Når 5g-udrullningen nærmer sig, forbliver spørgsmål

For et par uger siden deltog jeg på Brooklyn 5G-topmødet på NYU Tandon School of Engineering, hvor jeg blev ramt af de fremskridt, der er gjort mod opbygning af 5G-netværk og det usikre, der stadig eksisterer om anvendelser og økonomi i 5G generelt.

Mange deltagere forsikrede mig om, at jeg faktisk ville bruge et 5G-håndsæt ved næste års topmøde, og de fleste var overbeviste om, at vi får brug for de nye netværk til at håndtere stigninger i trafikken.

Husk, at 5G ikke er en enkelt teknologi, men en række teknologier, der arbejder sammen. Det dækker et bredt spektrum fra lavbånd (f.eks. 600 MHz), der kan køre en lang afstand, men med relativt langsommere hastigheder; til midtbånd (såsom 2, 5 eller 3, 5 GHz); til højbånd (f.eks. 28 eller 39 GHz, undertiden kaldet millimeterbølge eller mmBølge), som kan være meget hurtig - jeg har hørt ingeniører tale om teoretiske hastigheder på 5 eller flere Gbps - men rejser ikke meget langt.

Mobilstandarder er for det meste defineret af 3GPP-standardorganet, en gruppe, der omfatter stort set alle de store aktører i det globale mobile økosystem, og som udviklede de grundlæggende standarder for 3G (som navnet antyder) og 4G LTE (oprindeligt på lang sigt udvikling af 3G-standarden). Typisk vedtages disse standarder efterhånden af ​​det endnu bredere ITU-kommunikationsstandardorgan. 3GPP har udstedt nye udgivelser af sine standarder på næsten årlig basis og er på vej mod en 5G-specifikation, der fokuserer på tre hovedområder: forbedret mobilt bredbånd (eMBB), ultra pålidelig Low Latency Communications (URLLC) og massiv maskintype-kommunikation (MMTC).

Af disse er det første det, vi normalt tænker på som en forbrugerapplikation - der får vores telefoner til at arbejde hurtigere - og det er, hvad de fleste af de indledende 5G-implementeringer vil være baseret på. (Nogle tidlige netværk vil også blive anvendt til fast trådløs.) De andre to områder - URLLC og mMTC - er mest til industrielle eller forretningsapplikationer, selvom de kan have forbrugerapplikationer, og jeg hørte fortsat om autonome køretøjer med mobil VR, selvom lyder som mere af en nicheansøgning for mig.

Men det kan være disse mere industrielle og kommercielle applikationer, der virkelig udvikler sig sammen med 5G-standarderne; når alt kommer til alt ser vi allerede telefoner, der lovede "gigabit LTE" på 4G-netværk, og det er svært at forestille sig, hvilke applikationer der kræver større hastighed for de enkelte forbrugere. Stadigvis kan den ekstra hastighed og netværkskonstruktion, der loves af 5G, være nødvendig bare for at håndtere den voksende trafik. Jeg vil tale mere om brugssager i mit næste indlæg.

Networks Ready to Go

Melissa Arnoldi, præsident for teknologi og drift for AT&T-kommunikation, bemærkede behovet for netværk, der håndterer mere trafik mere effektivt, uanset hvilken applikation. Hun sagde, at selskabets mobilnetværk har set 360.000 procent datatrafikvækst siden 2007, og at der ikke er nogen tegn på langsommere. Video tegner sig i øjeblikket for mere end halvdelen af ​​trafikken, og hun forventer, at den vil vokse til 75 procent inden 2020.

5G er nødvendigt for at styre denne trafik såvel som at muliggøre applikationer som forstærket og virtual reality, autonome køretøjer og droner, sagde Arnoldi og bemærkede, at selvkørende biler har brug for høj pålidelighedskonnektivitet og nær realtidsforsinkelse - ideelt set mindre end 5 millisekunder.

