Úton az 5G felé
Feltartóztathatlanul közeledik az 5G, ám az új rendszer nem söpri ki elődeit, a generációk hosszabb távú együttélésére számíthatunk. A 2G minden bizonnyal nagy túlélő, a 4G-t sem kell temetni, a 3G esélyei a legrosszabbak.

 

Amennyiben minden a tervek szerint halad, a 2020-as tokiói nyári olimpiai játékok résztvevői és nézői már élesben használhatnak néhány ötödik generációs, tehát 5G telekommunikációs szolgáltatást. A fejlesztések a világ nagy és kisebb műhelyeiben már gőzerővel folynak, időről időre hallani részeredményekről és tesztekről, rövidesen szabványosítási kérdésekben is kézzel fogható eredmények várhatóak. A fő fejlesztési trendeket vizsgálva érdemes különválasztani a hálózat vezetéknélküli, tehát rádiós részét, valamint a belső részeket, az úgynevezett maghálózatot.

Összeköttetés a bázisállomás és a végberendezés között

Mivel a frekvencia korlátos erőforrás, az egyik fő feladat a kijelölt sávok lehető legjobb, az elméleti értéket legjobban megközelítő kihasználása, azaz összességében a lehető legnagyobb átviteli sebesség elérése. Annyi tudható, hogy a már most rendelkezésre álló sávokon kívül újabbakat nyitnak meg az 5G számára. Globális szinten a World Radio Congress 2019-ben indítja a harmonizációt. Cél a magasabb frenkvenciatartományok felé való terjeszkedés, ott még rengeteg a szabad sávszélesség.

– A majdani sávok ismeretének hiánya némileg befolyásolja az eszközfejlesztéseket, de áthidalhatatlan problémát nem okoz. Mint tudjuk, a hullámterjedés jellemzői frekvenciafüggőek, minél magasabb a vívőfrekvencia, annál inkább közvetlen rálátás kell az adó és a vevő között. Mivel azonban a rádiós rendszer komponensekre bontható, a probléma elsősorban a végfokozatot érinti – tájékoztat Dr. Fazekas Péter, a Műegyetem Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tanszékének tudományos munkatársa.

 

A virtualizáció egyik előnye, hogy alkalmazásával rugalmassá válik az új hálózati szolgáltatások bevezetése

 

A rádiós kutatások alapvetően az adott sávok minél jobb kihasználására, illetve az ultra nagy terhelések kezelésére irányulnak. Az egyik fő fejlesztési irány az átviteli sebesség drasztikus növelése. Ehhez egyrészt az adó- és vevőantennák számának növelésével, másrészt a jelfeldolgozás teljesítményének többszörözésével, illetve az elosztott, koordinált jelfeldolgozás (coordinated multi point átvitel) alkalmazásával vezet az út. Fontos feladat a rugalmas sávhasználat kérdésének megoldása is. Cél, hogy az éppen kihasználatlan frekenciákat térben és időben át lehessen csoportosítani akár a szolgáltatók, akár a szolgáltatások között.

Nem új irány, de továbbra is a kutatások fókuszában van a legelőnyösebb hullámforma, a moduláció, a hibavédő kódolás kérdése is. Az új ötletek alkalmazásakor alapvető szempont, hogy ne szakadjon meg az evolúciós lánc: az új megoldásokat illeszteni kell a meglévő rendszerekhez, termékekhez.

Virtualizáció a maghálózatban

A hálózatok „lelkét” képező maghálózatok fejlesztésében a leglátványosabb trend a virtualizáció. Lényege, hogy a különféle, jellemzően sok gyártótól származó, ám szabványosan működő célberendezéseket egy általános szerverplatform fölé migrálják, és a mobilhálózati funkciót a fizikai csomóponton futó szoftver támogatja. A virtualizációnak köszönhetően az üzemeltetőnek nem kell sokféle fizikai berendezéshez értenie, miközben a szoftverek bonyolultsága kétségtelenül nő. Új probléma merül tehát fel, ami azonban jól kezelhető, akár távolról, automatizált módszerekkel is. Várható, hogy a virtualizált rendszerekkel csökkennek az üzemeltetési költségek.

– Jóllehet a virtualizáció nem az 5G-vel jelenik meg a maghálózatokban, alkalmazását az új igények sürgetővé teszik. Az 5G-ről való gondolkodás már a kezdetektől fogva feltételezi a virtualizációt. Sok előnye közül az egyik legfontosabb a rugalmasság. Olyan infrastruktúrát kell kialakítani, amely lehetővé teszi, hogy a funkciókat rugalmasan, a hálózat lényeges módosítása nélkül lehessen fizikailag átköltöztetni az egyik adatközpontból a másikba, az erőforrás-igénytől függően (például egy tömegeket vonzó sport- vagy zenei esemény alkalmával). Természetesen a virtualizáció mindenkori alapfeltétele a fizikai hordozóhálózat megléte – fogalmaz Fazekas Péter.

