Anonim

5G-verkkojen parannukset ovat kiistattomia, mutta kuinka nopeampia latauksia ja parempaa verkkoyhteyttä voidaan käyttää?
Caroline Hayes tarkastelee todellisia tapauksia Bristolin kaupunkiverkon viikonloppuna ja äskettäin järjestetyissä talviolympialaisissa PyeongChangissa.

Image

Bristolin yliopiston 5G-viikonloppuna käytettiin Xilinxin 5G-in-a-box -laitetta osoittamalla päästä päähän -GG-kaupunkiverkkoa aiemmin tänä vuonna

Parannetut latausnopeudet 10 Gbit / s - huomattava lisäys 4G LTE: n 150 Mbit / s ja 4G LTE-Advanced 300 Mbit / s - siirtävät 5G langattomat liityntäverkot 4G: n viestintä- ja tiedonjaon tilan ulkopuolelle. Nämä latausnopeudet mahdollistavat verkot teollisuus-, kunnallis-, vähittäiskauppa- ja kuljetusalueilla, joissa koneet voivat seurata ja hallita verkon kautta lähetettyjä tietoja.

Esimerkki siitä, kuinka pitkälle 5G pääsee, osoitettiin viikonloppuna 5G-kaupunkiverkon käyttöönotolla Bristolissa. Tämän vuoden maaliskuussa Bristolin yliopiston Smart Internet Lab ”halusi” kaupungin Millennium-aukiota esittelemään 5G-palveluita, kuten älykkäiden kaupunkien synkronoidut liikennejärjestelmät, autonomiset kuljetukset ja lisätyn todellisuuden.

n

Kerrostettujen todellisuuksien viikonloppu oli Smart Internet Lab: n mukaan maailman ensimmäinen mielenosoitus päästä päähän 5G-kaupunkiverkostoon.

5G-in-a-box

Verkkotesti koostui 5G New Radio (5G NR) -pääistä, matkapuhelimen ja tukiaseman välisestä ilmarajapinnasta. Ne yhdistettiin 5G: n virtualisoituun kantataajuussäiliöön käyttämällä useita protokollia dynaamisella matalallatenssisella aggregaatiolla ja muuttuvalla kaistanleveyden allokoinnilla kuidun takaisinvirtaukseen SDN (end-to-end) -ohjatun verkkoyhteyden kautta.

Smart Internet Labin johtaja Dimitra Simeonidou kiittää 5G-verkon testisängyssä käytettyjen Xilinx-laitteiden ohjelmoitavuutta eri reunatoimintojen mahdollistamiseksi. "Arkkitehtuurimme keskeinen osa on ollut verkon reunan joustavuus ja ohjelmoitavuus, mukaan lukien liikenteen yhdistäminen ja laskenta, sekä laitteisto-isännöimien verkkotoimintojen hajauttaminen koko infrastruktuuriin", hän sanoo. "Käytimme Xilinx-alustaa tukemaan tätä arkkitehtuuria."

Smart Internet Lab 5G: n avoimia laitteistoratkaisuja voidaan siirtää, ja sen on tarkoitus ottaa käyttöön muissa kaupungeissa Euroopassa, hän sanoo.

Projektia rahoitti digitaalisen kulttuurin media ja urheilu (DCMS) yhteistyössä BT: n, CCS: n, Nokian ja Zeetta Networksin kanssa.

Image

Keysight 5G -kanavan kuulostava referenssiratkaisu

Kaikki viestintä ja verkot kanavoitiin yliopiston laboratorion kautta, joka

loi '5G-in-a-box' (yllä), joka sisälsi Xilinxin Virtex FPGA -sovellukset.

Verkon kapasiteetin lisäämiseksi ja ruuhkien vähentämiseksi käytettiin massiivista MIMO-antennia (useita tuloja, useita lähtöjä). Tavalliset MIMO-verkot käyttävät kahta tai neljää antennia lähettämään ja vastaanottamaan useita datasignaaleja samanaikaisesti saman radiokanavan kautta. Massiivinen MIMO kasvattaa antennien lukumäärää 10s tai 100s antenneihin, jotta saadaan aikaan useita signaalipolkuvaihtoehtoja.

