מֵידָע

טכנולוגיית 5G: תקשורת סלולרית 5G

טכנולוגיית 5G: תקשורת סלולרית 5G

מערכת התקשורת הסלולרית 5G מספקת ביצועים גבוהים בהרבה בהשוואה לדורות הקודמים של מערכות תקשורת סלולרית.

טכנולוגיית 5G החדשה היא לא רק הגרסה הבאה של תקשורת סלולרית, המתפתחת מ 1G ל 2G, 3G, 4G, אלא היא מספקת גישה חדשה המעניקה קישוריות בכל מקום.

טכנולוגיית 5G שונה מאוד. מערכות קודמות התפתחו יותר על ידי מה שניתן לעשות עם הטכנולוגיה העדכנית ביותר. טכנולוגיית 5G החדשה מונעת על ידי יישומי מודעות לשימושים ספציפיים.

תקשורת סלולרית של 5G מונעת מהצורך לספק קישוריות בכל מקום ליישומים מגוונים כמו תקשורת לרכב, שליטה מרחוק עם משוב בסגנון הפטי, הורדות וידאו ענקיות, כמו גם יישומי קצב נתונים נמוכים מאוד כמו חיישנים מרוחקים ומה שמכונה IoT, האינטרנט של הדברים.

5G מסוגל לספק גמישות רבה בהרבה ולכן הוא מסוגל לתמוך במגוון רחב יותר של יישומים, החל מדרישות Internet of Things בקצב נתונים נמוך ועד יישומי קצב נתונים מהירים מאוד ויישומי חביון נמוכים מאוד.

תקן 5G

כמו כל המערכות הנפוצות, גם התקשורת הניידת 5G נשלטת על ידי סדרת סטנדרטים. בנוי על 2G GSM, 3G UMTS ואז 4G LTE, תקן 5G נמצא בחסות 3GPP - פרויקט השותפות מהדור השלישי.

ל- 3GPP מספר קבוצות עבודה שונות, שכל אחת מהן מתייחסת לאלמנטים שונים של הסטנדרטים הנדרשים. הם מסתמכים על מומחה בענף שנותן מזמנם וממומן על ידי חברות תקשורת סלולריות רלוונטיות. באופן זה הסטנדרטים נכתבים ומפותחים.

על ידי קיום ארגון תעשייתי ראשי השולט בתקנים, בעלי עניין יכולים להשפיע על הסטנדרטים כדי להבטיח שהתקבלות הפונקציונליות הנדרשת. מכיוון שהתקן הוא בינלאומי לא רק שחברות שונות יכולות לעבוד על אלמנטים שונים במערכת ולדעת שהם יפעלו זו בזו, אלא גם עבור המשתמש, יכולות כמו נדידה זמינות ועלות הטלפונים, השיחות וכו 'מופחתת כתוצאה מכך. של חיסכון בקנה מידה וכו '.

תקני 3GPP מתעדכנים כמהדורות ספציפיות - כל שחרור של אלמנטים זיקוק שכבר תוארו, ומציג פונקציונליות חדשה. במהדורות קודמות היו הסטנדרטים של GSM, UMTS ו- LTE. כאשר 5G התחיל להתפתח, גם הוא שולב בתקנים.


שחרור 3GPP
שחרור 3GPPתאריך הוצאהפרטים
מהדורות קודמות--GSM, UMTS ו- LTE
שחרור 14אמצע 2017אלמנטים בדרך ל- 5G
שחרור 15סוף 2018מפרט שלב 1 5G
שחרור 162020מפרט שלב 2 5G
שחרור 17~ ספטמבר 2021

המהדורות החדשות מכילות גם עדכונים למערכות קודמות - גרסה 14, למשל הכילה אלמנטים חדשים רבים של פונקציונליות עבור LTE וכן עדכונים וכו ', עבור UMTS ו- GSM.


סקירת מערכות סלולריות 5G

עם התפתחות הדורות השונים של תקשורת סלולרית, כל אחד מהם הביא את השיפורים שלו. הדבר נכון גם לגבי טכנולוגיית 5G.

