Varför 5g riktar sig inte till mobiltelefonanvändare

Efter att 2G-nät har lämnat plats för 3G, gick 3G-nät tillbaka till 4G, och därför kan du förvänta dig att 5G-nät kommer att ersätta 4G LTE. Men det kommer sannolikt inte att hända, eller åtminstone inte när som helst snart, enligt ett antal talare på Brooklyn 5G Summit på NYU Tandon School of Engineering förra veckan.

Istället förklarade de talare jag pratade med att 4G förväntas bilda ryggraden eller ankaret för nätverk som går långt in i framtiden, och sannolikt kommer att fortsätta att vara det sätt som de flesta av oss får vår mobildata, med 5G som används för att komplettera 4G och tillhandahålla data för andra applikationer.

"5G är den första G som inte kommer att ersätta den förut, " sa Tod Sizer, som är chef för mobilradioforskning för Bell Labs. Sizer sade att nuvarande 4G LTE-lösningar fungerar mycket bra för röst, webbsurfing och till och med video, men att nya 5G-nät kommer att ge mer flexibilitet för applikationer som att styra maskiner på ett fabriksgolv, förbättrad tillförlitlighet jämfört med Wi-Fi och bättre latens än LTE. Men han sa att sådana nätverk sannolikt kommer att utnyttja både 4G och Wi-Fi och lägga till nya funktioner på toppen.

Den stora skillnaden vid toppmötet i år, jämfört med tidigare möten, är att branschen nu "går från hur till vad", sade Sizer, eftersom specifikationerna för 5G blir mer avgjort, även om applikationerna inte är lika tydliga.

Ken Budka, från Bell Labs Consulting, talade om hur 5G kommer att möjliggöra "den nästa industriella revolutionen", som kommer att åstadkommas genom att kombinera digitala gränssnitt och sensorer på enheter och maskiner med framsteg inom maskininlärning och AI, allt i det framtida nätverket.

Nyckeln till detta, sade Budka, är den transformativa kraften hos låg latens-tjänster. Vissa applikationer kräver hög bandbredd och andra kräver låg latens, men de flesta behöver inte båda med undantag för VR och AR.

Budka noterade att i allmänhet kommer 5G att sträva efter att ge ett till tre millisekunder latens, jämfört med cirka 100 millisekunder i 4G. Detta är viktigt för ett antal applikationer. Till exempel sade Budka att i en bil som rör sig 100 kilometer per timme är skillnaden i latens mellan 1 ms och 100 ms en halv billängd. Han listade också andra applikationer, inklusive industriell robotik, 3D-tryck i konstruktion, kooperativ robot och dronstyrning och teleoperation, där människor använder enheter från en avlägsen plats.

Ur designmässigt perspektiv talade han om ett traditionellt kärnnätverk som fungerar bra för 4G och de flesta applikationer, men att ett "kantmoln" skulle behövas för applikationer som VR / AR och systemkontroll, där latens är avgörande.

5G ny radio

Durga Malladi, Senior VP of Engineering på Qualcomm Technologies, talade om 5G som ett "samlande anslutningsmaterial" som serverar tre breda hinkar med applikationer med mycket olika behov. Förbättrad mobilt bredband kräver förbättrade hastigheter för vissa applikationer och möjligheten att hantera fler människor som använder mer data varje år. För ett massivt Internet of Things-nätverk använder de flesta enheter mycket lite data, men konstant låg strömförbrukning är nyckeln, eftersom dessa enheter måste arbeta i flera år på små batterier. Och du kommer också att ha uppdragskritiska tjänster som inte nödvändigtvis använder mycket data men kräver mycket låg latens.

Malladi talade om att fortsätta att använda 4G som bas för att tillhandahålla det mobila bredbandet anslutningar, och använda 5G New Radio-standarden för spektrum över och under vad som vanligtvis används för 4G för att hjälpa till i grundläggande fall men också för att tillhandahålla nya applikationer. Detta inkluderar sub-6GHz-band för att ge mer mobil täckning och mmWave-band såsom 28- och 39GHz-band, som ger hög bandbredd över korta avstånd, så att de används i initiala fasta distributioner, men kan också användas i mobila distributioner.

