Реферат на тему 5g интернет

Обновлено: 07.07.2024

5G — одна из самых обсуждаемых технологий конца десятилетия. В августе 2019 она достигла пика завышенных ожиданий согласно Gartner Hype Cycle for Emerging Technologies. Как и во многих аналогичных случаях, информационное пространство насыщено субъективными оценками и фрагментарными сведениями. Постараемся структурировать понимание 5G с точки зрения целей, технологических параметров и пользовательского опыта.

Это новое поколение мобильной связи, обладающее рядом принципиальных преимуществ по сравнению с 4G:

Более высокая скорость передачи данных;
Низкая задержка сигнала;
Возможность подключения большего числа девайсов;
Высокая энергоэффективность;
Многократно возросшая пропускная способность;
Высокая мобильность пользователей.

Ключевым аспектом технологии наряду с параметрами мощности сети является продуктовый подход. Частотные диапазоны, конструктивные особенности станций и программные компоненты будут адаптированы к потребностям различных категорий потребителей — от пользователей гаджетов до промышленных предприятий и городской инфраструктуры.

Раньше каждое поколение мобильной связи опережало предшествующее главным образом по физическим характеристикам. 5G расширяет контекст, предлагая новое понимание технологии: инновационная платформа, на основе которой дополнительный импульс к развитию получат сразу многие отрасли. Это означает появление совершенно новых сервисов, бизнес-моделей, типов взаимодействия между устройствами, производственных цепочек и инфраструктуры.

Поколения в мобильной связи сперва были довольно условным понятием, но в ретроспективе хронология их развития выглядит так:

1G — ~1980. Аналоговая сотовая связь.
2G — ~1990. Первое поколение цифровых мобильных технологий: CDMA, GSM, TDMA. SMS как киллер-фича.
3G — ~2000. Мобильный широкополосный доступ, скорости в несколько мегабит в секунду: EVDO, HSPA, UMTS;
4G — ~2010. Массово доступный мобильный интернет вплоть до гигабитных скоростей: LTE, WiMAX.

В рамках подготовки к развёртыванию сетей пятого поколения мы наиболее близки к единому глобальному стандарту. Его разработку ведёт ряд международных организаций, среди которых:

Основанный для стандартизации технологии 3G консорциум, стал одной из ведущих организаций отрасли, объединив международные регуляторы и корпоративных игроков для совместной разработки стандартов беспроводной связи.

Подразделение ООН, занимающееся коммуникационными технологиями. Оно контролирует процесс стандартизации технологий радиосвязи, осуществляет управление международным радиочастотным спектром.

Работа над 5G началась в 2015 году, когда ITU-R был сформулирован стандарт IMT-2020, содержащий ключевые требования к технологии нового поколения. В сравнении с предыдущим стандартом IMT-Advanced, актуальным для 4G, они выглядят следующим образом:

Пиковая скорость загрузки;1 Гбит/с;20 Гбит/с Скорость загрузки для пользователей;10 Мбит/с;100 Мбит/с Задержка;10 мс;4 мс (1 мс для URLLC) Максимальная скорость перемещения без потери сигнала;350 км/ч;500 км/ч Плотность подключения;100 тыс. устройств/кв.км;1 млн устройств/кв.км Трафик на единицу площади;0,1 Мбит/с/кв.м;10 Мбит/с/кв.м

ITU-R является организатором Всемирной конференции радиосвязи (ВКР или WRC). Каждые три-четыре года на конференции обсуждаются ключевые вопросы развития глобальной радиосвязи и принимаются стратегические решения.

В 2015 в рамках WRC-15 согласовано решение о выделении частотного диапазона 3,4–3,6 ГГц для мобильной широкополосной связи (MBB) — именно эти частоты станут основой 5G для широкого круга пользователей, как минимум, в Европе и США. С 28 октября по 22 ноября 2019 года запланировано проведение WRC-19, на повестке которой, в частности, распределение полос в диапазоне выше 6 ГГц.

В свою очередь, 3GPP взяли на себя разработку технологии радиодоступа (Radio Access Technology) нового поколения — 5G New Radio или 5G NR. Консорциум работает над стандартами и спецификациями, определяющими будущий облик технологии и нового поколения мобильной связи в целом. Наиболее актуальные из них: сборник "Release 15", выпущенный в июне 2018 и содержащий первичные требования к 5G, а также находящиеся в процессе разработки "Release 16" и "Release 17".

Если кликбейтные заголовки и восторженные посты в соцсетях внушили вам, что 5G — это повсеместный охват, гигабитные скорости, и диапазон частот где-то в районе 3-4 ГГц, то вас ввели в заблуждение. Ситуация во многом более прозаичная и сложная.

Во-первых, переход в диапазон более высоких частот не связан напрямую с увеличением скорости. Во-вторых, спектр гораздо обширнее, чем пресловутый диапазон 3,4–3,8 ГГц. 5G будет использовать даже такие "вышедшие из моды" частоты, как 700 МГц, а также забираться выше — вплоть до 70 ГГц.

Наконец, на первых порах не стоит ожидать ошеломляюще высоких скоростей, особенно рядовым пользователям. Разумеется, это реальная перспектива, но прежде чем будет развёрнута инфраструктура в диапазоне миллиметровых волн (mmWave) — наиболее коротких, быстро гаснущих, но обеспечивающих скорости в несколько гигабит в секунду — существующие мощности обеспечат не столь существенный рост параметров.

