5G-teknologier sætter fokus på mwc 2016

For mig var det største tema på dette års Mobile World Congress 5G. Overalt hvor jeg gik, så jeg en demo eller et tegn, der erklærede, at 5G kommer snart, selvom den faktiske standard ikke er beregnet til at blive ratificeret indtil 2018. Men i modsætning til overgangen til LTE, ser det ud til at være et tilfælde, hvor næsten alle ønsker at være blandt de første, selvom de ikke er helt sikre på, hvad de endelige 5G-netværk viser sig at være.

Alle de store udbydere af telekommunikationsinfrastruktur og avancerede modemer - Ericsson, Huawei, Nokia, Qualcomm og Intel - havde 5G-demoer på skærmen på udstillingen, og mange var ganske imponerende og lovede hastigheder på 20 GB eller hurtigere. Men en ting, der blev klart for mig, mens jeg talte med mange af disse leverandører, er, at rå hastighed for enhver bruger ikke rigtig er i fokus. I stedet er målet at være i stand til at rumme et stigende antal brugere, der hver især bruger mere og mere indhold via det trådløse netværk, og samtidig arbejde med milliarder flere enheder, der er tilsluttet (via Internet of Things eller IoT), men kan have meget lave rater eller sjældne datakrav.

De flasheste demonstrationer på showet koncentrerede sig om det første område, hvor virksomheder talte om at bruge nyt spektrum, herunder traditionelle 4G-bånd, ulicenseret spektrum (inklusive det, der ofte bruges af Wi-Fi i dag), og mmWave-spektrum - spektrum over 6GHz, som typisk ikke gør t rejser så langt, men er meget mere tilgængelig. Og de fleste af producenterne viste løsninger, der involverede flere radioer, og et stort antal mindre antenner ved hjælp af en teknik kaldet MiMo (multiple-input-multiple-output, også brugt i Wi-Fi).

Et af målene ser ud til at være et enkelt netværk, der kan opdeles eller opdeles mange flere måder med teknologi, der teoretisk giver folk hurtigere forbindelseshastigheder. Nu tror jeg ikke, at de fleste virkelig interesserer sig for forskellen mellem 150 Mbps og 1 Gbps, når de ser på Facebook på deres telefon, men en stor fordel ved den hurtigere hastighed er, at hver forbindelse kan være tændt og slukket for netværket meget hurtigere, hvilket giver større kapacitet.

"Vi er i problemer, " siger Theodore Sizer, leder af forskningslaboratoriet for Nokias Bell Labs, fordi vi bruger så meget mobildata, og denne brug fortsætter kun med at vokse. I 2020, sagde han, har vi brug for nye måder at håndtere både de dramatiske stigninger i den aktuelle brugsform samt behandle millioner af nye enheder, der forventes at være på netværket. Han sagde at gøre dette, vi har brug for en mere alsidig radio med en ny luftgrænseflade designet til at forbinde millioner af brugere og mange IoT-enheder med lav data. Sizer beskrev løsningen som "system af systemer", hvor slutbrugeren ikke skulle have brug for at vide, hvilket netværk den forbinder over.

Nokia viste sin AirScale-radioadgang, som den hævder er den første kommercielt tilgængelige basestation, der understøtter 5G. Systemet bruger 8x8 MIMO og et nyt design til den måde, hvorpå information optimeres inden for de "rammer", der er transmitteret af LTE, der reducerer latenstiden under 1 millisekund. Nokia viste også en modtager, der inkluderer ting som bjælkestyring, tidlig support af mm Wave-teknologier og evnen til at arbejde med både LTE og 5G. En demo viste et testsystem, der var i stand til at levere over 20 Gbps tilslutningsmuligheder.

Rival Ericsson havde et af de største sæt 5G-demoer på udstillingen og viste støtte til den "NX" nye adgang til 5G såvel som udviklede versioner af LTE.

Erik Dahlman, seniorekspert i radioadgangsteknologier til Ericsson Research, sagde, at den nye radiogrænseflade ikke vil være dramatisk anderledes, men er mere en udvikling, der dækker meget mere spektrum. Han talte om, hvordan NX ville omfatte muligheden for at udføre "stråledannelse" - ved hjælp af elektronik til at kontrollere små antenner til at følge en mobil bruger, mens han bare brugte en lille spektrumskive. Oprindeligt test bruger MU-MIMO (multi-user MIMO) såvel som stråledannelse og sporing, idet virksomheden siger, at gennemstrømningen kan være så høj som 30 Gbps. Demoer viste forbindelser på mere end 20 GB.

