signals header
Engineers study an augmented reality factory
Engineers study an augmented reality factory
 

НОВОСТНАЯ ПОДПИСКА SIGNALS+

Будьте в курсе последних событий и используйте новейшую информацию и идеи, представленные в Signals+, для таких областей, как системы связи, цифровое здравоохранение, системы электрификации и интеллектуальная промышленность

      Please see our Privacy Policy for further information on the above.
      Вы можете изменить настройки конфиденциальности в любое время, нажав на ссылку отказа от подписки в электронных письмах, отправленных Analog Devices, или в настройках конфиденциальности сайта Analog Devices.

      Спасибо, что подписались на ADI Signals+. Электронное письмо с подтверждением было отправлено на ваш почтовый ящик.

      Вскоре вы будете получать своевременные обновления обо всех инновационных технологиях, меняющих к лучшему жизнь людей во всем мире.

      Закрыть
      Joe Barry
      Джо Барри,

      Вице-президент отдела разработки продуктов для беспроводных систем связи

      Analog Devices

      Author Details
      Джо Барри
      Close Details

      БЕСПРОВОДНЫЕ РАДИОСЕТИ 5G: СЕРДЦЕ ПРЕДПРИЯТИЯ БУДУЩЕГО


      Широкое распространение беспроводных радиосетей 5G значительно повлияет практически на все аспекты как нашей личной жизни, так и профессиональной жизнедеятельности. В результате реорганизации имеющейся сегодня традиционной коммуникационной инфраструктуры эффективность 5G, которая затронет сектор потребительской электроники, цифровое здравоохранение, умные города и транспорт, будет ощущаться гораздо сильнее, чем в случае с 4G/LTE. Однако из всех коммерческих сфер, в рамках которых будут наблюдаться значительные преобразования благодаря использованию беспроводных радиосетей 5G, в сфере промышленной автоматизации, или Индустрии 4.0, могут произойти наиболее существенные преобразования.

      Согласно данным аналитической компании IHS Markit1, даже когда начнется повсеместный ввод в эксплуатацию сетей 5G, сетевая инфраструктура на промышленных и заводских площадках все еще будет в основном проводной. Промышленный Ethernet обеспечивает ряд существенных преимуществ, среди которых можно отметить высокую скорость передачи данных и высокую надежность связи, но таким сетям присущи и ограничения, например, физические ограничения в прокладки кабеля и не слишком большая полоса пропускания.

      Беспроводные сети становятся неотъемлемой частью «умных» фабрик, благодаря которым эти фабрики становятся еще умнее. Тем не менее, переход от проводной к беспроводной связи представляет собой довольно сложный процесс. Каждый заказчик из промышленной отрасли имеет уникальный набор предпосылок – от динамичности культурных изменений до финансового положения и стремления к инновациям – которые определяют возможность организации осуществить заметный переход на беспроводную связь.

      ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ВОЗМОЖНОСТИ СЕТЕЙ 5G

      $13,9 МЛРД.
      СОСТАВИТ РАЗМЕР РЫНКА ЧАСТНЫХ СЕТЕЙ 5G К 2028 ГОДУ²
      $3,4
      ТРЛН.
      СОСТАВИТ
      ВЫГОДА ОТ
      ВНЕДРЕНИЯ
      НА
      ПРОИЗВОДСТВО 5G
      К 2035 ГОДУ³

      КАРДИНАЛЬНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ БЛАГОДАРЯ РАДИОСВЯЗИ

      Технология, лежащая в основе этих кардинальных изменений – радиосвязь. Беспроводные радиосети 5G фундаментально отличаются от 4G и более ранних архитектур беспроводных сетей. Сети 4G имеют не фрагментированную структуру и, как правило, предполагают использование базовой макро-станции и не фрагментированной базовой сети, в которой в основном используется проприетарное оборудование. Для их работы также применяется традиционная модель передачи, в рамках которой высокочастотные сигналы излучаются всем пользователям в пределах сектора.

      Diagram of 4G base station’s rigid network structure
      Принцип работы современных не фрагментированных сетей 4G.

      Для сравнения, в сетях 5G используется значительно большее количество радиомодулей, чем в сетях 4G, благодаря чему появляется возможность задействовать современные методы формирования диаграммы направленности, которые позволяют направлять сигналы на конкретных пользователей и местоположения с целью повысить спектральную эффективность в пять раз. Безусловно, увеличение плотности радиосвязи без пропорционального увеличения размеров и энергопотребления оборудования представляет собой весьма сложную задачу.

      Diagram of 5G base station’s flexible network structure
      Использование большего количества радиомодулей повышает сложность системы, но также и расширяет возможности.

      СУЩЕСТВЕННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ЗА СЧЕТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ vRAN

      Одним из фундаментальных изменений, которые произойдут благодаря ADI, является переход от проприетарной фиксированной сети радиодоступа (RAN) к виртуальной RAN (vRAN). Такой переход представляет собой эволюцию от физического специализированного оборудования 5G к программно-определяемой альтернативе, в рамках которой большая часть работы и управления сетью осуществляется в облаке. Это приведет к существенным изменениям в том, как в промышленной отрасли будут создавать и внедрять базовые станции 5G, дезагрегируя элементы оборудования, в том числе радиомодули, цифровые и центральные блоки, а также базовую сеть.

      Преимущество модели vRAN состоит в том, что благодаря ей открывается совершенно новый класс различных вариантов применения. Это достигается за счет сегментации сети, в рамках которой можно максимально задействовать полезный спектр с целью предоставления услуг различным системам и разным пользователям в зависимости от индивидуальных потребностей.

