5G - 5G

5G
3GPP 5G logo.png
3GPP: s 5G -logotyp
Utvecklad av 3GPP
Introducerad Juli 2016 ( Juli 2016 )
Industri Telekommunikation

I telekommunikation , 5G är den femte generationen tekniken standard för bredbands mobilnät , som mobiltelefon företag började distribuera över hela världen i 2019, och är den planerade efterföljare till 4G nät som tillhandahåller anslutning till de flesta nuvarande mobiltelefoner . Enligt GSM Association kommer 5G -nät att ha mer än 1,7 miljarder prenumeranter världen över 2025 . Liksom sina föregångare är 5G -nätverk mobilnät , där serviceområdet är uppdelat i små geografiska områden som kallas celler . Alla trådlösa 5G -enheter i en cell är anslutna till Internet- och telefonnätet med radiovågor genom en lokal antenn i cellen. Den största fördelen med de nya nätverken är att de kommer att ha större bandbredd , vilket ger högre nedladdningshastigheter , så småningom upp till 10  gigabit per sekund (Gbit/s). På grund av den ökade bandbredden förväntas nätverken i allt större utsträckning användas som allmänna internetleverantörer för bärbara datorer och stationära datorer, som konkurrerar med befintliga Internetleverantörer såsom kabel-internet , och kommer också att möjliggöra nya applikationer inom internet-of-things (IoT) ) och maskin-till-maskin- områden. 4G-mobiltelefoner kan inte använda de nya nätverken, som kräver 5G-aktiverade trådlösa enheter.

Den ökade hastigheten uppnås delvis genom att använda ytterligare högfrekventa radiovågor utöver låg- och medelbandfrekvenser som används i tidigare mobilnät. Högfrekventa radiovågor har dock en kortare användbar fysisk räckvidd, vilket kräver mindre geografiska celler. För bred service fungerar 5G -nät på upp till tre frekvensband - låga, medelstora och höga. Ett 5G -nätverk kommer att bestå av nätverk som består av upp till tre olika typer av celler, som var och en kräver specifika antenndesigner samt ger en annan avvägning av nedladdningshastighet till avstånd och serviceområde. 5G-mobiltelefoner och trådlösa enheter ansluter till nätverket via antennen med högsta hastighet inom räckvidd på deras plats.

5G kan implementeras i lågband, mellanband eller högband millimetervåg 24 GHz upp till 54 GHz. Lågband 5G använder ett liknande frekvensintervall som 4G-mobiltelefoner, 600–900  MHz , vilket ger nedladdningshastigheter lite högre än 4G: 30–250  megabit per sekund (Mbit/s). Låg-band mobilmaster har en rad och täckningsområde som liknar 4G torn. Mid-band 5G använder mikrovågor på 2,3–4,7  GHz , vilket tillåter hastigheter på 100–900 Mbit/s, där varje celltorn tillhandahåller service upp till flera kilometer i radie. Denna servicenivå är den mest utbredda och distribuerades i många storstadsområden 2020. Vissa regioner implementerar inte lågbandet, vilket gör detta till lägsta servicenivå. Högband 5G använder frekvenser på 24–47 GHz, nära botten av millimetervågsbandet, även om högre frekvenser kan användas i framtiden. Det uppnår ofta nedladdningshastigheter i  gigabit per sekund (Gbit/s), jämförbart med kabelinternet. Emellertid har millimetervågor (mmWave eller mmW) ett mer begränsat område, vilket kräver många små celler. De kan hindras eller blockeras av material i väggar eller fönster. På grund av deras högre kostnad är planerna att distribuera dessa celler endast i täta stadsmiljöer och områden där folkmassor samlas, till exempel idrottsarenor och kongresscenter. Ovanstående hastigheter är de som uppnåddes i faktiska tester 2020, och hastigheterna förväntas öka under lanseringen. Spektret från 24,25–29,5 GHz har varit det mest licensierade och distribuerade 5G mmWave -spektrumområdet i världen.

Industrikonsortiet som sätter standarder för 5G är tredje generationens partnerskapsprojekt (3GPP). Det definierar alla system som använder 5G NR (5G New Radio) -programvara som "5G", en definition som kom till allmän användning i slutet av 2018. Minimikrav fastställs av International Telecommunication Union (ITU).

Utrullning av 5G -teknik har lett till debatt om dess säkerhet och förhållandet till kinesiska leverantörer . Det har också varit föremål för hälsoproblem och desinformation, inklusive diskrediterade konspirationsteorier som kopplar det till COVID-19-pandemin .

Översikt

5G -nät är digitala mobilnät , för vilka serviceområdet är uppdelat i små geografiska celler . De trådlösa 5G -enheterna i en cell kommunicerar med radiovågor med en lokal antennmatris och lågeffekts automatiserad sändtagare ( sändare och mottagare ) i cellen, över frekvenskanaler som tilldelas av sändtagaren från en pool av frekvenser som återanvänds i andra celler. De lokala antennerna är anslutna till överföringselektronik ansluten till växelcentraler i telefonnätet och routrar för Internetåtkomst med optisk fiber med hög bandbredd eller trådlösa backhaul-anslutningar . Såsom i andra cellnätverk, är en mobil anordning rör sig från en cell till en annan automatiskt handoff sömlöst till den aktuella cellen. 5G kan stödja upp till en miljon enheter per kvadratkilometer, medan 4G bara stöder en tiondel av den kapaciteten.