A virtualizáció másik előnye, hogy alkalmazásával rugalmassá válik az új hálózati szolgáltatások bevezetése. Nézzünk néhány példát, a számtalan lehetséges szolgáltatás közül. Könnyen lehet például távolról beállítani vagy módosítani, hogy a vészhívások hol, melyik rendőrkapitányságon csörögjenek. Hasonlóképpen leegyszerűsödik a több telephelyes cégek virtuális magánhálózatainak konfigurálása. A virtualizációval az operátorok – egy felhasználóbarát alkalmazási felületen – akár néhány óra alatt el tudják végezni az említett feladatokat.

– A virtualizáció egyébként nem kizárólag a maghálózatot érinti. A fejlesztések afelé mennek, hogy a rádióhálózati funkciók ellátására új szervereket alkalmazzanak,  azaz ezen funkciók a szerverinfrastruktúra fölött, központosított módon fussanak. A központosított rádióhálózat vagy cloud RAN (Radio Access Network) névre hallgató koncepció csak akkor valósítható meg, ha a központot és a rádiós fejállomásokat összekötő transzporthálózat optikai kábelekből épül fel – mutat rá Fazekas Péter.

Új szabvány – régi elemekkel

A piac szereplői egyöntetűen támogatják a virtualizációt, ám a konkrét platformot illetően mindenki a saját útját járja. Ez a gyakorlatban nem okoz problémát. A lényeg, hogy a hálózati interfészek igazodjanak a szabványokhoz, pontosabban a majdani szabványokhoz. Szakértői vélemény szerint a hálózaton belüli interfészek nem térnek majd el jelentősen a 4G hálózatban alkalmazottaktól.

– Jóllehet sok helyen hangsúlyozzák, hogy az 5G nem csupán egy új mobilhálózatot, illetve egy új rádiós interfészt jelent, az 5G mégis csak attól lesz 5G, hogy új rádiós interfészt kap. Ennek egyes elemeit fokozatosan beépítik a meglévő szabványba, de amikor kijön az új szabvány, az már eleve tartalmazza az újdonságokat. Az új rádiós interfészt definiáló szabvány jelenleg az úgynevezett technical study fázisban van, ezen szakasz most nyáron zárul. Ezután következik a konkrét szabvány kidolgozása. Az első, már működőképes verzió megjelenése 2018 közepe táján várható. Jó esély van rá, hogy a 2018-as dél-koreai téli olimpián már ki lehet próbálni egy korlátozott funkcionalitású, pre-standard verziót – véli Fazekas Péter.

 


Természetesen az 5G nem váltja ki a korábbi mobilhálózati generációkat, azokkal minden bizonnyal hosszú ideig együtt él majd.


 

A várakozások szerint először a 3G-nek mondhatunk búcsút, ám ez is lassú folyamatnak ígérkezik. A 2G esélyei sokkal jobbak, lévén hogy egy rendkívül robusztus, kiforrott, tömegek által ismert és használt, szinte teljes országos, illetve regionális lefedettséget nyújtó technológiáról van szó. A 2G-nek tehát továbbra is meghatározó szerepe lesz a beszédkommunikációban, illetve a kapcsolatfelépítéshez elengedhetetlen jelzéskommunikációban stb. A 4G-nek is jók a továbbélései esélyei. Elsősorban az adatkommunikációban játszik továbbra is meghatározó szerepet, de egyre több szolgáltatónál jelenik meg a 4G vagy LTE fölötti beszédátvitel (Voice over LTE, VoLTE) is.

Videostreaming és IoT egy hálózaton

Noha az 5G-fejlesztések fő célja az adatátviteli sebesség drasztikus növelése, ezzel összefüggésban az ultra nagy terhelések kezelése, a videostreamek kiváló minőségben való nézhetősége stb., létezik egy másik, nagyon fontos, ám egész más követelményeket támasztó igény is, nevezetesen az Internet of Things. A hálózathoz csatlakoztatott tárgyak jellemzően ritkán és kevés információt akarnak közölni távolabbi környezetükkel, viszont ezt sok-sok évig egyetlen akkumulátorral, ráadásul nagyon olcsón szeretnék megtenni.

