tjenester og forbedret dronekontrol og rogue drone-detektion; Funktionalitet i Rel 18, der retter sig mod både eMBB- og ikke-eMBB-brugstilfælde, inkluderer brugen af ​​AI/ML til at forbedre ydeevnen af ​​både det fysiske og radioadgangslag og muligheden for fuld dupleks på TDD-frekvensbånd.

Vejen til 6G 

Efterhånden som selvstændige netværk ruller ud, nyt spektrum bliver tilgængeligt, og enhedens økosystem vokser, bevæger 5G-implementering sig ud over forbedret mobilt bredbånd og fast trådløs adgang og begynder at muliggøre en bredere vifte af anvendelsesmuligheder. Men der er stadig lang vej igen. I 2022 vil udviklingen ifølge GSA omfatte “5G carrier aggregering i SA-netværk, URLLC-kapaciteter til at understøtte maskine-til-maskine-kommunikation i 5G SA-systemer, øget mmWave-understøttelse, netværksslicing i 5G-netværk og introduktionen af ​​voice-over ny radio (VoNR) i 5G SA-netværk.”

5G Advanced (aka Release 18) vil tilføje yderligere forbedringer og muligheder i 2023. Ud over det, mod slutningen af ​​årtiet, er 6G.

Hvordan vil det se ud? På en nylig (december 2021) workshop, der involverede nøgleinteressenter fra regeringen, industrien og den akademiske verden, havde deltagerne det synspunkt, at “6G vil blive aktiveret og defineret af software, mere end hardware, med intelligens indbygget i netværket. Men hardwarenetværket vil være meget forskelligartet, med behandlingskapacitet indlejret i hele netværket. Som sådan vil 6G kræve særlig vægt på standarder, der muliggør fleksibilitet og interoperabilitet.”

Der er ingen tvivl om, at 6G, når det ankommer, muliggør overvældende brugssager, der overgår de autonome køretøjer og eksempler på fjern-/robotkirurgi, der så ofte citeres for 5G. I mellemtiden vil jeg vente tålmodigt på enhver form for 5G-forbindelse her på mit hjemmekontor, kun 60 miles fra London.

5G

Hvorfor er min 5G så langsom ? Sammenligning af hypen med virkeligheden De bedste billige 5G-smartphones Fire måder, hvorpå 5G kan gøre en reel forskel FAQ: Hvad sker der med 5G og lufthavnssikkerhed? Mobilitet