Nyckelteknologierna i 5G New Radio inkluderar Massive MIMO (som innebär användning av flera antenner), robust mmWave-stöd, avancerad kanalkodning och DFT-spridning och OFDM-baserade vågformer för både uppladdningar och nedladdningar. Både fristående och icke-fristående versioner av 5G-standarder är på väg att godkännas nästa år (som en del av 3GPP R15-specifikationen), med de första implementeringarna som förväntas 2019.

Mycket av konversationen vid toppmötet handlade om 5G New Radio-standarden, med många diskussioner om detaljerna i många av teknologierna, inklusive detaljer om flera MIMO-vågformer.

Mikael Höök, chef för radioforskning för Ericsson Research, berättade om hur den nya radion är nödvändig för nya användningsfall, inklusive bredband och media överallt, sensornätverk, smarta fordon, kontroll av tjänster och fjärrenheter. Han sa att standardisering är i full fart på den nya tidslinjen, och att den skulle ha "framtidssäkra" krokar för att möjliggöra framtida utveckling.

Höök sade att principerna bakom designen av den nya radioen inkluderar spektrumflexibilitet, låg latens, en strålcentrisk design, anslutning och samverkan över spektrumband.

Många av de tekniska detaljerna som Höök beskrev var intressanta, särskilt hur systemet är utformat för att möjliggöra olika användningsfall. Till exempel inkluderar den bandbreddanpassning så att den kan lyssna med en smal bandbredd, men byta till en bred bandbredd när du tar emot stora mängder data, vilket sparar ström. Andra tekniker används för att tillhandahålla låg latens och vad han kallade URLLC ("Ultra-pålitlig och låg latens kommunikation").

I andra sessioner på den nya radioen höll Huawei Fellow Peiying Zhu ett föredrag vågform , numerologi och kanalkodning. Hon berättade om många av de förändringar som behövs för den nya radion, tillsammans med behovet av LTE-samexistens. Senare gick Zhu med Höök och andra i en paneldiskussion. Höök sa att det finns användningsfall och distributioner av den nya radion, så vi vet att tekniken fungerar, men att användningen av nya tjänster fortfarande är ifrågasatt.

Docomo Keynote

Seizo Onoe, CTO och EVP från NTT DOCOMO, höll ett generellt positivt tal om 5G, men kanske har varit den mest realistiska om de utmaningar den står inför.

Onoe sade att ekonomin i 5G är "elefanten i rummet", eftersom tekniken kommer att kräva användning av många små celler och kommer att tvinga intensiv modernisering av ryggraden och ryggraden och därmed betydande kapitalkostnader. Men, sade han, 5G: s effektivitet ger löfte om ökad datakapacitet utan att öka kapitalkostnaderna - och citerade särskilt användningen av Massive MIMO och annan teknik i motsats till att bara tänka på tjänsten som en "hotspot-tjänst" för kompletterande användning.

Onoe sa att han inte är orolig för fragmentering från tidiga versioner och att frontlöpare borde ta ansvar för kompatibilitet. DOCOMO planerar en lansering 2020, tillade han, vilket är tillräckligt med tid att sätta standarder.

Onoe gav dock två "mörka förutsägelser." Inom trådlös teknik blomstrar ofta föregående generation strax före lanseringen av nästa, som hände med förbättrad 3G (HSPA +) innan 4G LTE-lanseringen. Detta kan hända den här gången, sade han. Dessutom har branschen historiskt sett stor framgång endast med jämnt antal generationer, och Onoe undrar om branschen kommer att behöva vänta på 6G för att få allt den vill.

Fortfarande avslutade Onoe med en positiv anmärkning och sa att även om det finns massor av myter om 5G, anser han att industrin borde "komma på 5G-bandvagnen" och skapa nya affärsmodeller genom samarbete mellan olika branscher.

Framsteg mot 5G-distribution

Dave Wolter, AVP för radioteknologi och RAN Architecture på AT&T, talade om hur företaget vill påskynda distributionen samtidigt som de respekterar standarder och diskuterade en mängd tester som företaget har genomfört.

