5G עדיין איננו כאן, אך הוא יותר קרוב ממה שאתה חושב – המרוץ להגדרת ה-5G עשוי להסתיים, אך התהליך של תכנון ופריסה של טכנולוגיית 5G רק מתחיל

זה הכל אודות 5G. לא משנה לאן אתה הולך ועם מי אתה מדבר, 5G נמצא במרכז השיחות אודות הטכנולוגיה המרגשת החדשה. בשעה שהכרזות אחרונות של Mobile World Congress מצביעות על כך שה-5G כבר כאן, הוא לא. אך אנחנו נמצאים קרוב מאוד לכך.

לקהילת התקשורת האלחוטית הייתה שנה מאוד עסוקה – מההתקדמות שנעשתה בתהליך התקינה והעדכונים המהותיים שנמסרו על-ידי הגופים המסדירים, לרכישת ההבנה על הערוץ עבור תדרי הגלים המילימטריים המוצעים והטכנולוגיות שלהם הנמצאים בפיתוח ואשר יהפכו את ה-5G למציאות מסחרית, הצפייה ל-5G נמצאת בשיא של כל הזמנים. אם כן, מה כל ההישגים מהשנה שעברה מהווים עבור 5G? ומתי ה-5G יהיה כאן?

תדרי 5G: שילוב של כלים מילימטריים ו-Sub-6 GHz

עדיין יש הרבה מה להגדיר באשר ל-

איור 1. יישומי 5G ממוקדים כוללים רוחב פס נייד משופר ותקשורת מכונה-למכונה

5G, אך דבר אחד בטוח: ספקטרום ה-sub-6 GHz הוא עדיין חשוב ביותר, ותדרי mmWave ישמשו להשלמה של טכנולוגיית ה-sub-6 GHz.

איור 1 מראה את המגוון הרחב של הדרישות הצפויות מ-5G, החל מאמינות גבוהה ביותר, תקשורת ברוחב פס גבוה עבור יישומים של פס רחב משופר נייד (enhanced mobile broadband – , לרוחב פס נמוך, תקשורות מסוג מכונה-למכונה (machine-to-machine M2M), שאנו מצפים לראות ביישומי Internet of Things . קשה, אם לא בלתי-אפשרי, עבור תחום אחד של ספקטרום למלא את כל הצרכים האלה, אך שילוב בין שני תחומים מספק כיסוי משלים. ספקטרום sub-6 גיגה-הרץ מציע התפשטות טובה יותר ותאימות לאחור עבור יישומים בפס צר, בשעה שרוחב הפס הצמוד בתדרי mmWave מאפשר את יישומי המפתח eMBB שה-5G מבטיח.

ציר הזמן

ה-International Telecommunications Union הגדירה שני שלבים של מחקר כמוצג באיור 2: שלב 1 עבור מתחת ל-40 גיגה-הרץ ושלב 2 עבור מתחת ל-100 גיגה-הרץ. שלב 1 מיועד להסתיים ביוני 2018 כדי להתאים ל-3GPP’s LTE release 15. שלב 2 אמור להסתיים בדצמבר 2019 כדי להתאים ל-release 16 של LTE. איור 2 מראה את שני צירי הזמן  של ITU ו-3GPP מאז סתיו 2016.

התאריכים והתדרים שבשימוש המוצעים על-ידי ה-ITU הם רחוקים מלהיות מבטיחים. בכנס המליאה במרץ 2017 (#75), הוצגה דרך קדימה (way forward – WF) בעלת לוח זמנים מואץ עבור השחרור של ה-5G New Radio , כמוצג באיור 3.

NTT DOCOMO הציגה את המלצתה לגבי תחומי התדרים שיש להשתמש בהם במהלך הפגישה האחרונה של RAN4 ב-Way Forward . טבלה 1 מסכמת את תחומי התדר ומפעילי הטלקום התואמים.

