IoT
Tehnologija 5G
Ta objava je povzeta po objavi na spletni strani thalesgroup.com.
Želite izvedeti več o tehnologiji 5G? Potem ste na pravem mestu.
Na tej strani se nahajajo odgovori na ključna vprašanja o tehnologiji 5G:
- Kaj je 5G?
- Kakšna je hitrost prenosa v 5G?
- Kakšna je razlika med 4G in 5G?
- Kakšni so primeri uporabe 5G?
- Kdaj prihaja 5G in kje je na voljo?
- Kaj to pomeni za potrošnike in operaterje?
- Kakšna je povezava med 5G in sateliti?
- Ali bo tehnologija 5G varna?
Poglejmo, kako bo tehnologija 5G spremenila svet.
Kaj je 5G?
5G je prebojna tehnologija. Naslednja generacija telekomunikacijskih omrežij (peta generacija ali 5G) se je na trgu pojavila konec leta 2018 in se od takrat širi po vsem svetu.
Polega večjih hitrosti ta tehnologija pomemben napredek za ogromen IoT (internet stvari) ekosistem. V 5G IoT ekosistemu omrežja služijo komunikacijskim potrebam za milijarde povezanih naprav z optimalnimi kompromisi med hitrostjo, zakasnitvijo in stroški.
Tehnologijo 5G poganja 8 funkcionalnih zahtev:
- Hitrost prenosa podatkov do 10 Gbps – > 10 do 100x izboljšanje hitrosti v primerjavi z omrežji 4G in 4,5G
- 1-milisekundna zakasnitev
- 1000x pasovna širina na enoto površine
- Do 100-kratno število povezanih naprav na enoto površine (v primerjavi s 4G LTE)
- 99,999 % razpoložljivost
- 100% pokritost
- 90 % zmanjšanje porabe energije v omrežju
- Do 10-letna življenjska doba baterije za IoT naprave z nizko porabo
Kakšna je hitrost prenosa v 5G?
Največja možna hitrost prenosa v 5G omrežju je 10 gigabitov na sekundo (Gbps).
Prenosna hitrost v 5G omrežju je 10x do 100x večja od hitrosti v omrežju 4G.
Kaj naredi omrežje 5G hitrejše? Dobro vprašanje!
Uporaba krajših frekvenc (milimetrski valovi med 30 GHz in 300 GHz) za omrežja 5G je razlog, zakaj je 5G lahko hitrejši. Ta visokopasovni spekter 5G zagotavlja pričakovano povečanje ne le hitrosti, temveč tudi zmogljivosti, nizke zakasnitve in kakovosti.
Vendar se lahko hitrost prenosa 5G močno razlikuje glede na območje.
Glede na izdajo revije Fortune iz februarja 2020 se povprečne meritve hitrosti 5G, izvedene v tretjem/četrtem četrtletju 2019, gibljejo od:
- 220 megabajtov na sekundo (Mbps) v Las Vegasu,
- 350 v New Yorku,
- 380 v Los Angelesu,
- 450 v Dallasu,
- do 550 Chicago,
- in približno 950 v Minneapolisu in Providence.
To je 10 do 50-krat več kot 4G LTE .
Trenutne izmerjene povprečne hitrosti prenosa v 5G omrežju v Ljubljani pa so po podatkih portala speedtest.net 199,84Mbps
Tukaj je nekaj drugih primerov hitrosti prenosa in nalaganja, ki jih lahko pričakujete s 5G.
Potrebno pa je razumeti, da hitrost ni edina prednost omrežja 5G. Druge prednosti, ki jih zagotavljajo omrežja 5G so nizka zakasnitev, več inteligence v omrežju s sposobnostjo usklajevanja celic tako po velikosti kot pokrivanju, 99,999% dostopnost, manjša poraba energije v omrežju, …
Kaj nam prinaša nizka zakasnitev v 5G omrežju?
