Według IDC, w 2020 r. do Internetu Rzeczy (IoT) będzie podłączonych aż 212 mld urządzeń. Aby zapewnić tym urządzeniom stabilne połączenie sieciowe, konieczny jest rozwój sieci 4G LTE w kierunku nowej generacji sieci 5G.

Obecne standardy przepustowości i pojemności sieci nie sprostają ogromnej liczbie urządzeń, które w nieodległej przyszłości będą komunikować się w Internecie. Standard 5G jest jednak wciąż we wczesnej fazie rozwoju, a w planach wciąż pozostaje wiele propozycji i kwestii do przedyskutowania. Jednakże jedno jest pewne – standard 5G będzie inny niż wszystkie dotychczasowe w historii rozwoju sieci komórkowych skupiających się na sprostaniu zupełnie innym wyzwaniom. Podczas gdy projektantom wcześniejszych sieci – od 1G do 4G – zależało przede wszystkim na poprawieniu jakości połączeń i szybkości transferu danych, w przypadku sieci 5G głównym celem będzie inteligencja. Zmieni się też sposób pomiaru wydajności sieci 5G. Liczba bitów na sekundę to obecnie standardowy sposób mierzenia wydajności sieci. W 5G tę jednostkę zastąpi liczba bitów na dżul, herc, metr kwadratowy pokrycia czy na złotówkę. To dlatego, że pomiary takie jak efektywność energetyczna, wydajność spektrum radiowego, niezawodność i koszty będą kluczowe dla 5G.

Co to oznacza? Sieć 5G będzie nie tylko zapewniać szybkie połączenia komórkowe, ale także zwiększy pojemność sieci. Będzie musiała też rozwiązać bardziej złożone wyzwania składające się z komunikacji sieciowej i zasobów obliczeniowych, aby mechanizmy inteligencji były dostępne na „wyciągnięcie ręki” dla użytkowników, a także dla urządzeń podłączonych do IoT. Przewiduje się, że 5G będzie pierwszym standardem sieciowym dostosowanym do wymagań Internetu Rzeczy także od strony energooszczędności. W tej kolejnej generacji sieci możliwości komunikacyjne i moc przetwarzania będą rozproszone, a mechanizmy inteligentnego zarządzania będą obejmować sieć i urządzenia mobilne, umożliwiając nawet najmniejszemu podłączonemu urządzeniu dostęp do dużej mocy obliczeniowej i realizowania złożonych obliczeń.

Wymagania dla sieci piątej generacji

Oficjalne wymagania dotyczące 5G nie zostały jeszcze zdefiniowane, ale operatorzy, producenci i instytucje akademickie mają już opracowane możliwe scenariusze. Oczekuje się, że 5G zapewni minimalną przepustowości co najmniej 1 Gb/s, maksymalnie osiągając ok. 10 Gb/s przy opóźnieniach na poziomie kilku milisekund. W Europie konsorcjum METIS (Mobile and wireless communications Enablers for the Twenty-twenty Information Society) koncentruje się na określeniu podstaw systemów 5G. Prognozuje m.in., że 5G zapewni prawdziwie powszechną, nieograniczoną mobilną komunikację poprzez terminale wyposażone w funkcje sztucznej inteligencji. Mają pojawić się nowe aplikacje w takich obszarach, jak e-zdrowie czy komunikacja M2M (Machine-to-Machine).

Z perspektywy sieci, 5G wymaga ścisłej integracji istniejących i przyszłych standardów. Rosnące zapotrzebowanie na mobilną komunikację będzie wymagać nowych sposobów zwiększenia pojemności sieci, jak gęste rozmieszczenie małych komórek czy inteligentne sterowanie ruchem i mechanizmy odciążania sieci. Nieustannie rosnące zużycie energii w sieciach bezprzewodowych wymaga wdrożenia nowych mechanizmów kontroli zużycia energii w celu redukcji poboru prądu. Ponadto jest potrzeba stworzenia autonomicznego zarządzania siecią z powodu jej złożoności i niejednorodności.

Rdzeń sieci 5G

Ewolucja w kierunku 5G będzie wiązała się z wprowadzeniem zmian nie tylko w sieciach radiowych, ale także w sieci szkieletowej, gdzie potrzebne będzie nowe podejście do projektowania sieci, aby zapewnić łączność z coraz większą liczbą użytkowników i urządzeń. Tendencją jest oddzielanie sprzętu od oprogramowaniem i przenoszenie wielu funkcji sieciowych do warstwy oprogramowania. Sieć SDN zakłada oddzielenie funkcji kontrolnych od warstwy transportu danych. W efekcie, dzięki centralizacji i możliwości programowania, sterowanie przepływem danych w sieciach można będzie znacznie zautomatyzować.

Wielu producentów, organizacji i operatorów sieciowych – skupionych w ramach Europejskiego Instytutu Norm Telekomunikacyjnych (ETSI) – podejmuje wysiłki mające na celu znormalizowanie funkcji wirtualizacji sieci. Wprowadzenie rozwiązań programowych jest bowiem znacznie szybsze niż instalacja dodatkowych specjalistycznych urządzeń realizujących określone funkcje sieciowe. Takie podejście zwiększy możliwości adaptacyjne sieci i znacznie ułatwi skalowanie. Dzięki temu też wdrażanie nowych funkcji sieciowych stanie się znacznie szybsze.

Wyzwania

Piąta generacja bezprzewodowych sieci komórkowych musi pokonać podstawowe wyzwania, z którymi borykają się istniejące sieci komórkowe, np. zaoferować wyższe przepustowości, doskonałą wydajność w całej sieci i dobry zasięg zarówno w gęsto zaludnionych miejscach, jak i w obszarach leśnych czy wiejskich. Istotne będzie też zużycie energii i koszt transferu informacji. Aby sprostać tym wyzwaniom, systemy 5G będą wykorzystywać architekturę wielowarstwową składającą się z makrokomórek – różnego rodzaju małych komórek, przekaźników i komunikacji M2M. To umożliwi energooszczędne działanie i spełnienie różnych wymagań użytkowników w zakresie QoS.

Realizacja tej wizji i oczekiwań wymaga rozwiązania problemów związanych zakłóceniami i zarządzaniem nimi (np. regulacja mocy nadajników, powiązania między komórkami sieci). Jest to szczególne istotne w tego typu współdzielonych sieciach (np. kiedy różne urządzenia pracują w tym samym współdzielonym, licencjonowanym spektrum). Eksperci uważają, że istniejące systemy zarządzania zakłóceniami nie będą w stanie rozwiązać problemów zarządzania interferencjami w wielowarstwowych sieciach 5G, w których użytkownicy mają różne priorytety w dostępie do pasma.

Branża sieci bezprzewodowych ciężko pracuje, starając się sprostać wyzwaniom jakie wiążą się z opracowaniem standardu 5G. W zamian możemy liczyć, że za kilka lat jakość dostępu do Internetu znacznie się poprawi i będą do niego podłączone małe i duże urządzenia we wszelkich możliwych lokalizacjach.

Podziel się na:
  • Facebook
  • Google Bookmarks
  • LinkedIn