Особенности технологии 5G. G интернет Оглавление
 Скачать 70.87 Kb.
|
G интернетОглавление Введение . Виртуализированная архитектура 5G . Потенциальные технологии в стандарте 5G . Будущее медицины с развитием 5G . 5G в эволюции автомобилей Заключение Список использованной литературы Введение На данный момент в мире существует четыре поколения мобильной связи. Считается, что пятое поколение мобильной связи появится к 2020 году. Объяснить это достаточно просто: существует, так называемое, правило десяти лет. Если заглянуть немного в прошлое, можно заметить, что каждое новое поколение мобильной связи появлялось примерно через 10 лет после появления предыдущего: первое поколение появилось в начале 80- годов, второе в начале 90-х, третье в начале 00-х, четвертое в 2009 году. Напрашивается вывод, что первые сети 5G появятся примерно в 2020 году. В настоящее время ведутся программы по разработке основных очертаний стандарта пятого поколения. Именно поэтому точного определения 5G пока дать нельзя, можно лишь предугадать, какими станут сети после 2020 года. Очевидно, что в будущем к сети будет подключено гораздо больше устройств, большинство из которых будут работать по принципу «всегда онлайн». При этом очень важным параметром будет являться низкое энергопотребление. 1. Виртуализированная архитектура 5GМобильные технологии прочно вошли в нашу жизнь и продолжают укреплять свои позиции. Сети мобильной связи - это сети операторов, обеспечивающие голосовую связи и выход в интерне с одной стороны, а с другой стороны - многообразный спектр гаджетов, датчиков и умных устройств: от смарт-трекеров в настоящем до умных кофеварок, автомобилей и целых городов в скором будущем. Согласно правилу 10 лет, каждое десятилетие сменяется поколение мобильной связи. Но даже один стандарт в рамках 10 лет не стоит на месте. Например, четвертое поколение классифицируют на технологии LTE, LTE-A; WiMAX; 4, 5G и другие. Если опираться на правило, для господства 4G есть еще около трех-четырех лет. В то же время, все чаще появляется информация о инновациях для сетей 5G и тестировании pre-5G сетей. От некоторых вендоров и операторов поступают амбициозные заявления развернуть их в течение 2018-2020 гг. На сегодняшний день официальные стандарты 5G не сформированы. Передовые игроки мирового телекоммуникационного рынка, среди которых Qualcomm, Huawei, Ericsson, Verizon, AT&T, Nokia и другие, предлагают свои концепции будущих сетей, тестируя их прототипы. Ключевой особенностью каждого поколения, о которой заявляют в первую очередь, является скорость передачи данных. Однако это не единственная характеристика. С учетом развития Интернета вещей и, как следствие, увеличения количества подключенных устройств, а также с постоянно возрастающим объемом потребляемого трафика определены следующие требования к пятому поколению: · Пропускная способность сети свыше 10 Гбит/сек. · Поддержка одновременного подключения до 100 млн. устройств/км2. · Задержка передачи данных не более 1 мс. · Распределение между различными услугами необходимого частотного ресурса. Эффективной технологией, которая позволит сократить объем операторского оборудования и упростить обслуживание инфраструктуры, может стать программно-конфигурированная сеть SDN (Software-Defined Networks). SDN способствует цифровой трансформации компаний и переводу сервисов на облачные технологии. Фундаментальный принцип работы Software-Defined Networks - это дистанционное управление сетью и устройствами передачи данных, т.е. программно. В свою очередь предполагается, что виртуализация сетевых функций NVF (Network Functions Virtualization) позволит виртуализировать различные функции многих сетевых элементов операторов мобильной связи, а также реализовать «сеть по запросу». Т.е. обрабатываться и хранится данные будут в виртуальной среде ("в облаке"). За классическим оборудованием останется функция передачи пользовательского трафика. Такой подход к организации сетей пятого поколения отвечает прослеживающимся тенденциям беспроводной связи, а именно конвергентности. Конвергентность предполагает интеграцию обособленных объектов сети в единый вычислительный комплекс. Это в том числе важно и для «умных» устройств в целях обмена информацией в режиме онлайн. Для организации определенного участка сети операторы применяют уже проработанные решения с набором необходимых параметров и конкретным оборудованием. Виртуализация 5G и сети «по запросу» позволит заранее организовать серверы и DATA-центры для операторов, т.