Når 5g-utrullingen nærmer seg, gjenstår spørsmål

For et par uker siden deltok jeg på Brooklyn 5G Summit på NYU Tandon School of Engineering, hvor jeg ble rammet av fremgangen som er gjort mot å bygge 5G-nettverk og det usikre som fremdeles eksisterer om bruken og økonomien til 5G generelt.

Mange deltagere forsikret meg om at jeg faktisk ville bruke et 5G-håndsett ved neste års toppmøte, og de fleste var overbevist om at vi vil trenge de nye nettverkene for å håndtere økning i trafikken.

Husk at 5G ikke er en eneste teknologi, men en rekke teknologier som jobber sammen. Den dekker et bredt spekter spekter fra lavbånd (for eksempel 600 MHz), som kan reise en lang avstand, men med relativt tregere hastigheter; til midtbånd (for eksempel 2, 5 eller 3, 5 GHz); til høyt bånd (for eksempel 28 eller 39 GHz, noen ganger kalt millimeterbølge eller mmWave), som kan være veldig raskt - jeg har hørt ingeniører snakke om teoretiske hastigheter på 5 eller flere Gbps - men reiser ikke så veldig langt.

Mobilstandarder er stort sett definert av 3GPP-standardorganet, en gruppe som inkluderer praktisk talt alle de store aktørene i det globale mobile økosystemet, og som utviklet de grunnleggende standardene for 3G (som navnet antyder) og 4G LTE (opprinnelig på lang sikt evolusjon av 3G-standarden). Vanligvis blir disse standardene etter hvert vedtatt av det enda bredere ITU-kommunikasjonsstandardorganet. 3GPP har gitt ut nye utgivelser av standardene på nesten årlig basis, og er på vei mot en 5G-spesifikasjon som fokuserer på tre hovedområder: forbedret mobilt bredbånd (eMBB), Ultra Reliable Low Latency Communications (URLLC), og massiv maskintype-kommunikasjon (mMTC).

Av disse er det første det vi vanligvis tenker på som en forbrukerapplikasjon - som gjør at telefonene våre fungerer raskere - og det er det de fleste av de første 5G-distribusjonene vil være basert på. (Noen tidlige nettverk vil også bli distribuert for fast trådløst nettverk.) De to andre områdene - URLLC og mMTC - er mest for industrielle eller forretningsapplikasjoner, selv om de kan ha forbrukerapplikasjoner, og jeg hørte stadig om autonome kjøretøyer med mobil VR, selv om det høres ut som mer en nisjeprogram for meg.

Men det kan være disse mer industrielle og kommersielle applikasjonene som virkelig utvikler seg sammen med 5G-standardene; når alt kommer til alt, ser vi allerede telefoner som lover "gigabit LTE" i 4G-nettverk, og det er vanskelig å se for seg hvilke applikasjoner som vil kreve mer fart for enkeltforbrukere. Fortsatt kan den ekstra hastigheten og nettverksdesignen som 5G lovet, være nødvendig bare for å håndtere økende trafikk. Jeg skal snakke mer om brukssaker i mitt neste innlegg.

Nettverk klar til å gå

Melissa Arnoldi, president for teknologi og drift for AT&T Communications, bemerket behovet for nettverk som håndterer mer trafikk mer effektivt, uansett applikasjon. Hun sa at selskapets mobilnett har hatt 360 000 prosent datatrafikkvekst siden 2007, og at det ikke er "noen tegn til å bremse." Video utgjør i dag mer enn halvparten av trafikken, og hun regner med at den vil vokse til 75 prosent innen 2020.

5G er nødvendig for å styre denne trafikken, så vel som å aktivere applikasjoner som forsterket og virtuell virkelighet, autonome kjøretøyer og droner, sa Arnoldi og la merke til at selvkjørende biler trenger høy pålitelighetsforbindelse og nær sanntid - helst mindre enn 5 millisekunder.