Tehnologija 5G zagotavlja izjemno nizko zakasnitev, zamik med pošiljanjem in prejemanjem informacij. Od 200ms v 4G omrežju se zakasnitev zmanjša na 1ms v 5G omrežju.
Predstavljajte si to. Milisekunda ja 1/1000 sekunde.
Povprečni reakcijski čas ljudi na vizualni dražljaj je 250 ms ali 1/4 sekunde. Ljudje smo z ustreznim treningom omejeni na približno 190-200 ms.
Predstavljajte si, da bi se vaš avto lahko odzval 250-krat hitreje kot vi .
Predstavljajte si, da bi se lahko odzval tudi na stotine dohodnih informacij in bi lahko svoje reakcije sporočal tudi drugim vozilom in prometnim signalom v milisekundah.
Pri hitrosti 100 km/h je reakcijska razdalja približno 30 metrov, preden pritisnete zavore. Z reakcijskim časom 1 ms bi se reakcijska razdalja zmanjšala na manj kot 3 centimetre.
Primeri uporabe, povezani z nizko zakasnitvijo, so:
- Komunikacija V2X (od vozila do vsega ), V2V (od vozila do vozila), V2I (od vozila do infrastrukture), avtonomni, povezani avtomobili
- Immersive Virtual Reality Gaming ( 5G bo prinesel VR množicam).
- Kirurške operacije na daljavo (tudi telekirurgija)
- Simultano prevajanje.
Z drugimi besedami, 5G in IoT (internet stvari) ustvarjata popolno tehnološko ujemanje.
Torej, poglejmo, zakaj se 5G tako razlikuje od 4G.
5G proti 4G – Kakšna je razlika?
Peta generacija brezžičnih omrežij prinaša revolucijo interneta stvari.
Glavni napredek v primerjavi z današnjima 4G in 4,5G (tudi LTE Advanced, LTE-A, LTE+ ali 4G+) je ta, da poleg izboljšane prenosne hitrosti, nove kritične IoT aplikacije zahtevajo novo raven izboljšane zmogljivosti.
- Majhna zakasnitev omogoča storitve, ki zahtevajo interaktivnost v realnem času: to je na primer ključ do uspeha za samovozeče avtomobile.
- V primerjavi s 4G, 5G omogoča povezljivost za vsaj 100x več povezanih naprav. 5G mora podpirati milijon naprav na 1 km2.
- Tudi majhna poraba energije je tisto, kar bo omogočilo, da povezane naprave delujejo mesece ali leta brez potrebe po človeški pomoči.
Za razliko od trenutnih storitev IoT, ki ustvarjajo kompromise glede učinkovitosti, da bi iz trenutnih brezžičnih tehnologij (3G, 4G, Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee itd.) dosegli najboljše rezultate, bodo omrežja 5G zasnovana tako, da zagotavljajo raven zmogljivosti, ki so potrebne za internet stvari v prihodnosti.
Omrežja 5G bodo omogočila popolnoma vseprisoten povezan svet.
Skratka, to je tisto, kar dela revolucijo.
5G in prejšnje generacije mobilnih omrežij – hiter pregled
- 1G , prva generacija mobilnih telekomunikacijskih omrežij (1979), pogovor in mobilnost
- 2G digitalna omrežja (1991), boljša kakovost zvoka, pošiljanje sporočil in storitve gostovanja
- 3G omrežja (1998) so prinesla boljšo izkušnjo mobilnega interneta (z omejenim uspehom)
- 3.5G omrežja so zagotovila resnično mobilno internetno izkušnjo in sprostila ekosistem mobilnih aplikacij
- 4G omrežja (2008) so prinesla IP hrbtenico (za govor in podatke), hitro širokopasovno internetno izkušnjo, vse to z enotnimi omrežnimi arhitekturami in protokoli
- 4G LTE omrežja (2009) so podvojila prenosne hitrosti
- Omrežja 5G širijo širokopasovne brezžične storitve prek mobilnega interneta na internet stvari in kritične komunikacijske segmente
Navidezna omrežja, prilagojena vsakemu primeru uporabe
5G bo podpiral vse komunikacijske potrebe s pravimi nastavitvami zakasnitev/hitrost.