Основная причина перехода в новые диапазоны — нехватка частот в спектре ниже 6 ГГц. Чтобы предоставить операторам свободные частоты, а заодно и более широкие полосы, в рамках которых можно передавать больше данных, разрабатывается новое поколение мобильной связи.

FR1 включает традиционные частоты, так называемый диапазон sub-6 GHz, то есть ниже 6 ГГц. Часть диапазонов предыдущих поколений будут переданы под нужды 5G благодаря рефармингу частот. Более совершенные технологии кодирования позволят новому поколению связи быть на 30% эффективнее, чем LTE, в том же спектре.

FR2 — принципиально новые частоты миллиметрового диапазона. Они стартуют с отметки в 24 ГГц, поднимаясь до ~50 ГГц и выше в зависимости от страны и оператора. Эти частоты имеют малую дальность распространения и проникающую способность. Их функционирование обеспечат не традиционные базовые станции, а Small cells — многочисленные малые соты.

Ширина полосы определяет объём передаваемых данных. Чем она шире, тем больше информации можно с её помощью доставить. На данный момент наиболее распространённой практикой является выделение полос в 5, 10, 20 МГц, объединяемых вместе до каналов в 100 МГц. Когда диапазоны sub-6 Ghz массово переориентируются на 5G, в них будет возможно расширение полос и до 160 МГц, а в миллиметровом диапазоне речь пойдёт о каналах в 300, 400 и вплоть до 800 МГц для фиксированного доступа, согласно планам Verizon.

На этот счёт ведутся дискуссии: существуют опасения, что дефицит совместимого оборудования увеличит издержки операторов и скажется на качестве работы отечественных сетей. В то же время компромисс рассматривается всерьёз, и, возможно, необходимые частоты будут выделены.

Рефарминг частот — явление не уникальное для 5G, но также примечательное. Дело в том, что каждое последующее поколение мобильной связи отличается от предыдущих не просто сменой диапазона, но и новыми технологиями кодирования. При этом сохраняется возможность работы на базе инфраструктуры предыдущего поколения. То есть станции, задействованные ранее для LTE или, к примеру, для GSM, продолжат функционировать на тех же частотах, но теперь будут передавать данные на основе технологий 5G.

Рефарминг позволит сэкономить на инфраструктуре, обеспечив оптимальное покрытие для сетей нового поколения. Начальный этап их запуска на существующем оборудовании, обслуживающем сети 4G — это фаза NSA (Non-standalone). Позднее по мере подготовки необходимой инфраструктуры мы сможем воспользоваться SA (Standalone) сетями 5G, поддерживающими полный спектр преимуществ нового поколения.

Переход к Standalone архитектуре будет определяться требованиями рынка и в частности потребностями mission critical сервисов. На текущий момент все запущенные и запускаемые сети 5G реализованы на базе non-standalone архитектуры, что подразумевает наличие LTE в качестве базового слоя сети 5G.

5G ассоциируется со сверхскоростным интернетом, AR/VR, умным домом, беспилотным транспортом. Но помимо потребительского назначения у технологии существует и промышленный аспект. Более того, главный заказчик нового поколения связи — именно корпоративный сектор. Самый стремительный рост по объёму передаваемых данных и количеству устройств показывает сегмент интернета вещей, в том числе промышленного.

Как показал мировой опыт коммерческого запуска сетей 5G, число абонентов с терминалами 5G растёт в несколько раз быстрее, чем это было в сетях 3G и LTE. Например, в сетях 3G срок, когда база достигла 500 млн пользователей, составил 10 лет. Такое же число пользователей в сетях 4G появилось за 5 лет. По прогнозам аналитиков, в сетях 5G этот порог будет достигнут за 3 года.

Network slicing — концепция, согласно которой сетевые ресурсы дифференцируются для нужд различных сегментов потребителей. Физическая инфраструктура делится на виртуальные платформы, каждая из которых задействует те ресурсы и технологии, которые лучше всего подходят для решения её задач.

Привычный пользовательский интернет, но более быстрый и качественный. Скорость внутри помещений сможет достигать 1 Гбит/с, а на улице — до 300 Мбит/с. Предельные скорости станут возможны на этапе установки наиболее совершенных антенн, работающих в миллиметровом диапазоне (mmWave). Они удачно впишутся в ландшафт благодаря своим незначительным размерам — например, на столбах, деревьях, стенах зданий.

URLLC — Ultra Reliable and Low Latency Communications / Сверхнадёжные коммуникации с низкой задержкой

Коммуникации, в которых важна не столько скорость, сколько низкая задержка. Это актуально для автономного транспорта, которому в критической ситуации для принятия решения может понадобиться менее миллисекунды. В настоящее время идёт дискуссия о замене подобными технологиями спутниковой навигации.

Межмашинные коммуникации или M2M, а также IoT — отдельный сегмент потребителей связи 5G. Он характеризуется подключением большого числа устройств, чаще всего промышленных, с низким энергопотреблением, для которых основным требованием является стабильность и надёжность подключения. Это, в частности, измерительные устройства, датчики, сенсоры, объекты инфраструктуры умного города.

Для каждого из слоёв подходит определённый спектр частот и инфраструктура:

Радиоволны в диапазоне низких частот, до 1 ГГц, благодаря своей проникающей способности хорошо работают в закрытых помещениях. Они обеспечат работу систем IoT, умных домов, M2M. Также частота 700 МГц может использоваться для обеспечения связью удалённых населённых пунктов.
Средний спектр или mid-band frequencies (1-6 ГГц) сочетает в себе оптимальную ёмкость и покрытие для первичного внедрения eMBB, а далее — URLLC и mMTC.
Миллиметровые волны (>24 ГГц) реализуют всю полноту возможностей 5G. Приоритетная сфера применения — высоконагруженные зоны трафика (хот-споты), массовые скопления пользователей.