Flera nätoperatörer använder millimetervågor för ytterligare kapacitet, liksom högre genomströmning. Millimetervågor har ett kortare intervall än mikrovågor , därför är cellerna begränsade till en mindre storlek. Millimetervågor har också mer problem att passera genom att bygga väggar. Millimetervågsantenner är mindre än de stora antenner som använts i tidigare mobilnät. Vissa är bara några centimeter långa.

Massiv MIMO (multipel-input multipel-output) distribuerades i 4G redan 2016 och använde vanligtvis 32 till 128 små antenner vid varje cell. I rätt frekvenser och konfiguration kan det öka prestanda från 4 till 10 gånger. Flera bitströmmar av data överförs samtidigt. I en teknik som kallas stråleformning kommer basstationsdatorn kontinuerligt att beräkna den bästa vägen för radiovågor för att nå varje trådlös enhet och kommer att organisera flera antenner för att fungera tillsammans som etappmatriser för att skapa strålar av millimetervågor för att nå enheten.

Användningsområden

Det ITU-R har definierat tre huvudapplikationsområden för de förbättrade funktionerna i 5G. De är Enhanced Mobile Broadband (eMBB), Ultra Reliable Low Latency Communications (URLLC) och Massive Machine Type Communications (mMTC). Endast eMBB distribueras under 2020; URLLC och mMTC är flera år bort på de flesta platser.

Förbättrat mobilt bredband (eMBB) använder 5G som en progression från 4G LTE mobila bredbandstjänster , med snabbare anslutningar, högre genomströmning och mer kapacitet. Detta kommer att gynna områden med högre trafik, till exempel stadioner, städer och konsertlokaler.

Ultra-Tillförlitliga låg latens Communications (URLLC) hänvisar till att använda nätet för verksamhetskritiska applikationer som kräver oavbruten och robust datautbyte. Kortpaketdataöverföringen används för att uppfylla både tillförlitlighets- och latenskrav för de trådlösa kommunikationsnätverken.

Massiv maskintypskommunikation (mMTC) skulle användas för att ansluta till ett stort antal enheter . 5G -teknik kommer att ansluta några av de 50 miljarder anslutna IoT -enheter. De flesta kommer att använda den billigare Wi-Fi. Drönare, som sänder via 4G eller 5G, kommer att hjälpa till vid katastrofåterhämtning och tillhandahålla realtidsdata för räddningspersonal. De flesta bilar kommer att ha en 4G- eller 5G -mobilanslutning för många tjänster. Autonoma bilar kräver inte 5G, eftersom de måste kunna köra där de inte har en nätverksanslutning. De flesta autonoma fordon har emellertid också teleoperationer för uppdrag, och dessa har stor nytta av 5G -teknik. Medan fjärroperationer har utförts via 5G, kommer de flesta fjärroperationer att utföras i anläggningar med en fiberanslutning, vanligtvis snabbare och mer pålitlig än någon trådlös anslutning.

Prestanda

Fart

5G -hastigheter varierar från ~ 50 Mbps till över 1 Gbps. De snabbaste 5G -hastigheterna skulle vara i mmWave -banden och kan nå 4 Gb/s med bäraraggregering och MIMO.

Sub-6 GHz 5G (mid-band 5G), den överlägset vanligaste, levererar vanligtvis mellan 100 och 4400 Mbps men har en mycket längre räckvidd än mmWave, särskilt utomhus. C-Band (n77/n78) förväntas distribueras av olika operatörer i slutet av 2021.

Lågbandsspektrum erbjuder det största intervallet, och därmed ett större täckningsområde för en given plats, men dess hastigheter är lägre än mitt- och höga band.

Latens

I 5G är "air latency" av storleksordningen 8–12 millisekunder. Latensen till servern måste läggas till i "air latency" för de flesta jämförelser. Verizon rapporterade att latensen på 5G: s tidiga distribution är 30 ms: Edge -servrar nära tornen kan minska latensen till 10–20 ms; 1–4 ms kommer att vara extremt sällsynta i flera år utanför labbet. Latensen är mycket högre vid överlämnanden; varierar från 50–500 millisekunder beroende på typ av överlämning. Att minska överlåtelsens latens är ett pågående område inom FoU.

Felhastighet

5G använder adaptiv modulering och kodningsschema (MCS) för att hålla bitfrekvensen extremt låg. Närhelst felfrekvensen överskrider ett (mycket lågt) tröskelvärde kommer sändaren att växla till en lägre MCS, vilket blir mindre felbenägen. På detta sätt offras hastigheten för att säkerställa en nästan noll felgrad.

Räckvidd

Räckvidden för 5G beror på många faktorer; frekvensen är den viktigaste av alla. mmWave -signaler tenderar att ha en räckvidd på bara ett par hundra meter medan lågbandsignaler i allmänhet har en räckvidd på ett par kilometer.

Eftersom det finns mycket marknadsföringshype om vad 5G kan erbjuda, används simulatorer och körtester för exakt mätning av 5G -prestanda.

Standarder

Inledningsvis var termen associerad med den Internationella teleunionen s IMT-2020 -standarden, som krävs en teoretisk toppnedladdningshastighet på 20 gigabit per sekund och 10 gigabit per sekund uppladdningshastighet, tillsammans med andra krav. Sedan valde branschstandardgruppen 3GPP standarden 5G NR (New Radio) tillsammans med LTE som sitt förslag för att lämna in IMT-2020-standarden.

5G NR kan inkludera lägre frekvenser ( FR1 ), under 6 GHz och högre frekvenser ( FR2 ), över 24 GHz. Hastigheten och latensen vid tidiga FR1-distributioner, med 5G NR-programvara på 4G-hårdvara ( icke-fristående ), är dock bara något bättre än nya 4G-system, uppskattat till 15 till 50% bättre.