Avaruuteen pakattujen antennien lukumäärän lisääminen tarkoittaa, että ne toimivat korkeammilla taajuuksilla kuin perinteiset matkaviestinverkot, mikä vahvistaa signaaleja. Tämä on erityinen etu ulkosignaalipolkuille. Valonsuuntaustekniikan käyttö antaa verkkoille mahdollisuuden kohdistaa spektriin käytettäväksi, kun taas suuri määrä antenneja tarkoittaa, että signaalit todennäköisemmin tukkeutuvat ja ovat häiriöiden kestävämpiä.

Odotettavissa olevan 50 miljoonan tai useamman kytketyn laitteen mahdolliseksi 5G-verkkojen on kyettävä sovittamaan useita tekniikoita, mukaan lukien Massive MIMO ja CloudRAN (pilviradioverkko) keskitetty kantataajuinen prosessointi peiton ja tiedonsiirtonopeuden lisäämiseksi. Verkkoihin on luottava, jotta yhteys voidaan muodostaa turvallisesti. ”Lisääntynyt kaistanleveys 5G: sta vaatii ylimääräistä kaistanleveyskapasiteettia”, neuvoo Xilinxin viestintäliiketoiminnan johtaja Gilles Garcia.

"Tulee aaltoiluvaikutusta, kun sekä takaisin- että eteenpäin suuntautuvat moottorit näkevät aggregaatiotasot, ja ytimien on tuettava niitä useista putkista ytimeen", hän sanoo.

Garcia selittää, että ohjelmoitavat FPGA: t ja SoC: t ovat kriittisiä toteutettaessa 5G-todiste konsepteista, testisängyistä ja varhaisista kaupallistamiskokeista. Tämä johtuu osittain siitä, että piitä ei vielä ole ja ASIC-yhdisteet eivät ole käyttökelpoisia 5G-standardointivaiheen varhaisessa vaiheessa. Hän huomauttaa, että FPGA: t voidaan ohjelmoida tukemaan parannettuja algoritmisia toteutuksia tai toimintoja.

"Ohjelmoitavuutta tarvitaan algoritmien kehittämiseksi ja erilaisten tietojen yhdistämiseksi monille asiakkaille yhteyksien nopeuttamiseksi", hän sanoo. "Xilinx-laitteet ovat ainoa tapa saavuttaa tämä tuotantomäärissä ja välttää laitteiden vanhenemista ohjelmoitavuuden avulla."

Xilinx uskoo, että sen kaikki ohjelmoitava tekniikka voi turvallisesti tukea useita standardeja, useita kaistoja ja useita aliverkkoja monenlaisille Internet-pohjaisille sovelluksille.

Xilinx Kinetix -laitteita käytettiin massiivisessa MIMO: ssa ja Zynq All-Programmable SoC: ita käytettiin ohjaustasoon.
Lisääntynyttä 5G: n suorituskykyä voidaan käyttää älykkäissä kaupungeissa liikennejärjestelmien valvontaan ja hallintaan, samoin kuin valaistus- ja energiaapuohjelmiin tehokkuuden parantamiseksi. Sitä voidaan käyttää myös etäjärjestelmien, kuten vesihuollon, seurantaan maataloudessa ja vähittäiskaupassa, se voisi antaa kauppiaille mahdollisuuden käyttää laajennettua todellisuutta myynnin lisäämiseen, ehdottaa Xilinxin kytkettyjen järjestelmien johtaja Dan Isaacs. Toinen esimerkki, jonka hän antaa, on, että koneoppimista voidaan käyttää tietoturvatoimintoihin hyödyntämällä latausnopeutta hälytysten tai kuvien siirtämiseen valvontaa varten.

Tämän vuoden talvipeleissä PyeongChangissa, Etelä-Koreassa, 5G otettiin käyttöön monissa muodoissa peleihin osallistuvien ja niitä katselevien kokemuksen parantamiseksi, kertoo Gemalnon 5G-strategian ja kumppanuuksien johtaja Paul Bradley. Matkapuhelimien käyttäjien 5G-verkon lisäksi oli myös esimerkkejä vierailijoiden virtuaalitodellisuudesta ja tekoälystä. 5G: llä oli jopa rooli urheilijoiden koulutuksessa.

Hauskaa ja pelejä

Kaksi Alankomaiden joukkueen pikaluistelijoita käyttivät SmartSuitsia harjoittelussaan, jolloin he pystyivät kommunikoimaan joukkueen valmentajan kanssa jäällä.