Release 16, разрабатываемый 3GPP, дополнит этот перечень новыми сценариями, среди которых:

V2X (Vehicle-to-Everything) — передача данных с низкой задержкой между движущимися беспилотными транспортными средствами и облачными дата-центрами для удалённого управления и обслуживания.
Satellite access — спутниковый доступ.

Про сферы применения 5G сказано более чем достаточно — это популярная тема, и детали интересных кейсов вы можете найти без труда. Перечислим основные из них.

Сюда входит концепция умного дома, производственные и вычислительные мощности (IIoT), инфраструктура умного города. Устройства и системы объединяются в общую сеть с дистанционным управлением и контролем при минимальных задержках. В первом случае это могут быть бытовые приборы, климат-контроль, системы экстренного оповещения. На индустриальных объектах 5G обеспечит быструю качественную связь между станками, измерительными приборами и ЦОДами. Жители городов смогут воспользоваться бесперебойным оперативным доступом к различным сервисам: центрам государственных услуг, городскому транспорту и не только.

Автономные грузоперевозки, городское такси, сельскохозяйственная техника — множество видов транспорта может быть переведено на беспилотный режим с целью обеспечения большей точности, надёжности и безопасности процессов.

Хранение данных, моментальная загрузка и вычисления. Широко применимыми станут облачные приложения, для которых раньше требовалась установка on-premise. Благодаря скоростной передаче данных пользователи и разработчики смогут совершать операции, требующие высокой аппаратной мощности, имея под рукой только мобильный интернет.

Качественная связь с удалёнными регионами позволит оказывать высококлассную поддержку в случае экстренных ситуаций. Во время сложных операций или диагностики с использованием видеопотока 5G обеспечит высокую скорость и разрешение. Также с помощью фитнес-трекеров пользователи смогут передавать свои биометрические параметры в непрерывном режиме для хранения и обработки.

Речь не просто о развлечениях, но и о вполне ответственном применении — системы интерактивного обучения, навигационные системы, сложные инженерные процессы и даже тактильный интернет.

Нередко для сетей нового поколения будет использоваться существующая инфраструктура, доставшаяся в наследство от 4G и более ранних поколений. Благодаря более гибкому кодированию и расширенным каналам передачи данных скорость 5G NR будет на 25-50% превосходить показатели LTE.

Вместе с тем нас ожидает масштабное внедрение как физической инфраструктуры, так и программных решений, которые позволят выжать максимум из 5G.

Для развёртывания standalone сетей будут установлены новые типы станций и передающих устройств. Так как речь идёт о более коротких волнах, которые менее устойчивы к помехам и препятствиям, порождаемым окружающей средой, радиус покрытия каждой базовой станции будет снижаться. В связи с этим потребуется более плотная инфраструктура, состоящая из так называемых Small cells — малых сот.

Как правило, для мобильной связи используются станции мощностью 20-40 Ватт. Их заменят более экономичные станции с низким энергопотреблением, мощность которых колеблется от 2 до 10 Ватт — именно они обеспечат массовое покрытие в высокочастотном диапазоне и гигабитные скорости.

Small cells лучше вписываются в городскую среду, могут быть установлены на мачтах освещения, стенах зданий, остановках общественного транспорта, быть выполнены в виде простого объекта — рекламного лайтбокса или урны.

Сами по себе антенны миллиметрового диапазона выдают быстро затухающий сигнал, имеющий ограниченную направленность — всего 4 градуса. Но, отражаясь от аналогичных антенн на протяжении своего пути, сигнал может сохранять силу и менять направление, достигая пользователя.

Для обеспечения стабильной работы малых сот в зданиях, где конструкции не позволяют сигналу свободно распространяться, применима технология Distributed Antenna System. Базовая станция займёт своё место в техническом блоке, и, будучи соединённой посредством проводной связи с антеннами, сможет передавать сигнал в каждое помещение.

В радиосвязи существует понятие Beamforming — формирование луча. Это процесс направления и концентрации сигнала с определёнными параметрами в определённом направлении. В рамках 5G одним из практических решений для этого станет технология Massive MIMO (Multiple-In Multiple-Out). Она поможет избежать избыточной повсеместной установки микросот.

Под Massive MIMO понимаются станции, состоящие из большого массива антенн, которые смогут более адресно направлять сигнал и обслуживать одновременно нескольких пользователей, избегая помех и потери качества сигнала.

Сегодня очевидно, что внедрение 5G — эволюционный процесс. Как минимум до 2022 года мы видим экономически оправданным запуск фрагментов 5G на базе сети LTE с использованием неавтономной архитектуры — Non-Standalone — от LTE-A к LTE-Evo и далее к 5G NR. Это произойдёт за счёт внедрения отдельных технологий 5G, таких как Massive MIMO, Cloud Air, Short TTI.

На данный момент в мире существует четыре поколения мобильной связи. Считается, что пятое поколение мобильной связи появится к 2020 году. Объяснить это достаточно просто: существует, так называемое, правило десяти лет. Если заглянуть немного в прошлое, можно заметить, что каждое новое поколение мобильной связи появлялось примерно через 10 лет после появления предыдущего: первое поколение появилось в начале 80- годов, второе в начале 90-х, третье в начале 00-х, четвертое в 2009 году. Напрашивается вывод, что первые сети 5G появятся примерно в 2020 году.