IEEE täcker flera områden av 5G med ett kärnfokus i trådavsnitt mellan fjärrradiohuvudet (RRH) och basbandet (BBU). 1914.1 -standarderna fokuserar på nätverksarkitektur och delar upp anslutningen mellan RRU och BBU i två nyckelsektioner. Radioenhet (RU) till distributörsenheten (DU) är NGFI-I (nästa generations Fronthaul-gränssnitt) och DU till den centrala enheten (CU) är NGFI-II-gränssnittet som möjliggör ett mer mångsidigt och kostnadseffektivt nätverk. NGFI-I och NGFI-II har definierade prestandavärden som bör sammanställas för att säkerställa att olika trafiktyper som definieras av ITU kan transporteras. 1914.3 -standarden skapar ett nytt Ethernet -ramformat som kan bära IQ -data på ett mycket mer effektivt sätt beroende på vilken funktionell split som används. Detta är baserat på 3GPP -definitionen av funktionella delningar. Flera nätverkssynkroniseringsstandarder inom IEEE -grupperna uppdateras för att säkerställa att nätverkstimingens noggrannhet vid järnvägsenheten bibehålls till en nivå som krävs för den trafik som överförs.

5G NR

5G NR (New Radio) är ett nytt luftgränssnitt som utvecklats för 5G -nätet. Det är tänkt att vara den globala standarden för luftgränssnittet för 3GPP 5G -nät.

Pre-standard implementeringar

  • 5GTF: 5G-nätverket som implementerades av amerikanska operatören Verizon för fast trådlös åtkomst i slutet av 2010-talet använder en förstandardspecifikation som kallas 5GTF (Verizon 5G Technical Forum). 5G -tjänsten som tillhandahålls kunder i denna standard är inkompatibel med 5G NR. Det finns planer på att uppgradera 5GTF till 5G NR "När [det] uppfyller våra strikta specifikationer för våra kunder", enligt Verizon.
  • 5G-SIG: Pre-standard specifikation av 5G utvecklad av KT Corporation . Utplacerad vid vinter -OS i Pyeongchang 2018 .

Sakernas internet

Internet of Things (IoT) kommer 3GPP att skicka utvecklingen av NB-IoT och eMTC (LTE-M) som 5G-teknik för LPWA (Low Power Wide Area) användningsfall.

Spridning

5G 3,5 GHz cellplats för Deutsche Telekom i Darmstadt, Tyskland
5G 3,5 GHz cellplats för Vodafone i Karlsruhe, Tyskland

Utöver mobiloperatörsnät förväntas 5G också användas för privata nätverk med applikationer inom industriell IoT, företagsnätverk och kritisk kommunikation.

Initiala 5G NR-lanseringar berodde på att para ihop med befintlig LTE (4G) infrastruktur i icke-fristående (NSA) läge (5G NR-radio med 4G-kärna), innan det fristående (SA) -läget mognade med 5G-kärnnätverket.

I april 2019 hade Global Mobile Suppliers Association identifierat 224 operatörer i 88 länder som har demonstrerat, testar eller prövar, eller har fått licens för att genomföra fältförsök med 5G -teknik, distribuerar 5G -nät eller har meddelat lansering av tjänster. Motsvarande antal i november 2018 var 192 operatörer i 81 länder. Det första landet som antog 5G i stor skala var Sydkorea, i april 2019. Svenska telegiganten Ericsson förutspådde att 5G -internet kommer att täcka upp till 65% av världens befolkning i slutet av 2025. Dessutom planerar det att investera 1 miljard real (238,30 miljoner dollar) i Brasilien för att lägga till ett nytt löpande band som är dedikerat till femte generationens teknik (5G) för sin latinamerikanska verksamhet.

När Sydkorea lanserade sitt 5G -nätverk använde alla operatörer basstationer och utrustning från Samsung, Ericsson och Nokia , förutom LG U Plus , som också använde Huawei -utrustning. Samsung var den största leverantören för 5G -basstationer i Sydkorea vid lanseringen, efter att ha skickat 53 000 basstationer vid den tiden, av 86 000 basstationer installerade över hela landet vid den tiden.

De första ganska omfattande utplaceringarna var i april 2019. I Sydkorea krävde SK Telecom 38 000 basstationer, KT Corporation 30 000 och LG U Plus 18 000; varav 85% finns i sex storstäder. De använder 3,5 GHz (sub-6) spektrum i icke-fristående (NSA) läge och testade hastigheter var från 193 till 430  Mbit/s ner. 260 000 registrerade sig under den första månaden och 4,7 miljoner i slutet av 2019.

Nio företag säljer 5G -radiohårdvara och 5G -system för operatörer: Altiostar , Cisco Systems , Datang Telecom/Fiberhome , Ericsson , Huawei , Nokia , Qualcomm , Samsung och ZTE .

Globalt uppskattar Delvens analytiker att 5G -tekniken förväntas generera 12,9 biljoner USD i försäljningsaktivitet i flera branscher och stödja mer än 20 miljoner jobb år 2035. 5G har kapacitet att skapa upp till 3,5 miljoner nya jobb i USA och lägga till 550 miljarder USD till landets bruttonationalprodukt (BNP).