е. предоставит для них «коробочное» решение, значительно сократив временные и финансовые издержки на внедрение новых услуг. Относительно сетевой архитектуры в пятом поколении выделяют три «облачных» кита, обеспечивающих его работу. 2. Потенциальные технологии в стандарте 5G Ожидается, что сети 5G позволят подключать множество устройств, способных устанавливать миллиарды соединений, за счет чего станет возможно создавать новые сервисы в: · секторе ИТ и телекома, · автомобильной отрасли, · индустрии развлечений, · образовании, · сельском хозяйстве и многих других. За счет сетей пятого поколения также можно будет улучшить качество использования уже существующих сервисов, где задействованы большие объемы трафика. Теодор Сайзер (Theodore Sizer), вице-президент по разработке беспроводных технологий в Bell Labs отмечал, что в сетях 5G будет работать множество самых разнообразных устройств. Смартфоны и планшеты никуда не денутся, но, помимо них, в сети появится целый «зоопарк» различных устройств, включая камеры видеонаблюдения, погодные датчики, датчики «умных» электрических сетей, «умные» дома и автомобили. ) Массивные MIMO Технология MIMO означает использование нескольких антенн на приемопередатчиках. Технология, успешно применяемая в сетях четвертого поколения, найдет применение и в сетях 5G. При этом если в настоящее время в сетях используется MIMO 2x2 и 4x4, то в будущем число антенн должно увеличиться. Эта технология имеет сразу два весомых аргумента для применения: 1) скорость передачи данных возрастает практически пропорционально количеству антенн, 2) качество сигнала улучшается при приеме сигнала сразу несколькими антеннами за счет разнесенного приема (Receive Diversity). ) Переход в сантиметровый и миллиметровый диапазоны На данный момент сети LTE работают в частотных диапазонах ниже 3, 5 ГГц. Для полноценного функционирования сетей мобильной связи стандарта 5G необходимо разворачивать сети в более свободных высокочастотных диапазонах. При повышении частоты, на которой передается информация, уменьшается дальность связи. Это закон физики, обойти его можно лишь повышая мощность передатчика, которая ограниченная санитарными нормами. Однако считается, что базовые станции сетей пятого поколения будут располагаться плотнее, чем сейчас, что вызвано необходимостью создать гораздо бОльшую емкость сети. Преимуществом диапазонов десятков ГГц является наличие большого количества свободного спектра. ) Мультитехнологичность Для обеспечения высококачественного обслуживания в сетях 5G необходима поддержка как уже существующих стандартов, таких как UMTS, GSM, LTE, так и других, например, Wi-Fi. Базовые станции, работающие по технологии Wi-Fi могут использоваться для разгрузки трафика в особо загруженных местах. ) D2D (Device-to-device) Технология device-to-device позволяет устройствам, находящимся неподалеку друг от друга, обмениваться данными напрямую, без участия сети 5G, через ядро которой будет проходить лишь сигнальный трафик. Преимуществом такой технологии является возможность переноса передачи данных в нелицензируемую часть спектра, что позволит дополнительно разгружать сеть. Также можно будет использовать на новом уровне приложения виртуальной и дополненной реальности, отмечают в SK Telecom. Например, включать элементы дополненной реальности в образовательный процесс, создавая виртуальные музеи и модели вселенной в классах. В проектах «умных городов» 5G позволит в режиме реального времени передавать информацию с гораздо большего числа сенсоров на различных объектах. Старший директор Qualcomm по продуктовому менеджменту мобильных технологий Санджив Атали (Sanjeev Athalye) отмечает, что можно будет развернуть тысячу сенсоров вместо сотни, для обслуживания которых будет достаточно меньшего количества базовых станций, чем при существующих ныне сетях. Это могут быть, например, сенсоры мониторинга состояния объектов ЖКХ, сенсоры «умного освещения» или сенсоры