Ezen tárgyakról az is feltételezhető, hogy nagy tömegben fordulnak elő. Jóllehet az IoT támogatása – utólag – több módon is bekerült a 4G-szabványba, a tény tény maradt: a mobilhálózatot nem az ilyesfajta működésre találták ki. A „hagyományos” mobilkommunikáció viszonylag hosszú idejű kapcsolatot – beszédet vagy adatforgalmazást – feltételez, amit egy meglehetősen hosszadalmas üzenetváltás előz meg a hálózat és a telefon között. Ezen szükséges, ám nem hasznos adatok továbbítására külön jelzéscsatornák szolgálnak.

Ha ilyenből egy viszonylag kis földrajzi területen sokat, esetleg több ezret kell működtetni, az borzasztóan lecsökkenti a sávkihasználás hatékonyságát. Az 5G fejlesztőinek tehát fel van adva a lecke. Olyan rádiós rendszert kell kialakítaniuk, amely egyszerre két, ellentétes követelménynek felel meg: egyrészt nagyon egyszerűen, kevés üzenetváltással, tömegesen tud elküldeni kis adatcsomagokat, másrészt alkalmas nagy felbontású, óriási adattartalmú videók közvetítésére.

Az 5G-fejlesztések további iránya a kritikus kommunikáció, a készenléti szervek (tűzoltóság, rendőrség, mentők stb.) igényeinek kielégítése. Ezekben az esetekben rendkívül magasak a követelmények, nem fordulhat elő például, hogy a felhasználók ne tudjanak hívást kezdeményezni. Bizonyos jövőbeli alkalmazások – például az önvezető autók vagy drónok – kulcskérdése a gyors válaszidő. Az ITU (International Telecommuniacation Union) 1 milliszekundum késleltetést követel meg a rádióhálózatra.

 

5G az iparnak is
 
Az iparvállalatok akkor járnak jól, ha az 5G hálózatokat, illetve azok szolgáltatásait minél kisebb befektetéssel, minél jobban ki tudják majd használni. Ehhez természetesen némi felkészülésre van szükség. Ennek során a vállalatoknak fel kell mérniük, hogy az 5G – mint a digitalizáció, az ipar 4.0 egyik csatornája – milyen előnyökkel, illetve hátrányokkal jár. Valószínű, hogy az érintettek távközlési és IT-szakértői segítségre szorulnak például a kommunikációs hálózatok vagy a szerverinfrastruktúrák üzemeltetése, illetve a megfelelő szolgáltatások kiválasztása és előnyös megvásárlása terén.
 
Az 5G hálózatok úgy épülnek fel, hogy már eleve alkalmasak a különböző felhasználói igények, például az automatikus közlekedési vagy ipari folyamatirányítási rendszerek kiszolgálására. Ebben rejlik igazi újdonságuk. A nagy adatátviteli sebesség, a hat 9-es rendelkezésre állás, a rendkívül kis késleltetés, az egyszerű és gyors távkonfigurálhatóság megteremtik a lehetőségét, hogy az iparvállalatok saját hálózatépítés helyett előbb-utóbb az 5G-ben merjenek gondolkozni.
 

 

Túlfeszültség elleni védelem TVS diódával
Az ESD, EFT, surge és elsősorban autóiipari alkalmazásokban a Load Dump jellegű tranziensek olyan potenciális fenyegetést jelentenek az elektronikai eszközök I/O portjai számára, ami elleni védekezésről az áramkör tervezésekor feltétlenül intézkedni kell.
Mobil hálózati technológia drónokhoz
Alacsony légtéri mobil adathálózati lefedettséget biztosító technológiát fejleszt a Huawei a drónok hasznosításában rejlő gazdasági potenciál kiaknázása érdekében - jelentette be a Huawei Wireless X Labs Londonban.
Drónok energia- és közüzemi alkalmazása
Az energia- és közüzemi szektorban a drónalapú megoldások piaca globális szinten évente 9,46 milliárd dollárra becsülhető – derül ki a PwC új tanulmányából, amely azt vizsgálja, hogy a pilóta nélküli légi járművek kreatív használata miként befolyásolja a vállalkozások működését.
Robotok már az irodában is
A GE Hungary budapesti szolgáltató központjában 19 robot támogatja a pénzügyi, HR, jogi és értékesítési területen dolgozók munkáját. Az ellátási lánchoz kapcsolódó folyamatok egyes elemeinek automatizációjával a hatékonyságot kívánják javítani.
A jövő közúti áruszállítása
A különféle vezetéstámogató rendszerek és az automatizálás kombinációja biztonságosabbá és megbízhatóbbá teszi majd a teherautókat – csaknem annyira, mintha sínen közlekednének.