Spektrum

Stora mängder nytt radiospektrum ( 5G NR -frekvensband ) har tilldelats 5G. Till exempel frigjorde USA: s Federal Communications Commission (FCC) i juli 2016 stora mängder bandbredd i underutnyttjat högbandsspektrum för 5G. Spectrum Frontiers Proposal (SFP) fördubblade mängden olicensierat spektrum till millimetervåg till 14 GHz och skapade fyra gånger mängden flexibelt, mobilanvändande spektrum som FCC hittills hade licensierat. I mars 2018 kom EU: s lagstiftare överens om att öppna 3,6- och 26 GHz -banden senast 2020.

Från och med mars 2019 finns det enligt uppgift 52 länder, territorier, särskilda administrativa regioner, omtvistade territorier och beroenden som formellt överväger att införa vissa spektrumband för markbundna 5G -tjänster, håller samråd om lämpliga spektrumallokeringar för 5G, har reserverat spektrum för 5G, har meddelat planer på att auktionsfrekvenser eller redan tilldelat spektrum för 5G -användning.

Olicensierat spektrum

MNO använder alltmer olicensierat spektrum i frekvensbanden 2,4 och 5 gigahertz (GHz). 4G- och 5G -nätverk använder också dessa band för att lossa trafik i mycket överbelastade områden och tillhandahålla anslutning för IoT -enheter. Framsteg inom Wi-Fi, LTE i olicensierat spektrum (LTE-U), Licensassisterad åtkomst (LAA) och MulteFire använder 4G & 5G-teknik i dessa band.

5G -enheter

I mars 2019 släppte Global Mobile Suppliers Association branschens första databas som spårar lanseringar av 5G -enheter över hela världen. I den identifierade GSA 23 leverantörer som har bekräftat tillgängligheten av kommande 5G -enheter med 33 olika enheter inklusive regionala varianter. Det fanns sju tillkännagivande 5G-enhetsformfaktorer: (telefoner (× 12 enheter), hotspots (× 4), inomhus- och utomhusutrustning för kundlokaler (× 8), moduler (× 5), Snap-on-donglar och adaptrar (× 2 ) och USB -terminaler (× 1)). I oktober 2019 hade antalet tillkännagivna 5G -enheter ökat till 129, över 15 formfaktorer, från 56 leverantörer.

I 5G IoT -chipsetarenan fanns det i april 2019 fyra kommersiella 5G -modemchipset och en kommersiell processor/plattform, med fler lanseringar som väntas inom en snar framtid.

Den 6 mars 2020 släpptes den allra första smarttelefonen Samsung Galaxy S20 någonsin . Enligt Business Insider visades 5G -funktionen som dyrare i jämförelse med 4G; uppställningen börjar på 1000 dollar, i jämförelse med Samsung Galaxy S10e som började på 750 dollar. Den 19 mars meddelade HMD Global , den nuvarande tillverkaren av Nokia-märkta telefoner, Nokia 8.3 5G , som den hävdade att han hade ett bredare utbud av 5G-kompatibilitet än någon annan telefon som släpptes till den tiden. Mellanklassmodellen, med ett initialt pris i eurozonen på 599 euro, påstås stödja alla 5G-band från 600 MHz till 3,8 GHz.

Den 13 oktober 2020 tillkännagav Apple iPhone 12 och iPhone 12 Pro , den första raden av Apple -telefoner som stöder 5G -anslutning. Apple samarbetade med Verizon för att möjliggöra 5G -planer på iPhone 12.

Tillgänglighet

Teknologi

Nya radiofrekvenser

Luftgränssnittet som definieras av 3GPP för 5G är känt som New Radio (NR), och specifikationen är uppdelad i två frekvensband, FR1 (under 6 GHz) och FR2 (24–54 GHz)

Frekvensområde 1 (<6 GHz)

Den maximala kanalbandbredden som definieras för FR1 är 100 MHz, på grund av bristen på kontinuerligt spektrum i detta trånga frekvensområde. Bandet som används mest för 5G inom detta område är 3,3–4,2 GHz. De koreanska bärarna använder n78 -bandet vid 3,5 GHz.

Frekvensområde 2 (24–54 GHz)

Minsta kanalbandbredd definierad för FR2 är 50 MHz och max är 400 MHz, med tvåkanals aggregering som stöds i 3GPP Release 15. Ju högre frekvens, desto större förmåga att stödja höga dataöverföringshastigheter.

FR2 täckning

5G i 24 GHz -området eller högre använder högre frekvenser än 4G, och som ett resultat kan vissa 5G -signaler inte resa stora avstånd (över några hundra meter), till skillnad från 4G eller lägre frekvens 5G -signaler (sub 6 GHz). Detta kräver att 5G -basstationer placeras med några hundra meters mellanrum för att använda högre frekvensband. Dessa högfrekventa 5G -signaler kan inte enkelt tränga in i fasta föremål, till exempel bilar, träd och väggar, på grund av karaktären hos dessa elektromagnetiska vågor med högre frekvens. 5G -celler kan medvetet utformas för att vara så oansenliga som möjligt, vilket hittar applikationer på platser som restauranger och köpcentra.

