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

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.

Настройки конфиденциальности Положение о конфиденциальности и безопасности Авторизованные партнеры

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

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