Переход к сетям 5-го поколения (5G)

В настоящее время в рамках Европейского союза идет работа над проектом METIS (Mobile and Wireless Communications Enablers for the Twenty-Twenty Information Society), призванным заложить концепции стандартов мобильных систем 5-го поколения. В основе проекта лежит идея, что резкое увеличение объема трафика в мобильных сетях и сетях радиодоступа и значительное изменение требований к качеству услуг будут реализованы путем развития существующих технологий и новых концепций реализации радиосетей.

Данную концепцию иллюстрирует рис.5.4. В ее основе лежат существующие сегодня технологии 3G, 4G и Wi-Fi. Поставленные задачи можно сформулировать следующим образом:

- увеличение на порядок и более скоростей доставки информации абоненту,

- увеличение на порядок объема трафика,

- увеличение на порядок времени службы аккумуляторных батарей для маломощных абонентских устройств,

- увеличение в 10 – 100 раз числа подключенных устройств,

- существенное сокращение задержек в доставке информации.

Фактически речь идет о следующих цифрах:

- сброс информации в офисе с суммарной скоростью 1…10 Гбит/с,

- объем передаваемой информации в “горячих точках” до 10 Гбайт в час,

Рис. 5.4. Дорожная карта перехода к сетям 5G

- объем информации, передаваемой одному пользователю в месяц порядка 500 Гбайт.

- массовое использование сенсорных сетей и исполнительных устройств (актуаторов)[1],

- надёжность 99,999%,

- для пользователей должны быть доступны скорости до 100 Мбит/с вниз и 20 Мбит/с вверх с конечными задержками не более 100мс,

- практически мгновенное подключение к сети (flash behavior).

Структура интегрированной бесшовной сети включает множество самых разных соединений. Кроме становящейся привычной неоднородной сети METIS предусматривает ряд новшеств.

D2D (Device-to-device). Такие соединения не требуют инфраструктуры, увеличивают площадь покрытия, повышают эффективность использования канального ресурса. Сетевое управление заключается в регулировании использования канального ресурса с целью минимизации помех.

ММС (Massive machine communication). Организует связь между миллионами сетевых устройств, обеспечивающих, в частности, необходимые для жизнедеятельности людей условия. ММС по своим характеристикам довольно сильно отличаются от пользовательских сетей.

MNs (Moving Networks). Движущиеся сети позволяют улучшить и расширить покрытие для перемещающихся групп людей. При этом обеспечиваются динамические соединения движущихся сетей с узлами фиксированных сетей.

UDNs (Ultra-dense networks). Сверхплотные сети призваны обеспечить “обвальный трафик” при оптимальном использовании спектра и энергоресурсов. Такие сети могут иметь несколько узлов (точек) в комнате, точки доступа на каждом фонарном столбе, что, в свою очередь, требует сложного анализа помеховой обстановки и высокой степени оптимизации расходов по установке необходимой аппаратуры (точек доступа).

URC (Ultra-reliable communications). Сверхнадёжные соединения, обеспечивающие к тому же высокую степень доступности (availability). Это особые сети с особо выделенными услугами.

Перечисленные варианты сетей требуют очень гибкого подхода к использованию канального ресурса, изменений в организации радиоинтерфейсов, включая новые методы передачи сигналов.

Варианты топологии сетей 5G показаны на рис. 5.5.

Рис. 5.5. Топология сетей 5G

[1] Исполнительные устройства представляют собой преобразователи, превращающие входной сигнал (электрический, оптический, механический, пневматический и др.) в выходной сигнал (обычно в движение), воздействующий на объект управления. Устройства такого типа включают: электрические двигатели, электрические, пневматические или гидравлические приводы, релейные устройства, электростатические двигатели и т.п.