Te potrebe danes rešujemo z združevanjem najrazličnejših komunikacijskih omrežij (Wi-Fi, Z-Wave, LoRa, 3G, 4G itd.)
In 5G je pametnejši.
5G je zasnovan tako, da omogoča preproste konfiguracije navideznega omrežja za boljšo uskladitev stroškov omrežja s potrebami aplikacij.
Ta nov pristop bo operaterjem mobilnih omrežij 5G omogočil, da ujamejo večji tržni delež interneta stvari z zagotavljanjem stroškovno učinkovitih rešitev za nizkopasovne aplikacije z nizko porabo energije.
Kateri so resnični primeri uporabe 5G?
Vsaka nova generacija mobilnega omrežja je prinesla nove načine uporabe. Tukaj tudi 5G ne bo izjema s svojo osredotočenostjo na IoT in kritične komunikacijske aplikacije.
Pričakovana časovna implementacija je:
- Fiksni brezžični dostop od leta 2019 naprej
- Izboljšana mobilna širokopasovna izkušnja (od 2021 naprej)
- Priklop velikega števila IoT naprav (od 2022 naprej)
- Kritične aplikacije z majhno zakasnitvijo (do 2024 naprej)
Nekatere kritične aplikacije, kot so samovozeči avtomobili, zahtevajo zelo majhno zakasnitev (hiter odzivni čas in minimalno variacijo), medtem ko ne zahtevajo velikih podatkovnih hitrosti.
V nasprotju s storitvami obdelave podatkov v oblaku, ki bodo za obsežno analizo podatkov zahtevale velike podatkovne hitrosti (medtem, ko zakasnitev tukaj ni tako pomembna).
Kdaj prihaja 5G?
Uvedba 5G : kje smo? Kako dolgo bo to trajalo?
Od marca 2021 je 157 mobilnih operaterjev uvedlo komercialne storitve 5G v 62 državah sveta, poroča GSMA Intelligence. Študija napoveduje 551 milijonov naročnin do konca leta 2021 in 1,8 milijarde do konca leta 2025.
Več podatkov o razpoložljivosti 5G omrežij po celem svetu je na voljo na:
Kako hiter bo prehod na 5G?
Predvidena stopnja sprejetja za 5G se drastično razlikuje od vseh omrežij prejšnje generacije (3G, 4G).
Medtem ko je prejšnjo tehnologijo poganjala uporaba mobilnega interneta in razpoložljivost “ubijalskih aplikacij”, naj bi 5G poganjala predvsem nova uporaba interneta stvari , kot so na primer povezani in samovozeči avtomobili.
Na svetovni ravni naj bi število uporabnikov 5G po vsem svetu eksplodiralo z manj kot 200 milijonov leta 2019 na 1,02 milijarde leta 2023 (Fortune, februar 2020).
Glede na poročilo podjetja Ericsson iz novembra 2020 bo 5G do leta 2026 dosegel 3,5 milijarde naročnin, s čimer bo najhitrejša generacija, ki je bila kadarkoli uvedena v svetovnem merilu.
Kakšne posledice prinaša 5G za operaterje?
5G je še vedno mobilno širokopasovno omrežje in je hkrati omrežje omrežij.
Strokovno znanje mobilnih operaterjev pri gradnji in upravljanju omrežij sta ključnega pomena za uspeh 5G. Poleg zagotavljanja omrežnih storitev bodo mobilni operaterji lahko pričeli z razvojem in trženjem novih IoT storitev. Mobilni operaterji bodo morali upravljati nov spekter v območju od 6 do 300GHz (tipična pasovna širina 5G), kar s seboj potegne velike naložbe v infrastrukturo. Da bi zagotovili ciljno zakasnitev 1ms, bodo morali operaterji zagotoviti povezljivost vseh baznih postaj z uporabo optičnih vlaken.