Dahlman bemærkede, hvordan et 5G-netværk vil drage fordel af mmWave, LTE og Wi-Fi-spektrum, men sagde, at slutbrugeren ikke vil se det. Lige så vigtigt, sagde han, er at forbinde flere websteder og muligheden for at gøre det samlede netværk slankere og lettere at administrere.

Bemærk, at skubbet til højere datahastigheder og for IoT virkelig er "to helt forskellige ting, " forklarede Dahlman, hvordan Ericsson samarbejder med forskellige partnere om specifikke anvendelsessager fra produktion, robotik til bymasseoverførsel.

Qualcomm-ledere demonstrerede en række nye teknikker i sin stand, inklusive mm Wave-teknologi og brug af flere antenner og stråledannelse til forbindelser, selv på steder uden direkte synslinje, ved hjælp af 28 GHz spektrum.

Men en af ​​virksomhedens store meddelelser var, hvordan 5G er et næste trin fra 4G LTE, med flere ledere, der skubber ideen om, at for at klare sig godt med 5G-modemer, skal du allerede have gjort det godt med 4G-modemer, et ikke-så-subtilt grave på Intel. Virksomheden understregede sit nye X16 LTE-modem, der er i stand til 1 Gbps hastighed i år.

Qualcomm lavede en stor aftale om, hvordan 4G, 5G og Wi-Fi-netværk er nødt til at arbejde sammen med samtidig adgang til at skabe et enkelt netværk.

Intel, der annoncerede planer for sit næste generations XMM 7480 LTE-modem på udstillingen, pressede også 5G. Virksomheden viste sin egen mobile 5G-prøveplatform, inklusive en relativt lille testruter, og havde demonstrationer, inklusive en mm Wave-demo ved 60 GHz.

I en præsentation sagde Intels GM fra kommunikations- og enhedsgruppen Aicha Evans "Ingen vil føre alene" og sagde 5G vil kræve et hidtil uset samarbejde.

Intel arbejdede med Ericsson på en række demonstrationer, inklusive en meget synlig en fra SK Telecom, hvor det koreanske luftfartsselskab viste op til 20 Gbps ved hjælp af en Ericsson-basestation og en teknik kaldet netværkskæring.

Ulicenseret spektrum

Qualcomm er også en stor opbakning om brug af ulicenseret spektrum og har bakket op både LTE-U (ved hjælp af LTE over ulicenseret spektrum) og LAA (LTE-assisteret adgang, som ser ud til at vinde mere trækkraft i Europa), som begge bruger regulerede LTE-transportører suppleret med ulicenseret spektrum.

I år var der en forestående fest for MuLTEFire, en lidt anden idé om at bruge LTE-teknologi i de ikke-licenserede bånd, men uden at kræve transportkontrakter eller forbindelser.

Alle de store spillere - Ericsson, Intel, Nokia og Qualcomm sammen med nogle mindre, men måske overraskende virksomheder som Ruckus Wireless - dukkede op ved lanceringen, der lovede "LTE-lignende ydelse, med Wi-Fi-lignende enkelhed." Tanken er, at du får mere pålidelighed og ydeevne, mens du stadig forbliver let at implementere. Ved lanceringen talte mange af leverandørerne om, hvor let dette kunne være, og hvordan det vil være en del af en fremtidig 3GPP Release 13-standard, en kommende udvikling af LTE.

De store LTE-leverandører er alle ombord, men der er stadig uenighed om at bruge de ulicerede bånd til LTE, ofte fra organisationer, der har en interesseret interesse i Wi-Fi-netværk. CableLabs CEO Phil McKinney klagede over, at MuLTEfire, ligesom LTE-U, endnu ikke har gennemgået "objektiv testning", og sagde, at det var vigtigt for systemer at være i stand til at dele spektrum.

Mens et antal af 5G-netværksudstyrsproducenterne talte om muligvis at bruge 5G-systemer som et alternativ til fastnettet bredbåndstjeneste, talte CableLabs for øvrig om Full Duplex DOCSIS, som også ville være en kabelmodel til at levere 10 Gbps både op og ned. Dette er en netop annonceret specifikation, men en symmetrisk service er muligvis mulig ved hjælp af standardindustrikabelbokse på bare få år, ifølge Belal Hamzeh, der leder netværksteknologier til kabelindustriens forskningslaboratorier.