. Виртуализированная архитектура 5G

. Потенциальные технологии в стандарте 5G

. Будущее медицины с развитием 5G

. 5G в эволюции автомобилей

Список использованной литературы

В настоящее время ведутся программы по разработке основных очертаний стандарта пятого поколения. Именно поэтому точного определения 5G пока дать нельзя, можно лишь предугадать, какими станут сети после 2020 года.

1. Виртуализированная архитектура 5G

Мобильные технологии прочно вошли в нашу жизнь и продолжают укреплять свои позиции. Сети мобильной связи — это сети операторов, обеспечивающие голосовую связи и выход в интерне с одной стороны, а с другой стороны — многообразный спектр гаджетов, датчиков и умных устройств: от смарт-трекеров в настоящем до умных кофеварок, автомобилей и целых городов в скором будущем.

На сегодняшний день официальные стандарты 5G не сформированы. Передовые игроки мирового телекоммуникационного рынка, среди которых Qualcomm, Huawei, Ericsson, Verizon, AT&T, Nokia и другие, предлагают свои концепции будущих сетей, тестируя их прототипы.

Нужна работа? Есть решение!

Более 70 000 экспертов: преподавателей и доцентов вузов готовы помочь вам в написании работы прямо сейчас.

Ключевой особенностью каждого поколения, о которой заявляют в первую очередь, является скорость передачи данных. Однако это не единственная характеристика. С учетом развития Интернета вещей и, как следствие, увеличения количества подключенных устройств, а также с постоянно возрастающим объемом потребляемого трафика определены следующие требования к пятому поколению:

·Пропускная способность сети свыше 10 Гбит/сек.

·Поддержка одновременного подключения до 100 млн. устройств/км2.

·Распределение между различными услугами необходимого частотного ресурса.

Эффективной технологией, которая позволит сократить объем операторского оборудования и упростить обслуживание инфраструктуры, может стать программно-конфигурированная сеть SDN (Software-Defined Networks). SDN способствует цифровой трансформации компаний и переводу сервисов на облачные технологии. Фундаментальный принцип работы Software-Defined Networks — это дистанционное управление сетью и устройствами передачи данных, т.е. программно.

2. Потенциальные технологии в стандарте 5G

Ожидается, что сети 5G позволят подключать множество устройств, способных устанавливать миллиарды соединений, за счет чего станет возможно создавать новые сервисы в:

Смотрите также: Реферат по теме "Комплексные программы формирования бухгалтерской и налоговой отчетности"

·секторе ИТ и телекома,

·сельском хозяйстве и многих других.

За счет сетей пятого поколения также можно будет улучшить качество использования уже существующих сервисов, где задействованы большие объемы трафика.

Нужна работа? Есть решение!

Более 70 000 экспертов: преподавателей и доцентов вузов готовы помочь вам в написании работы прямо сейчас.

Технология MIMO означает использование нескольких антенн на приемопередатчиках. Технология, успешно применяемая в сетях четвертого поколения, найдет применение и в сетях 5G. При этом если в настоящее время в сетях используется MIMO 2×2 и 4×4, то в будущем число антенн должно увеличиться. Эта технология имеет сразу два весомых аргумента для применения: 1) скорость передачи данных возрастает практически пропорционально количеству антенн, 2) качество сигнала улучшается при приеме сигнала сразу несколькими антеннами за счет разнесенного приема (Receive Diversity).

) Переход в сантиметровый и миллиметровый диапазоны

На данный момент сети LTE работают в частотных диапазонах ниже 3, 5 ГГц. Для полноценного функционирования сетей мобильной связи стандарта 5G необходимо разворачивать сети в более свободных высокочастотных диапазонах. При повышении частоты, на которой передается информация, уменьшается дальность связи. Это закон физики, обойти его можно лишь повышая мощность передатчика, которая ограниченная санитарными нормами. Однако считается, что базовые станции сетей пятого поколения будут располагаться плотнее, чем сейчас, что вызвано необходимостью создать гораздо бОльшую емкость сети. Преимуществом диапазонов десятков ГГц является наличие большого количества свободного спектра.

Для обеспечения высококачественного обслуживания в сетях 5G необходима поддержка как уже существующих стандартов, таких как UMTS, GSM, LTE, так и других, например, Wi-Fi. Базовые станции, работающие по технологии Wi-Fi могут использоваться для разгрузки трафика в особо загруженных местах.

Технология device-to-device позволяет устройствам, находящимся неподалеку друг от друга, обмениваться данными напрямую, без участия сети 5G, через ядро которой будет проходить лишь сигнальный трафик. Преимуществом такой технологии является возможность переноса передачи данных в нелицензируемую часть спектра, что позволит дополнительно разгружать сеть.

Также можно будет использовать на новом уровне приложения виртуальной и дополненной реальности, отмечают в SK Telecom. Например, включать элементы дополненной реальности в образовательный процесс, создавая виртуальные музеи и модели вселенной в классах.

Новые сервисы с использованием 5G могут быть реализованы и в медицине. Например, для организации удаленного мониторинга состояния пациентов. Врач сможет оперативно получать информацию со специальных сенсоров и следить за состоянием пациентов круглые сутки.