звука, установленные в целях безопасности и соблюдения порядка в городе. В последнем случае сенсоры могут фиксировать подозрительные или слишком громкие звуки, и данная информация будет автоматически передаваться в службы охраны правопорядка. Новые сервисы с использованием 5G могут быть реализованы и в медицине. Например, для организации удаленного мониторинга состояния пациентов. Врач сможет оперативно получать информацию со специальных сенсоров и следить за состоянием пациентов круглые сутки. Благодаря очень низким задержкам передачи данных 5G также откроет больше возможностей для удаленного проведения операций с использованием робота. Такой сервис особенно актуален для небольших населенных пунктов, где нет хирургов на местах: управляя манипуляциями робота, операцию может провести специалист, находящийся в совершенно другом месте. За счет 5G такой сервис можно будет развернуть в беспроводных сетях. Низкая задержка данных, которую способны обеспечить сети нового поколения, важна и для развертывания «умных» сетей электропередач. Использование датчиков позволит мгновенно обнаруживать повреждения на линии электропередач и блокировать распространение последствий повреждения дальше по линии. Таким образом, повреждение затронет меньшее число потребителей электроэнергии. В крупных производственных компаниях, в ритейле, логистике 5G даст возможность использовать больше промышленных роботов, выполняющих различные функции вместо людей, а также дронов. Последние уже сейчас используются на некоторых производствах, но чаще всего управляются с использованием сетей Wi-Fi. 5G позволит охватить большую дистанцию, чем сети Wi-Fi, а благодаря низким задержкам - повысить стабильность работы таких систем. В пример сервисов, для которых будет иметь преимущество 5G, можно привести и городские системы видеонаблюдения. 5G поможет упростить их развертывание и использование. Сейчас трафик с тысяч камер в городах, в основном, передается по фиксированным сетям. Развернуть такую инфраструктуру - непростая задача, поскольку требуется уложить множество проводов. С помощью 5G можно будет получать терабайты видео высокого разрешения без использования проводов. Еще один пример - сервис мониторинга транспорта в компаниях. Санджив Атали из Qualcomm полагает, что с появлением сетей нового поколения операторы, выступающие провайдерами такого сервиса, смогу снизить его стоимость. Это станет возможным за счет того, что стоимость одной базовой станции 5G будет ниже стоимости станций для существующих сетей, а также за счет того, что одна базовая станция сможет одновременно обслуживать большее количество устройств, соответственно, для сервиса потребуется меньше базовых станций. 3. Будущее медицины с развитием 5GТехнология 5G (со скоростью Интернета более чем 100 мегабайт в секунду) в скором времени позволит объединять различные технологические устройства и сервисы, что приблизит реальность наступления эры Интернета вещей. Это заставляет специалистов и обывателей все чаще задумываться о том, каким станет мир с этой технологией. Одним из важных направлений, в котором технологии могут принести заметную пользу обществу, является здравоохранение. Использование сенсоров и удаленно работающих медицинских устройств предоставят пациентам в отдаленных регионах доступ к передовым медицинским сервисам. Развитие видеоконференций и телемедицины, удаленной диагностики и удаленной хирургии позволит не только преодолеть географический разрыв в предоставлении медицинских услуг, повысить эффективность оказания медицинской помощи в чрезвычайных ситуациях, но и снизить стоимость услуг для пациентов. Объединенные с помощью скоростного Интернета медицинские устройства смогут собирать и передавать данные о пациентах на расстоянии за считанные секунды. Повышение юзабилити медицинских устройств, использование больших данных способно повысить точность медицинских диагнозов и снизить количество медицинских ошибок по вине человеческого фактора. Нательные измерительные устройства уже сегодня стали частью жизни многих пациентов. Использование возможностей телемедицины и применение робототехники в медицине будущего позволит, например, проводить хирургические операции пациентам, находящимся в