Teknologi baharu sering mengikuti kitaran gembar-gembur klasik Gartner, berkembang daripada inovasi awal kepada keghairahan dan kekecewaan kepada pencerahan dan produktiviti akhirnya. 5G tidak terkecuali. Apabila tajuk-tajuk berani dan gembar-gembur mengenai 5G memberi laluan kepada realiti praktikal, penyokong dan pengkritik sama-sama bersetuju bahawa beberapa isu teknikal mesti diselesaikan sebelum 5G mencapai potensi penuhnya. Rangkaian 5G berdasarkan frekuensi gelombang milimeter (mmWave) dalam julat 24-GHz hingga 40-GHz memegang janji paling tinggi untuk sambungan wayarles lebar jalur tinggi dan kependaman rendah. Walau bagaimanapun, mmWave teknologi juga menimbulkan cabaran penyebaran RF yang ketara dan halangan untuk menggunakan rangkaian 5G yang sangat pantas pada skala yang perlu ditangani oleh pereka bentuk untuk membuka kunci potensi 5G di mana-mana sahaja.
Transformasi 5G: Rangkaian tanpa wayar dengan kelajuan seperti serat
Evolusi selular tidak pernah berakhir: pemesejan teks berkemampuan 2G, 3G membawa sambungan internet mudah alih, dan 4G memperkenalkan video streaming mudah alih. 5G Radio Baru, generasi kelima teknologi selular, bersedia untuk berjaya 4G LTE hari ini, memberikan kadar data puncak 100 × lebih cepat daripada 4G, bersama dengan lebar jalur yang lebih tinggi, latensi rendah, ketersediaan yang lebih besar, dan liputan yang lebih konsisten.
5G akan menjadi pemangkin inovasi dalam cara kita hidup, bekerja, dan berhubung, mengubah industri dan meningkatkan kehidupan kita dengan cara yang belum kita bayangkan. Sama seperti percambahan komunikasi serat berkelajuan tinggi merevolusikan internet, rangkaian 5G akan meningkatkan kesambungan mudah alih ke mana sahaja. Kelajuan 5G seperti gentian dengan ketersediaan spektrum 10 × akan mengaburkan garis antara akses berwayar dan tanpa wayar di rumah, pejabat, kilang, dan pemandangan bandar kita.
Aplikasi yang mendapat manfaat daripada prestasi 5G yang tidak dapat ditandingi termasuk kenderaan autonomi sepenuhnya, komunikasi kenderaan ke kenderaan, bangunan pintar dan bandar pintar, telemedicine, robotik perubatan, realiti maya dan tambahan, perkhidmatan berasaskan awan mudah alih. Peningkatan eksponensial dalam peranti yang disambungkan untuk internet dari pelbagai perkara dan kilang pintar IoT industri, gudang, dan arena sukan akan menjadi antara penggerak pertama yang mendapat keuntungan daripada rangkaian 5G swasta.
mmWave: Teknologi 5G yang kita semua mahukan
Sama seperti terdapat pelbagai perisa Wi-Fi dan teknologi wayarles Bluetooth dengan ciri dan tahap prestasi yang berbeza-beza, pembawa mudah alih melancarkan beberapa jenis 5G dengan perbezaan ketara dalam kelajuan dan kependaman berdasarkan spektrum yang digunakan.
Terdapat dua jenis rangkaian 5G utama:
- Rangkaian mmWave 5G super cepat didasarkan pada jalur frekuensi ultra tinggi mulai dari 24 GHz hingga 40 GHz dan bahkan lebih tinggi, memberikan prestasi pantas, lebar jalur lebar, dan "faktor wow" yang diharapkan oleh kebanyakan orang dari 5G. Ini adalah julat frekuensi 5G yang membolehkan filem berdurasi penuh dalam beberapa saat dan bukannya beberapa minit.
- Rangkaian 6G sub-5-GHz - apa yang sedang dialami oleh kebanyakan orang dalam perkhidmatan 5G mereka - menyokong jalur frekuensi pertengahan dan rendah di bawah 6 GHz. Jalur frekuensi rendah kurang dari 1 GHz, dan jalur tengah berkisar antara 3.4 GHz hingga 6 GHz.
Memahami perbezaan antara setiap jenis teknologi 5G sangat penting untuk menangani cabaran penggunaan dan memenuhi harapan pengguna akhir untuk lebar jalur dan kependaman. Jenis 5G yang diterima oleh kebanyakan pengguna hari ini di telefon pintar mereka bukanlah 5G ultra-cepat, multi-gigabit yang mereka harapkan.
Rangkaian 4G LTE secara dramatik lebih perlahan daripada rangkaian mmGave 5G, dengan kelajuan muat turun 4G antara 35 Mbits / s hingga lebih dari 50 Mbits / s. mmWave dapat memberikan kelajuan setinggi 5 Gbits / s, jauh lebih cepat daripada yang mungkin dengan 4G LTE. Kelajuan rangkaian Sub-6-GHz 5G jatuh di antara kelajuan mmWave dan LTE. Walaupun rangkaian sub-6-GHz melebihi 4G LTE dari segi throughput, latency, dan bandwidth, mereka kekurangan prestasi mmWave.
Sebilangan besar pengguna dan pengguna perniagaan tidak akan membayar premium untuk beralih dari 4G ke 5G kecuali mereka melihat peningkatan dramatik dalam kadar data, kependaman, dan lebar jalur. mmWave adalah satu-satunya bentuk teknologi 5G yang menawarkan pengalaman pengguna yang sangat unggul. Ini adalah 5G yang kita semua mahukan.