Wolter konstaterade att tidsfristen för december för icke-fristående 5G-NR (standarden som använder LTE som ankare) är avgörande eftersom den involverar alla hårdvarupåverkande delar och är nödvändig så att kiselförsäljare kan börja designa chips. Tanken är att säkerställa kompatibilitet med den fristående versionen när den är klar i juni 2018. Wolter sa AT&T hoppas på en standardbaserad NR-distribution av 5G New Radio (NR) redan i december 2018, troligen med fast trådlöst först, men med rörlighet att följa strax efter. Det finns fortfarande ett antal detaljer kvar att avgöra, konstaterade han.

Wolter beskrev hur detta skulle utvecklas över tid, med fast trådlös troligtvis först, sedan en uppgradering till nästa generations kärna och senare till utbredd 5G-distribution över tid. Han sade att AT&T kommer att prioritera ett icke-fristående läge, och även om det har intresse för fristående 5G, kommer den ansträngningen att ta tid. Han noterade att det inte finns något sub-6GHZ-spektrum tillgängligt för 5G i USA utom för cirka 3, 5 GHz, vilket har andra problem. (Det används för närvarande för försvarsdepartementet och fasta satellittjänster, som teoretiskt kan dela spektrumet.)

Under tiden är AT&T mest intresserad av 39GHz-frekvensen och har gjort ett antal både fasta och mobila tester vid 28GHz och 39GHz i samarbete med Ericsson och Intel, med tekniker som automatisk strålspårning och massiv MIMO.

Jag hade chansen att fråga Wolter om när han trodde att vi skulle se 5G-stöd i telefoner, och han sa att det kanske måste vänta på 3GPP: s release 16 (i motsats till release 15-standarderna som nu är under utveckling). Men han sa att den stora fördelen med 5G för mobilt bredband är dess höga täthet, vilket ger en bättre upplevelse när fler tittar på video samtidigt, samt gör mobilförstärkt verklighet och virtuell verklighet arbete mycket bättre.

I en paneldiskussion var det tydligt att olika operatörer över hela världen har olika visioner. YongGyoo Lee, SVP för Korea Telecom, talade om att ha specifikationerna färdiga så att de skulle kunna erbjuda några 5G-tjänster för Vinter-OS 2018 (även om det verkar som att mycket av detta kommer att vara pre-standardteknologi). På liknande sätt talade DOCOMO: s Onoe om att ha ett system som körs för sommars-OS 2020.

Men Frank Seiser, en VP för Technology Innovation på Deutsche Telekom AG, sa att han inte såg någon drivrutin för fristående 5G som för närvarande föreslog, och tillade att europeiska operatörer varken har det fasta trådlösa spektrumet som de amerikanska operatörerna vill använda eller drivkraften från OS som driver de japanska och koreanska operatörerna.

I bilder som presenterades senare vid toppmötet drev Seiser idén om en moln-infödd arkitektur med mycket mer nätverksfunktion virtualisering och en servicebaserad arkitektur, men oroar sig för att de nuvarande version 15-standarderna under utveckling inte tillhandahåller dessa funktioner. Seiser sade att ett gemensamt branschpress för en mycket mer innovativ 5G-systemarkitektur behövs för att kunna leverera 5G-visionen. För nu, sa Seiser, ser han lite att du kan göra bättre i 5G kontra LTE, och att det kan vara 6G innan vi löser det.

Under tiden tyckte nästan alla om idén att använda icke-fristående 5G, och alla indikerade att det skulle vara lång tid innan någon av den nuvarande LTE spektrum kommer att användas för 5G.

Michael J. Miller är informationschef på Ziff Brothers Investments, ett privat investeringsföretag. Miller, som var chefredaktör för PC Magazine från 1991 till 2005, författare den här bloggen för PCMag.com för att dela sina tankar om PC-relaterade produkter. Inget investeringsråd erbjuds i denna blogg. Alla uppgifter friskrivs. Miller arbetar separat för ett privat värdepappersföretag som när som helst kan investera i företag vars produkter diskuteras i denna blogg, och ingen information om värdepapperstransaktioner kommer att göras.