7 استخدامات رئيسية لـ 5G، كم تعرف؟ - الجزء الأول

7 استخدامات رئيسية لـ 5G، كم منها تعرف؟

تم وصف الاستخدامات السبعة الرئيسية لـ 5G بالتفصيل على النحو التالي:

أعتقد أن الجميع قد يكون على دراية بمور'قانون ق، ولكن شانون'نظرية S في مجال الاتصالات لا تحظى بشعبية كبيرة.

أتذكر أن هذه الصيغة تم اشتقاقها بشكل صارم في دورة الدراسات العليا"نظرية المعلومات". تشير صيغة هذه النظرية إلى العناصر المتعلقة بمعدل الاتصال ومكان القيمة الحدية.

عند إرسال إشارات البيانات على قناة ذات ضوضاء حرارية عشوائية، تكون العلاقة بين سعة القناة Rmax وعرض نطاق القناة W ونسبة الإشارة إلى الضوضاء S/N هي: Rmax=W*log2(1+S/N).

لاحظ أن log2 هنا هو اللوغاريتم ذو الأساس 2.

الصيغة المذكورة أعلاه هي ببساطة أنه إذا كنت ترغب في زيادة سعة القناة، فيمكنك زيادة عرض النطاق الترددي أو زيادة نسبة الإشارة إلى الضوضاء.

من الأسهل فهم زيادة عرض النطاق الترددي، لكن مورد الطيف نفسه محدود ومن المستحيل تخصيصه بشكل غير محدود.

وحتى لو كان من الممكن تخصيصها إلى أجل غير مسمى، فهناك عامل رئيسي يحد من نسبة الإشارة إلى الضوضاء.

هناك العديد من الطرق لتحسين نسبة الإشارة إلى الضوضاء، والتي يمكن القيام بها عن طريق زيادة قوة الإرسال. ومع ذلك، فإن البلاد لديها قيود صارمة على نقل الطاقة من المحطات الأساسية ولا يمكن زيادتها دون حدود. حتى لو كان ذلك ممكنًا، فهناك متطلبات عالية للأجهزة، وما إلى ذلك. إن التضخيم عالي التردد ليس أمرًا بسيطًا، ويمكن تحسينه من خلال تحسين تشفير المصدر وترميز القناة.

7 استخدامات رئيسية لـ 5G، كم منها تعرف؟

فيما يتعلق ببعض التقنيات ذات الصلة بـ 5G، قمت بتجميع خريطة دماغية، على أمل السماح للجميع بفهم تقنية 5G بشكل أكثر منهجية.

يمكنك النظر إليها عن طريق المقارنة. إذا لم تكن هذه المقالة واضحة تمامًا، فيمكنك البحث عنها عبر الإنترنت بناءً على الكلمات الرئيسية.

هناك العديد من التقنيات الرئيسية لـ 5G، لذا من خلال دمج هذه التقنيات مع السيناريوهات الثلاثة الرئيسية، يتم تطوير كل تقنية لحل بعض المشكلات في السيناريوهات الفعلية، والتي قد يكون من الأسهل فهمها.

7 استخدامات رئيسية لـ 5G، كم منها تعرف؟

1. توحيد 5G

1.1 مؤشرات الأداء الرئيسية

★ يصل معدل الذروة إلى 20 جيجابت في الثانية

لا يوجد نص على مقدار النطاق الترددي المطلوب استخدامه. ويمكن تحقيقه من خلال تجميع 32 ناقلًا. هذا المعدل هو معدل الذروة للمحطة الأساسية، وليس معدل مستخدم واحد. تتم مشاركة هذا المعدل من قبل المستخدمين ضمن تغطية المحطة الأساسية.

