Jaunās tehnoloģijas veido nākotnes 5G tīklus

Var šķist, ka mobilo sakaru tehnoloģiju ceturtā paaudze tikko uzsita ētera viļņus. Taču tā dēvētā 4G tehnoloģija ir bijusi dažādos veidos kopš 2006. gada, un tagad tā ir plaši pieejama ASV, Eiropas un Āzijas lielpilsētu teritorijās.

Nav brīnums, ka komunikāciju speciālisti sāk domāt par nākamo revolūciju. Tātad, ko mums dos 5G?

Šodien mēs saņemam dažas interesantas spekulācijas no Alcatel-Lucent's Bell Labs un vairākiem draugiem Federiko Bokardi. Šie puiši ir koncentrējušies uz tehnoloģijām, kurām, visticamāk, būs graujoša ietekme uz nākamās paaudzes komunikāciju tehnoloģijām. Viņi ir precīzi norādījuši jaunās tehnoloģijas, kas liks mums pārdomāt tīklu būtību un veidu, kā ierīces tos izmanto.

Pirmā traucējošā tehnoloģija, ko šie puiši ir apguvuši, mainīs domu, ka radio tīkliem ir jābūt šūnām, kuru centrā ir bāzes stacija. Pašreizējos tīklos tālrunis savienojas ar tīklu, izveidojot augšup un lejupsaiti ar vietējo bāzes staciju.

Šķiet, ka tas mainīsies. Piemēram, arvien lielāka iespēja ir tāda, ka 5G tīkli būs balstīti uz vairākām dažādām frekvenču joslām, kas pārraida informāciju ar atšķirīgu ātrumu un kurām ir ļoti atšķirīgi izplatīšanās raksturlielumi.

Tādējādi ierīce var izmantot vienu joslu kā augšupsaiti ar lielu ātrumu un citu joslu, lai lejupsaiti ar zemu ātrumu vai otrādi. Citiem vārdiem sakot, tīkls tajā brīdī mainīsies atbilstoši ierīces datu prasībām.

Tajā pašā laikā parādās jaunas ierīču klases, kas sazinās tikai ar citām ierīcēm: piemēram, sensori, kas nosūta datus uz serveri. Šīm ierīcēm būs iespēja izlemt, kad un kā visefektīvāk nosūtīt datus. Tas maina tīklu no uz šūnām orientēta uz ierīci orientētu tīklu.

Mūsu vīzija ir tāda, ka uz šūnām orientētai arhitektūrai ir jāattīstās par uz ierīci vērstu arhitektūru: konkrētai ierīcei (cilvēkam vai mašīnai) jāspēj sazināties, apmainoties ar vairākām informācijas plūsmām caur vairākām iespējamām neviendabīgu mezglu kopām, saka Boccardi un co.

Vēl viena jauna tehnoloģija ietvers milimetru viļņu pārraidi papildus pašlaik izmantotajai mikroviļņu pārraidei. Boccardi un co saka, ka mikroviļņu krāsns nekustamais īpašums ir ļoti dārgs. No tā ir tikai aptuveni 600 MHz. Un, lai gan pāreja no analogās uz digitālo televīziju atbrīvo vēl daļu spektra, tas ir salīdzinoši mazs, aptuveni 80 MHz, un par to ir jāmaksā milzīga.

Tāpēc ir dabiski aplūkot milimetru viļņu pārraides garākus viļņu garumus un augstākas frekvences diapazonā no 3 līdz 300 GHz. Tam vajadzētu nodrošināt joslas platuma palielinājumu par lielumu.

Bet tas nebūs pilnīgi gluds. Galvenā problēma ar šīm frekvencēm ir to izplatīšanās īpašības — signālus viegli bloķē ēkas, slikti laikapstākļi un pat paši cilvēki, pārvietojoties starp ierīci un raidītāju.

Taču vajadzētu būt iespējai mazināt lielāko daļu problēmu, izmantojot progresīvas pārraides tehnoloģijas, piemēram, virziena antenas, kas pārslēdzas reāllaikā, kad signāli tiek bloķēti. Viņi saka, ka izplatīšana nav nepārvarams izaicinājums.

Nākamā ir strauji attīstošā vairāku ieeju-vairāku izvadu jeb MIMO tehnoloģija. Bāzes stacijas tiks aprīkotas ar vairākām antenām, kas raidīs daudzus signālus vienlaikus. Turklāt ierīcei var būt vairākas antenas, lai vienlaikus uztvertu un pārraidītu vairākus signālus. Tas ievērojami uzlabo efektivitāti, ar kādu tīkls var izmantot savas frekvences.

Tomēr tas nozīmēs lielākas antenas, iespējams, izkliedētas pa debesskrāpju virsmu. Tas ir labi mūsdienu pilsētās ar lielu virsmu, kas ir salīdzinoši viegli pieejama. To būtu grūtāk pārvaldīt vecākās pilsētās, kur lielus paneļus būs grūtāk noslēpt.

Viedākām ierīcēm vajadzētu arī palīdzēt veidot nākotnes tīklus. Tā vietā, lai signālus maršrutētu bāzes stacija, viedierīces veiks šo darbu, izvēloties starp dažādām iespējām. Mūsdienu viedtālruņiem tam vajadzētu būt samērā vienkāršam uzdevumam.

Un pēdējā traucējošā tehnoloģija, ko šie puiši identificē, ir ierīču iespēja sazināties savā starpā, neizmantojot tīklu. Boccardi un co saka, ka tas būs būtiski turpmāko tīklu izmantošanas veidiem. Piemēram, sensoru tīklā var būt desmit tūkstoši ierīču, kas pārraida temperatūras datus. Tas būs vienkāršāk, ja viņi to varēs nosūtīt no vienas ierīces uz otru, nevis caur vienu bāzes staciju.

Protams, daudzi no šiem notikumiem rada ievērojamas tehnoloģiju problēmas, taču nevienai no tām nevajadzētu būt izcilām. Jauni pētniecības virzieni novedīs pie fundamentālām izmaiņām nākotnes 5G mobilo tīklu dizainā, pārliecināti saka Boccardi un co.

5G nav jautājums par to, vai, bet kad.

Atsauce: arxiv.org/abs/1312.0229 : pieci traucējoši tehnoloģiju norādījumi 5G

paslēpties