Håndtering af denne trafik kræver softwaredefinerede netværk, sagde Arnoldi og bemærkede, at AT&T har været den vigtigste driver bag ONAP (Open Network Automation Platform). Hun forventer, at AT&T flytter 65 procent af sin trafik på softwaredefinerede netværk inden udgangen af ​​året.

AT&T har til hensigt at være den første amerikanske luftfartsselskab, der har mobil standard 5G tilgængelig ved udgangen af ​​året, i 12 byer. Hun drøftede en retailpilot, som firmaet har kørt i Waco, Texas, der indeholdt hundreder af brugere i en butik for at demonstrere, hvordan mmWave kunne arbejde i et sådant miljø, og piloter i Kalamazoo og South Bend, hvor virksomheden skabte en fuld 5G-ende -til-end netværk og så, at mmWave-signaler kunne levere 1 Gbps hastigheder på op til 900 fod uden påvirkning på grund af vejr og signalerne, der trænger igennem materialer bedre end forventet.

Hastigheden er spændende, sagde Arnoldi, men forsinkelse er den store ændring. Hun beskrev derefter applikationer, såsom detailhandel, med fordybende virtual og augmented reality og digital skiltning i stedet for mannequins; sundhedspleje; fremstilling; finansiering, med ting som ATM'er, der tilbyder video over 5G fast trådløs; offentlig sikkerhed; og transport.

Bill Stone, vicepræsident for teknologiudvikling og -planlægning hos Verizon, karakteriserede 5G som en alsidig løsning, der lader operatører "udnytte software og skære netværket til forskellige anvendelsessager." For Verizon vil fast trådløs være den første netværksskive, men det er kun en brugssag og vil hurtigt blive fulgt af mobilt bredbånd, sagde Stone.

Verizons støtte til Verizon 5G Tech Forum var med til at fremskynde 3GPP-processen, og selvom Verizons første produkter ikke vil være helt standardbaserede, havde det til hensigt at flytte til 3GPP-standarden meget hurtigt. Han understregede virksomhedens planer om at bruge større spektrumstykker, hvor det er muligt, øge små celletæthed og flytte til massiv MIMO (flere antenner) i mmWave-bånd, samt øge antallet af antenner i andre bånd.

Stone sagde, at Verizon forventer at være først med 5G fast trådløs, og bemærkede, at det i test allerede kunne levere en 80 Gbps-tjeneste 2.000 meter fra knuden. Men han sagde, at virksomheden stoler på at have kun et netværk med flere skiver, og at virksomhedens prioritering er "Mobile, Mobile, Mobile." Men når han kigger længere væk, sagde han, at en 5G-aktiveret sky og "intelligent kant" såvel som industriel automatiseringsapplikationer vil føre til nye brugssager.

Seizo Onoe, Chief Technology Arkitekt for NTT Docomo, talte om, hvordan Docomo samarbejder med specifikke brancher - bil, jernbane, byggeri, sundhedsvæsen osv. - om gennemførelsen af ​​5G. Et argument kan fremsættes for at indføre 5G, selvom nye applikationer er usikre, sagde han, bare fordi operatører kan se øget datakapacitet med forbedrede omkostninger pr. Bit.

Onoe gentog sit argument fra sidste år, hvilket er, at den forrige generation ofte blomstrer lige før lanceringen af ​​den næste, som skete med forbedret 3G (HSPA +) før 4G LTE-lanceringen, og at branchen historisk set har set stor succes kun med -numrede generationer. Men han foreslog, at samarbejde på tværs af branchen kunne ændre det, da vi ser nye applikationer udvikle sig.

Jeg var mest interesseret i hans idé om, at 5G muligvis var den sidste generation, når det kommer til store teknologiske gennembrud. Onoe sagde, at selv om en bestemt teknologi har defineret hver af de foregående generationer, er 5G faktisk en kombination af teknologier, så 5 kunne være det endelige antal, medmindre vi er i stand til at opfinde et nyt gennembrud inden for teknologi. Stadig bemærkede han, at "marketing-gimmicks" kunne betyde, at vi ser et fremtidig nummer, og at selvom det muligvis er gimmicky, "er det frihed."