Благодаря очень низким задержкам передачи данных 5G также откроет больше возможностей для удаленного проведения операций с использованием робота. Такой сервис особенно актуален для небольших населенных пунктов, где нет хирургов на местах: управляя манипуляциями робота, операцию может провести специалист, находящийся в совершенно другом месте. За счет 5G такой сервис можно будет развернуть в беспроводных сетях.

Скидка 100 рублей на первый заказ!
Акция для новых клиентов! Разместите заказ или сделайте расчет стоимости и получите 100 рублей. Деньги будут зачислены на счет в личном кабинете.
Узнать стоимость

В крупных производственных компаниях, в ритейле, логистике 5G даст возможность использовать больше промышленных роботов, выполняющих различные функции вместо людей, а также дронов. Последние уже сейчас используются на некоторых производствах, но чаще всего управляются с использованием сетей Wi-Fi. 5G позволит охватить большую дистанцию, чем сети Wi-Fi, а благодаря низким задержкам — повысить стабильность работы таких систем.

В пример сервисов, для которых будет иметь преимущество 5G, можно привести и городские системы видеонаблюдения. 5G поможет упростить их развертывание и использование. Сейчас трафик с тысяч камер в городах, в основном, передается по фиксированным сетям. Развернуть такую инфраструктуру — непростая задача, поскольку требуется уложить множество проводов. С помощью 5G можно будет получать терабайты видео высокого разрешения без использования проводов.

Еще один пример — сервис мониторинга транспорта в компаниях. Санджив Атали из Qualcomm полагает, что с появлением сетей нового поколения операторы, выступающие провайдерами такого сервиса, смогу снизить его стоимость. Это станет возможным за счет того, что стоимость одной базовой станции 5G будет ниже стоимости станций для существующих сетей, а также за счет того, что одна базовая станция сможет одновременно обслуживать большее количество устройств, соответственно, для сервиса потребуется меньше базовых станций.

3. Будущее медицины с развитием 5G

Технология 5G (со скоростью Интернета более чем 100 мегабайт в секунду) в скором времени позволит объединять различные технологические устройства и сервисы, что приблизит реальность наступления эры Интернета вещей. Это заставляет специалистов и обывателей все чаще задумываться о том, каким станет мир с этой технологией.

Одним из важных направлений, в котором технологии могут принести заметную пользу обществу, является здравоохранение.

Использование сенсоров и удаленно работающих медицинских устройств предоставят пациентам в отдаленных регионах доступ к передовым медицинским сервисам. Развитие видеоконференций и телемедицины, удаленной диагностики и удаленной хирургии позволит не только преодолеть географический разрыв в предоставлении медицинских услуг, повысить эффективность оказания медицинской помощи в чрезвычайных ситуациях, но и снизить стоимость услуг для пациентов. Объединенные с помощью скоростного Интернета медицинские устройства смогут собирать и передавать данные о пациентах на расстоянии за считанные секунды.

Нужна работа? Есть решение!

Более 70 000 экспертов: преподавателей и доцентов вузов готовы помочь вам в написании работы прямо сейчас.

Повышение юзабилити медицинских устройств, использование больших данных способно повысить точность медицинских диагнозов и снизить количество медицинских ошибок по вине человеческого фактора.

Нательные измерительные устройства уже сегодня стали частью жизни многих пациентов. Использование возможностей телемедицины и применение робототехники в медицине будущего позволит, например, проводить хирургические операции пациентам, находящимся в трудно доступных регионах, в зонах конфликта, где нет доступа к медицинским учреждениям.

Один из примеров успешного применения телемедицины сегодня — бостонская программа организации Partners Healthcare в США, которая помогла более чем трем тысячам больных с заболеваниями сердца использовать домашние приборы для измерения веса, давления и других физических показателей, автоматически направляя эти данные врачам. Специально разработанное программное обеспечение значительно облегчило жизнь пациентов и врачей, снизив количество личных приемов пациентов у врача на 44 процента, что в итоге позволило больнице сэкономить 10 миллионов долларов.

Согласно исследованию консалтингового агентства McKinsey, проведенному в 2015 году, использование аналитики больших данных позволит системе здравоохранения США сэкономить от 350 до 450 миллиардов долларов, оптимизируя расходы по использованию медицинского оборудования, рабочего времени врачей и назначения фармакологических препаратов. Это позволит снизить расходы на медицинское обслуживание для пациентов, даст им возможность получать консультации от лучших врачей и передовое медицинское обслуживание в тех регионах, где пока нет больниц с высокотехнологичным оборудованием.

Объем рынка мобильных технологий и приложений для медицинской диагностики, по оценкам американских экспертов, опубликованным в журнале Trends in Biotechnology в минувшем году, достигнет 27, 6 миллиардов долларов США к 2018 году.

В середине июля в вашингтонском Институте Брукингса прошла панельная дискуссия о проблемах 5G, Интернета вещей и будущем медицины, в которой приняли участие представители госучреждений, бизнеса, науки и здравоохранения.

Участники дискуссии пытались найти ответы на вопросы: как Интернет вещей повлияет на будущее медицины? Позволит ли использование более совершенного, объединенного в умную сеть медицинского оборудования снизить количество медицинских ошибок и повысить эффективность медицинских услуг?

Если предпринимателей, иноваторов и инновационные компании в первую очередь интересует технический прогресс и возможность заработать на нем, то регуляторов больше волнуют потенциальные угрозы и риски для государства, например, вопросы безопасности и конфиденциальности собираемых с помощью технологий персональных данных и возможности их контроля.

Нужна работа? Есть решение!

Более 70 000 экспертов: преподавателей и доцентов вузов готовы помочь вам в написании работы прямо сейчас.