трудно доступных регионах, в зонах конфликта, где нет доступа к медицинским учреждениям. Один из примеров успешного применения телемедицины сегодня - бостонская программа организации Partners Healthcare в США, которая помогла более чем трем тысячам больных с заболеваниями сердца использовать домашние приборы для измерения веса, давления и других физических показателей, автоматически направляя эти данные врачам. Специально разработанное программное обеспечение значительно облегчило жизнь пациентов и врачей, снизив количество личных приемов пациентов у врача на 44 процента, что в итоге позволило больнице сэкономить 10 миллионов долларов. Согласно исследованию консалтингового агентства McKinsey, проведенному в 2015 году, использование аналитики больших данных позволит системе здравоохранения США сэкономить от 350 до 450 миллиардов долларов, оптимизируя расходы по использованию медицинского оборудования, рабочего времени врачей и назначения фармакологических препаратов. Это позволит снизить расходы на медицинское обслуживание для пациентов, даст им возможность получать консультации от лучших врачей и передовое медицинское обслуживание в тех регионах, где пока нет больниц с высокотехнологичным оборудованием. Объем рынка мобильных технологий и приложений для медицинской диагностики, по оценкам американских экспертов, опубликованным в журнале Trends in Biotechnology в минувшем году, достигнет 27, 6 миллиардов долларов США к 2018 году. В середине июля в вашингтонском Институте Брукингса прошла панельная дискуссия о проблемах 5G, Интернета вещей и будущем медицины, в которой приняли участие представители госучреждений, бизнеса, науки и здравоохранения. Участники дискуссии пытались найти ответы на вопросы: как Интернет вещей повлияет на будущее медицины? Позволит ли использование более совершенного, объединенного в умную сеть медицинского оборудования снизить количество медицинских ошибок и повысить эффективность медицинских услуг? Мнения государственных регуляторов и представителей бизнеса на то, каким должно быть будущее технологий в медицине, различались. Если предпринимателей, иноваторов и инновационные компании в первую очередь интересует технический прогресс и возможность заработать на нем, то регуляторов больше волнуют потенциальные угрозы и риски для государства, например, вопросы безопасности и конфиденциальности собираемых с помощью технологий персональных данных и возможности их контроля. Боб Роджерс (Bob Rogers), директор центра Big Data Solution, Intel, считает, что технологии Интернета вещей значительно повысят своевременность оказания медицинских услуг. Пациенты смогут получать медицинскую помощь, когда она им нужна и где она им нужна, получать помощь в режиме реального времени. В более соединенном мире медицина станет более совершенной. Анализ данных в эпоху 5G сделает каждое устройство умнее, так как они буду соединены в одну общую сеть. Врачи смогут получить доступ к более точной и полной информации о каждом пациенте». С ним не согласен Роб Хаваси (Rob Havasy), директор и вице-президент медицинского альянса Personally Connected: «Когда все становится объединенным, всегда есть риск, что каждое устройство может быть использовано для какой угодно цели. Мы должны помнить о важности безопасности личных данных пациентов, знать, кто и когда получит доступ к ним и как будет их использовать. Идентификация - это ключевой аспект в использовании личных данных. В эпоху, когда технологии развиваются так быстро, регулирование должно тоже становится быстрым». По мнению Адама Тайрера (Adam Thierer), профессора центра Меркатус в Университете Джорджа Мейсона (Mercatus Center, George Mason University) и автора книги «Безграничные инновации», инновации, для их наибольшей эффективности, должны развиваться без всяческого регулирования и участия со стороны государства, которое часто тормозит их развитие введением преждевременных и избыточных регуляторных стандартов. «Нельзя заранее регулировать то, что мы пока не совсем понимаем», - отмечает профессор Тайрер. 4. 