Udviklingen af ​​5G

Mange af præsentationerne fik mere detaljerede oplysninger om teknologien og standarderne, og hvordan disse udvikler sig.

Peiying Zhu, en Huawei Fellow, forklarede, hvordan 3GPP i øjeblikket har godkendt version 15 af sin standard, herunder en ikke-selvstændig (NSA) version, der beskriver, hvordan 5G-enheder kunne fungere på et netværk, der for det meste er baseret på den samme infrastruktur som 4G LTE netværk. Hun sagde, at arbejdet hurtigt bevæger sig mod en enkeltstående (SA) version af denne standard (en, hvor både radioer og kernen i netværket er designet til 5G), ligesom arbejdet med en udgivelse 16, som vil tilføje flere funktioner.

Release 15 understøtter for det meste forbedret mobil båndbredde (eMBB), mens senere versioner skal passe til en bredere vifte af IoT-krav, herunder "ultra pålidelig og lav latens kommunikation, fast trådløs adgang og massiv maskintype-kommunikation, " sagde Zhu.

Release 15 inkluderer en "5G New Radio" med en række nye funktioner, og Zhu talte om virkningen af ​​de forskellige ændringer. Hun diskuterede, hvordan test ved hjælp af 3, 5 GHz-spektret viste en forbedring på 10 gange i brugeroplevelsen, med en tiendedel af latenstid og en tiendedel af prisen pr. Bit af eksisterende løsninger, hvilket gør 5G meget imponerende for forbedret mobilt bredbånd. Og Zhu diskuterede andre detaljer, der kunne være en del af version 16 eller senere versioner af specifikationen, der ville muliggøre andre applikationer.

Mikael Höök, direktør for radioforskning for Ericsson-forskning, drøftede også udviklingen af ​​standarden, når den går mod ITU-2020-visionen. Han talte om, hvordan den nye radio er "ultra-lean" (hvilket betyder, at den sænker interferens og tænder ned, når den ikke er i brug), mens han også tilbyder fremadkompatibilitet, så nye muligheder kan tilføjes. Han bemærkede også, hvordan den kan bruge flere antenner, talte om lav latens og sagde, at det brede spektrum ville tilbyde en masse forskellige muligheder.

Höök understregede, at dette kan fungere i mange forskellige applikationer, fra at give meget hurtig dækning i travle gader og pladser til at tilbyde fast trådløst i forstædermiljøer. Han talte også om fabriksautomatisering.

I en paneldiskussion, der fulgte, var der meget debat om, hvorvidt den nye radio var passende til Internet of Things (IoT) -applikationer, hvor Höök nævnte eksisterende 4G-standarder - såsom NB-IOT - og andre, inklusive Zhu og Nokias Antti Toskala, taler om nye IoT-brugssager, der muligvis kræver højere båndbredde eller lavere forsinkelse.

I den industrielle ramme forsøgte nogle af paneldeltagere at besvare et spørgsmål om, hvordan 5G sammenligner med IEEE 802 (Wi-Fi) -standarder, som typisk fungerer på ikke-licenserede spektrum. Höök sagde, at i nogle tilfælde er ulicenseret spektrum godt nok, men ikke når du har brug for "fem nier af pålidelighed." Toskala påpegede funktioner som 3GPP-godkendelse og de tjenester, som telekomfirmaer tilbyder udbydere, men nogle i publikum skubbede tilbage på dette. Zhu talte om, hvordan 5G er designet til sameksistens, så både 5G og 802-baserede standarder kan fungere på de samme steder.