4. 5G в эволюции автомобилей

сеть архитектура устройство медицина

Самоуправляемые транспортные средства — еще одна область, реализация которой потребует сетей связи нового поколения. Автомобили можно будет оснастить сенсорами, считывающими всевозможную информацию о дорожной обстановке: ближайших транспортных средствах, погодных условиях, состоянии асфальта, дорожных знаках и др. На основе этих данных управление поездкой можно осуществлять в автоматическом режиме.

Помимо удобства для водителя машины, оснащение сенсорами автомобилей открывает новые возможности для повышения безопасности на дорогах. По сетям 5G автомобили смогут коммуницировать между собой и принимать мгновенные решения, что делать в той или иной ситуации на основе информации, полученной от других транспортных средств на дороге. Например, автомобиль мог бы пересылать сигнал о своем резком торможении, так чтобы машина, с которой из-за этого угрожает столкновение, могла также резко затормозить в автоматическом режиме. В сетях 4G реализовать такой сервис невозможно, поскольку задержка сигнала слишком велика, чтобы управлять автомобилем в режиме реального времени, считает Санджив Атали из Qualcomm.

В июне 2016 года ABI Research опубликовала прогноз, согласно которому к 2025 году около 67 млн автомобилей будут использовать сервисы 5G [1].

Три миллиона из них — самоуправляемые автомобили. Технология 5G, благодаря более быстрому отклику, станет предпочтительной для широкополосного потокового мультимедиа, отправки диагностической информации сервисному центру, использования в системах V2X (Vehicle-to-Everything — система обмена данными между автомобилем и другими объектами дорожной инфраструктуры, например, с автомобилями, дорожными знаками, разметкой, светофорами; инфраструктура также должна быть подключена к интернету).

Чтобы технология V2X стала реальностью, две области — автомобильная и телекоммуникационная, должны расширить зону охвата 5G-сигнала и обеспечить уверенный приём. ABI Research ожидает, что это станет вполне реальным к 2025 году. 5G позволит мобильным операторам внедрить больше услуг с добавленной стоимостью для автомобильной экосистемы. Аналитики ABI Research ожидают появления новых бизнес-моделей и новых возможностей для автомобильной отрасли благодаря низкой задержке при установке соединения — до 1 мс.

Нужна работа? Есть решение!

Более 70 000 экспертов: преподавателей и доцентов вузов готовы помочь вам в написании работы прямо сейчас.

Список использованной литературы

1.5G WORLD SUMMIT — 2014: Курс прежний — ОТ 4G К 5G Тихвинский В.О. T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2014. Т. 8. № 7. С. 95-96.

.Перспективы развития связи 5G. Олейникова А.В., Нуртай М.Д., Шманов Н.М. Современные материалы, техника и технологии. 2015. № 2 (2). С. 233-235.

.5G — Работа над ошибками предыдущих поколений Мельник С.В. Вестник связи. 2014. № 7. С. 29-30.

.Потребность в 5g. проблемы разработки и тестирования. Вайтакр Я. Вестник связи. 2014. № 8. С. 4-6.

Закажите работу от 200 рублей

Если вам нужна помощь с работой, то рекомендуем обратиться к профессионалам. Более 70 000 экспертов готовы помочь вам прямо сейчас.

На данный момент нет четкого стандарта для сетей пятого поколения, однако, телекоммуникационные компании, среди которых такие как: Huawei, Ericsson, Nokia, уже сейчас предлагают концепцию будущих 5G сетей. Предполагается, что 5G станет последним и обобщенным стандартом для беспроводных технологий.

Возвращаясь к разговору о сетях четвёртого поколения (4G) стоит сказать, что их ключевой особенностью для привлечения абонентов стала высокая скорость. Но, как показала практика, скорость не является ключевым фактором. Не стоит также забывать о таких параметрах как ёмкость сети, задержки при передаче пакетов и прочих факторов. И так как в сетях 5G планируется работа колоссального количества устройств, начиная от кофемашин, холодильников и заканчивая автомобилями, то необходимо серьезное улучшение основных параметров беспроводных сетей, а именно увеличение скорости передачи данных к множеству абонентов, увеличение ёмкости сетей и уменьшение задержек.

Увеличение пропускной способности сети более 10 Гбит/сек.;
Количество одновременных подключений до 100 миллионов устройств на 1 квадратный километр;
Обеспечение уменьшения задержки в сети до 1 мс;
Выделение каждому сервису определённой ёмкости ресурса.

Виртуализация в 5G-сетях

Одной из основных технологий в сетях пятого поколения станет "Интернет вещей". Интернет вещей - это не просто множество различных приборов и датчиков, объединенных между собой проводными и беспроводными каналами связи и подключенных к сети Интернет, это более тесная интеграция реального и виртуального миров, в которых общение производится между людьми и устройствами. Для реализации этого будут применяться такие технологии как беспроводные сенсорные сети и RFID (метод автоматической идентификации объектов). Таким образом, внедрение "Интернет вещей" в сети пятого поколения 5G позволит не только взаимодействовать в единой сети кругу бытовых гаджетов и устройств (смарт-часы, устройства VR, планшеты и смартфоны), но и позволит охватить все сферы деятельности человека (технология умный дом и умный город).