איור 2. צירי הזמן של ITU ו- 3GPP עבור 5G

28 גיגה-הרץ ו-Verizon

העבודה ב-28 גיגה-הרץ שלטה על החדשות במחקר מתחת ל-40 גיגה-הרץ במהלך השנה שעברה, אך היא איננה התדר היחיד הנשקל. ה-FCC ו-Verizon הובילו את העבודה ב-28 גיגה-הרץ. כדי להקצות תחומי תדר של mmWave, עבור שימוש גמיש וחקיקה עתידית מוצעת, ה-FCC אישרה את ה-Spectrum Frontiers Proposal  ביולי 2016. תחום ה-28 גיגה-הרץ הוא אחד משלושת התחומים הזמינים כיום עבור שימוש גמיש בארה”ב [1] . איור 4 מציג מבט על התחומים. על בסיס פגישת ה-WF וה-RAN4, ספקים עולמיים, הכוללים הספקים אירופיים Orange, British Telecom ו-Telecom Italia, קבעו כוונון משמעותי מסביב ל-24-28 גיגה-הרץ. דבר זה עשוי להפתיע על בסיס מסקנות קודמות ש-28 גיגה-הרץ איננו תחום מתאים עבור אירופה בשל נושאי תדר, אולם לתדרים הנמוכים בתחום זה יש פוטנציאל. כצפוי, אותם המפעילים האירופיים דורשים ספקטרום ב-32 גיגה-הרץ.

Verizon ביקשה רישיון לתחום ה-28 גיגה-הרץ מ-XO Communications בשנה שעברה, והשמיעה את רצונה להשתמש בתדר זה עבור הפיתוח הראשוני שלה. למרות שאין לה גרסה תיקנית במלואה של הטכנולוגיה כדי לגלגל את החשיפה הזו, Verizon מהמרת על כך שלחומרה שהם פורסים כעת תהיה היכולת לפעול בכל מפרט שישוחרר לבסוף באמצעות עדכון התוכנה בעתיד [2]. ספקי ארה”ב אחרים הסכימו להשתמש בתחום ה-28 גיגה-הרץ וגם AT&T וגם T- Mobile רמזו שהן ינהלו מחקר נוסף על טכנולוגיות מבוססות על 28 גיגה-הרץ וישתפו פעולה עם ספקי ציוד לקראת ניסויי שדה נוספים.

ב-2015, Verizon  יסדה את ה-Technical Forum 5 G עם Cisco, Ericsson, Intel, LG, Nokia, Qualcomm ו-Samsung. המשימה העיקרית של קבוצת העבודה הייתה לפתח חלופה אלחוטית ל-Fiber to The Home תוך שימוש בספקטרום mmWave הידוע גם כ-Fixed Wireless Access . ה-5GTF מבוסס בהרחבה על תקן ה-LTE ומוסיף מושגים הנחקרים כעת ומוצעים עבור ה-5G ב-3GPP.

ה-

איור 3. לוח זמנים מואץ של 3GPP NR )ממרץ 2017 (

5GTF מגדיל את מרווח התת-נשא במכפיל של 5 (תת-נשאים של 75 קילו-הרץ לעומת 15 קילו-הרץ המניב רוחב פס של 100 מגה-הרץ על כל נשא רכיב (component carrier) ומקטין את מרווח תת-הנשא ביחס הפוך כדי לשמור על עקביות התזמון ל- LTE. ל-5GTF יש אותות בקרה נוספים והרחבה של  השכבה הפיסיקלית כדי לכלול יצירת קרן וקדם-קידוד.

ב-IEEE Wireless Communications and Networking Conference ב-San Francisco, National Instruments הציגה אב-טיפוס פועל בזמן-אמת של ה-5GTF. בעוד זה לא היה האב-טיפוס הראשון של המפרט, הוא היה מרשים מסיבות אחדות, אחת מהן היא ההוכחה הפומבית הראשונה של הטכנולוגיה הפועלת.