Celltyper Distributionsmiljö Max. antal användare Uteffekt ( mW ) Max. avstånd från basstationen
5G NR FR2 Femtocell Hem, företag Hem: 4–8
Företag: 16–32
inomhus: 10–100
utomhus: 200–1000
tiotals meter
Pico -cell Offentliga områden som köpcentra,
flygplatser, tågstationer, skyskrapor
64 till 128 inomhus: 100–250
utomhus: 1000–5000
tiotals meter
Mikrocell Stadsområden för att fylla täckningsluckor 128 till 256 utomhus: 5000−10000 några hundra meter
Tunnelbana Stadsområden för att ge ytterligare kapacitet mer än 250 utomhus: 10000−20000 hundratals meter
Wi-Fi
(för jämförelse)
Hem, företag färre än 50 inomhus: 20–100
utomhus: 200–1000
några tiotals meter

Massiv MIMO

MIMO -system använder flera antenner vid sändar- och mottagarändarna på ett trådlöst kommunikationssystem. Flera antenner använder den rumsliga dimensionen för multiplexering utöver tid och frekvens, utan att ändra bandbreddskraven för systemet.

Massiv MIMO (multipel-input och multiple-output) antenner ökar sektorns genomströmning och kapacitetstäthet med ett stort antal antenner. Detta inkluderar MIMO för enanvändare och MIMO för flera användare (MU-MIMO). Varje antenn är individuellt styrd och kan bädda in komponenter för radiosändare. Nokia hävdade en femfaldig ökning av kapacitetsökningen för ett 64-Tx/64-Rx-antennsystem.

Edge computing

Edge computing levereras av datorservrar närmare den ultimata användaren. Det minskar latens och trafikstockningar.

Liten cell

Små celler är lågdrivna mobilradioåtkomstnoder som fungerar i ett licensierat och olicensierat spektrum som har en räckvidd på 10 meter till några kilometer. Små celler är avgörande för 5G -nät, eftersom 5G: s radiovågor inte kan resa långa sträckor, på grund av 5G: s högre frekvenser.

Strålformning

Det finns två typer av strålformning: Digital och analog. Digital strålformning innebär att data skickas över flera strömmar (lager), medan analog strålformning formar radiovågorna att peka i en specifik riktning. Den analoga BF -tekniken kombinerar kraften från element i antennmatrisen på ett sådant sätt att signaler vid särskilda vinklar upplever konstruktiv störning, medan andra signaler som pekar på andra vinklar upplever destruktiv störning. Detta förbättrar signalkvaliteten i den specifika riktningen, liksom dataöverföringshastigheter. 5G använder både digital och analog strålformning för att förbättra systemets kapacitet.

Konvergens mellan Wi-Fi och mobil

En förväntad fördel med övergången till 5G är konvergensen av flera nätverksfunktioner för att uppnå kostnads-, kraft- och komplexitetsminskningar. LTE har riktat konvergens med Wi-Fi- band/teknik via olika ansträngningar, till exempel License Assisted Access (LAA; 5G-signal i olicensierade frekvensband som också används av Wi-Fi) och LTE-WLAN Aggregation (LWA; konvergens med Wi-Fi Fi Radio), men de olika funktionerna för mobil och Wi-Fi har begränsat konvergensområdet. En betydande förbättring av specifikationerna för mobilprestanda i 5G, i kombination med migrering från Distributed Radio Access Network (D-RAN) till Cloud- eller Centralized-RAN ( C-RAN ) och utrullning av små cellceller kan eventuellt minska klyftan mellan Wi- Fi- och mobilnät i täta och inomhusutplaceringar. Radion konvergens kan resultera i delning allt från aggregering av cellulära och Wi-Fi-kanaler till användning av en enda kisel enhet för flera radioåtkomsttekniker. "Artikel - 5G! Solwise Ltd" .

NOMA (icke-ortogonal multipelåtkomst)

NOMA (icke-ortogonal multipelåtkomst) är en föreslagen teknik för multipelåtkomst för framtida cellulära system via tilldelning av kraft.

SDN/NFV

Initialt utformades mobil mobil kommunikationsteknik i samband med tillhandahållande av rösttjänster och tillgång till Internet. Idag är en ny era av innovativa verktyg och tekniker benägen att utveckla en ny pool av applikationer. Denna pool av applikationer består av olika domäner, såsom Internet of Things (IoT), webb av anslutna autonoma fordon, fjärrstyrda robotar och heterogena sensorer anslutna för att betjäna mångsidiga applikationer. I detta sammanhang har nätverksskivning framträtt som en nyckelteknologi för att effektivt anamma denna nya marknadsmodell.

Kanalkodning

Den kanalkodningstekniker för 5G NR har ändrats från Turbo koder i 4G till polära koder för styrkanaler och LDPC (låg densitet paritetskontrollkoder) för datakanalerna.

Drift i olicensierat spektrum

Liksom LTE i olicensierat spektrum kommer 5G NR också att stödja drift i olicensierat spektrum (NR-U). Förutom Licensassisterad åtkomst (LAA) från LTE som gör det möjligt för operatörer att använda det olicensierade spektrumet för att öka deras operativa prestanda för användare, kommer det i 5G NR att stödja fristående NR-U-olicensierad drift som gör det möjligt att etablera nya 5G NR-nätverk i olika miljöer utan att förvärva driftslicens i licensierat spektrum, till exempel för lokaliserat privat nätverk eller sänka inträdesbarriären för att tillhandahålla 5G -internettjänster till allmänheten.

Elektromagnetisk störning

Det spektrum som används av olika 5G förslag kommer att vara nära den för passiv fjärranalys såsom genom väder och jordobservationssatelliter , i synnerhet för vattenånga övervakning. Störningar kommer att inträffa och kan vara betydande utan effektiva kontroller. En ökning i störning redan inträffat med några andra tidigare intill band användningar. Störningar för satellitoperationer försämrar numeriska väderprognosprestanda med väsentligt skadliga ekonomiska och allmänna säkerhetseffekter i områden som kommersiell luftfart .