Рисунок 1 - Охват технологии 5G в жизни человека

Стоит также отметить, что технология 5G планирует стать по-настоящему конвергентной технологией. Конвергенция подразумевает под собой группировку отдельных компонентов сети, в единый оптимизированный вычислительный комплекс. Организация этого комплекса планируется с помощью виртуализации оборудования. То есть операторы за счёт набора серверов и DATA-центров будут организовывать виртуальное оборудование для обработки и хранения данных, в то время как физическое оборудование будет использоваться лишь для передачи пользовательского трафика. Таким образом будет уменьшение количества оборудования для одной базовой станции, а если учесть что всё это будет являться неким облаком, то оператор будет иметь доступ в любую точку сети для динамической настройки того или иного сегмента сети.

В основу всего этого будет положена технология SDN - сеть передачи данных, в которой уровень управления сетью отделен от устройств передачи данных и реализуется программно, и NVF - это концепция сетевой архитектуры, предлагающая использовать технологии виртуализации целых классов функций сетевых узлов в виде составных элементов, которые могут быть соединены вместе или связаны в цепочку для создания телекоммуникационных услуг (сервисов).

Рисунок 2 - Виртуализация сетей 5G

За счет виртуализации сети появляется возможность организации такой функции как "сети по запросу".

Рисунок 3 - Сети по запросу в 5G

Как известно, под организацию конкретной задачи сети (сеть смартфонов, умный дом и т.д.) существуют уже готовые решения с набором параметров и конкретным оборудованием. Сети 5G за счет виртуализации и технологии сети "по запросу" предлагают заранее организовать серверы и DATA-центры для операторов с учетом всех требований для сети. Этакое коробочное решение для оператора.

Архитектура сетей пятого поколения

Проблему с покрытием и доступностью к сети было решено изменить путем ориентирования на абонентов, то есть радиопокрытие сети будет подстраиваться под нужды абонентов в отличие от сетей прошлого поколения. Планируется применение автоматических фазированных антенных решёток, способных динамически изменять диаграммы направленности антенных систем. Также планируется использование всего доступного частотного диапазона, в частности использование миллиметрового диапазона на коротких расстояниях.

Облако доступа (Access) - подразумевается включение как распределенных, так и централизованных технологий и систем доступа. Также планируется обратная совместимость с сетями 4G и 3G;
Облако управления (Control) - управление сессиями, мобильностью и качеством услуг;
Транспортное облако (Forward) - физическая передача данных в сеть с высокой надежностью, скоростью и балансировкой нагрузки.

Рисунок 4 - Архитектура сети 5G.

Радиоинтерфейс

Что касается радиоинтерфейса 5G, то планируется увеличение спектральной эффективности в 3 раза по сравнению с сетями четвертого поколения (4G). Это способствует тому, что при одной и той же ширине полосы пропускания передается до 3 раз больше данных, то есть около 6 бит/сек на 1 Гц. Новый радиоинтерфейс планируется быть гибким, легко конфигурируемым и обратно совместимым с сетями 4G и 3G.

Рисунок 5 - Концепция нового радиоинтерфейса

Компанией Huawei было предложено следующее решение для нового интерфейса:

Рисунок 6 - Базовые технологии для радиоинтерфейса в 5G по мнению компании Huawei

SCMA (Sparse Code Multiple Access) - разделение абонентов на базе разреженного кода, при этом нет необходимости в подтверждении о доставке. В этой технологии битовые потоки разных пользователей в одном частотном ресурсе, напрямую преобразуются в кодовое слово при помощи так называемой кодовой книги из определённого набора. Эти коды условно называются квазиортогональными и количество этих кодов довольно большое, и имеет двухмерную структуру. То есть исходный сигнал накладывается на кодовую книгу и уже преобразованный сигнал попадает на радиоинтерфейс. Восстановление сигнала на приемной стороне также производится по кодовой книге.

F-OFDM (Flexibel OFDM) - усовершенствованная технология OFDM позволяющая организовать гибкое разбиение на поднесущие, гибкое изменение длины символов и гибкое изменение циклического префикса. То есть под каждую задачу будет использоваться свой набор параметров.

Polar Code - линейный корректирующий код, основанный на явлении поляризации канала.
На иллюстрации ниже представлены также дополнительные, но, несомненно, важные технологии для сетей 5G.

Дополнительные технологии в сетях 5G

Massive MIMO - передача к одному абоненту до 8 потоков данных. В Massive MIMO абонент может работать с большим количеством антенн одновременно, которые будут формировать очень острые диаграммы направленности. Использование пространственного мультиплексирования нескольких лучей позволит увеличить принимаемый уровень сигнала и подавить интерференцию от других пользователей, тем самым увеличить пропускную способность и спектральную эффективность;

Novel Multiple Access - новые технологии доступа, например, SCMA;
New Full Duplex - позволяет применять одну частоту в разных сотах для разных задач (UpLink и DownLink);

Flexibel Duplex - позволяет организовать гибкую передачу трафика. То есть, например, в UPLink передавать информацию для DownLink;

FBMC/UFMC (Filter Bank Multicarrier, Universal Filter Multi-Carrier) - увеличивает спектральную эффективность, улучшает канальную селективность, позволяет использование в "когнитивном радио";
Adv. Coding and Modulation - применение совокупности технологий модуляций и кодирования, среди которых такие как Non-binary coding, Bit-mapping techniques, Joint coding & modulation;
Ultra-dense networking - позволяет за счет виртуализации организовать сверхплотные сети, за счёт которых на n-ой площади можно будет обслуживать большое количество абонентов, что в свою очередь позволяет строить сложные иерархии сети. Также данная технология позволяет одновременное взаимодействие сот между собой;

Low latency & high reliability - снижение задержки и повышение надежности;
M2M/D2D - передача информации напрямую между устройствами (машинами, девайсами) без участия человека. Расширение покрытия за счет устройств абонентов Построение децентрализованной сети;
High frequency communication - частоты ниже 6 ГГц будут первичными диапазонами для сети 5G. Частоты выше 6ГГц для универсального доступа и магистральной связи. Как видно из рисунка ниже, планируется задействовать частотный диапазон вплоть до 100 ГГц;

Spectrum sharing - совместное использование спектра на разных уровнях разными технологиями доступа.