★ يصل معدل بيانات تجربة المستخدم (المنطقة الحضرية) إلى 100 ميجابت في الثانية

يوجد أيضًا وصف لمتطلبات معدل تجربة المستخدم في المناطق الأكثر تقسيمًا في المعيار. على سبيل المثال، متطلبات السعر في منطقة الحفلات الموسيقية حيث نشعر بالقلق أكثر بشأن الكثافة السكانية العالية. وصف الوصول إلى النطاق العريض في حشد من الناس في 5G هو أن كثافة المستخدمين الإجمالية هي 50.عندما يكون عامل النشاط 30%، فإنه يحتاج إلى تلبية معدل تجربة المستخدم للوصلة الهابطة 25 ميجابت في الثانية، والوصلة الصاعدة 50 ميجابت في الثانية، والوصلة الهابطة ذات السعة الإقليمية [3,75] تيرابت في الثانية/كم2، ومعدل الوصلة الصاعدة [7,5] تيرابت في الثانية/كم2.

★ كفاءة الطيف أعلى من 3 إلى 5 مرات من IMT-A

1) IMT-A هي إحدى المواصفات القياسية للاتصالات المتنقلة 4G التي صاغها الاتحاد الدولي للاتصالات (ITU). يمكن رؤية كفاءة الطيف لـ 4G بهذه الطريقة. تتمثل رؤية 4G في تحقيق معدل 100 ميجا بت في الثانية عند 20 ميجا هرتز، لذا يمكن اعتبار كفاءة الطيف لـ 4G عمومًا 5 بت في الثانية/هرتز.

2) وفقًا لمؤشر الأداء الرئيسي (KPI)، فإن تحسين كفاءة الطيف في 5G لا يزال واضحًا للغاية، وتحسين كفاءة الطيف سيوجه تحسين التكنولوجيا بشكل أكثر مباشرة، لأنه وفقًا لصيغة شانون، يمكن استخدام معدل الزيادة لزيادة عرض النطاق الترددي، وهو أمر يسهل القيام به في كثير من الحالات، لكن المشكلة هي أن الطيف مورد نادر، ولا يمكن زيادة العرض إلا إلى حد معين.وفقًا لكفاءة الطيف هذه التي تبلغ 3 إلى 5 أضعاف كفاءة 4G، يجب أن يوفر 5G نظريًا معدلًا يتراوح بين 1.5 جيجابت في الثانية إلى 2.5 جيجابت في الثانية عند 100 ميجاهرتز. في 9 مايو من العام الماضي، قويتشو يونيكوم'تم افتتاح أول محطة أساسية 5G. في البيئة الميدانية، وصل معدل الذروة للوصلة الهابطة لشبكة 5G التي تم اختبارها بواسطة محطة واحدة تحت النطاق العريض 100 ميجاهرتز إلى 1.8 جيجابت في الثانية.

★ سرعة التنقل تصل إلى 500 كم/ساعة

في عصر 4G، لم يتم حل هذه المشكلة بشكل جيد، وكانت الشبكة على السكك الحديدية عالية السرعة متقطعة. سرعة 500 كم/ساعة ستنتج تأثير دوبلر خطير، وستكون هناك بعض التحديات لمعالجة تنسيق الإطار. بالإضافة إلى ذلك، قد تؤدي السرعة العالية للغاية إلى عمليات تسليم متكررة، مما يشكل أيضًا بعض التحديات لاستقرار رابط البيانات.

★ يصل التأخير إلى 1 مللي ثانية

قد لا يكون TDD راضيًا.

★ تصل كثافة الاتصال إلى 1 مليون لكل كيلومتر مربع

إنترنت الأشياء يزدهر في كل مكان. يبدو أن هذا المؤشر قوي جدًا، ولكن في الواقع، فإن التقدم في معيار إنترنت الأشياء mMTC في 5G بطيء نسبيًا. قد يكون السبب هو أن المنتجات المتفجرة لم تظهر بعد، وأن NB-IoT الحالي لم يصل بعد إلى مرحلة التشبع. على الرغم من أن الجميع يدرك أهمية إنترنت الأشياء، إلا أن الانتظار بصبر قد يستغرق بعض الوقت.

★كفاءة الطاقة أعلى 100 مرة من IMT-A

كلما تم بناء المزيد من المحطات الأساسية، زاد إنفاق المشغلين على الكهرباء، مما يقلل من استهلاك الطاقة ويكون صديقًا للبيئة.