Håndtering av denne trafikken vil kreve programvaredefinerte nettverk, sa Arnoldi, og bemerket at AT&T har vært den viktigste driveren bak ONAP (Open Network Automation Platform). Hun regner med at AT&T vil flytte 65 prosent av trafikken i programvaredefinerte nettverk innen utgangen av året.

AT&T har til hensikt å være den første amerikanske transportøren som har mobil standard 5G tilgjengelig innen utgangen av året, i 12 byer. Hun diskuterte en detaljistpilot firmaet har drevet i Waco, Texas, som inneholdt hundrevis av brukere i en butikk for å demonstrere hvordan mmWave kunne fungere i et slikt miljø, og piloter i Kalamazoo og South Bend, der selskapet opprettet en full 5G-ende til slutt nettverk og så at mmWave-signaler kunne levere hastigheter på 1 Gbps på opptil 900 fot uten påvirkning på grunn av vær og signalene som trenger gjennom materialene bedre enn forventet.

Hastigheten er spennende, sa Arnoldi, men ventetid er den store endringen. Hun beskrev deretter applikasjoner, som detaljhandel, med fordypende virtuell og utvidet virkelighet og digital skilting i stedet for mannequiner; helsevesen; produksjon; økonomi, med ting som minibanker som tilbyr video over 5G fast trådløst; offentlig sikkerhet; og transport.

Bill Stone, visepresident for teknologiutvikling og planlegging ved Verizon, karakteriserte 5G som en flerbruksløsning som lar operatører "utnytte programvare og skive nettverket til forskjellige brukssaker." For Verizon vil fast trådløst være den første nettverksskiven, men det er bare ett brukstilfelle, og vil raskt bli fulgt av mobilt bredbånd, sa Stone.

Verizons støtte av Verizon 5G Tech Forum bidro til å akselerere 3GPP-prosessen, og selv om Verizons første produkter ikke vil være helt standardbaserte, hadde den til hensikt å flytte til 3GPP-standarden veldig raskt. Han la vekt på selskapets planer om å bruke større spektrumbiter der det er mulig, øke små celletetthet og flytte til massiv MIMO (flere antenner) i mmBølgebånd, samt øke antallet antenner i andre bånd.

Stone sa at Verizon regner med å være først med 5G fast trådløst nettverk, og bemerket at i tester kunne det allerede levere en 80 Gbps-tjeneste 2000 fot fra noden. Men han sa at selskapet regner med å ha bare ett nettverk, med flere skiver, og at selskapets prioritering er "Mobile, Mobile, Mobile." Ser han lenger ut, sa han imidlertid at en 5G-aktivert sky og "intelligent kant", så vel som industriell automatiseringsapplikasjoner, vil føre til nye brukssaker.

Seizo Onoe, sjefsteknologearkitekt i NTT Docomo, snakket om hvordan Docomo samarbeider med spesifikke bransjer - bil, jernbane, bygg, helsevesen, etc. - om utrullingen av 5G. Et argument kan stilles for å innføre 5G selv om nye applikasjoner er usikre, sa han, bare fordi operatørene kan se økt datakapasitet med forbedrede kostnader per bit.

Onoe gjentok sitt argument fra i fjor, som er at den forrige generasjonen ofte bommer rett før lanseringen av den neste, som skjedde med forbedret 3G (HSPA +) før 4G LTE-lanseringen, og at industrien historisk sett har sett stor suksess bare med jevnlig -nummererte generasjoner. Men han antydet at tverrindustrielt samarbeid kunne endre det, da vi ser nye applikasjoner utvikle seg.

Jeg var mest interessert i ideen hans om at 5G kan være den endelige generasjonen når det gjelder store teknologiske gjennombrudd. Onoe sa at selv om en bestemt teknologi har definert hver av de foregående generasjoner, er 5G faktisk en kombinasjon av teknologier, så 5 kan være det endelige tallet med mindre vi er i stand til å finne opp et nytt teknologisk gjennombrudd. Likevel bemerket han at "markedsføring av gimmicks" kan bety at vi får se et fremtidig nummer, og at selv om det kan være gimmicky, "er det frihet."

