Yeni teknolojiler genellikle Gartner'ın klasik heyecan döngüsünü takip ederek başlangıçtaki yenilikçilikten aşırı coşkuya ve hayal kırıklığına, aydınlanmaya ve nihai üretkenliğe doğru ilerliyor. 5G bir istisna değildir. 5G'yi çevreleyen cesur manşetler ve abartılı reklamlar yerini pratik gerçeklere bırakırken, hem savunucular hem de eleştirmenler 5G'nin tam potansiyeline ulaşmasından önce bir dizi teknik sorunun çözülmesi gerektiği konusunda hemfikir. 5 GHz ila 24 GHz aralığındaki milimetre dalga (mmWave) frekanslarını temel alan 40G ağları, yüksek bant genişliği ve düşük gecikmeli kablosuz bağlantı için en fazla ümit vaat ediyor. Ancak mmWave teknoloji Ayrıca, tasarımcıların 5G'nin potansiyelini her yerde ortaya çıkarmak için uğraşması gereken, süper hızlı 5G ağlarının geniş ölçekte konuşlandırılmasında önemli RF yayılım zorlukları ve engelleri de var.
5G dönüşümü: Fiber benzeri hızlara sahip kablosuz ağlar
Hücresel evrim hiç bitmiyor: 2G etkinleştirilmiş kısa mesaj, 3G mobil internet bağlantısı sağladı ve 4G, mobil video akışını sağladı. Beşinci nesil hücresel teknoloji olan 5G Yeni Radyo, önemli ölçüde daha yüksek bant genişliği, daha düşük gecikme süresi, daha fazla kullanılabilirlik ve daha tutarlı kapsama alanıyla birlikte 4G'den 100 kat daha hızlı en yüksek veri hızlarını sunarak günümüzün 4G LTE'sini aşmaya hazırlanıyor.
5G, yaşama, çalışma ve bağlantı kurma şeklimizde inovasyon için bir katalizör olacak, endüstrileri dönüştürecek ve hayatlarımızı henüz hayal etmediğimiz şekillerde iyileştirecek. Tıpkı yüksek hızlı fiber iletişimin yaygınlaşmasının internette devrim yaratması gibi, 5G ağları da her yerde mobil bağlantıyı güçlendirecek. 5x spektrum kullanılabilirliğine sahip fiber benzeri 10G hızları, evlerimizde, ofislerimizde, fabrikalarımızda ve şehir manzaralarımızda kablolu ve kablosuz erişim arasındaki çizgileri bulanıklaştıracak.
5G'nin eşsiz performansından yararlanan uygulamalar arasında tam otonom araçlar, araçtan araca iletişim, akıllı binalar ve akıllı şehirler, teletıp, tıbbi robot teknolojisi, sanal ve artırılmış gerçeklik, mobil bulut tabanlı hizmetler yer alıyor. Nesnelerin interneti ve endüstriyel IoT akıllı fabrikalar, depolar ve spor sahaları için bağlantılı cihazların sayısındaki hızlı artış, özel 5G ağlarından yararlanan ilk hamleler arasında yer alacak.
mmWave: Hepimizin istediği 5G teknolojisi
Tıpkı birden fazla tadın olduğu gibi Wi-Fi Çeşitli özellik ve performans seviyelerine sahip Bluetooth kablosuz teknolojileri ve mobil operatörler, kullanılan spektruma bağlı olarak hız ve gecikme açısından önemli farklılıklar gösteren çeşitli 5G türlerini piyasaya sürüyor.
İki temel 5G ağı türü vardır:
- Süper hızlı mmWave 5G ağları, 24 GHz ile 40 GHz ve hatta daha yüksek arasındaki ultra yüksek frekans bantlarını temel alarak, çoğu insanın 5G'den beklediği olağanüstü hızlı performansı, geniş bant genişliğini ve "şaşırtıcı faktörü" sunuyor. Bu, tam uzunluktaki filmleri dakikalar yerine saniyeler içinde mümkün kılan 5G frekans aralığıdır.
- Şu anda çoğu kişinin 6G hizmetinde deneyimlediği 5 GHz altı 5G ağları, 6 GHz'in altındaki orta ve düşük frekans bantlarını destekliyor. Düşük frekans bantları 1 GHz'den azdır ve orta bantlar 3.4 GHz ile 6 GHz arasındadır.
Her bir 5G teknolojisi türü arasındaki farkları anlamak, dağıtım zorluklarının üstesinden gelmek ve son kullanıcının bant genişliği ve gecikme beklentilerini karşılamak için çok önemlidir. Bugün çoğu kullanıcının akıllı telefonlarında aldığı 5G türü, hemen bekledikleri ultra hızlı, çoklu gigabit 5G değil.
4G LTE ağları, mmWave 5G ağlarından önemli ölçüde daha yavaştır ve 4G indirme hızları yaklaşık 35 Mbit/s ile 50 Mbit/s'nin üzerine kadar değişir. mmWave, 5G LTE ile mümkün olandan çok daha hızlı, 4 Gbit/s'ye kadar yüksek hızlar sunabilir. 6 GHz'in altındaki 5G ağ hızları, mmWave ve LTE hızları arasında bir yere düşer. 6 GHz'in altındaki ağlar, verim, gecikme ve bant genişliği açısından 4G LTE'yi geride bıraksa da mmWave performansının gerisinde kalıyor.
Çoğu tüketici ve iş kullanıcısı, veri hızlarında, gecikmede ve bant genişliğinde önemli gelişmeler görmedikçe 4G'den 5G'ye geçiş için prim ödemeyecektir. mmWave, gözle görülür derecede üstün bir kullanıcı deneyimi sunan tek 5G teknolojisidir. Hepimizin istediği 5G.
mmWave 5G'nin kullanıma sunulması: Zorluklar ve fırsatlar
MmWave teknolojisinin muazzam potansiyeli büyük zorlukları da beraberinde getiriyor. Gerçek dünyadaki mmWave ağ hızları menzile, sinyal engelleyicilere ve en yakın 5G kulesine veya küçük hücreye yakınlığa bağlı olarak büyük ölçüde değişiklik gösterir. mmWave 5G ağları ultra hızlı olsa da aynı zamanda çok kısa menzillidir. MmWave sinyallerini almak için kullanıcıların görüş hattı (LOS) engeli olmayan bir 5G kulesinin bir veya iki blok yakınında olması gerekir. Yüksek frekanslı mmWave sinyalleri binalar, duvarlar, pencereler ve yapraklar tarafından kolayca engellenerek mevcut 5G aralığının daha da azalmasına neden olur (Şekil 1). Kapsamı optimize etmek için taşıyıcılar, yüksek yoğunluklarda çok sayıda küçük hücre kurmakla karşı karşıya kalıyor ve bu da mmWave ağlarının geniş ölçekte konuşlandırılmasının maliyetini artırıyor.
Şekil 1: Servis sağlayıcıların hızlı 5G mmWave dağıtımlarına yönelik zorlukları arasında sınırlı sinyal aralığı, görüş hattı gereksinimleri, zayıf bina penetrasyonu ve kapsama alanı ve bağlantı yer alıyor. (Kaynak: Movandi) Resmin büyük hali için tıklayın.
Kapsama alanı ve LOS sınırlamaları nedeniyle mmWave teknolojisi yoğun kentsel ortamlar için daha uygundur. Menzil sınırlaması nedeniyle mmWave, kurulumu daha kolay, daha uygun fiyatlı 4G LTE ve 6 GHz altı 5G ağlarının en iyi şekilde sunulduğu banliyö ve kırsal alanlar için pratik bir seçim değildir. MmWave 5G ağlarının yaygın şekilde konuşlandırılması, fiber kablonun kapsamlı yer altı kurulumunu gerektirecektir. Bu gerçekleşene kadar, pazar 5G'ye geçerken operatörler mevcut ağ altyapısına güvenmeye devam edecek. Üstelik günümüzün akıllı telefonları 5G'nin her türünü desteklemiyor. Ancak Apple ve Samsung'un yakın gelecekte 5G özellikli yeni akıllı telefon ürünlerini piyasaya sürmesi bekleniyor.
Menzil, sinyal yayılımı ve LOS sınırlamaları mmWave'in "Aşil topuğu" olmasına rağmen, devasa çoklu giriş çoklu çıkış, minyatür anten dizileri, uyarlanabilir hüzme oluşturma ve akıllı aktif tekrarlayıcılar gibi gelişmiş teknolojiler bu zorlukları etkili bir şekilde çözebilir.
Akıllı aktif tekrarlayıcılar, mmWave sinyallerini güçlendirerek ve dış ortamlarda ve binaların içinde mmWave tabanlı ağların menzilini ve kapsama alanını genişleterek 5G sinyal yayılım zorluklarını çözüyor. Aktif tekrarlayıcılar, mmWave sinyallerini güçlendirerek çalışır ve bu sinyallerin duvarlara ve diğer engelleyicilere nüfuz etmelerine ve binaların etrafından bükülerek hantal anten tasarımlarına veya maliyetli fiber ana taşıyıcılarına ihtiyaç duymadan LOS sorunlarının üstesinden gelmelerine olanak tanır.Şekil 2).
Akıllı tekrarlayıcı, bir binanın içine yerleştirildiğinde zayıf ışınlı sinyali güçlendirir ve tüm odayı aydınlatarak son kullanıcı ve uygulama bağlantı deneyimlerini iyileştirir. 5G ağlarında aktif tekrarlayıcıların yaygın kullanımı, servis sağlayıcıların iç mekan, dış mekan ve mobil geliştirilmiş 5G mmWave servislerini %50 daha düşük maliyetlerle başlatmasına olanak tanıyor.
Şekil 2: Movandi'nin BeamX tabanlı aktif tekrarlayıcıları gibi çözümler, yatırım maliyetinin %90'ından daha az bir maliyetle mmWave baz istasyonlarının kapsama alanını %40 oranında artırabilir. (Kaynak: Movandi) Resmin büyük hali için tıklayın.
ABD'deki tüm büyük taşıyıcılar mmWave ağlarını test ediyor ve seçilen büyük şehirlerde ve mahallelerde kullanılabilirlik sağlıyor. 6 GHz altı 5G şu anda mmWave'den daha yaygın olarak mevcut ve büyük operatörler kentsel alanlardaki birçok müşteriye düşük frekanslı 5G ağları sunuyor.
Birden fazla operatörün halihazırda mmWave tabanlı 1G ağlarını konuşlandırması nedeniyle müşteri talebinin 6 yılına kadar 2023 GHz'in altındaki kapasiteyi aşması beklendiğinden, 5. Kademe operatörler ağ kapasitesi gereksinimlerini karşılamak için mmWave teknolojisine geçiyor. MmWave'i eleştirenler, 6 GHz'in altındaki ağların mmWave'den daha iyi kapsama alanı sunduğunu ve daha az yeni nesil radyo düğümü (gNB) gerektirdiğini savunurken, sınırlı 6 GHz'in altındaki spektrum, sonunda daha fazla gNB'nin konuşlandırılmasını gerektirecektir. Üstelik yüksek bant genişliğine sahip mmWave, spor sahaları, konser salonları ve havaalanları gibi kalabalık kentsel alanlarda artan ağ tıkanıklığının hafifletilmesine yardımcı olacak.
5G ağlarına geçiş devam ederken, 5G'nin 4G LTE'nin yerini alıp ultra yüksek mmWave hızları ve düşük gecikme vaadini gerçekleştirmesine kadar hala uzun bir yol var. mmWave teknolojisi, 5G'nin potansiyelini ortaya çıkarmanın anahtarıdır. 5G'nin düşük gecikme süresi, yüksek bant genişliği, daha yüksek hızlar ve geniş kapsama alanı gibi iddialı hedeflerine ulaşmak için büyük operatörler ve mmWave çözüm sağlayıcıları bu temel zorlukların üstesinden gelmek için birlikte çalışıyor.