Изучение 5G и возмож ность внедрения в Республике Казахстан

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

С каждым годом количество пользователей мобильной связи, системы широкополосного доступа увеличивается. Это связано с тем, что интернет проникает во все сферы деятельности человека. Невозможно представить работу в современном офисе или на заводе без доступа в интернет. На сегодняшний день предъявляются особые требования к беспроводной связи. Беспроводная связь должна быть быстрой, бесперебойной и качественной.

Мобильная связь пятого поколения однозначно улучшит качество обслуживания пользователей, в условиях быстро растущего объема передаваемых данных в мобильных сетях.

Оборудование на основе технологии пятого поколения будет обеспечиватьпередачу данных со скоростью не менее 10Гбит/c в сетях мобильного беспроводного доступа. Одной из целей внедрения 5G является более эффективное использование радиочастотного спектра. Для развития технологии 5G необходимо освоение диапазонов 6-60ГГц.

В настоящее время миру известно четыре поколения мобильной связи. Прогнозируется, что 5G появится 2020 году.

С внедрением сетей пятого поколения изменится мир, практически все устройства будут подключены к сети Интернет. Окружающие нас в повседневной жизни предметы будут подключены к Интернету. Это позволит управлять бытовой техникой на расстоянии. Подключить все устройства к Интернету является нелегкой задачей. Технология пятого поколения не заменит существующие технологии, а усовершенствует их.

1. Актуальность дипломной работыпо внедрению сети пятого поколения состоит в реализации программы «Цифровой Казахстан». Внедрение пятого поколения мобильной связи способствует ускорению экономического развития нашей страны, эффективному электронному государственному управлению. В связи с отсутствием в Казахстане единого стандарта и плана по созданию 5G, скорее всего, страна не будет среди стран лидеров по выпуску оборудования для сети пятого поколения.

На данный момент проводятся полномасштабные работы по созданию нового стандарта, и весь мир ждет с нетерпением реализации самых необычных задумок в новом поколении мобильной связи 5G.

По последним данным количество подключенных устройств к Интернету итребования клиентов к скорости мобильных передач стремительно растет. Создатели телекоммуникационного оборудования, стремясь ответить на возрастающий спрос, начали подготовку к преобразованию архитектуры сети и регламенту взаимодействия. Благодаря спросу появляется предложения, в нашем случае сеть пятого поколения, являющаяся следующим этапом в эволюции сетей доступа.

В данной дипломной работе будут рассмотрены преимущества 5G, возможности применения сетей пятого поколения и т. д. Благодаря сетям пятого поколения будет возможно создание новых сервисов в секторе информационных технологий и телекоммуникации, автомобильной отрасли, в сфере развлечений, образовании, сельском хозяйстве, медицине и др.

Говоря о возможностях пятого поколения многие считают, что они применимы только для новых устройств или новых сервисов, и не берут в расчет то, что сети пятого поколения применимы и для существующих сервисов, в которых задействованы огромные объемы трафика и необходимо улучшить качество их работы.

Гаджеты, планшеты, смартфоны будут также использоваться, но, кроме них, в сети появится целая корзина разнообразных устройств, к ним можно отнести камеры видеонаблюдения, погодные датчики, датчики «smart» электрических сетей, «smart» дома и автомашины.

Наш мир находится на пороге революции, которая изменит его. Каждый человек, устройство, несмотря на свое месторасположение, будет обмениваться данными в режиме реального времени. По мнению экспертов в течение предстоящих десяти лет наш мир перетерпит колоссальные изменения.

По последним данным наша страна сможет перейти на пятое поколение мобильной связи в 2020 году.

Основной целью дипломной работы является изучение 5G и возможность внедрения в Республике Казахстан.

Задачами данной дипломной работы является:

- исследование характеристик и принципов построения сетей 5G;

- произвести расчеты предполагаемой зоны покрытия, дальности связи;

- произвести расчет срока окупаемости проекта дипломной работы;

- найти техническое решение обеспечения безопасности.

3. Объектом дипломной работы являетсявозможности внедрения сети мобильной связи 5G в Казахстане.

1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ

На сегодняшний день мы знакомы с четырьмя поколениями мобильной связи. Они отличаются формами сигналов, скоростью передаваемых данных. Схематично изображены все поколения на рисунке 1. 1.

Разделение каналов в третьем поколении мобильной связи является цифровым. Работа в 3G происходит с использованием высоких частот и это позволяетосуществлять видеосвязь и быстрый доступ во Всемирную паутину с мобильных телефонов. Обеспечивается качественная и быстрая связь, однако она может ухудшаться при передвижении[1] .

С внедрением в Казахстане третьего поколения сотовой связи получили дальнейшее развитие телемедицина, различные М2М решения, которые улучшают условия жизни. Например, оплату за электричество, когда при помощи сим-карты интегрированной с электрическим счетчиком, банковской картой, можно производить автоматическую оплату за электроэнергию и не тратить время каждый месяц на поход в банк, где необходимо простоять в очереди.

Цифровые системы 2Gбазируются в способе многочисленного допуска с скоротечным распределением каналов (Time DivisionMultiple Access-TDMA) . В 1992-1993 гг. в СОЕДИНЕННЫХ ШТАТОВ АМЕРИКИ был изобретен образец концепции сотовой взаимосвязи в базе способа многочисленного допуска с кодовым распределением каналов (Code Division Multiple Access-CDMA) -образец IS-95 (спектр 800 МГц) . Данный образец стали использовать с 1995-1996гг. в Гонконге, Соединенных штатов Америки, Корее [2] .

Сейчас мы переходим на 4-ое происхождение мобильной взаимосвязи. 4G- наверное эталон беспроводный скоростной передачи этих для сотовых и остальных приборов, использующие мобильные точки доступа. 4-ое происхождение мобильной взаимосвязи дозволяет добиться прыть загрузки по 326, 4 Мбит/с. В настоящих критериях прыть загрузки добивается 75 Мбит/с. В нашей стране мобильная ассоциация 4-ого поколения запущена в городках с количеством 50 тыс. и наиболее человек, а к концу 2017 года станут обхвачены все местные центры державы.

Четвертое поколение передачи данных является самой передовой технологией передачи сигнала в Республике Казахстан. В Казахстане имеется плотности населения, в городах высокая плотность населения, а в деревнях и селах наоборот. В связи с этим вышки ставить по всей стране экономически невыгодно. Эта проблема влияет на развитие мобильной связи во всех регионах нашей страны.

Согласно последним исследованием до 2020 года 90% населения планеты в возрасте от шести лет будут использовать мобильные телефоны. Эти данные были рассчитаны с использованием информации об активных пользователях телефонов. К 2020 году предполагают увеличение до 6, 1 млрд смартфонов в сетях операторов по всему миру [3] .

Рисунок 1 - Поколения мобильной связи

Примечание: Рисунок составлен автором

На данный момент действует технология Long Term Evolution. Kcell является одним из первых операторов, запустивших формат 4G в Казахстане. Kcell организует много встреч с зарубежными инвесторами, которые проявляют интерес к Казахстану. Одним из ценных преимуществ технологий четвертого поколения и LTE является открытый интернет-доступ [4] .

Пользователь сети мобильной связи может выходить в интернет с использованием удобного для него устройства - мобильного телефона, смартфона, лап-топа, отвечающие наиболее подходящим параметрам (размер экрана, объем памяти и т. д. ) .

LTE в состоянии удовлетворить спрос на систему широкополосного доступа в ближайшее время. 3GPP работает над более эффективным использованием M2M на LTE сети [5] .

На данный момент услуги мобильного интернета 4G доступны более 6 млн жителям нашей страны в семнадцати крупных городах РК. Продолжается строительство сетей 4G.

Введение 5-ого поколения подвижной взаимосвязи содействует ускоре-нию финансового формирования нашего государства, результативному электрическому муниципальному управлению.

Наиболее многообещающим мегаполисом с целью постройки подвижной взаимосвязи 5-ого поколения считается мегаполиса Алматы и столица.

1. 1 Центры исследования пятого поколения

Первые центры, начавшие исследовательские работы пятого поколения это METIS, 5 GIC и ISRA.

Центр исследований METIS направил свою работу не на создание фундаментальной основы для технологии пятого поколения, а создают основу на повторном использовании роста полосы пропускания и частот в рамках доступа к спектру. А центр исследований 5 GIC для разработки пятого поколения свою работу осуществляет по трем главным направлениям: увеличить скорость передачи данных до 10Гбит/с на одну соту; внедрение в диапазоне сверхвысоких частот РЧС; уменьшение затрат на электроэнергию. Основной целью ISRA является внедрение технологии пятого поколения обладающей следующими качествами: позволяет расширить полосу пропуская; улучшает качество обслуживания сети; новый сервис должен приспособиться к уже имеющимся приложениям.

В таблице 1 приведены подробные данные о каждом центре.

Таблица 1. 1

Центры исследования «5G»

1. 1. 1 METIS

Евросоюз вложил свои инвестиции в центр исследования METIS. Центральным аппаратом считается шведская компания Ericsson, которая является одной из крупнейших производителей телекоммуникационного оборудования.

METIS объединил самых крупных инвесторов в отрасли телекоммуникации (DoCoMo, Huawei, Alcatel-Lucent, NSN, DeutscheTelekom, Anite) и одни из лучших институтов Финляндии, Дании, Германии, Швеции, Польши, Греции. В столице Швеции 2012 году прошло заседание METIS. На данном заседании были обсуждены и распределены обязанности партнеров проекта.

Были определены следующие обязанности партнеров:

Компания Huawei - доскональное изучение радиосигналов;

Alcatel-Lucent - прием и передача информации пользователей, инноваци-онная техника для пятого поколения;

NSN - обеспечение бесперебойной работы сети;

Ericsson - контроль над происходящими исследованиями, внедрение инноваций, создаваемых компаниями.

Структура Metis состоит из восьми действующих групп (WP1-WP8) . Шесть групп являются техническими, одна группа занимается распределением итогов плана и последняя группа предназначена для управления проектом.

1. 1. 2 5 GIC

Инновационный центр 5GIC- это центр, основанный в Университете Суррея (Великобритания) . Инвесторами данного центра являются крупные компании - Samsung, Fujitsu, Vodafone, Huawei, Telefonica.

Первые работы по созданию связи пятого поколения принадлежат центру, существующий уже пятнадцать лет при университете, занимающийся системами связи (Centre for Communication Research, CCSR) . Этот центр считается одним из самых крупных центров, занимающихся в сфере телекоммуникационных и информационных технологий. В центре работают 150 ученых. В рамках программы FP6 и FP7 центр получает финансовую поддержку от Евросоюза. Созданием пятого поколения занимается инновационный центр, созданный при CCSR, в работе задействованы ученые и студенты университета.

Данный проект будет работать в трех направлениях:

Скорость передачи должна достигать 10 Гбит/с на соту. Пользователям будет дана возможность пользоваться скоростью передачи данных 200Мбит/с.

В связи с растущим спросом на расширение пропускной способности работу радиочастотного спектра будут осуществлять в диапазоне сверхвысоких частот.

Для снижения технических затрат, операционных затрат на содержание большого количества малых сот, необходимо повысить энергетическую эффективность сети.

1. 1. 3 ISRA

Исследовательский центр ISRA был создан в июне 2013 года, соединивший для внедрения пятого поколения лучшие ресурсы Intel. Участниками альянса являются ведущие университеты Соединенных штатов Америки, университет имени Помпеу Фабра, расположенный в Барселоне, Индийский технологический институт, расположен в Дели. Инвестором проекта является не только Intel, но и известный оператор сотовой связи Verizon.

Основной задачей является внедрение мобильной связи пятого поколения, которое обеспечит:

- улучшение пропускной способности для возможности подключения новых устройств;

- предоставить качественное обслуживание;

- обеспечить эффективность передачи данных в сети.

Первоначальные инвестиции в данный проект составляют три миллионов долларов, но в ближайшее время сумма вложений будет увеличена за счет присоединения других инвесторов.

Пятое поколение мобильной связи это объединение достоинств третьего и четвертого поколений. Очевидно, что необходимо снижать электропотребление, улучшать качество предоставляемых услуг.

Пятое поколение необходимо для решения проблем следующих параметров:

-Трафик для одного абонента от 0, 1 до 1 Гбит/с.

-Плотность трафика в соте: десятки Тбит/с на км2.

-Плотность соединений: до миллионов на км2.

-Скорость достигает 500 км/час.

Необходимо найти решение для достижения одновременно всех параметров. Очевидно, что достичь все и сразу невозможно. На первом этапе объем трафика увеличат в тысячу раз, на этом этапе технология особо не изменится. Поэтому данный этап называют 4, 5G. Для разработки пятого поколения Евросоюз инвестировал пятьдесят миллионов долларов. А компания Huawei потратила на это шестьсот миллионов долларов.