Verizon ערה שהדבר ירחיק את קדם-התקינה  של טכנולוגיית ה-mmWave. השאלה המתנשאת מעל ה-V5G היא האם היא תענה לתקני 3GPP 5G או לא, ומכאן הסיכון של פריסת טכנולוגיית mmWave לפני שהתקנים הוגדרו. אם ההימור של Verizon יתקיים, ל- Verizon תהיה התחלה מובילה משמעותית במרוץ אחר 5G. אם לא, יידרש להחליף הרבה חומרה מיושנת.

רדיו חדש (New Radio–NR)

NR מיועדת לכסות את כל היישומים ותחומי התדר, כולל שלושת האינדיקטורים של ביצועים עבור ה-5G המוצבים על-ידי ITU: רוחב פס נייד משופר (enhanced mobile broadband – eMBB)’, Ultra Reliable Low Latency Communications ו-Massive Machine Type Communications – MMTC). זה אומר שהשכבה הפיסיקלית חייבת להיות גמישה מספיק כדי ליצור תפוקת נתונים גבוהה יותר משמעותית תוך מתן רשות למאות רבות יותר של התקנים  להתחבר לרשת עבור Narrow Band IoT (NB-IoT). ה-PHY גם צריך להיות אמין דיו עם כמיסות מספיק נמוכה כדי לשמש ברכבים לנהיגה עצמית. זו איננה משימה קלה, והתקנים המוצעים עבור NR הם הרבה יותר מורכבים מאשר V5G. היבטים מסוימים דוגמת הוספת ניהול קרן דומים בין השניים, אך NR יכלול ניהול קרן הן איטי והן מהיר. NR גם  יתן תנופה ל-LTE ככל האפשר, אך הוא משתמש בקצבי דגימה ונושאי משנה שונים.

טבלה New Radio (NR) Spectrum Way Forward :1 מפגישת RAN4
#82 , מומלצת למליאת ה RAN #75-

למרות הרעש מסביב ל-NR והרצון לסיים את התקנים מוקדם יותר מאשר תוכנן תחילה, לא פורסמו הרבה נתונים אודות הביצועים של היישום. הניסויים המוגבלים ב-28 גיגה-הרץ התמקדו יותר בבדיקת עומק של הערוצים מאשר בהוכחת אפשרות הקיום של מפרט ה-. NI פיתחה מערכת אב-טיפוס של רדיו חדש שיכולה לפעול על קישור MIMO רב-משתמשים. מערכת זו משתמשת ב-NI mWave Transceiver System ו-IP גמיש של השכבה הפיסיקלית הכתובה ב-LabVIEW.

קו הסיום ב-2018 עבור המרוץ ל-5G

בראשית 2018, תהיה לנו תשובה ל: “מהו 5G?” על בסיס לוח הזמנים המואץ שהוצג בכנס המליאה של 3GPP RAN ממרץ 2017 (#75), השכבה הפיסיקלית ושכבת ה-MAC עבור NR יהיו מסוכמים בסוף 2017. לבחירת התדר אין קו סיום מחמיר, אך המפעילים דוחפים את הטכנולוגיה קדימה כדי להשיג את חומרת ה-28 גיגה-הרץ פרוסה בניסויי השדה של 2017. ברבע השני של 2018, דרום קוריאה תציג את מבוא הטכנולוגיה 5G שלה. התהליך המלא של תקינה לא יושלם עדיין, אולם תמונה ברורה יותר של ה-

איור 4.

5G תחל להופיע. המרוץ להגדרת ה-5G  יסתיים אולי, אך התהליך של תכנון ופריסה של טכנולוגיית 5G  רק מתחיל כעת.

סימוכין

[1] Use of Spectrum Bands Above 24 GHz for Mobile Radio Services, GN Docket No. 14-177, Notice of Proposed Rulemaking, 15 FCC Record 138A1 (rel. Oct. 23, 2015).

[2] http://www.fiercewireless.com/tech/verizon-files-to-conduct-28-ghz-market-trials-4-states.

Sarah Yost, National Instruments

תגובות סגורות