  • דור ראשון, 1G: טלפונים אלה היו אנלוגיים והיו הטלפונים הניידים או הסלולרים הראשונים שהיו בשימוש. אף על פי שהם מהפכניים בזמנם הם הציעו רמות נמוכות מאוד של יעילות וביטחון בספקטרום.
  • דור שני, 2G: אלה התבססו סביב טכנולוגיה דיגיטלית והציעו יעילות ספקטרום טובה בהרבה, אבטחה ותכונות חדשות כגון הודעות טקסט ותקשורת בקצב נתונים נמוך.
  • דור שלישי, 3G: מטרת הטכנולוגיה הייתה לספק נתונים במהירות גבוהה. הטכנולוגיה המקורית שופרה כדי לאפשר נתונים של עד 14 Mbps ויותר.
  • דור רביעי, 4G: זו הייתה טכנולוגיה מבוססת IP בלבד המסוגלת לספק קצב נתונים של עד 1 Gbps.
  • טכנולוגיית 5G: כאשר הועלה לראשונה 5G מספר מקרי שימוש הועברו: העברת נתונים במהירות גבוהה ככל שהורדות הווידאו הופכות להיות גדולות יותר ונפוצות יותר; שליטה מרחוק עם זמן אחזור נמוך - דוגמאות לכלי רכב אוטונומיים המתקשרים עם תשתית ראד בכדי לספק תחבורה בטוחה כמו גם דוגמה למנתחים מנוסים שמסוגלים לבצע ניתוחים עדינים מרחוק באמצעות קישור 5G. שתי הדוגמאות הללו דורשות תקשורת סלולרית עם זמן אחזור נמוך מאוד; יכולת רבה יותר לתקשורת נתונים כללית; יכולת להתאים את קצב הנתונים הנמוך מאוד ותקשורת מזדמנת לאינטרנט של הדברים, IoT שם יש צורך בחיי סוללה ארוכים מאוד.

במקום להציע יותר ממה שהיה בדורות התקשורת הסלולרית הקודמים, טכנולוגיית 5G נדרשה להציע יכולות חדשות וקישוריות בכל מקום. זה ידרוש לא רק שימוש בתחנות בסיס יוצאות שניתן להמיר ל- 5G, אלא גם הרבה יותר תאים קטנים.

דרישות 5G

בהתחלה לעבודה עבור מערכת התקשורת הסלולרית החדשה 5G, נקבעו דרישות המתאר. אלה הוגדרו על ידי ה- ITU כחלק מ- IMT2020. גם עכשיו עם 5G כמערכת תקשורת סלולרית פעילה, כדאי להתייחס לדרישות אלה.


הצעה לביצועים אלחוטיים של 5G
פָּרָמֶטֶרהצעה לביצועים
קצב נתונים שיאלפחות 20Gbps downlink ו- 10Gbps uplink לתחנת בסיס ניידת. זה מייצג עלייה של פי 20 במורד הקישור על פני LTE.
צפיפות חיבור 5Gלפחות מיליון מכשירים מחוברים לקילומטר מרובע (כדי לאפשר תמיכה ב- IoT).
ניידות 5Gגישה של 0 קמ"ש עד "500 קמ"ש לרכב במהירות גבוהה".
יעילות אנרגיה 5Gהמפרט של 5G קורא לממשקי רדיו חסכוניים באנרגיה בעת עומס, אך גם נופלים למצב אנרגיה נמוכה במהירות כאשר אינם בשימוש.
יעילות ספקטרלית 5Gקישור למטה של ​​30 ביט / הרץ והעלאה של 15 ביט / הרץ. זה מניח 8x4 MIMO (8 שכבות מרחביות למטה, 4 שכבות מרחביות למעלה).
קצב נתונים 5G אמיתיהמפרט "רק" דורש מהירות הורדה למשתמש של 100Mbps ומהירות העלאה של 50Mbps.
חביון 5Gבנסיבות אידיאליות, רשתות 5G צריכות להציע למשתמשים זמן אחזור מקסימלי של 4 ms בלבד (לעומת 20 ms עבור LTE).

מערכת תקשורת 5G

מערכת התקשורת הסלולרית הניידת 5G מהווה שינוי משמעותי באופן שבו רשתות התקשורת הסלולרית פועלות. הוגדרו ויושמו טופולוגיות רשת חדשות, רשתות גישה וכדומה.

  • רדיו 5G חדש, NR 5G: רדיו 5G חדש הוא השם החדש של רשת הגישה לרדיו 5G. הוא מורכב מאלמנטים שונים הדרושים לרשת הגישה החדשה לרדיו. באמצעות טכנולוגיה גמישה בהרבה, המערכת מסוגלת לענות על הצרכים השונים והמשתנים של המשתמשים הניידים בין אם הם צומת IoT קטן, או משתמש גבוה נתונים, נייח או נייד.
  • רשת ליבת NextGen 5G: למרות שפריסות ראשוניות של 5G השתמשו ברשת הליבה של LTE או אולי אפילו ברשתות 3G, הרשת נאלצה לעבור למבנה שטוח הרבה יותר כדי לספק את יכולת הנתונים וחביון נמוך הנדרש.

טכנולוגיות 5G

5G משלבת גם טכנולוגיות רבות, רבות מהן חדשות, כדי לאפשר לה לספק את רמות הביצועים הגבוהות ביותר הנדרשות ממנה.

הטכנולוגיות לתקשורת סלולרית 5G כוללות:

  • צורות גל ואפנון: אחד הדיונים העיקריים בעת פיתוח 5G התבסס על סוג צורת הגל שיש להשתמש בה. בסופו של דבר התוכנית התבססה סביב OFDM, כאשר פורמטים של אפנון אמיתי תלויים בקישור ואלה כוללים QPSK, 16QAM, 64QAM, 256QAM ובשביל uplink כאשר משתמשים ב- DFT-OFDM, ניתן להשתמש ב- π / 2-BPSK.

