Atšķirības un līdzības starp 4G un 5G tīkliem (1)

4G mobilie tīkli šobrīd ir nonākuši straujas popularizēšanas stadijā, un tajā pašā laikā ir sākuši parādīties arī 5G standarti. Vairumam cilvēku šie standarti var nebūt sveši, taču vai jūs tos tiešām saprotat un zināt atšķirību? Nesen tehnoloģiju vietne Android Authority sniedza detalizētu ievadu diviem mobilo sakaru tīkla standartiem 4G un 5G.

4G standarta analīze

4G un LTE tehnoloģijas ir sinonīmi, abas ir esošā 3G bezvadu standarta evolūcijas. Faktiski LTE ir uzlabots 3G veids, kas iezīmē pāreju no hibrīdiem datu/balss tīkliem uz tikai datu IP tīkliem.

Iemesls, kāpēc LTE var sasniegt lielāku datu caurlaidspēju, galvenokārt ir atkarīgs no divām galvenajām tehnoloģijām: MIMO un OFDM. Pēdējais apzīmē ortogonālo frekvenču dalīšanas multipleksēšanu, spektrāli efektīvu shēmu, kas nodrošina lielāku datu pārraides ātrumu un ļauj vairākiem lietotājiem koplietot kopīgu frekvenču joslu.

Vairāku ieeju vairāku izeju (MIMO) tehnoloģija izmanto vairākas antenas pie raidītāja un uztvērēja, vēl vairāk uzlabojot datu caurlaidspēju un spektrālo efektivitāti. Tas izmanto sarežģītas digitālās signālu apstrādes metodes, lai iestatītu vairākas datu plūsmas vienā frekvenču joslā. Agrīnie LTE tīkli var atbalstīt 2x2 MIMO gan augšup, gan lejupsaitē.

LTE standarts izmanto frekvenču dalīšanas dupleksu (FDD) un laika dalīšanas dupleksu (TDD) divus dupleksa darba veidus. Tomēr valdības visā pasaulē gūst peļņu, pārdodot LTE spektru bez jebkādas plānošanas vai apsvērumiem, kā rezultātā šodien LTE ir arī 44 mulsinošas frekvenču joslas.

Visbeidzot, jānorāda, ka ir dažādi LTE tīklu veidi. No patērētāja viedokļa šie veidi galvenokārt atšķiras pēc teorētiskā ātruma.

LTE-Advanced: tilts starp 4G un 5G

LTE-Advanced jeb saīsināti LTE-A ir sākotnējās LTE tehnoloģijas evolūcija uz lielāku joslas platumu, kas sola trīs reizes lielāku ātrumu nekā pamata LTE tīkli.

LTE-A galvenokārt sastāv no 5 daļām, proti, nesēju apkopošanas, uzlabotā MIMO, koordinētā daudzpunktu (CoMP), pārraides stacijas, heterogēna tīkla vai HetNet.

Carrier Aggregation jeb New Prop Sum ir pārraides shēma, kas ļauj apvienot līdz 20 signāliem no dažādiem spektriem vienā datu plūsmā. Pēc tam LTE-A palielinās MIMO antenas konfigurāciju līdz 8x8, lai palielinātu radio strāvas daudzumu, izmantojot stara vadības tehnoloģiju.

Pēc tam koordinēta vairāku punktu tehnoloģija ļauj mobilajām ierīcēm nosūtīt un saņemt radio signālus no vairākām šūnām (šūna, kas attiecas uz ģeogrāfisko apgabalu, ko aptver signāls), lai samazinātu šķērsrunu no citām šūnām un nodrošinātu optimālu veiktspēju arī šūnas malā. Dienvidkorejas operators SK Telecom 2012. gada vasarā ieviesa pasaulē pirmo LTE-A tīklu, izmantojot agrīnu CoMP formu.

Relejs LTE-A iestatījumā ir bāzes stacija, kas izmanto vairāku apgriezienu sakarus šūnas malā. Tas uztvers vājāko signālu, pēc tam uzlabos tā kvalitāti un pārraidīs atkārtoti.

Pēdējā un vissvarīgākā saite ir HetNet — daudzslāņu sistēma, kas sastāv no lielām un mazām vienībām, kas sakrautas, lai radītu lētu joslas platumu. Kā pakāpeniska šūnu arhitektūras attīstība HetNet ir daudz sarežģītāks. Šajā tīklā mazās šūnas pievieno simtiem vai pat tūkstošiem piekļuves punktu mobilajai sistēmai.

Ir vērts atzīmēt, ka, lai gan LTE-A standarts novērš plaisu starp 4G un 5G, daudzējādā ziņā HetNet koncepciju var uzskatīt par līmi starp LTE-A un 5G tīkliem. Tāpēc tik daudzi bezvadu nozares vērotāji atsaucas uz 5G tīkliem kā uzlabotu LTE-A veidu.

Ievadiet 5G

Nākamās paaudzes mobilo tīklu (NGMN) alianse 5G definē šādi:

5G ir visaptveroša ekosistēma, kas nodrošina pilnībā mobilu un savienotu ierīci. Tas uzlabo vērtības radīšanu patērētājiem vērstiem līdzstrādniekiem, izmantojot esošos un jaunus lietošanas gadījumus ar saskaņotu pieredzi, ko nodrošina ilgtspējīgi uzņēmējdarbības modeļi.

Būtībā LTE-A ir 5G radio piekļuves tīkla (RAN) pamats zem 6 GHz, savukārt frekvences no 6 GHz līdz 100 GHz vienlaikus tiks pētītas jaunām tehnoloģijām. Ņemiet, piemēram, MIMO, 5G modernizē tehnoloģiju uz Massive MIMO, kurā antenas konfigurācija lec no 16x16 uz 256x256, kas nodrošinās bezvadu tīkla ātruma un pārklājuma lēcienu.

Pirmie 5G izmēģinājuma tīkla projekti galvenokārt sastāv no staru veidošanas tehnoloģijas un mazo šūnu bāzes stacijām. Tādi uzņēmumi kā Ericsson, Nokia un Samsung jau ir uzsākuši pilotprojektus, izmantojot abas tehnoloģijas, un iegūtie rezultāti ir iepriecinoši.

5G tehnoloģijas mērķus var samazināt līdz šādiem skaitļiem:

1000x jaudas palielinājums

Atbalstīti 100 miljardi plus savienojumu

10 GB/s maksimālais ātrums

Latentums mazāks par 1 ms