Fortsat mobil vækst

Behovet for yderligere kapacitet synes temmelig klart. Sidste måned opdaterede Cisco sit Visual Networking Index Global Mobile Data Prognose for at vise, at mobiltrafik verden over steg med 74 procent i 2015 til 3, 7 exabyte pr. Måned. Virksomheden siger, at mobildatatrafik er vokset 4.000 gange i løbet af de sidste 10 år og næsten 400 millioner gange de sidste 15 år. Det er interessant, at 4G-forbindelser kun tegner sig for 14 procent af verdensomspændende mobilforbindelser (skønt de udgør 47 procent af trafikken), fordi 3G og endda ældre net i mange dele af verden stadig er udbredt.

Den gennemsnitlige mobilforbindelseshastighed var lidt over 2 Mbps, og videotrafikken tegnede sig for 55 procent af den samlede mobildatatrafik, siger undersøgelsen. Undersøgelsen forudsiger, at i 2020 vil den månedlige globale mobildatatrafik være 30, 6 exabyte, en otte gange stigning; der vil være 11, 6 milliarder mobilforbundne enheder i en verden med 7, 8 milliarder mennesker; og videotrafik stiger med 11 gange og tegner sig for 75 procent af verdens samlede mobildatatrafik.

Tests

Så hvornår kan vi forvente at se disse netværk i den virkelige verden? Standardisering forventes ikke før i 2018, men det ser ikke ud til at nedsætte antallet af forsøg, der foregår forskellige steder i verden.

På et tidspunkt så det ud som om målet ville være at have de første 5G-netværk kørt ved sommer-OL 2020 i Japan, men både luftfartsselskaber og komponentfabrikanter er blevet mere aggressive. Selvom standarden sandsynligvis ikke vil være helt færdig før 2018 eller 2019 tidligst, håber de koreanske teleudbydere at have et rigtigt system igang med vinter-OL 2018, mindre end to år fra nu. Samsung har sagt, at det vil starte forsøg med et 28 GHz-system i Seoul i tide til vinter-OL 2018.

Ericsson, Huawei og Nokia arbejder nu sammen om at opbygge et 5G Test Network Finland (5GTNF). I mellemtiden har Ericsson testet et pre-standard 5G-system ved 15 GHz på Stockholms gader.

I USA har Verizon udført feltforsøg i nogle New Jersey-byer med Samsung, som sagde, at den har foretaget en større prækommerciel prøve med Nokia i Dallas-Fort Worth, herunder test af, hvor godt 5G-signaler trænger indendørs. Det har været ret aggressivt på køreplanerne, hvilket antyder, at det kunne starte en 5G- eller "pre-5G" -tjeneste allerede i næste år.

I mellemtiden siger AT&T også, at det planlægger at begynde at teste 5G i år, og har sagt, at det planlægger at arbejde sammen med Ericsson og Intel, der tester i Austin.

Der er stadig meget, man kan lære af sådanne test, herunder mere om hastighed, interferens og lethed i installationen, og om dette muligvis kan fungere som en bredbåndserstatning i landdistrikter. Et stort spørgsmål vil være, hvordan disse teknologier holder op i de virkelige verdens vejrforhold, og på steder, hvor de skal sameksistere med eksisterende LTE-, Wi-Fi- og Bluetooth-standarder.

Og selvfølgelig er der konkurrerende ideer til standarderne - husk, at det meste af verden bruger FD "frekvensdelingsduplex" -variant af LTE, men China Mobile - den største transportør i det største land - bruger TDD "tidsdelingsduplex." Sælgerne taler alle om at konvergere disse systemer til sidst til en enkelt 5G-standard. EU har underskrevet aftaler om at arbejde med Kina, Sydkorea, Japan og senest Brasilien for at forsøge at sikre, at der findes en enkelt 5G-standard i hele verden. Men konkurrencepres - inklusive patentlicens - har stoppet mange standarder før, så vi ved ikke rigtig, før standarden er komplet.

En ting, der synes klar er, at 5G-teknologi kommer, og at vi sandsynligvis vil se en udvidet version af LTE, forbedringer af "LTE-Advanced" og endda nogle "pre-5G-teknologier" kommer ind på markedet i det næste par år, selvom et komplet 5G-netværk endnu ikke er klar til at gå. Det nye netværk skal være hurtigere og understøtte flere enheder, men for brugerne kan den store gevinst bare være, at det fortsat er pålideligt, mens vi lader os få det indhold, vi ønsker, til en rimelig pris.