    לעתיד ניתן לפתח צורות אחרות של צורת גל, אך נכון לעכשיו צורת הגל מבוססת סביב OFDM.


  • גישה מרובה: שוב נדונו מגוון תוכניות גישה, אך עבור הרדיו החדש 5G, OFDMA יושם. עבור ה- downlink נעשה שימוש ב- CP-OFDM וב- uplink ניתן היה להשתמש ב- CP-OFDM או DFT-OFDM.

  • תקשורת גל מילימטר: תקשורת סלולרית של גל מילימטר לא יושמה בפריסה הראשונית של מערכת התקשורת הניידת 5 גרם מכיוון שהטכנולוגיה לתקשורת חסכונית של מילימטר לא הייתה מפותחת מספיק. השימוש ב- mmWave לתקשורת סלולרית 5G ידרוש מספר רב של תחנות בסיס בכדי לתת את הכיסוי הנדרש.

    כהכנה ליישום mmWave, תדרים מוקצים ונכנסים לקבוצת ההקצאות FR2 (טווח תדרים 2).


  • MIMO מאסיבי עם היגוי קרן: טכנולוגיות האנטנה עבור 5G סיפקו הזדמנויות משמעותיות לשיפור הביצועים על פני 4G. למרות ש- MIMO שימש עם 4G LTE, הטכנולוגיה נלקחה עוד יותר.

    כמו כן אומצה טכנולוגיית היגוי קרן כדי לאפשר את מיקוד קרני האנטנה של המשדר והמקלט אל הניידים איתם הם מתקשרים. לכל נייד יכול להיות קרן משלו, באמצעות טכנולוגיית אנטנות מתקדמת, וזה מיקד את הכוח המשודר במקום בו הוא נדרש ומפחית הפרעות בין מוביילים. זה נותן שיפור משמעותי בביצועים.


  • רשתות צפופות: צמצום גודל התאים מספק שימוש יעיל בהרבה בספקטרום הזמין. בעוד שתאי המאקרו הגדולים יישמרו לצורך תקשורת כללית, תאים קטנים רבים נוספים ייפרסו כדי להבטיח את היכולת לספק את קיבולת הנתונים.

    השימוש בתאים קטנים יותר מעניק שימוש חוזר בתדירות הרבה יותר גדול וכתוצאה מכך הרשת הכוללת יכולה לספק יכולת נתונים מוגברת באופן משמעותי. מאחר ושימוש בנתונים גדל במהירות, זו דרישה ברורה ודוחקת.

אלו הן כמה מהטכניקות העיקריות המפותחות ונדונות לשימוש בתוך 5G.

ציר זמן ותאריכים של 5G

טכנולוגיית 5G התפתחה במהירות. הפריסות האמיתיות הראשונות עלו לאוויר בשנת 2019, ובמהרה התרחשו פריסות נוספות. למרות שהיו כמה בעיות בקיעת שיניים, רבים הבחינו בעלייה משמעותית במהירות.

מכשירים חדשים הושקו כדי להתאים את הטכנולוגיה החדשה ואלו אפשרו למשתמשים לנצל את מהירויות ההורדה הגבוהות בהרבה.

מדינות רבות היו להוטות לפרוס טכנולוגיית 5G במהירות מכיוון שתקשורת יעילה מאפשרת צמיחה כלכלית ונחשבת כמרכיב חיוני בחיים והתעשייה המודרניים.

הערה לגבי ציר הזמן וההיסטוריה של 5G:

תקשורת סלולרית של 5G הייתה בפיתוח מספר שנים לפני שהיא נפרסה לראשונה, וגם אז גם הפריסה מספר שנים. ההיסטוריה של טכנולוגיית 5G כללה אנשים וחברות רבות לפני פריסתה והשימוש הנרחב בהצלחה.

קרא עוד אודות היסטוריה 5G.

טכנולוגיית התקשורת הניידת 5G מתפתחת במהירות והיא הופכת לטכנולוגיה שכולם מתקדמים אליה. לא רק שהיא תוכל להכיל את המהירויות הסופר-מהירות הנדרשות ממנה, אלא גם תהיה אפשרות להתאים לדרישות קצב הנתונים הנמוכות ליישומי IoT ו- IIoT. ככאלה תקשורת סלולרית 5G תוכל להקיף מספר עצום של יישומים שונים, ולהכיל הרבה מאוד סוגי נתונים שונים.

נושאי קישוריות אלחוטית וקווית:
יסודות תקשורת סלולרית 2G GSM3G UMTS4G LTE5GWiFiIEEE 802.15.4 טלפונים אלחוטיים DECT NFC- תקשורת שדה קרוב רשת יסודות מהו הענן Ethernet נתונים סידוריים USBSigFoxLoRaVoIPSDNNFVSD-WAN
קישוריות אלחוטית וקווית


צפו בסרטון: מיצגי דור חמש בפלאפון (אוֹקְטוֹבֶּר 2021).