★ تصل الكثافة المرورية إلى 1 ميجابت في الثانية لكل متر مربع.

نحن بحاجة إلى المزيد من النطاق الترددي والتقنيات الجديدة الأخرى للالتقاء معًا.

7 استخدامات رئيسية لـ 5G، كم منها تعرف؟

1.2 التقييس

منظمة 3gpp هي المسؤولة عن التقييس. يمكنك الذهاب إلى الموقع الرسمي للتعرف على عملية التقييس. بروتوكول الطبقة المادية 5G NR، إذا كنت تريد معرفة التقنية التفصيلية للبروتوكول، فيمكنك تنزيل مستند البروتوكول لعرضه.

تم توضيح المحتوى الرئيسي لبروتوكول الطبقة المادية NR في 3GPP TS 38.201V15.0.0 (2017-12). تحتوي الطبقة المادية على وثيقة عامة TS 38.201 وستة وثائق بروتوكول: TS 38.202 وTS38.211 وTS38.212 وTS38.213 وTS38.214 وTS38.215.

7 استخدامات رئيسية لـ 5G، كم منها تعرف؟

2. رؤية عقلانية لزيادة سرعة 5G

جميع أنواع السرعات آخذة في الارتفاع، إحداها ستكون 20 جيجابت في الثانية، والواحدة ستكون 4.6 جيجابت في الثانية، والأخرى ستكون 6.5 جيجابت في الثانية. لماذا يوجد فرق كبير؟ هل هذه السرعة 4.6 جيجابت في الثانية بالتأكيد أسوأ من 6.5 جيجابت في الثانية؟

1) معدل التنزيل الأقصى لـ 5G هو 200 ميجاهرتز و4.6 جيجابت في الثانية أقل من 6GHz.

يشير هذا 6GHz إلى تردد الناقل الموجود أسفل 6GHz، ويشير 200 ميجاهرتز إلى عرض النطاق الترددي. يمكن للطلاب الذين يشعرون بالارتباك بشأن مفهوم تردد الناقل وعرض النطاق الترددي استخدام بايدو بأنفسهم.

4.6 جيجابت في الثانية هو معدل الذروة. وفقًا لمؤشر الأداء الرئيسي 5G، يجب أن تكون كفاءة استخدام الطيف من 3 إلى 5 أضعاف كفاءة 4G. ما هو 4G؟

كفاءة الطيف 4G هي 5 (أي أن عرض النطاق الترددي 20 ميجاهرتز يحقق معدل ذروة يبلغ 100 ميجابت في الثانية)، لذلك وفقًا لـ 5G KPI، دع'قم بحساب مقدار عرض النطاق الترددي 200 ميجا هرتز الذي يجب أن يصل إلى المعيار. صيغة بسيطة تحسب أن المعدل القياسي يجب أن يكون 3 جيجابت في الثانية ~ 5 جيجابت في الثانية.

2) موجة ملليمتر 800 ميجا هرتز 6.5 جيجابت في الثانية (10 أضعاف معدل تجربة 4G LTE).

تشير موجة ملليمتر إلى نطاق التردد، والتيار الدولي هو 28 جيجا هرتز، وهذا يشير إلى تردد الناقل.

يشير 800 ميجا هرتز إلى عرض النطاق الترددي، ونطاق التردد العالي جيد، والموارد وفيرة جدًا، وعرض النطاق الترددي 800 ميجا هرتز في كل منعطف.

في الواقع، الكفاءة الطيفية لهذا الحساب هي 1.625 مرة فقط من 4G. وقد يرجع ذلك أساسًا إلى عرض النطاق الأوسع، وبالتالي فإن عرض نطاق الموجة الحاملة الفرعية OFDM المستخدم أوسع أيضًا، وتنخفض الكفاءة الطيفية عندما تزداد تباعد الموجات الحاملة الفرعية. لكن هذا المعدل لا يزال مثيرا للإعجاب.

ومن الجدير بالذكر أن هذه المعدلات هي معدلات الذروة، وهي موارد مشتركة ضمن محطة أساسية، وبالتالي فإن معدل خبرتك الفعلية لن يكون بهذه السرعة. ستكون هناك خوارزمية جدولة على جانب المحطة الأساسية لضمان العدالة، ولكن هذا ممكن في 5G. لن تكون هناك عدالة مطلقة، وقد يحصل مستخدمو المؤسسات الذين يدفعون على المزيد من جدولة الموارد، والتي لم تعد مجرد إجراء واحد.

بالإضافة إلى ذلك، تجدر الإشارة إلى أن معدل الاتصال هو بت، وليس بايت، وهناك فجوة تبلغ 8 مرات، بما في ذلك عند تثبيت النطاق العريض في منزلك، فهو أيضًا bps، وليس Bps.

باختصار، يتذكر الجميع مؤشر الأداء الرئيسي لكفاءة الطيف 5G، ثم يضيف عرض النطاق الترددي لمعرفة معدل الذروة، ويمكن أن يشير معدل الذروة هذا فقط إلى قدرتك الإجمالية، والتي تختلف عن معدل الإدراك الشخصي، ولكن سيكون من الواضح مكان عنق الزجاجة.

وبغض النظر عن مقدار النطاق الترددي الذي تم تحقيقه، فإن مقدار السرعة التي تم تحقيقها هو أمر غير مرغوب فيه.

ملاحظة: تردد الناقل وعرض النطاق الترددي شيئان مختلفان. ويرتبط معدل الذروة بعرض النطاق الترددي وكفاءة الطيف، ولا علاقة له بتردد الموجة الحاملة.

تمامًا مثل القطار، فإن عدد السيارات، وليس السرعة، هو الذي يحدد حجم الحمولة.

3. نقطة تكامل الأعمال

3.1 تطوير تقنية الواقع الافتراضي/الواقع المعزز

مع التوسع المستمر في سوق الواقع المعزز والواقع الافتراضي، لا بد أن يظهر تدفق الفيديو نموًا كبيرًا، وسيضع تنسيق محتوى الجيل التالي المشابه لـ 6DoF متطلبات أعلى على الشبكة، وسيقفز الحد الأعلى لطلب معدل البيانات الشخصية أيضًا من 200 ميجابت في الثانية إلى 1 جيجابت في الثانية، وسيتطلب ذلك مزيدًا من النطاق الترددي للدعم.

بدأت العديد من الشركات التي تعمل بالواقع المعزز والواقع الافتراضي في الاستعداد بالفعل وهي على استعداد لاغتنام هذه الفرصة. الجميع متحمسون بشأن 5G، ويريدون جميعًا الحصول على التذكرة في أقرب وقت ممكن، وإنشاء نماذج متفجرة، واحتلال السوق.

5G هي تقنية اتصالات تعمل على حل مشكلات الإرسال. لا تزال العديد من مشكلات الخبرة ومشكلات مصدر المحتوى ومشكلات الموارد التي يحتاج الواقع الافتراضي والواقع المعزز إلى حلها بحاجة إلى حل من قبل الصناعة. وبالطبع من يحل الحل الأفضل هو التعاون مع 5G. إذا كان المستهلكون على استعداد للدفع، فسوف يأخذون زمام المبادرة في السوق.

يترك'قم بحساب عرض النطاق الترددي بعد العرض السابق. خذ عرض النطاق الترددي 100 ميجاهرتز المخصص حاليًا من قبل مشغلي الاتصالات/شركة تشاينا يونيكوم كمثال. وفقًا لمتطلبات 5G، يمكنه توفير أقصى عرض نطاق يصل إلى 2500 ميجابت في الثانية. إذا كان VR السلس يتطلب 50 ميجابت في الثانية، فإن الحد الأقصى هو أنه يمكنه تحمل استخدام 50 شخصًا في نفس الوقت. وبطبيعة الحال، هذه قيمة نظرية. مع بعض الحمل المتعلق بالإشارة، قد لا يتم الوصول إلى هذه القيمة.لا يزال هذا بعيدًا عن موقع الحفل حيث يمكن للجميع مشاهدة الأداء في الوقت الفعلي من زوايا متعددة. بالطبع، هذه ليست سوى المرحلة الأولية للشبكة، وسيتم تخصيص المزيد من موارد نطاق تردد الموجات المليمترية في المرحلة اللاحقة. وفي الوقت نفسه، يمكن استخدام البث غير التفاعلي لتخفيف الوضع.

7 استخدامات رئيسية لـ 5G، كم منها تعرف؟

في الواقع، AR و VR ليسا متماثلين تمامًا، والمشاكل التي تواجهها المشاهد مختلفة. لا يوجد تمييز هنا.

ويبقى أن نرى الشكل المستقبلي لهذا المنتج، سواء كان زجاج جوجل أو جهاز العرض، أو طريقة تفاعلية أكثر تقدمًا، وأنا أتطلع إلى رؤية المزيد من الحلول المذهلة.

عندما شاركت في اجتماع تبادل 5G، تحدث الجميع عن تطبيق الإسقاط المجسم في 5G. إنه لأمر رائع حقًا أن يقف المغني الراحل على المسرح مرة أخرى ويستمر في الغناء للجميع. في الواقع، تم تنفيذه حاليًا على نطاق صغير من الملكية الفكرية المحددة، ولكن الترويج لهذا الأمر وتطويره مقيد حاليًا بالمحتوى.يحتاج المحتوى إلى الوقت والطاقة ليتم إنشاؤه بعناية، وغالبًا ما تستغرق عملية الإنشاء وقتًا أطول.

يمكن الحصول على المعدات الفعلية من خلال عقود إيجار مختلفة، وهو أمر أسهل في التعامل معه، ولكن اليوم، بالنظر إلى التأثير ثلاثي الأبعاد الناتج عن طريقة بناء ستارة المسرح، لا يزال تطبيقه في الواقع على نطاق واسع يمثل تحديًا كبيرًا. ومن المتوقع أن تكون هناك طرق أفضل للتفاعل في المستقبل، تمامًا كما هو الحال في أفلام الخيال العلمي، التفاعل مباشرة في الهواء، أو على مرآة كاملة الطول، وما إلى ذلك.

يحتاج العرض المجسم اليوم إلى حل المزيد من مشاكل تقنية العرض وإنشاء المحتوى وغيرها من المشكلات. النقل ليس سوى جزء منه. بمعنى آخر، يمكنك اليوم استخدام الألياف الضوئية بدون 5G. إذا تم حل المشكلة، فلن يؤثر سوى تلك الألياف الضوئية على التجربة. ، ثم انتقل مباشرة إلى 5G لإنشاء تجربة مثالية، ولكن ما يجب حله اليوم يتعلق أكثر بمجال المشهد نفسه.

وبطبيعة الحال، فإن تحسين رابط النقل سيجلب أيضا العديد من الفوائد. على سبيل المثال، يمكن تحقيق عرض نطاق ترددي كبير ونقل الكمون المنخفض. ومن ثم يمكن إكمال الكثير من العمليات الحسابية والعرض في السحابة. يمكن توسيع الأجهزة السحابية بسرعة وسهولة، حتى بأي ثمن. التوسع في التكلفة.

يعد إنشاء تجربة مستخدم أكثر مثالية من خلال طريقة العرض السحابي هذه أيضًا أحد اتجاهات البحث. ميزة أخرى للعرض السحابي هي أنه يمكن دمج عدة مشاهد معزولة لتكوين عالم افتراضي أكثر إثارة للاهتمام، تمامًا كما نلعب عبر الإنترنت. مثل الألعاب، لا يتطلب الواقع الافتراضي النطاق الترددي فحسب، بل إن التجربة الجيدة تكون أيضًا أكثر حساسية لزمن الوصول.

لذلك، قد يكون تقطيع الشبكة للواقع الافتراضي بمثابة تقطيع للشبكة بين النطاق الترددي الكبير وزمن الوصول المنخفض.