Evolusjonen av 5G

Mange av presentasjonene fikk mer detaljer om teknologien og standardene, og hvordan disse utvikler seg.

Peiying Zhu, en Huawei Fellow, forklarte hvordan 3GPP for øyeblikket har godkjent utgave 15 av sin standard, inkludert en ikke-frittstående versjon (NSA), som beskriver hvordan 5G-enheter kan fungere i et nettverk som stort sett er basert på den samme infrastrukturen som 4G LTE nettverk. Hun sa at arbeidet raskt beveger seg mot en frittstående (SA) versjon av den standarden (en der både radioene og kjernen i nettverket er designet for 5G), i likhet med arbeidet med en utgave 16, som vil legge til flere funksjoner.

Utgivelse 15 støtter for det meste forbedret mobil båndbredde (eMBB), mens senere versjoner bør passe til et bredere spekter av IoT-krav, inkludert "ultra-pålitelig og lav latens kommunikasjon, fast trådløs tilgang og massiv maskintype kommunikasjon, " sa Zhu.

Utgivelse 15 inkluderer en "5G New Radio", med en rekke nye funksjoner, og Zhu snakket om virkningen de forskjellige endringene vil ha. Hun diskuterte hvordan tester som bruker 3, 5 GHz-spekteret viste en forbedring av brukeropplevelsen på 10 ganger, med en tidel av latenstid og en tidel av kostnaden per bit eksisterende løsninger, noe som gjorde 5G veldig imponerende for forbedret mobilt bredbånd. Og Zhu diskuterte andre detaljer som kan være en del av versjon 16 eller senere versjoner av spesifikasjonen som ville muliggjøre andre applikasjoner.

Mikael Höök, direktør for radioforskning for Ericsson Research, diskuterte også utviklingen av standarden når den går mot ITU-2020-visjonen. Han snakket om hvordan den nye radioen er "ultra-lean" (noe som betyr at den senker forstyrrelser og slår seg ned når den ikke er i bruk), mens han også tilbyr fremoverkompatibilitet, slik at nye muligheter kan legges til. Han bemerket også hvordan den kan bruke flere antenner, snakket om lav latens og sa at det brede spekteret vil tilby mange forskjellige funksjoner.

Höök understreket at dette kan fungere i mange forskjellige applikasjoner, fra å gi veldig rask dekning i travle gater og torg, til å tilby fast trådløst i forstadsmiljøer. Han snakket også om fabrikkautomatisering.

I en paneldiskusjon som fulgte var det mye debatt om hvorvidt den nye radioen var passende for Internet of Things (IoT) -applikasjoner, med Höök som nevner eksisterende 4G-standarder - som NB-IOT - og andre, inkludert Zhu og Nokias Antti Toskala, snakker om nye IoT-brukstilfeller som kan kreve høyere båndbredde eller lavere forsinkelse.

I industrielle omgivelser prøvde noen av paneldeltakerne å svare på et spørsmål om hvordan 5G sammenligner med IEEE 802 (Wi-Fi) standarder, som vanligvis fungerer på ulisensiert spekter. Höök sa at i noen tilfeller er ulisensiert spektrum godt nok, men ikke når du trenger "fem niner av pålitelighet." Toskala påpekte funksjoner som 3GPP-godkjenning og tjenestene som telekomfirmaene tilbyr leverandører, men noen i publikum presset tilbake på dette. Zhu snakket om hvordan 5G er designet for sameksistens, slik at både 5G og 802-baserte standarder kan fungere på de samme stedene.