Omrežja 5G bodo podpirala tudi navidezna omrežja, kot so omrežja z nizko porabo energije in nizko prepustnostjo (LPLT) za nizkocenovne IoT aplikacije.
Kaj 5G pomeni za potrošnike?
5G za potrošnike ne pomeni le hitrejšega mobilnega interneta, temveč predvsem internetno povezljivost v veliko več objektih in napravah, kot jih vidite danes.
Avto in hiša sta dva primera velike IoT revolucije, ki prihaja z vpeljavo 5G tehnologije.
Kakšna je povezava med 5G in sateliti?
Satelitska komunikacija 5G – neposredno z neba na napravo – bo kmalu postala resničnost.
Pravzaprav bo nova generacija satelitov poleg prizemnih mobilnih omrežij 5G prinesla vgrajene zmogljivosti 5G, ki bodo zagotovile popolno pokritost Zemlje s 5G signalom.
Pričakujemo, da bo 5G podpiral najrazličnejše aplikacije (npr. kmetijstvo, logistika, javna varnost), da bodo lahko vsi na svetu povezani.
Ali bo tehnologija 5G varna?
Omrežja 4G uporabljajo aplikacijo USIM za izvajanje močne medsebojne avtentikacije med uporabnikom in njegovo/njeno povezano napravo ter omrežji.
Subjekt, ki gosti aplikacijo USIM, je lahko izmenljiva kartica SIM ali vgrajen čip UICC.
To močno medsebojno preverjanje pristnosti je ključnega pomena za omogočanje zaupanja vrednih storitev.
Danes so varnostne rešitve že mešanica varnosti na robu (naprava) in varnosti v jedru (omrežje).
V prihodnosti lahko obstaja več varnostnih okvirov, 5G pa bo verjetno ponovno uporabil obstoječe rešitve, ki se danes uporabljajo za omrežja 4G in oblak (SE, HSM, certificiranje, zagotavljanje storitev Over-The-Air in KMS).
Standard za močno medsebojno preverjanje pristnosti za omrežja 5G je bil dokončan leta 2018.
Potreba po varnosti , zasebnosti in zaupanju 5G bo tako močna kot pri 4G, če ne še močnejša, s povečanim vplivom storitev interneta stvari.
Lokalni varnostni odjemalci v napravah lahko zavarujejo dostop do omrežja in podpirajo varne storitve, kot so upravljanje klicev v sili in virtualna omrežja interneta stvari.
Povezljivost 5G obljublja, da bo prekinila tradicionalne paradigme dostave podatkov z zagotavljanjem omrežne povezljivosti skoraj povsod.
Nove poslovne priložnosti spodbujajo varnostne zahteve za mobilne podatke, ki vključujejo preglednost omrežja, nizko zamudo, visoko pasovno širino, doslednost pri dostavi in popolno interoperabilnost.
Da bi se prilagodili tej novi paradigmi pri dostavi podatkov, je v teku izgradnja infrastrukture 5G.
Starejše, bolj tradicionalne metode zaščite mobilnih podatkovnih povezav niso več izvedljive rešitve za izpolnjevanje teh raznolikih zahtev 5G.
Poleg tega te starejše tehnologije ne morejo izpolniti današnjih izzivov skladnosti, ki jo je mogoče presojati, in izzivov kvantnih groženj ne tako daljne prihodnosti.
Varnost, zmogljivost, interoperabilnost in skladnost, ki jo je mogoče nadzorovati, so le nekateri izmed izzivov 5G, ki zahtevajo takojšnjo pozornost.
.
Potrebujete pomoč?
Za več informacij o IoT rešitvah Thales se obrnite na nas. V procesu razvoja vam nudimo popolno podporo v smislu pomoči integracije modula v vaš izdelek. Preskrbimo vam kompletno tehnično dokumentacijo in poprodajno podporo. Možna sta tudi pomoč in svetovanje pri certificiranju vaših izdelkov.