Управление сетями в 5G будет осуществляться за счет разрабатываемой TelecommunicationOS. То есть различные отрасли и категории пользователей будут использовать одну операционную платформу для доступа к инфраструктуре сети.

Рисунок 14 - Управление сетями 5G

Экспериментальные данные при тестировании технологии 5G

Те, кто следят за новостями развития беспроводных технологий, наверняка уже слышали о том, что не так давно, в июне 2016 года, МегаФон продемонстрировал передачу данных в 1 Гбит/сек на Петербургском международном экономическом форуме. Преодоление порога в гигабит было долгожданным событием еще со времен выхода стандарта для 4G сетей. Но что же творится на мировом рынке?

Меньше месяца назад, на испытании оборудования 5G сетей в Швеции оператор связи Telia совместно с компанией Ericsson продемонстрировали передачу данных на скорости в 15 Гбит/сек на одного пользователя. Время отклика составляло менее 3 мс. Эти показатели более чем в сорок раз выше показателей функционирующей 4G сети. К слову сказать, для сетей пятого поколения разработанной дорожной картой предусмотрены пиковые скорости передачи данных в 20 Гбит/сек. По заявлению руководства оператора Telia, запуск коммерческих 5G сетей планируется уже в 2018 году в Стокгольме и столице Эстонии — Таллине.

Но неизменным лидером на рынке беспроводного оборудования по-прежнему остается компания Huawei. Почти все значимые рекорды в скорости мобильного интернета принадлежат ей и уже несколько лет подряд специалисты Huawei не отдают никому пальму первенства. В июле этого (2016) года на официальном сайте компании появилась информация о том, что совместно с Vodafone им удалось разогнать скорость в сети до 20 Гбит/сек в E-диапазоне. И что самое удивительное, компания Huawei объявила, что к 2018 году в России будет завершено строительство 5G сетей. Естественно сеть будет обслуживать города, в которых пройдет чемпионат мира по футболу. Скорее всего, демонстрация гигабитных скоростей в июне этого года компанией МегаФон является первым шагом на пути к реализации этого проекта.

Несмотря на то, что скорость в 20 Гбит/сек определена Международным союзом электросвязи в качестве базовой, Huawei собирается создать гораздо более скоростные сети, так как на форумах презентуются прототипы базовых станций и приемников, позволяющих поддерживать передачу данных на скорости 115 Гбит/с.

Также гигабитные скорости не являются исключением и для движущихся абонентов, ведь пару месяцев назад Huawei передал 10 Гбит/сек абоненту, движущемуся со скоростью 120 км/ч. Естественно главный успех эксперимента зависит от точности сопровождения абонента диаграммой направленности базовой станции, поддерживающей MIMO и Beamforming.

Заключение

Сейчас довольно сложно говорить о возможностях и сроках реализации коммерческих сетей 5G, при условии, что пока даже не введен стандарт, но производители взялись за сети нового поколения очень резко, и их разработки даже опережают выход стандарта. Если компаниям, участвующим в проекте, удастся добиться поставленных целей, то весь мир сможет получить единую, стабильную, конвергентную и высокодоступную сеть нового поколения, после введения которой уже долгое время не придется создавать и разрабатывать сети нового поколения. Во всяком случае представители Международного союза электросвязи заявляют свои надежды на то, что 5G станет точкой в развитии беспроводных сетей, существенной переделки архитектуры не будет, и нас ждет лишь минорная доработка радиочасти.

Вы можете изучить и скачать доклад-презентацию на тему Технологии 5 G. Презентация на заданную тему содержит 17 слайдов. Для просмотра воспользуйтесь проигрывателем, если материал оказался полезным для Вас - поделитесь им с друзьями с помощью социальных кнопок и добавьте наш сайт презентаций в закладки!

Содержание Введение Виртуализация в 5G сетях Архитектура сетей пятого поколения Потенциальные технологии в стиле 5G Заключение Список использованной литературы

На таком диапазоне частот широкое применение данной модуляции позволит превысить скорость уже существующих сетей

Заключение В 2016 году игроки мирового рынка ожидают появления стандарта сетей 5G в 2018 году, а их развертывания для коммерческого использования – в 2020 году. Пока стандарт не разработан, 5G остается концепцией, в которой сети нового поколения отличаются от предшествующих технологий значительно более высокой пропускной способностью – как минимум в 10 раз выше, чем LTE и способностью передавать большие объемы данных с намного меньшей задержкой.

Список используемой литературы 1. 5G - Работа над ошибками предыдущих поколений / Мельник С.В. Вестник связи. 2014. № 7. С. 29-30. 2. Потребность в 5g. проблемы разработки и тестирования / Вайтакр Я. Вестник связи. 2014. № 8. С. 4-6. 3. Перспективы развития связи 5GОлейникова А.В., Нуртай М.Д., Шманов Н.М. Современные материалы, техника и технологии. 2015. № 2 (2). С. 233-235.

Читайте также: