Terwijl de uitrol van 5 g nadert, blijven er vragen

Een paar weken geleden bezocht ik de Brooklyn 5G Summit op de NYU Tandon School of Engineering, waar ik werd getroffen door de vooruitgang die is geboekt bij het bouwen van 5G-netwerken en de onzekerheid die nog steeds bestaat over het gebruik en de economie van 5G in het algemeen.

Veel aanwezigen hebben me verzekerd dat ik daadwerkelijk een 5G-toestel zou gebruiken tegen de top van volgend jaar, en de meesten waren ervan overtuigd dat we de nieuwe netwerken nodig hebben om de toename van het verkeer aan te kunnen.

Bedenk dat 5G geen enkele technologie is, maar dat verschillende technologieën samenwerken. Het bestrijkt een breed spectrumbereik van low-band (zoals 600MHz), dat een lange afstand kan afleggen, maar met relatief lagere snelheden; naar middenband (zoals 2, 5 of 3, 5 GHz); naar high-band (zoals 28 of 39 GHz, soms millimetergolf of mmWave genoemd), wat erg snel kan zijn - ik heb ingenieurs horen praten over theoretische snelheden van 5 of meer Gbps - maar reist niet ver.

Mobiele standaarden worden meestal bepaald door de 3GPP-standaard, een groep die vrijwel alle grote spelers in het wereldwijde mobiele ecosysteem omvat en die de basisstandaarden voor 3G (zoals de naam al doet vermoeden) en 4G LTE (oorspronkelijk de lange termijn) heeft ontwikkeld evolutie van de 3G-standaard). Meestal worden deze normen uiteindelijk overgenomen door de nog bredere instantie voor ITU-communicatienormen. 3GPP geeft bijna jaarlijks nieuwe releases van zijn normen uit en is op weg naar een 5G-specificatie die zich richt op drie belangrijke gebieden: verbeterd mobiel breedband (eMBB), ultra betrouwbare communicatie met lage latency (URLLC) en massale machinetype communicatie (MMTC).

Hiervan is de eerste waar we gewoonlijk aan denken als een consumententoepassing - waardoor onze telefoons sneller werken - en dat is waarop de meeste van de eerste 5G-implementaties zullen zijn gebaseerd. (Sommige vroege netwerken zullen ook worden ingezet voor vaste draadloze verbindingen.) De andere twee gebieden - URLLC en mMTC - zijn meestal voor industriële of zakelijke toepassingen, hoewel ze consumententoepassingen kunnen hebben, en ik bleef horen over autonome voertuigen met mobiele VR, hoewel dat klinkt voor mij meer als een nichetoepassing.

Maar het kunnen deze meer industriële en commerciële toepassingen zijn die echt evolueren met de 5G-normen; we zien immers al telefoons die "gigabit LTE" beloven op 4G-netwerken, en het is moeilijk voor te stellen welke applicaties meer snelheid nodig hebben voor individuele consumenten. Toch kan de extra snelheid en het netwerkontwerp beloofd door 5G alleen nodig zijn om het groeiende verkeer aan te kunnen. Ik zal meer praten over use cases in mijn volgende bericht.

Netwerken klaar voor gebruik

Melissa Arnoldi, President van Technology & Operations voor AT&T Communications, constateerde de behoefte aan netwerken die meer verkeer efficiënter verwerken, ongeacht de toepassing. Ze zei dat het mobiele netwerk van het bedrijf sinds 2007 een groei van 360.000 procent aan dataverkeer heeft gekend en dat er "geen tekenen van vertraging zijn". Video is momenteel goed voor meer dan de helft van het verkeer en ze verwacht dat dit in 2020 tot 75 procent zal groeien.

5G is nodig om dit verkeer te beheren en om toepassingen zoals augmented en virtual reality, autonome voertuigen en drones mogelijk te maken, zei Arnoldi, waarbij hij opmerkte dat zelfrijdende auto's een hoge betrouwbaarheid van connectiviteit en bijna realtime latentie nodig hebben - idealiter minder dan 5 milliseconden.

Om dit verkeer af te handelen zijn softwaregedefinieerde netwerken vereist, zei Arnoldi, waarbij hij opmerkte dat AT&T de belangrijkste drijfveer is achter ONAP (Open Network Automation Platform). Ze verwacht dat AT&T tegen het einde van het jaar 65 procent van zijn verkeer via softwaregedefinieerde netwerken zal verplaatsen.