Image

Kultaa kohti: 5G antoi älykkäästi sopiville hollantilaisille pikaluistelijoille mahdollisuuden kommunikoida valmentajansa kanssa

Jokaisessa räätälöityssä SmartSuit-laitteessa oli viisi anturia, jotka lähettivät tietoja kehon sijainnista valmentajan Galaxy S8-älypuhelimeen. Puhelimen sovellus laski kilpailijan kehon asennon heidän kiihdyttäessään ja kääntyessään jään päälle. Valmentaja voisi lähettää signaalin yhdelle puku-anturista ilmoittaakseen, että luistelijan asentoa tulisi säätää.

Tapahtuman ympärillä oli myös 85 vieraanvaraisuusrobota (katso Electronics Weekly, 18. huhtikuuta 2018). Nämä robotit tarjosivat tietoa kuljetuksista, nähtävyyksistä ja aikatauluista, ja pystyivät kommunikoimaan koreaksi, kiinaksi, japaniksi ja englanniksi. Yksi kohokohta, Bradley sanoo, oli Korean edistyneen tiede- ja teknologiainstituutin (KAIST) rakentama humanoidirobotti, joka käytti 5G: n liitettävyyttä toimimaan olympialampun kantajana viime joulukuussa osalla reittiä lähellä laitosta itse Daejeonissa, 160 km Soulista etelään.

"Hyödyntämällä 5G-verkkoa, itse ajavat bussit olivat toiminnassa koko pelin ajan. Palvelevat tuhansia faneja, jotka vaativat nopeaa, tehokasta ja turvallista kuljetusta useiden tapahtumapaikkojen välillä", Bradley sanoo.

Bussit olivat tulosta KT: n ja Hyundain yhteisestä projektista, ja verkon nopeuden ansiosta ne saivat reaaliaikaista tietoa ohjauskeskuksesta auttaen niitä välttämään esteitä tai törmäyksiä muiden ajoneuvojen kanssa, jotka ovat matkalla jokaiseen määränpäähän.

”Linja-autoilla oli sähkökäyttöinen polttokenno, mikä auttoi vähentämään pilaantumista tapahtumapaikkojen ympärillä. Ja linja-autoissa, joissa oli ihmisten kuljettajia, he käyttivät uusinta turvallisuustekniikkaa varmistaakseen, ettei virheitä tehdä. Kuljettajilla ei ollut vaaraa nukahtaa myös pyörässä, koska linja-autot seurasivat kuljettajan ilmeitä (esimerkiksi kuinka kauan heidän silmänsä voivat olla kiinni) ja antoivat hälytyksen, kun havaittiin häiriötekijöitä tai väsynyttä ajamista.

"Linja-autot pystyivät lataamaan ja näyttämään suuria 3D-videotiedostoja läpinäkyvillä näytöillä, antaen faneille eturivin istuimet toimintaan ennen kuin he olivat edes saapuneet valitsemansa tapahtuman paikkaan."

VR-kuulokkeet

"PyeongChangin fanit pystyivät todistamaan 5G: n kykyä ja televiestinnän tulevaisuutta uudessa 5G-kylässä, joka sijaitsi Uiyajin tuulikylässä, lähellä tapahtumapaikkoja", Bradley sanoo.

”Siellä ICT-keskus isännöi virtuaalitodellisuuden (VR) kokemuksia. Vierailijat voivat kokea ylinopeuttavan bobsleven tai lumilautailun ajamista joitain haastavimmista kursseista, kaikki simulaattorin mukavuudesta ja turvallisuudesta.

”Myös elävät VR-kokemukset olivat käynnissä. 5G: n voiman ansiosta fanit voivat nauttia reaaliaikaisista leikkeistä hiihtäjiä ja lumilautailijoita, jotka lentävät hyppyjen viereen ja lähellä hiihtoladien keskustaa sijaitsevien suurten kameralaitteiden läheltä, tuomalla toiminnan lähemmäksi kotia kuin koskaan. Kaikkien pelien ajan Intelin True View -kamerakamerat ottivat noin 50 tuntia reaaliaikaista 360o VR: n kuvamateriaalia vähintään 30 talviurheilusta sekä avaus- ja sulkemistilaisuuksista ”, hän sanoo.