      БОЛЕЕ ЭФФЕКТИВНАЯ СЕГМЕНТАЦИЯ БЕСПРОВОДНЫХ РАДИОСЕТЕЙ 5G

      Краткосрочные и среднесрочные основные векторы, согласно которым будет сегментирована сеть:

      1. Расширенная мобильная широкополосная связь (eMBB)

      Она будет представлять собой традиционную беспроводную сеть, которая, тем не менее, будет обеспечивать гарантированную пропускную способность с гораздо более широкой полосой пропускания и большей емкостью данных для организации потоковой передачи видео сверхвысокой четкости (UHD) на мобильных телефонах.

      2. Масштабная межмашинная связь (mMTC)

      Такая связь обеспечивает крупномасштабную межмашинную передачу данных для смартфонов, а также миллионов устройств в рамках умного дома и умного города.

      3. Обеспечение сверхвысокой надежности и сверхнизкой задержки (URLLC)

      Это необходимо в критически важных с точки зрения безопасности системах, таких как дроны, беспилотные транспортные средства и промышленные роботы.

      Applications distributed across network slices

      Будущее Индустрии 4.0 будет в той или иной степени определяться каждым из этих векторов развития 5G. Операторы производственных площадок получат возможность управлять процессом сегментации сети, динамически распределяя ресурсы в зависимости от условий нагрузки и других факторов.

      ПРЕОДОЛЕНИЕ ОГРАНИЧЕНИЙ В СКОРОСТИ НА ПУТИ К ВНЕДРЕНИЮ БЕСПРОВОДНЫХ РАДИОСЕТЕЙ 5G

      Shipping vessels in port overlaid with network mesh

      Первыми объектами, где будет проводиться внедрение промышленных сетей 5G, станут порты, аэропорты и логистические центры, за которыми быстро последуют заводы и склады, транспорт, строительные объекты, коммунальная инфраструктура и предприятия горнодобывающей промышленности. Быстрое распространение технологии 5G создаст среду с расширенными возможностями связи, в которой люди и роботы смогут совместно работать в безопасных, надежных, продуктивных и экономически эффективных условиях. В результате экономия затрат, надежность и эффективность производства станут основой для инвестиций, необходимых для разработки и внедрения высокозащищенных беспроводных сетей 5G для различных отраслей по всему миру.

      Несмотря на стремительное распространение беспроводных радиосетей 5G, в отрасли все еще необходимо решить ряд задач, чтобы достичь эти цели. Первая из данных задач заключается в отсутствии у ведущих мобильных операторов четкой стратегии выхода на рынок 5G. По оценкам, более 70 процентов известных сделок с участием промышленных производителей не предусматривают участия поставщиков телекоммуникационных услуг. Вторая задача связана с разрывом в области системной интеграции между телекоммуникационными компаниями и поставщиками информационных услуг, из-за чего возможно замедление ввода в эксплуатацию производителями частных сетей 5G. Относящаяся к этому задача масштабируемости связана со сложностями, с которыми поставщики информационных услуг сталкиваются при обеспечении поддержки со стороны центров управления сетью. И, наконец, на рынке наблюдается явный недостаток инженерных, материально-технических и строительных услуг, необходимых для полноценной интеграции 5G.

      УСКОРЕНИЕ ВНЕДРЕНИЯ БЕСПРОВОДНЫХ РАДИОСЕТЕЙ 5G БЛАГОДАРЯ ЭКОСИСТЕМЕ ADI

      Factory worker and cobots overlaid with network mesh

      Итак, как нам достичь такого масштаба и экономической эффективности, которые в конечном итоге потребуются для перевода промышленных сетей 5G из состояния проектирования и испытаний к полномасштабному внедрению? ADI является частью большой экосистемы благодаря нашему сотрудничеству с другими компаниями в области разработки микросхем и блоков интеллектуальной собственности (IP). Мы работаем со многими организациями и рабочими группами по стандартизации, активно сотрудничая с контрактными производителями, системными интеграторами 5G и операторами связи.

      Благодаря такому сотрудничеству мы решаем сложные задачи, связанные с уменьшением размеров, веса, энергопотребления и стоимости оборудования, упрощая схемотехнику ВЧ-тракта и радиомодулей, а также сокращая количество дорогих FPGA или вовсе убирая их из схемы. Несмотря на множество форм-факторов радиооборудования (малые соты, макросоты, MIMO, одно-, двух-, трехдиапазонные и другие варианты радиомодулей), мы сокращаем время вывода конечного продукта на рынок благодаря разработке стандартной аппаратной и программной платформы, которая обеспечивает быстрое масштабирование.

      Мы находимся только на пороге того, что за гранью возможного, в области беспроводных радиосетей 5G с учетом их потенциала для интеграции и обеспечения функциональной совместимости. Однако для реализации этого потенциала нам необходимо развивать нашу экосистему, делиться планами насчет того, чего хотят достичь все участники этой экосистемы, и придерживаться стандартизированного подхода к решению инженерных и бизнес-задач.

      Посмотрите выступление Джо Барри:
      «Перевод промышленных предприятий на беспроводную связь с помощью радиооборудования 5G»


      Узнайте, как достижения в области радиотехнологий в конечном итоге позволят перейти на беспроводную связь на промышленных предприятиях.


      1IHS Economics & IHS Technology. «Экономика 5G: как технология 5G будет способствовать развитию мировой экономики». IHS Markit. https://cdn.ihs.com/www/pdf/IHS-Technology-5G-Economic-Impact-Study.pdf

      2«К 2028 году объем рынка частных сетей 5G составит 13,92 миллиарда долларов | CAGR: 40,9%». Polaris Market, 14 июня 2021 года. https://www.polarismarketresearch.com/press-releases/private-5g-network-market

      3«Экономика 5G». IHS Markit