English
version

Новости

13 апреля 2017

Стандарт 5G: универсальная сеть для всех сегментов операторского рынка

Сараж Мудигонда, 13 апреля 2017 года — По мере того, как сотовые сети стандарта 4G (технологии LTE Advanced, LTE Advanced Pro наряду с LTE Classic) продолжают расширять своё проникновение и заменяют собой сети предыдущих стандартов, кажется, возникла определённая срочность в том, чтобы провести демонстрацию одной из версий сети связи 5G на зимних Олимпийских играх в Пхёнчхане в 2018 году, а потом и расширенной версии 5G на летних Олимпийских играх в Токио в 2020 году. Операторы мобильной связи будут заняты подготовкой к развёртыванию тестовых сетей 5G, а некоторые из них даже поставили целью обеспечить некоторый уровень коммерческого внедрения уже в 2017 году, пишет в своем блоге Сараж Мудигонда.

5G: сеть «всё включено»

В первую очередь стандарт 5G воспринимается лишь как нечто, способствующее увеличению скорости передачи данных – и изначально это и является его целью. Но на деле предназначение 5G в том, чтобы стать универсальной сетью для всех сегментов операторского рынка, начиная от узлов с очень малой пропускной способностью и очень низким энергопотреблением, характерными для интернета вещей (IoT), до мощных приложений с ультравысокой четкостью изображений и с эффектом погружения. Для удовлетворения этих требований 5G использует широкий спектр частот: суб-гигагерцовый для приложений IoT, требующих большого радиуса действия; частоты от 1 до 6 ГГц для широкополосных устройств; и частоты выше 6 ГГц (миллиметровые волны) для сверхвысокой пропускной способности на коротких расстояниях.

Проще говоря, органы стандартизации 5G и телекоммуникационное сообщество классифицировали примеры использования этого стандарта таким образом, чтобы они попадали в один из трех следующих сегментов:

• eMBB (Enhanced mobile broadband) — усовершенствованная мобильная широкополосная связь — для ресурсоемких приложений, таких как высокочеткие технологии дистанционного восприятия, телемедицина и дистанционная хирургия

• mMTC (Massive machine type communications) – массовые машинные коммуникации — для быстрорастущих, высокообъёмных, плотных узлов/приложений интернета вещей, среди которых можно назвать такие, например, как смарт-измерения, интеллектуальные здания, умные города и учет материальных ценностей

• URLLC (Ultra-reliable and low latency communications) – ультра-надёжные коммуникации с малым временем задержки — для критически важных услуг, таких как автономные транспортные средства, здравоохранение, промышленная автоматика

Требования к 5G

Как и следовало ожидать, требования в этих трех сегментах варьируются в зависимости от их функций. Мобильный широкополосный доступ требует более высокой производительности; суть IoT — в наиболее низком энергопотреблении и стоимости, в то время как ключевыми показателями эффективности для критически важных услуг являются малое время задержки и безопасность.

Давайте поговорим о некоторых ключевых метриках и характеристиках, которые делают 5G реальностью. В их число входят:

• Агрегация частот (Carrier Aggregation) и многоканальный вход – многоканальный выход (MIMO, Multiple Input Multiple Output): эти две технологии обеспечивают увеличение скорости передачи данных в стандартах LTE Advanced и LTE Advanced Pro. В LTE Advanced агрегация частот повышает общую скорость потока путем объединения до пяти несущих частотных полос по 20 МГц (т.е. максимум 100 МГц), в то время как MIMO увеличивает скорость потока за счет передачи двух или более различных потоков данных на несколько различных антенн. Теперь, для 5G одна несущая частотная полоса может быть 100 МГц или выше, в результате чего при агрегации частот общая пропускная способность увеличивается многократно. Это, в сочетании с массированным MIMO, позволяет 5G обеспечивать передачу данных на скорости в несколько гигабит в секунду.

• Технология радиодоступа Multi-RAT (Radio Access Technology): сети 5G будут сосуществовать и взаимодействовать с унаследованными технологиями — 4G/LTE в лицензируемых полосах частот и с Wi-Fi в нелицензируемых частотах.