AT&T wil de eerste Amerikaanse luchtvaartmaatschappij zijn die tegen het einde van het jaar mobiele standaard 5G beschikbaar heeft in 12 steden. Ze besprak een retailpiloot die het bedrijf heeft uitgevoerd in Waco, Texas, met honderden gebruikers in een winkel om aan te tonen hoe mmWave in een dergelijke omgeving zou kunnen werken, en pilots in Kalamazoo en South Bend, waar het bedrijf een volledig 5G-einde creëerde -to-end netwerk en zag dat mmWave-signalen 1Gbps-snelheden tot 900 voet konden leveren zonder impact als gevolg van het weer en de signalen die materialen beter doordringen dan verwacht.

De snelheid is opwindend, zei Arnoldi, maar latentie is de grote verandering. Vervolgens beschreef ze toepassingen, zoals retail, met meeslepende virtuele en augmented reality en digital signage in plaats van mannequins; gezondheidszorg; fabricage; financiën, met dingen zoals geldautomaten die video aanbieden via 5G vast draadloos; publieke veiligheid; en transport.

Bill Stone, vice-president van Technology Development & Planning bij Verizon, kenmerkte 5G als een multifunctionele oplossing waarmee operators 'software kunnen inzetten en het netwerk kunnen splitsen voor verschillende use-cases'. Voor Verizon is vast draadloos het eerste netwerkdeel, maar het is slechts één use case en wordt snel gevolgd door mobiel breedband, zei Stone.

Verizons ondersteuning van het Verizon 5G Tech Forum hielp het 3GPP-proces te versnellen, en hoewel de eerste producten van Verizon niet volledig op standaarden zullen zijn gebaseerd, was het de bedoeling om zeer snel over te stappen naar de 3GPP-standaard. Hij benadrukte de plannen van het bedrijf om waar mogelijk grotere brokken spectrum te gebruiken, de celdichtheid te vergroten en over te stappen op massale MIMO (meerdere antennes) in mmWave-banden, evenals het vergroten van het aantal antennes in andere banden.

Stone zei dat Verizon als eerste verwacht met 5G fixed wireless, en merkte op dat het in tests al een 80Gbps-service kon leveren op 2000 voet van het knooppunt. Maar hij zei dat het bedrijf rekent op slechts één netwerk, met meerdere segmenten, en dat de prioriteit van het bedrijf "mobiel, mobiel, mobiel" is. Verder kijkend zei hij echter dat een 5G-compatibele cloud en "intelligent edge", evenals industriële automatiseringstoepassingen, nieuwe gebruiksscenario's zullen aansturen.

Seizo Onoe, Chief Technology Architect van NTT Docomo, vertelde hoe Docomo samenwerkt met specifieke industrieën - automotive, spoorwegen, bouw, gezondheidszorg, enz. - bij de uitrol van 5G. Een argument kan worden aangevoerd voor de introductie van 5G, zelfs als nieuwe toepassingen onzeker zijn, zei hij, alleen omdat operators een grotere gegevenscapaciteit kunnen zien met verbeterde kosten per bit.

Onoe herhaalde zijn argument van vorig jaar, namelijk dat de vorige generatie vaak een hoge vlucht neemt net voor de lancering van de volgende, zoals gebeurde met verbeterde 3G (HSPA +) vóór de 4G LTE-lancering, en dat de industrie historisch gezien alleen groot succes heeft gezien met zelfs -genummerde generaties. Maar hij suggereerde dat sectoroverschrijdende samenwerking daar verandering in zou kunnen brengen, naarmate we nieuwe toepassingen ontwikkelen.

Ik was vooral geïnteresseerd in zijn idee dat 5G misschien de laatste generatie is als het gaat om grote technologische doorbraken. Onoe zei dat hoewel een bepaalde technologie elk van de vorige generaties heeft gedefinieerd, 5G eigenlijk een combinatie van technologieën is, dus 5 zou het definitieve aantal kunnen zijn, tenzij we een nieuwe technologische doorbraak kunnen bedenken. Toch merkte hij op dat "marketinggimmicks" kunnen betekenen dat we een toekomstig aantal zullen zien, en dat hoewel het gimmicky kan zijn, "het vrijheid is."

De evolutie van 5G

Veel van de presentaties bevatten meer specifieke informatie over de technologie en de normen en hoe deze evolueren.

Peiying Zhu, een Huawei Fellow, legde uit hoe 3GPP momenteel versie 15 van zijn standaard heeft goedgekeurd, inclusief een niet-zelfstandige (NSA) versie, die beschrijft hoe 5G-apparaten kunnen werken op een netwerk dat meestal is gebaseerd op dezelfde infrastructuur als 4G LTE netwerken. Ze zei dat het werk snel evolueert naar een zelfstandige (SA) versie van die standaard (een versie waarin zowel de radio's als de kern van het netwerk zijn ontworpen voor 5G), net als het werken aan een release 16, die meer functies zal toevoegen.

Release 15 ondersteunt meestal verbeterde mobiele bandbreedte (eMBB), terwijl latere versies moeten voldoen aan een breder scala aan IoT-vereisten, inclusief "ultrabetrouwbare en lage latentiecommunicatie, vaste draadloze toegang en massale machinetype-communicatie, " zei Zhu.

Release 15 bevat een "5G nieuwe radio", met een verscheidenheid aan nieuwe functies, en Zhu sprak over de impact die de verschillende veranderingen zullen hebben. Ze besprak hoe tests met het 3, 5 GHz-spectrum een ​​10x verbetering van de gebruikerservaring lieten zien, met een tiende de latentie en een tiende de kosten per bit van bestaande oplossingen, waardoor 5G zeer indrukwekkend is voor verbeterde mobiele breedband. En Zhu besprak andere details die deel zouden kunnen uitmaken van Release 16 of latere versies van de specificatie die andere toepassingen mogelijk zouden maken.

Mikael Höök, directeur van Radio Research voor Ericsson Research, besprak ook de evolutie van de standaard in de richting van de ITU-2020-visie. Hij sprak over hoe de nieuwe radio "ultra-arm" is (wat betekent dat deze de interferentie vermindert en uitschakelt wanneer deze niet in gebruik is), terwijl hij ook voorwaartse compatibiliteit biedt, zodat nieuwe mogelijkheden kunnen worden toegevoegd. Hij merkte ook op hoe het meerdere antennes kan gebruiken, sprak over lage latentie en zei dat het brede spectrumbereik veel verschillende mogelijkheden zal bieden.

Höök benadrukte dat dit in veel verschillende toepassingen kan werken, van het bieden van een zeer snelle dekking in drukke straten en pleinen tot het aanbieden van vaste draadloze netwerken in voorsteden. Hij sprak ook over fabrieksautomatisering.

In een paneldiscussie die volgde, was er veel discussie over de vraag of de nieuwe radio geschikt was voor Internet of Things (IoT) -toepassingen, waarbij Höök bestaande 4G-normen noemde - zoals NB-IOT - en andere, waaronder Zhu en Nokia's Antti Toskala, over nieuwe IoT-gebruiksscenario's die mogelijk een hogere bandbreedte of lagere latentie vereisen.

In de industriële omgeving probeerden sommige panelleden een vraag te beantwoorden over hoe 5G zich verhoudt tot de IEEE 802 (Wi-Fi) -standaarden, die doorgaans werken op spectrum zonder licentie. Höök zei dat in sommige gevallen het spectrum zonder licentie goed genoeg is, maar niet als je "vijf betrouwbaarheidstests" nodig hebt. Toskala wees op functies zoals 3GPP-authenticatie en de diensten die telecombedrijven bieden, maar sommigen in het publiek hebben hierop teruggedrongen. Zhu sprak over hoe 5G is ontworpen voor co-existentie, zodat zowel op 5G als 802 gebaseerde standaarden op dezelfde locaties kunnen werken.

Als we het over 5G hebben op smartphones, zei Arun Ghosh van AT&T, directeur van de Advanced Wireless Technology Group voor AT&T Labs, dat er nog steeds sprake is van een bedrijfsmodel, aangezien LTE redelijk goed werkt. Ghosh zei dat 5G echt meer gaat over andere businesscases, zoals in autonome voertuigen, waar een groot aantal verbonden auto's kan helpen op gebieden zoals het vermijden van botsingen. Maar bijna alle panelleden waren het erover eens dat we in de nabije toekomst moeten verwachten dat handsets zowel 5G als 4G LTE ondersteunen, evenals zowel mmWave als het traditionele (sub-6 GHz) spectrum.

Alle panelleden waren het vrijwel eens met Ian Wong van National Instruments, die zei dat "millimetergolf beter werkt dan verwacht." Velen leken het ook eens te zijn met Zhu, die zei dat het goed zou zijn om wereldwijde banden voor 5G te hebben, en zij pleitte voor 3, 5 GHz als een dergelijke band.

5G en verder

Terwijl 5G zich net aan het voorbereiden is voor de eerste lancering, gaat het onderzoek door naar het volgende niveau. Veel sprekers spraken over de volgende paar stappen in de normen, maar anderen waren meer gericht op toekomstig onderzoek.

Thyaga Nandagopal, adjunct-divisiedirecteur van de Computing and Communication Foundations (CCF) Divisie bij de National Science Foundation, sprak over het belangrijke onderzoek dat wordt gedaan in universiteiten en nationale laboratoria, maar voegde eraan toe dat er een "vallei van de dood" bestaat tussen deze instellingen en bedrijven. Om deze kloof te overbruggen, heeft de NSF een programma ontwikkeld met de naam Platforms for Advanced Wireless Research (PAWR), waarin een industrieconsortium en de NSF elk $ 50 miljoen bijdragen om vier platforms op stadsschaal te creëren voor het testen van de volgende generatie draadloze systemen. Deze platforms zijn ontworpen om onderzoekers open toegang te bieden om ideeën voor nieuwe systemen te testen.

De eerste twee systemen bevinden zich in Salt Lake City en New York. In Salt Lake City creëren de Universiteit van Utah en Rice University projecten die bekend staan ​​als POWDER (Platform voor Open Wireless Data-driven Experimental Research) en RENEW (een herconfigureerbaar Eco-systeem voor de nieuwste generatie End-to-end Wireless).

In New York heet het project COSMOS (Cloud Enhanced Open Software Defined Mobile Wireless Tested for City-Scale Deployment), dat wordt uitgevoerd door NYU Wireless, Columbia en Rutgers. COSMOS is ontworpen om verschillende nieuwe technologieën in een complexe stedelijke omgeving te testen. Er zijn nog twee platforms gepland voor juli 2019.

Tijdens de conferentie merkte Ted Rappaport van NYU Tandon en een van de oprichters van NYU Wireless op dat hij onder de indruk was van de snelheid waarmee mmWave-technologie werd ingevoerd. Hij schreef enkele van de vroege kranten over dit onderwerp en speelde een belangrijke rol bij het oprichten van NYU Wireless in 2012 en de Brooklyn 5G-conferentie in 2014. Toen was er scepsis over de vraag of mmWave zou kunnen werken; het is sindsdien geaccepteerd en is op weg naar commercialisering.

Gevraagd naar de vraag of de proliferatie van kleine cellen met mmWave-technologie een nieuw gezondheidsprobleem zou kunnen zijn, zei Rappaport, terwijl je 'geen negatieve bewijzen kunt leveren', de gebruikte radiofrequenties zes ordes van grootte lager zijn dan de frequentie die nodig is voor ioniserende straling van het soort gemaakt door röntgenstralen (die wel correleren met een verhoogde kans op kanker). Bovendien merkte hij op dat kleine cellen en directionele antennes zowel de kracht als de incidentie van contact verminderen, en wees hij me op een National Institutes of Health-studie die hij co-schreef met de titel "Safe for Generations to Come" dat dit bevestigt.

Later liet Rappaport me onderzoek zien dat hij en anderen op de universiteit bezig zijn met dingen zoals het gebruik van 140 GHz-spectrum voor nog snellere communicatie, misschien voor een toekomstige standaard. Anderen op de conferentie spraken ook over 90 GHz en hogere frequenties in de D-Band.

Het hangt allemaal af van je perspectief; aan de ene kant nadert 5G mogelijk de finish, in termen van eindelijk klaar om te lanceren. Maar anderzijds is het in veel opzichten net begonnen.