At tale om 5G i smartphones sagde AT & T's Arun Ghosh, direktør for Advanced Wireless Technology Group for AT&T Labs, at der stadig er spørgsmålet om en forretningsmodel, da LTE fungerer temmelig godt. Ghosh sagde, at 5G virkelig handler mere om andre forretningssager, f.eks. I autonome køretøjer, hvor det at have et stort antal biler tilsluttet kan hjælpe i områder som undgåelse af kollision. Men næsten alle paneldeltagere var enige om, at vi skulle forvente håndsæt i den nærmeste fremtid til at understøtte både 5G og 4G LTE, såvel som både mmWave og traditionelt (sub-6GHz) spektrum.

Alle paneldeltagere var stort set enige med Ian Wong fra National Instruments, der sagde, at "millimeterbølgen fungerer bedre end forventet." Mange syntes også at være enige med Zhu, der sagde, at det ville være godt at have globale bands til 5G, og hun foreslog for 3, 5 GHz som et sådant band.

5G og videre

Mens 5G lige er klar til sin første lancering, fortsætter forskningen med at tage det til næste niveau. Mange talere talte om de næste par trin i standarderne, men andre var mere fokuserede på fremtidig forskning.

Thyaga Nandagopal, vicedivisionsdirektør for Computing and Communication Foundations (CCF) -afdelingen ved National Science Foundation, talte om den betydningsfulde forskning, der udføres på universiteter og nationale laboratorier, men tilføjede, at der er en "dødedal" mellem disse institutioner og selskaber. For at forsøge at bygge bro over dette hul har NSF oprettet et program kaldet Platforms for Advanced Wireless Research (PAWR), hvor et industrikonsortium og NSF hver bidrager 50 millioner dollars til at skabe fire byskala platforme til at udføre test til næste generation trådløse systemer. Disse platforme er designet til at give forskere åben adgang til at teste ideer til nye systemer.

De første to systemer er i Salt Lake City og New York. I Salt Lake City skaber University of Utah og Rice University projekter, der er kendt som POWDER (platform for åben trådløs datadrevet eksperimentel forskning) og RENEW (et genkonfigurerbart økosystem til næste generation af trådløs ende til ende).

I New York kaldes projektet COSMOS (Cloud Enhanced Open Software Defined Mobile Wireless Tested for City-Scale Deployment), som vil blive drevet af NYU Wireless, Columbia og Rutgers. COSMOS blev designet til at teste en række nye teknologier i et komplekst bymiljø. Yderligere to platforme er beregnet til at blive udpeget i juli 2019.

Faktisk på konferencen bemærkede Ted Rappaport fra NYU Tandon og en grundlægger af NYU Wireless, at han var imponeret over hastigheden i vedtagelsen af ​​mmWave-teknologi. Han skrev nogle af de tidlige artikler om emnet og var medvirkende til grundlæggelsen af ​​NYU Wireless i 2012 og Brooklyn 5G-konferencen i 2014. Derefter, sagde han, var der skepsis til, hvorvidt mmWave kunne arbejde; den er siden blevet accepteret og er på vej til kommercialisering.

På spørgsmålet om, hvorvidt spredning af små celler med mmWave-teknologi kan være et nyt sundhedsmæssigt problem, sagde Rappaport, mens du "ikke kan bevise et negativt", de anvendte radiofrekvenser er seks størrelsesordener under den frekvens, der er nødvendig for ioniserende stråling af den slags oprettet af røntgenstråler (som korrelerer med en øget sandsynlighed for kræft). Derudover bemærkede han, at små celler og retningsantenner reducerer både styrken og forekomsten af ​​kontakt, og pegede mig på en National Institutes of Health-undersøgelse, som han co-skrev med titlen "Safe for Generations to Come", der udmærker dette.

Senere viste Rappaport mig forskning, som han og andre på universitetet gør ved ting som at bruge 140 GHz-spektrum til endnu hurtigere kommunikation, måske til en fremtidig standard. Andre på konferencen talte også om 90 GHz og højere frekvenser i D-Band.

Det hele afhænger af dit perspektiv; på den ene side er 5G muligvis ved at komme i mål, hvad angår endelig klar til lancering. Men på den anden side er det bare på mange måder at komme i gang.