eMBB, URLLC, mMTC, NTN i RedCap czyli idzie nowe w sieciach 5G

© Arrow

Pomimo tego, iż sieci 5G są już powszechnie wdrażane na całym świecie, ich standardy techniczne wciąż ewoluują, umożliwiając rozwój nowych aplikacji, takich jak telemedycyna i autonomiczna jazda, wymagających wysokiej przepustowości i małych opóźnień sieci 5G. Artykuł przedstawia również najnowsze rozwiązania dla sieci 5G od takich dostawców, jak ADI, Murata, Molex i onsemi.

Sieci 5G o wysokich szybkościach transmisji danych i małych opóźnieniach

5G - którego pełny opis to ‘sieci komórkowe piątej generacji’ - to najnowsza generacja technologii komunikacji mobilnej, zgodna z definicją opracowana przez organizację 3GPP. 5G to także kolejna ewolucja systemów 4G (LTE-A, WiMAX-A, LTE), mająca na celu osiągnięcie wysokich szybkości transmisji danych, mniejszych opóźnień, oszczędności energii, niższych kosztów, zwiększonej pojemności systemu i tworzenia sieci połączonych urządzeń na dużą skalę.

Standard 5G, który został wprowadzony w 15. wydaniu specyfikacji 3GPP (II kwartał 2018), obecnie ewoluował i stał się najnowszym, 17. już wydaniem specyfikacji (III kwartał 2022). Wczesne technologie 5G koncentrowały się na aplikacjach eMBB, URLLC i mMTC, natomiast obecne technologie 5G mają różnorodne, praktyczne zastosowania, takie jak RedCap, NR lite, satelity NTN czy aplikacje stosowane w ruchu lotniczym. Oczekuje się, że organizacja 3GPP wyda 18. wydanie specyfikacji 3GPP (5G - Advanced) około 2025 roku a technologie 5G osiągną szybkość transmisji danych w łączu 20 Gb/s (downlink) i prędkość przesyłania danych w łączu w górę 10 Gb/s (uplink).

Podobnie jak poprzednie generacje technologii komunikacyjnych, sieci 5G należą do sieci komórkowej, która dzieli obszar obsługi 5G na mniejsze komórki w zależności od ich położenia geograficznego. Układy bezprzewodowe 5G w komórce wykorzystują fale radiowe do łączenia się z Internetem i siecią telefoniczną za pośrednictwem lokalnych anten w komórce.

Oprócz zapewnienia szerszej przepustowości dla telefonów komórkowych lub tabletów w celu realizacji lepszych połączeń z Internetem, 5G zintegruje również istniejące, zorientowane na użytkownika sieci bezprzewodowe, wykorzystywane w takich aplikacjach jak inteligentne domy, miasta lub fabryki, umożliwiając ogromnej liczbie przyrządów pomiarowych i czujników łączenia z Internetem za pośrednictwem 5G.

Nowe standardy i technologie dla nowych aplikacji

Obecny rozwój sieci 5G obejmuje kilka bardzo ważnych nowych technologii, w tym eMBB, URLLC, mMTC, NTN i RedCap.

• eMBB (Enhanced Mobile Broadband) koncentruje się na aplikacjach charakteryzujących się dużą gęstością użytkowników i niskim zapotrzebowaniem na mobilność, ale wymagających bardzo dużych ilości przesyłanych danych, dlatego też użytkownicy eMBB cieszą się wyższymi szybkościami przesyłania danych niż użytkownicy w standardowym systemie.
• URLLC (Ultra-reliable and Low Latency Communications, ultra-niezawodna komunikacja o niskim opóźnieniu) to odmiana 5G o bardzo rygorystycznych wymaganiach dotyczących transferu danych, opóźnień i niezawodności. Na przykład aplikacje takie jak bezprzewodowe sterowanie procesami produkcyjnymi za pomocą automatyki przemysłowej, chirurgia telemedyczna, inteligentna automatyzacja dystrybucji energii w sieci, bezpieczeństwo transportu, jazda bezzałogowa itp. wymagają technologii  komunikacyjnych o wysokiej niezawodności (współczynnik błędów poniżej 10-5) i małego opóźnienia (mniej niż 1 milisekunda).
• mMTC (Massive Machine Type Communications) charakteryzuje się łączeniem ogromnej liczby urządzeń, nawet około 1 miliona urządzeń na kilometr kwadratowy, komunikujących się ze sobą. W mMTC przesyłany jest mały wolumen danych, mniej ważne są też opóźnienia transmisji danych. Ponadto, urządzenia w sieci muszą charakteryzować się wyjątkowo niskimi kosztami produkcji i długą żywotnością baterii.
• NTN (Non-Terrestrial Networks) to sieci, które posiadają funkcje dostępu satelitarnego, tak aby 5G zapewniało wszechobecną łączność i zasięg sieci na takich obszarach jak odległe obszary morskie, nieobjęte naziemnymi sieciami komórkowymi. Umożliwiają korzystanie z 5G w  krytycznych przypadkach użycia (np. lokalizacja kontenerów morskich).
• RedCap (Reduced Capability), nowy standard techniczny dla 3GPP w 5G R17, był wcześniej znany jako NR light (lub NR lite), czyli lekka sieć 5G. RedCap obsługuje trzy główne obszary apliakcji: urządzenia do noszenia, czujniki przemysłowe i nadzór wideo. Przewiduje się, że moduły RedCap będą znacznie tańsze niż obecne moduły 5G, ale będą droższe niż moduły NB-IoT.

Kompletne produkty 5G

Wielu dostawców komponentów wprowadziło do swojej oferty produkty w technologii 5G. Przykładowo ADI oferuje układ RF front-end 5G obsługujący fale milimetrowe w paśmie od 24 GHz do 48,2 GHz (wbrew modelowi dostawcy wąskopasmowego), optymalizując zużycie energii, przepustowość i wydajność i zapewniając jednocześnie wysoki stopień integracji. Dodatkowo, wieloletnie doświadczenie ADI w branży RF i szeroka gama produktów RF pomagają klientom wykorzystać  całe spektrum bezprzewodowe i towarzyszące mu możliwości komunikacji o bardzo małych opóźnieniach.

Z drugiej strony, ADI wprowadziło również technologię i ekosystemy projektowe pod nazwą RadioVerse, łączącą zintegrowaną technologię nadawczo-odbiorczą, niezawodne środowiska programistyczne i specjalistyczną wiedzę techniczną.

Murata, koncentrująca się na ekosystemie 5G, rozszerzyła również portfolio komponentów opartych na falach milimetrowych, układów do zarządzania temperaturą, wydłużenia żywotności baterii, dbając ponadto o optymalizację rozmiaru układów. Komponenty te obejmują kondensatory ceramiczne (dla niskiego ESR w projektowaniu obwodów RF), małe cewki indukcyjne do kompaktowych konstrukcji, rozwiązania z kulkami ferrytowymi do złożonych zastosowań EMI oraz filtry SAW, mające zastosowanie w nowych pasmach radiowych w aplikacjach satelitarnych.

Murata posiada również specjalistyczne rozwiązania w zakresie miniaturyzacji, niskich opóźnień, żywotności baterii, zarządzania temperaturą, mobilności, sieci obszarowych 5G, systemów o znaczeniu krytycznym, masowego Internetu Rzeczy, eMBB i innych technologii związanych z 5G. Więcej informacji na temat rozwiązań 5G firmy Murata można znaleźć na stronie internetowej firmy Murata.

Wieloletnie doświadczenie Molex w pracy z urządzeniami mobilnymi, infrastrukturą sieciową, łącznością samochodową czy RF, może pomóc klientom wykorzystać możliwości 5G i pokonać napotkane bariery. Molex zapewnia wiedzę fachową w zakresie produktów i systemów RF, która umożliwia projektantom tworzenie urządzeń 5G, nadających się do masowej produkcji. Projektowanie funkcji 5G w urządzeniach obejmuje nie tylko wybór najbardziej odpowiednich komponentów 5G, ale także umiejętne i prawidłowe zintegrowanie czułych anten RF i złączy.

Zespół RF firmy Molex dużo zainwestował w badania i rozwój 5G, koncentrując się na nowych projektach, wykorzystaniu najnowocześniejszego sprzętu i technologii produkcyjnych, a także wykorzystując nowsze sposoby testowania RF o wyższej częstotliwości. Molex wspiera producentów urządzeń w procesie integracji anten 5G i powiązanych z nimi komponentów. Więcej informacji na temat rozwiązań 5G firmy Molex można znaleźć na stronie internetowej firmy.

5G umożliwi światu łączenie się i dzielenie się nowymi doświadczeniami na wiele nowych sposobów. onsemi zapewnia szeroką gamę produktów, obejmujące przetwornice DC-DC lub AC-DC, MOSFET, sterowniki bramek, prostowniki, regulatory niskiego spadku (LDO), a także rozwiązania WiFi do łączności bezprzewodowej, bezprzewodowe transceivery RF, pamięci EEPROM i itp.

Ponadto onsemi posiada portfolio czujników obrazu CMOS, takich jak przykładowo AR1335, który idealnie nadaje się do zastosowań 5G eMBB (strumieniowanie 4K, przechwytywanie obrazu 10 MP, aplikacje nadzoru). Aby uzyskać więcej informacji na temat produktów onsemi, odwiedź następującą podstronę firmy.

Artykuł opublikowano dzięki uprzejmości firmy Arrow