AT & T's Arun Ghosh, direktør for Advanced Wireless Technology Group for AT&T Labs, snakker om 5G i smarttelefoner, og sa at det fortsatt er spørsmålet om en forretningsmodell, da LTE fungerer ganske bra. Ghosh sa at 5G egentlig handler mer om andre forretningssaker, for eksempel i autonome kjøretøyer, hvor det å ha et stort antall biler tilkoblet kan hjelpe i områder som unngåelse av kollisjon. Men nesten alle paneldeltakerne var enige om at vi skulle forvente at håndsett i løpet av en nær fremtid vil støtte både 5G og 4G LTE, så vel som både mmWave og tradisjonelt (sub-6GHz) spektrum.

Alle paneldeltakerne var ganske enige med Ian Wong fra National Instruments, som sa at "millimeterbølgen fungerer bedre enn forventet." Mange så ut til å være enige med Zhu, som sa at det ville være bra å ha globale band for 5G, og hun gikk inn for 3, 5 GHz som et slikt band.

5G og utover

Mens 5G bare er klar for sin første lansering, fortsetter forskningen med å ta den til neste nivå. Mange foredragsholdere snakket om de neste trinnene i standardene, men andre var mer fokusert på fremtidig forskning.

Thyaga Nandagopal, visedivisjonsdirektør for avdeling for databehandling og kommunikasjon (CCF) ved National Science Foundation, snakket om den betydningsfulle forskningen som gjøres i universiteter og nasjonale laboratorier, men la til at det er en "dødens dal" mellom disse institusjonene og selskaper. For å prøve å bygge bro over dette gapet har NSF laget et program kalt Platforms for Advanced Wireless Research (PAWR), der et industrikonsortium og NSF hver bidrar med $ 50 millioner for å lage fire byskala plattformer for å utføre testing for neste generasjon trådløse systemer. Disse plattformene er designet for å gi åpen tilgang for forskere til å teste ideer for nye systemer.

De to første systemene er i Salt Lake City og New York. I Salt Lake City lager University of Utah og Rice University prosjekter kjent som POWDER (plattform for åpen trådløs datadrevet eksperimentell forskning) og RENEW (et rekonfigurerbart økosystem for neste generasjons trådløs end-to-end).

I New York heter prosjektet COSMOS (Cloud Enhanced Open Software Defined Mobile Wireless Tested for City-Scale Deployment), som vil bli drevet av NYU Wireless, Columbia, og Rutgers. COSMOS ble designet for å teste en rekke nye teknologier i et komplekst bymiljø. Det er planlagt to plattformer til å bli utpekt innen juli 2019.

På konferansen bemerket Ted Rappaport fra NYU Tandon og en grunnlegger av NYU Wireless at han var imponert over hastigheten på å ta i bruk mmWave-teknologi. Han skrev noen av de tidlige artiklene om temaet, og var medvirkende til å grunnlegge NYU Wireless i 2012 og Brooklyn 5G-konferansen i 2014. Da var det en skepsis til om mmWave kunne fungere; den har siden blitt akseptert og er på vei til kommersialisering.

På spørsmål om hvorvidt spredning av små celler med mmWave-teknologi kan være et nytt helseproblem, sa Rappaport mens du "ikke kan bevise noe negativt", radiofrekvensene som brukes er seks størrelsesordener under frekvensen som er nødvendig for ioniserende stråling av den typen opprettet av røntgenstråler (som korrelerer med økt sannsynlighet for kreft). I tillegg bemerket han at små celler og retningsantenner reduserer både kraften og forekomsten av kontakt, og viste meg til en National Institutes of Health-studie som han skrev sammen med tittelen "Safe for Generations to Come" som viser dette.

Senere viste Rappaport meg forskning som han og andre ved universitetet gjør med ting som å bruke 140 GHz spekter for enda raskere kommunikasjon, kanskje for en fremtidig standard. Andre på konferansen snakket også om 90 GHz og høyere frekvenser i D-Band.

Det hele avhenger av ditt perspektiv; på den ene siden kan det hende at 5G nærmer seg målstreken, når det gjelder endelig klar til lansering. Men på den andre er det på mange måter bare å komme i gang.