3.2 تطبيق تكنولوجيا تقطيع الشبكة

باعتبارها تقنية مهمة جدًا في 5G، فإن تقطيع الشبكة محبوب على نطاق واسع من قبل المشغلين.

لأنه من خلال هذه التقنية يمكن تصنيف حزم البيانات وتحديد مستويات الخدمة وتحقيق خدمات مختلفة.

والعامية هي أن الأغنياء يستطيعون تقديم خدمات جيدة ويضمنون عرض النطاق الترددي ويضمنون التأخير، ومن لا يفعل ذلك'إذا كان لديك المال يمكنك وضعه في وقت لاحق.

في معيار 4G السابق، تم أيضًا تعريف جودة الخدمة المتمايزة للخدمة، ولكن الخدمة المتمايزة الأصلية مخصصة فقط لشبكة الوصول، أي أن الخدمة المتمايزة مخصصة فقط للقطاع من الهاتف المحمول إلى المحطة الأساسية.الخدمة المميزة الأصلية مشتقة أيضًا من الطلب، فعندما تخصص المحطة الأساسية موارد مستخدمي الإنترنت وموارد مستخدمي الهاتف الصوتي، فإنهما بالتأكيد مختلفان، وستعطى الأولوية لحماية مستخدمي الصوت.

في عصر 4G، يستخدم المشغلون qci لتصنيف الخدمات، ولكن التفاصيل خشنة نسبيًا. يحدد 3gpp إجمالي 9 مستويات، 4 GBR (معدل البت المضمون)، و5 غير GBR.

يمكن تقسيم تقطيع الشبكة إلى تقطيع الشبكة في الشبكة الأساسية وتقطيع الشبكة في شبكة الوصول. يرتبط تقطيع الشبكة في الشبكة الأساسية ارتباطًا وثيقًا بتكنولوجيا المحاكاة الافتراضية.

حظيت NFV (المحاكاة الافتراضية لوظيفة الشبكة) وSDN (الشبكات المعرفة بالبرمجيات)، باعتبارها الدعم الفني الرئيسي لتقطيع الشبكة في الشبكة الأساسية، باهتمام وأبحاث واسعة النطاق.

يعد تحقيق تقطيع الشبكة في شبكة الوصول أكثر صعوبة.

بالإضافة إلى استخدامها في نماذج أعمال مختلفة، تحتاج شبكة تقطيع الشبكة والوصول إليها إلى توفير مؤشرات أداء مثل زمن الوصول المنخفض والاتصال الكبير والموثوقية العالية في نفس الوقت لمتطلبات فهرس الأعمال المختلفة، ولضمان العزل بين شرائح الشبكة.

تستكشف مجموعة علي بابا التطبيقات المتعلقة بتقطيع الشبكات. في عصر 4G، لا يوجد في الواقع حل كامل لتقطيع الشبكة. يحدد بروتوكول 3GPP QCI (معرف فئة QoS). تعد QCIs المختلفة بتأخيرات مختلفة للحزم ومعدلات خطأ في الحزمة. يوفر المشغلون المعتمدون من QCI خدمات متميزة للمستخدمين والشركات.

السيناريو النموذجي للمستخدمين الذين لديهم QCI=3 المحدد بواسطة 3GPP هو Real Time Gaming (الألعاب في الوقت الفعلي). بشكل عام، يتم تنفيذ خدمات البيانات للمستخدمين العاديين على QCI=6.

كما هو موضح في الشكل أدناه، في اختبار إجهاد معين، يكون المستخدم المضمون مع QCI=3 أفضل بكثير من المستخدمين العاديين مع QCI=6 من حيث متوسط ​​تأخير الحزمة والارتعاش. عندما تكون موارد النطاق الترددي محدودة، لا يمكن للمستخدمين الذين لديهم QCI=6 الاستباق. موارد عرض النطاق الترددي كافية لإكمال الأعمال، ويمكن للمستخدمين الذين لديهم QCI=3 الحفاظ على معدل ثابت يبلغ 800 كيلوبت في الثانية.