Peluncuran mmWave 5G: Cabaran dan peluang
Potensi besar teknologi mmWave hadir dengan cabaran besar. Kelajuan rangkaian mmWave dunia nyata sangat berbeza bergantung pada jarak, penyekat isyarat, dan jarak dengan menara 5G terdekat atau sel kecil. Walaupun rangkaian mmWave 5G sangat pantas, ia juga jarak dekat. Untuk menerima isyarat mmWave, pengguna mesti berada dalam blok atau dua dari menara 5G tanpa halangan penglihatan (LOS). Isyarat mmWave frekuensi tinggi mudah disekat oleh bangunan, dinding, tingkap, dan dedaunan, seterusnya mengurangkan julat 5G yang tersedia (Rajah 1). Untuk mengoptimumkan liputan, pembawa dihadapkan dengan memasang banyak sel kecil dalam kepadatan tinggi, menaikkan biaya penggunaan rangkaian mmWave pada skala besar.
Gambar 1: Penyedia perkhidmatan mencabar penggunaan 5G mmWave yang cepat merangkumi jangkauan isyarat terhad, keperluan penglihatan, penembusan bangunan yang buruk, dan liputan dan penyambungan. (Sumber: Movandi) Klik untuk gambar yang lebih besar.
Oleh kerana liputan dan had LOS, teknologi mmWave lebih sesuai untuk persekitaran bandar yang padat. Oleh kerana had jangkauannya, mmWave bukanlah pilihan praktikal untuk kawasan pinggir bandar dan luar bandar, yang terbaik dilayan oleh rangkaian 4G LTE dan sub-6-GHz 5G yang lebih mudah digunakan, lebih mudah digunakan. Penyebaran rangkaian mmGave 5G yang meluas memerlukan pemasangan kabel gentian bawah tanah yang luas. Sehingga ini berlaku, syarikat penerbangan akan terus bergantung pada infrastruktur rangkaian yang ada sementara pasaran beralih ke 5G. Lebih-lebih lagi, telefon pintar masa kini tidak menyokong semua jenis 5G. Namun, Apple dan Samsung dijangka melancarkan produk telefon pintar berkemampuan 5G dalam masa terdekat.
Walaupun jarak, penyebaran isyarat, dan keterbatasan LOS adalah "tumit Achilles" mmWave seperti teknologi canggih pelbagai input, pelbagai antena miniatur, susunan antena yang dapat disesuaikan, dan pengulang aktif pintar dapat menangani cabaran ini dengan berkesan.
Pengulang aktif pintar menyelesaikan cabaran penyebaran isyarat 5G dengan memperkuat isyarat mmWave dan memperluas jangkauan dan liputan rangkaian berasaskan mmWave di persekitaran luar dan di dalam bangunan. Pengulang aktif berfungsi dengan meningkatkan isyarat mmWave, memungkinkan mereka menembusi dinding dan penyekat lain dan membongkok di sekitar bangunan untuk mengatasi masalah LOS tanpa memerlukan reka bentuk antena besar atau backhaul gentian yang mahal (Rajah 2).
Ketika dikerahkan di dalam bangunan, pengulang pintar menguatkan isyarat pancaran yang lemah dan dapat menerangi seluruh ruangan, meningkatkan pengalaman sambungan pengguna dan aplikasi akhir. Penggunaan pengulang aktif secara meluas di rangkaian 5G membolehkan penyedia perkhidmatan melancarkan perkhidmatan 5G mmWave dalaman, luaran dan mudah alih dengan kos 50% lebih rendah.
Gambar 2: Penyelesaian seperti pengulang aktif berasaskan BeamX Movandi dapat meningkatkan liputan stesen pangkalan mmWave sebanyak 90% dengan harga kurang daripada 40% daripada kos capex. (Sumber: Movandi) Klik untuk gambar yang lebih besar.
Semua syarikat penerbangan utama di AS sedang menguji rangkaian mmWave, menyediakan ketersediaan di bandar dan kawasan kejiranan utama yang terpilih. Sub-6-GHz 5G kini lebih banyak tersedia daripada mmWave, dengan pembawa utama melancarkan rangkaian 5G frekuensi rendah kepada banyak pelanggan di kawasan bandar.
Pengendali tahap 1 berpindah ke teknologi mmWave untuk memenuhi keperluan kapasiti rangkaian, kerana permintaan pelanggan diharapkan dapat melebihi kapasitas sub-6-GHz pada tahun 2023, dengan beberapa operator sudah menggunakan jaringan 5G berbasis mmWave. Walaupun pengkritik mmWave berpendapat bahawa rangkaian sub-6-GHz menawarkan liputan yang lebih baik daripada mmWave dan memerlukan lebih sedikit nod radio generasi seterusnya (gNB), spektrum sub-6-GHz yang terhad akhirnya memerlukan penggunaan lebih banyak gNB. Selain itu, mmWave lebar jalur tinggi akan membantu mengurangkan kesesakan rangkaian yang semakin meningkat di kawasan bandar yang sesak, seperti arena sukan, tempat konsert, dan lapangan terbang.
Sementara peralihan ke rangkaian 5G sedang berlangsung, masih ada jalan panjang ke depan hingga 5G menggantikan 4G LTE, mewujudkan janji kelajuan mmWave ultra-cepat dan latensi rendah. Teknologi mmWave adalah kunci untuk membuka potensi 5G. Untuk mencapai matlamat bercita-cita tinggi 5G iaitu latensi rendah, lebar jalur tinggi, kelajuan lebih pantas, dan liputan luas, pembawa utama dan penyedia penyelesaian mmWave bekerjasama untuk mengatasi cabaran mendasar ini.