Oroarna fick USA: s handelsminister Wilbur Ross och NASA -administratören Jim Bridenstine i februari 2019 att uppmana FCC att fördröja några förslag på spektrumauktioner, vilket avvisades. Ordförandena för husets anslagskommitté och husvetenskapskommittén skrev separata brev till FCC: s ordförande Ajit Pai och bad om ytterligare granskning och samråd med NOAA , NASA och DoD och varning för skadliga konsekvenser för den nationella säkerheten. Tillförordnad NOAA-direktör Neil Jacobs vittnade inför huskommittén i maj 2019 om att out-of-band-utsläpp från 5G kan ge en 30% minskning av väderprognosens noggrannhet och att den resulterande försämringen av ECMWF-modellens prestanda skulle ha resulterat i misslyckande med att förutsäga spåret och alltså effekten av Superstorm Sandy 2012. Förenta staternas flotta i mars 2019 skrev en promemoria som varnade för försämring och kom med tekniska förslag för att kontrollera bandblödningsgränser, för testning och fältning och för samordning av den trådlösa industrin och regulatorer med vädret prognosorganisationer.

Vid världsradiokommunikationskonferensen (WRC) för fyraåriga 2019 förespråkade atmosfäriska forskare en stark buffert på −55 dBW , europeiska tillsynsmyndigheter enades om en rekommendation på −42 dBW och amerikanska tillsynsmyndigheter (FCC) rekommenderade en begränsning på −20 dBW, vilket skulle tillåta signaler 150 gånger starkare än det europeiska förslaget. ITU beslutade om en mellanliggande −33 dBW fram till 1 september 2027 och därefter en standard på −39 dBW. Detta är närmare den europeiska rekommendationen, men även den försenade högre standarden är mycket svagare än den som atmosfæriska forskare åberopat, vilket utlöser varningar från World Meteorological Organization (WMO) om att ITU -standarden, 10 gånger mindre strängare än rekommendationen, ger "potential att avsevärt försämra noggrannheten för insamlad data". En företrädare för American Meteorological Society (AMS) varnade också för störningar och European Center for Medium-Distance Weather Forecasts (ECMWF) varnade strikt och sade att samhället riskerar att "historien upprepar sig" genom att ignorera atmosfäriska forskares varningar (med hänvisning till den globala uppvärmningen , övervakning av vilken kan vara i fara). I december 2019 skickades en tvåpartsbegäran från US House Science Committee till Government Accountability Office (GAO) för att undersöka varför det finns en sådan skillnad mellan rekommendationer från amerikanska civila och militära vetenskapsorgan och tillsynsmyndigheten, FCC.

Säkerhetsproblem

En rapport publicerad av Europeiska kommissionen och Europeiska byrån för cybersäkerhet beskriver säkerhetsfrågorna kring 5G. Rapporten varnar för att inte använda en enda leverantör för en operatörs 5G -infrastruktur, särskilt den som är baserad utanför Europeiska unionen. (Nokia och Ericsson är de enda europeiska tillverkarna av 5G -utrustning.)

Den 18 oktober 2018 släppte ett team av forskare från ETH Zürich , University of Lorraine och University of Dundee en uppsats med titeln "A Formal Analysis of 5G Authentication". Det varnade för att 5G -teknik kan öppna mark för en ny era av säkerhetshot. Tidningen beskrev tekniken som "omogen och otillräckligt testad", och en som "möjliggör förflyttning och åtkomst av mycket högre datamängder och därmed breddar attackytor". Samtidigt rådde nätverkssäkerhetsföretag som Fortinet, Arbor Networks, A10 Networks och Voxility om personliga och blandade säkerhetsutplaceringar mot massiva DDoS -attacker som förutses efter 5G -distribution.

IoT Analytics uppskattar en ökning av antalet IoT -enheter, möjliggjort med 5G -teknik, från 7 miljarder 2018 till 21,5 miljarder år 2025. Detta kan höja attackytan för dessa enheter till en väsentlig skala och kapaciteten för DDoS -attacker, kryptojackning och andra cyberattacker kan öka proportionellt.

På grund av rädsla för potentiell spionage av användare av kinesiska utrustningsleverantörer har flera länder (inklusive USA, Australien och Storbritannien i början av 2019) vidtagit åtgärder för att begränsa eller eliminera användningen av kinesisk utrustning i sina respektive 5G -nät. Kinesiska säljare och den kinesiska regeringen har förnekat påståenden om spionage. Den 7 oktober 2020 släppte det brittiska parlamentets försvarskommitté en rapport där det hävdades att det fanns tydliga tecken på samverkan mellan Huawei och den kinesiska staten och det kinesiska kommunistpartiet. Det brittiska parlamentets försvarskommitté sa att regeringen borde överväga att ta bort all Huawei -utrustning från sina 5G -nät tidigare än planerat.

Felaktig information och kontrovers

Hälsa

Det finns en lång historia av rädsla och ångest kring trådlösa signaler som föregår 5G -teknik. Oron för 5G liknar dem som har kvarstått under 1990- och 2000 -talen. De fokuserar på franshävdar att icke-joniserande strålning utgör faror för människors hälsa. Till skillnad från joniserande strålning kan icke-joniserande strålning inte ta bort elektroner från atomer. CDC säger "Exponering för intensiva, direkta mängder icke-joniserande strålning kan leda till skador på vävnad på grund av värme . Detta är inte vanligt och främst oroande på arbetsplatsen för dem som arbetar med stora källor för icke-joniserande strålningsanordningar och instrument. " Vissa förespråkare för frynshälsa hävdar att regleringsstandarderna är för låga och påverkas av lobbygrupper.