• Потребляемая мощность (Power Consumption): этот параметр важен в разных сегментах, но для интернета вещей он является критически важным. Например, узкополосный интернет вещей (NB-IoT) имеет очень жесткие требования к продолжительности автономной работы — от аккумулятора емкостью 5-ватт-час или двух пальчиковых элементов питания более 10 лет в режиме экономии энергии (в зависимости от трафика и покрытия).

• Задержки сигналов (Latency): это еще одна характеристика, которая является обязательной в каждом сегменте. Она имеет фундаментальное значение для приложений жесткого реального времени, таких как автономные транспортные средства, промышленная автоматика и дистанционная хирургия, где счет идёт на миллисекунды. В то время как в сетях LTE задержка находилась в диапазоне от десятков миллисекунд до ~50 миллисекунд, требования к 5G-сетям по задержкам составляют менее одной миллисекунды. Таким образом и обеспечивается возможность использования приложений жесткого реального времени на сотовой сети. Задержка сигнала также является ключевой характеристикой и для других приложений реального времени, таких как передача голоса, видео-звонки и телеприсутствие.

• Надежность и безопасность: это ключевая метрика, требующая отсутствия допустимой погрешности, особенно для обсуждавшихся выше случаев критически важных приложений. Эти параметры также важны для успеха 5G на его пути в такие сегменты рынка, как автономные транспортные средства, промышленная автоматика и дистанционная хирургия.

5G: нет единого шаблонного решения

Конечно, нет единого шаблонного решения на все случаи использования 5G, но есть большой диапазон ядер и характеристик, которыми обладают процессоры MIPS, уже сегодня миллионами штук поставляемые в модемы 4G LTE, так что мы очень хорошо подготовлены к удовлетворению запросов типа «все включено» в сетях 5G:

• MIPS для eMBB: благодаря наличию технологии одновременной многопоточности когерентное многоядерное решение MIPS I-Class является идеальным процессором для модема в высокоскоростной мобильной широкополосной сети 5G. Агрегация частот – идеальная задача для многопоточности MIPS, так как каждый поток может быть использован для обслуживания контекста несущей составляющей.

• MIPS для URLCC: детерминированные обработчики прерываний с высоким приоритетом, работающие с малыми задержками и в режиме реального времени, в сочетании с данными и инструкциями сверхоперативного ОЗУ архитектуры MIPS отвечают всем требованиям критических важных приложений реального времени с ультра-низким времени задержки. Такие функции архитектуры MIPS, как OmniShield и виртуализация обеспечивают безопасность и функциональную надежность 5G-модемов.

• MIPS для mMTC: ядра MIPS M-класса предлагают все функции, необходимые для массовых машинных коммуникаций в сетях 5G, такие как: ультра-низкое энергопотребление, небольшая площадь на кристалле, интегрированные приложения и модемные процессоры. Ядра MIPS M-класса также уникальны тем, что обеспечивают полную аппаратную виртуализацию на ядре микроконтроллерного класса, что делает их идеальным выбором для обеспечения безопасности узлов mMTC.

Выводы

Готов ли мир сделать большой прыжок в 5G? Мы думаем, что да. Несколько операторов мобильной связи в США и Азии, в частности, в Сеуле и Токио – там, где пройдут предстоящие Олимпийские игры, — предпринимают шаги в направлении поэтапного запуска 5G. Другие игроки — производители модемов, поставщики инфраструктуры и другие — объявили о доступности соответствующих компонентов.

Точно так же готова и Imagination Technologies — с широкой линейкой ядер MIPS, идеальных в качестве модемных процессоров для всех классов продуктов для сетей 5G.

Об авторе

Сараж Мудигонда (Saraj Mudigonda) – директор по целевому маркетингу компании Imagination Technologies. Ранее он был менеджером по развитию бизнеса линейки продуктов по передаче видео и голоса в IP-сетях (V.VoIP) HelloSoft. Сараж имеет 15-летний опыт работы в телекоммуникационной отрасли в сегментах беспроводных локальных сетей, решений V.VoIP и беспроводной связи. Он начал свою карьеру в качестве инженера по цифровой обработке сигналов (DSP). Он также управлял несколькими клиентскими проектами в области V.VoIP и был основным связующим звеном между клиентами и командами инженеров.

Оригинал этой статьи.