5G в эволюции автомобилей сеть архитектура устройство медицина Самоуправляемые транспортные средства - еще одна область, реализация которой потребует сетей связи нового поколения. Автомобили можно будет оснастить сенсорами, считывающими всевозможную информацию о дорожной обстановке: ближайших транспортных средствах, погодных условиях, состоянии асфальта, дорожных знаках и др. На основе этих данных управление поездкой можно осуществлять в автоматическом режиме. Помимо удобства для водителя машины, оснащение сенсорами автомобилей открывает новые возможности для повышения безопасности на дорогах. По сетям 5G автомобили смогут коммуницировать между собой и принимать мгновенные решения, что делать в той или иной ситуации на основе информации, полученной от других транспортных средств на дороге. Например, автомобиль мог бы пересылать сигнал о своем резком торможении, так чтобы машина, с которой из-за этого угрожает столкновение, могла также резко затормозить в автоматическом режиме. В сетях 4G реализовать такой сервис невозможно, поскольку задержка сигнала слишком велика, чтобы управлять автомобилем в режиме реального времени, считает Санджив Атали из Qualcomm. В июне 2016 года ABI Research опубликовала прогноз, согласно которому к 2025 году около 67 млн автомобилей будут использовать сервисы 5G [1]. Три миллиона из них - самоуправляемые автомобили. Технология 5G, благодаря более быстрому отклику, станет предпочтительной для широкополосного потокового мультимедиа, отправки диагностической информации сервисному центру, использования в системах V2X (Vehicle-to-Everything - система обмена данными между автомобилем и другими объектами дорожной инфраструктуры, например, с автомобилями, дорожными знаками, разметкой, светофорами; инфраструктура также должна быть подключена к интернету). Чтобы технология V2X стала реальностью, две области - автомобильная и телекоммуникационная, должны расширить зону охвата 5G-сигнала и обеспечить уверенный приём. ABI Research ожидает, что это станет вполне реальным к 2025 году. 5G позволит мобильным операторам внедрить больше услуг с добавленной стоимостью для автомобильной экосистемы. Аналитики ABI Research ожидают появления новых бизнес-моделей и новых возможностей для автомобильной отрасли благодаря низкой задержке при установке соединения - до 1 мс. Заключение В 2016 году игроки мирового рынка ожидают появления стандарта сетей 5G в 2018 году, а их развертывания для коммерческого использования - в 2020 году. Пока стандарт не разработан, 5G остается концепцией, в которой сети нового поколения отличаются от предшествующих технологий значительно более высокой пропускной способностью - как минимум в 10 раз выше, чем LTE и способностью передавать большие объемы данных с намного меньшей задержкой. Задержка передачи информации в 5G - менее 1 миллисекунды, в то время как в сетях LTE - 10-20 миллисекунд. Кроме того, сети 5G будут обладать большей гибкостью и способностью «подстраиваться» под абонентское устройство. Для России сети 5G в большей степени в проектах. Еще не разработаны стандарты, которые лягут в их основу. «Сложность состоит в том, что 5G будут использовать высокочастотные диапазоны, а значит, плотность базовых станций для достаточного покрытия увеличивается, что сразу поднимает порядок инвестиций в сети, создает сложность с созданием абонентских устройств. Кроме того, российские операторы должны окупить те затраты, которые они уже сделали в 4G. Есть данные, что в России только 20-25 процентов купленных смартфонов поддерживают стандарт 4G, поэтому о внедрении сетей 5G в стране еще очень рано думать». Список использованной литературы 1. 5G WORLD SUMMIT - 2014: Курс прежний - ОТ 4G К 5G Тихвинский В.О. T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2014. Т. 8. № 7. С. 95-96. . ИННОВАЦИИ: 5G WORLD SUMMIT: "Достойная старость" 2G на фоне бурного роста 5G. Валерий Тихвинский ОБ ИТОГАХ 5G WORLD SUMMIT. Тихвинский В. Электросвязь. 2015. № 10. С. 18-21. . Перспективы развития связи 5G. Олейникова А.В., Нуртай М.Д., Шманов Н.М. Современные материалы, техника и технологии. 2015. № 2 (2). С. 233-235. . 5G - Работа над ошибками предыдущих поколений Мельник С.В. Вестник связи. 2014. № 7. С. 29-30. . Потребность в 5g. проблемы разработки и тестирования. Вайтакр Я. Вестник связи. 2014. № 8. С. 4-6. . 4G пишем, 5G в уме. Ганьжа Д. Журнал сетевых решений LAN. 2014. № 4. С. 1-3. |