Många populära böcker med tvivelaktiga förtjänster har publicerats i ämnet, inklusive en av Joseph Mercola som hävdar att trådlös teknik orsakade många tillstånd från ADHD till hjärtsjukdomar och hjärncancer. Mercola har riktat skarp kritik för sin anti-vaccinationism under COVID-19-pandemin och varnade av FDA för att sluta sälja falska COVID-19-läkemedel genom sin online- alternativmedicinverksamhet .

William Broad skrev i New York Times 2019 och rapporterade att RT America började sända program som länkar 5G till skadliga hälsoeffekter som "saknar vetenskapligt stöd", till exempel "hjärncancer, infertilitet, autism, hjärttumörer och Alzheimers sjukdom". Broad hävdade att kraven hade ökat. RT America hade kört sju program på detta tema i mitten av april 2019 men bara ett under hela 2018. Nätverkets täckning hade spridit sig till hundratals bloggar och webbplatser.

I april 2019 blockerade staden Bryssel i Belgien ett 5G -försök på grund av strålningsregler. I Genève , Schweiz , stoppades en planerad uppgradering till 5G av samma anledning. Swiss Telecommunications Association (ASUT) har sagt att studier inte har kunnat visa att 5G -frekvenser har någon hälsoeffekt.

Enligt CNET , "parlamentsledamöter i Nederländerna uppmanar också regeringen att titta närmare på 5G. Flera ledare i USA: s kongress har skrivit till Federal Communications Commission som uttrycker oro över potentiella hälsorisker. I Mill Valley, I Kalifornien blockerade stadsfullmäktige distributionen av nya trådlösa 5G -celler. " Liknande bekymmer väcktes i Vermont och New Hampshire . Den amerikanska FDA citeras och säger att den "fortsätter att tro att de nuvarande säkerhetsgränserna för mobiltelefonernas radiofrekvensexponering förblir acceptabla för att skydda folkhälsan." Efter kampanj av aktivistgrupper, antog en rad små orter i Storbritannien, inklusive Totnes, Brighton och Hove, Glastonbury och Frome, resolutioner mot implementering av ytterligare 5G -infrastruktur, även om dessa resolutioner inte har någon inverkan på utbyggnadsplaner.

COVID-19-konspirationsteorier och mordbrand

Den Världshälsoorganisationen publicerade mythbuster infographic att bekämpa konspirationsteorier om COVID-19 och 5G.

Eftersom introduktionen av 5G-teknik sammanföll med tiden för COVID-19-pandemin , utgjorde flera konspirationsteorier som cirkulerade online en länk mellan SARS-CoV-2 och 5G. Detta har lett till att dussintals mordbrand har utförts på telekommaster i Nederländerna (Amsterdam, Rotterdam, etc.), Irland ( Cork , etc.), Cypern, Storbritannien ( Dagenham , Huddersfield , Birmingham , Belfast och Liverpool ), Belgien (Pelt), Italien ( Maddaloni ), Kroatien ( Bibinje ) och Sverige. Det ledde till minst 61 misstänkta mordbrandattacker mot telefonmaster endast i Storbritannien och över tjugo i Nederländerna.

Under de första månaderna av de pandemiska anti-lockdown-demonstranterna vid protester över svar på COVID-19-pandemin i Australien sågs med anti-5G-tecken, ett tidigt tecken på vad som blev en bredare kampanj av konspirationsteoretiker för att koppla pandemin med 5G-teknik . Det finns två versioner av 5G-COVID 19-konspirationsteorin:

  1. Den första versionen hävdar att strålning försvagar immunsystemet, vilket gör kroppen mer sårbar för SARS-CoV-2 (viruset som orsakar COVID-19).
  2. Den andra versionen hävdar att 5G orsakar COVID-19. Det finns olika varianter på detta. Vissa hävdar att pandemin täcker sjukdomen orsakad av 5G-strålning eller att COVID-19 har sitt ursprung i Wuhan eftersom staden var "marsvinstaden för 5G".

Marknadsföring av tjänster som inte är 5G

I olika delar av världen har operatörer lanserat många olika märkesvaror, till exempel " 5G Evolution ", som annonserar för att förbättra befintliga nätverk med hjälp av "5G -teknik". Dessa pre-5G-nät är dock en förbättring av specifikationerna för befintliga LTE-nät som inte är exklusiva för 5G. Även om tekniken lovar att leverera högre hastigheter och av AT&T beskrivs som en "grund för vår utveckling till 5G medan 5G -standarderna håller på att slutföras", kan den inte anses vara sann 5G. När AT&T tillkännagav 5G Evolution, 4x4 MIMO, tekniken som AT&T använder för att leverera de högre hastigheterna, hade redan införts av T-Mobile utan att märkas med 5G-namnet. Det påstås att ett sådant varumärke är ett marknadsföringsgrepp som kommer att orsaka förvirring med konsumenterna, eftersom det inte är klart att sådana förbättringar inte är sanna 5G.

Historia

  • I april 2008 samarbetade NASA med Geoff Brown och Machine-to-Machine Intelligence (M2Mi) Corp för att utveckla en femte generationens kommunikationsteknik, även om det till stor del handlar om att arbeta med nanosats.
  • År 2008 bildades det sydkoreanska IT-FoU-programmet för "5G mobila kommunikationssystem baserade på strålningsdelning med flera åtkomst och reläer med gruppsamarbete".
  • I augusti 2012 grundade New York University NYU Wireless, ett tvärvetenskapligt akademiskt forskningscenter som har bedrivit banbrytande arbete inom trådlös 5G-kommunikation.
  • Den 8 oktober 2012 säkrade Storbritanniens universitet i Surrey £ 35 miljoner för ett nytt 5G -forskningscenter, som finansieras gemensamt av den brittiska regeringens investeringsfond för brittiska forskningspartnerskap (UKRPIF) och ett konsortium av viktiga internationella mobiloperatörer och infrastrukturleverantörer, inklusive Huawei , Samsung , Telefonica Europe, Fujitsu Laboratories Europe, Rohde & Schwarz och Aircom International . Det kommer att erbjuda testmöjligheter till mobiloperatörer som är angelägna om att utveckla en mobilstandard som använder mindre energi och mindre radiospektrum, samtidigt som den levererar högre hastigheter än nuvarande 4G med ambitioner om att den nya tekniken ska vara klar inom ett decennium.
  • Den 1 november 2012 startar EU-projektet "Mobil och trådlös kommunikation möjliggör för tjugo tjugo informationssamhället" (METIS) sin verksamhet mot definitionen av 5G. METIS uppnådde ett tidigt globalt samförstånd om dessa system. I denna mening spelade METIS en viktig roll för att skapa samförstånd mellan andra externa större intressenter inför global standardiseringsverksamhet. Detta gjordes genom att initiera och ta itu med arbetet i relevanta globala forum (t.ex. ITU-R), liksom i nationella och regionala tillsynsorgan.
  • I november 2012 var iJOIN EU-projektet startade, med fokus på " småcellig " teknik, som är av avgörande betydelse för att dra nytta av begränsade och strategiska resurser, såsom radiovågen spektrumet . Enligt Günther Oettinger , EU -kommissionären för digital ekonomi och samhälle (2014–2019), är "ett innovativt utnyttjande av spektrum" en av nyckelfaktorerna i hjärtat av 5G -framgångar. Oettinger beskrev det vidare som "den väsentliga resursen för den trådlösa anslutningen som 5G kommer att vara huvuddrivrutinen". iJOIN valdes av EU -kommissionen till ett av de banbrytande 5G -forskningsprojekten för att visa tidiga resultat på denna teknik vid Mobile World Congress 2015 (Barcelona, ​​Spanien).
  • I februari 2013 startade ITU-R arbetsgrupp 5D (WP 5D) två studieobjekt: (1) Studie om IMT Vision för 2020 och senare, och; (2) Studera framtida teknologitrender för markbundna IMT -system. Båda syftar till att få en bättre förståelse för framtida tekniska aspekter av mobilkommunikation mot definitionen av nästa generations mobil.
  • Den 12 maj 2013 uppgav Samsung Electronics att de hade utvecklat ett "5G" -system. Kärntekniken har en maxhastighet på tiotals Gbit/s (gigabit per sekund). Vid testning skickade överföringshastigheterna för "5G" -nätet data med 1,056 Gbit/s till ett avstånd på upp till 2 kilometer med användning av en 8*8 MIMO.
  • I juli 2013 kom Indien och Israel överens om att gemensamt arbeta med utveckling av femte generationens (5G) telekomteknologi.
  • Den 1 oktober 2013 vinner NTT ( Nippon Telegraph and Telephone ), samma företag som lanserar världens första 5G -nätverk i Japan, minister för inrikes- och kommunikationspris vid CEATEC för 5G FoU -insatser.
  • Den 6 november 2013 tillkännagav Huawei planer på att investera minst 600 miljoner dollar i FoU för nästa generations 5G -nät som kan hastigheter 100 gånger högre än moderna LTE -nät.
  • Den 3 april 2019 blev Sydkorea det första landet som antog 5G. Bara timmar senare lanserade Verizon sina 5G -tjänster i USA och bestred Sydkoreas påstående om att bli världens första land med ett 5G -nät, eftersom Sydkoreas 5G -tjänst påstås lanserades inledningsvis för bara sex sydkoreanska kändisar så att Sydkorea kan hävda titeln att ha världens första 5G -nätverk. Faktum är att de tre största sydkoreanska telekommunikationsföretagen ( SK Telecom , KT och LG Uplus ) lade till mer än 40 000 användare i sitt 5G -nät på lanseringsdagen.
  • I juni 2019 blev Filippinerna det första landet i Sydostasien för att lansera ett 5G -nätverk efter att Globe Telecom kommersiellt lanserade sina 5G -dataplaner för kunder.
  • AT&T ger 5G -tjänster till konsumenter och företag i december 2019 inför planerna att erbjuda 5G i hela USA under första halvåret 2020.

Andra applikationer

Bilar

5G Automotive Association har marknadsfört kommunikationstekniken C-V2X som först kommer att användas i 4G. Det ger kommunikation mellan fordon och infrastrukturer.

Allmän säkerhet

Missionskritisk push-to-talk (MCPTT) och missionskritisk video och data förväntas ytterligare i 5G.

Fast trådlöst

Fasta trådlösa anslutningar erbjuder ett alternativ till fast bredband ( ADSL , VDSL , fiberoptik och DOCSIS -anslutningar) på vissa platser.

Trådlös videoöverföring för sändningsprogram

Sony har testat möjligheten att använda lokala 5G -nät för att ersätta SDI -kablarna som för närvarande används i sändningskamera.

Se även

Referenser

externa länkar

  • Media relaterat till 5G på Wikimedia Commons
Föregås av
Mobiltelefoni generationer Lyckades med