Пятое поколение мобильной связи предполагает не только увеличение скорости. Пятое поколение объединит промышленные оборудования и другие устройства вместе. Для взаимодействия различных устройств необходимо установление маломощных базовых станций небольшого размера в жилых домах, квартирах, на машинах, автобусах и т. д. Данное решение сократит расстояние между передатчиком и приемником, что в свою очередь приведет к эффективной работе базовых станций и скорость передачи данных возрастет.

За счет уплотнения инфраструктуры базовых станций улучшится энергетическая эффективность.

Пятое поколение создаст интеллектуальное сообщество, которое объединит людей и устройства для еще быстрого обмена данными.

Скорее всего NTT DОCОMО использует частоты выше 3 ГГц. Оператор планирует дополнительно задействовать базовые станции небольших размеров для повышения качества связи и улучшения работы мобильных сервисов.

Технология 5G к 2020 г. потребует большой диапазон частот и более широкую несущую для поддержки предполагаемого прироста трафика и еще более высоких скоростей передачи данных.

Сети пятого поколения проектируются многими операторами связи. Китайская компания Huawei рассчитывает начать коммерческое внедрение технологии пятого поколения, которая позволит передачу данных на скорости до 10 Гбайт/с.

В 2016году в Барселоне прошел мобильный конгресс, который является одним из важных событий года. На выставке было уделено большое внимание к перспективе перехода на мобильную связь следующего поколения [6] . На выставке было много разговоров о беспилотных автомобилях и автоматическом регулировании движения. Ожидается, что на Олимпийских играх, которые пройдут в Сеуле 2018 году, а также на Чемпионате Европе по футболу в РФ 2018 будет первая инсталляция сети 5G.

1. 2 Технологии для сетей пятого поколения

Инновацией в узы 5G считается сжатие узы с применением частот более 28 ГГц. Единое руководство ресурсами: комбинация с определённым планированием ресурсов узы. Виртуализация сетных функций: скопление АКАДЕМИЯ (СПЕЦИАЛЬНЫЕ ПРАВА ЗАИМСТВОВАНИЯ), SDN и NFC.

1)

Данная методика предполагает применение наиболее 2-ух антенн в приемопередатчиках. Методика многочисленного входа многочисленного выхода обнаружила использование в 4G и станет благополучно использована в узы 5-ого поколения. МВМВ обладает последующие плюсы: темп передачи сведений увеличивается согласно грани подъема числа антенн, из-зарезультат приёма 2-ух и наиболее антенн свойство сигнала улучшается. Введение данной технологические процессы, допустимо, затребует большие перемены в зодчестве, а в особенности в дизайне макробазовой станции и абсолютно возможно возникновение новейшего вида развертывания [7] .

2) Переход в миллиметровые и сантиметровые диапазоны.

Сети Long-TermEvolution работают на частотах ниже трех ГГц. При увеличении частоты, с которой передается сообщение, происходит уменьшение дальности связи [8] . Данный закон можно обойти, если увеличить мощность передатчика. Базовые станции пятого поколения будут уплотнены по сравнению с нынешними сетями и в связи с этим будут созданы более емкие сети. Достоинством диапазона 10 ГГц является большое количество свободного спектра. Существует большой спектр миллиметровых волн в диапазоне частот 3-300 ГГц. Большинство диапазонов являются перспективными. Как уже известно, пару десятков гигагерц будут доступны для пятого поколения.

3) Мультитехнологичность.

Для сервиса в высочайшем степени узы 5-ого поколения обязаны сохранять UMTS, GSM, LTE, Wi-Fi. Базисные станции, действующие согласно технологические процессы Wi-Fi применимы с целью разгрузки трафика.

4) D2D (механизм-механизм) .

Технология механизм-механизм дает возможность рядом размещенным приборам делиться сведениями непосредственно, в отсутствии роли узы 5-ого поколения, посредством основа присутствие данном станет протекать только предупредительный траффик. Преимущество этой технологические процессы состоит в этом, то что перемещение передачи сведений в нелицензируемую доля диапазона в добавок разгрузит линия.

Ожидается, то что структура, что существовала нацелена в БС сотовой концепции, станет изменена. Наступило период теорию нисходящей и восходящей направления взаимосвязи поменять, а совместно с ней и теорию ревизорского подделывала и подделывала сведений. Все без исключения данное следует с целью усовершенствования дороге прохождения данных с отличающимися ценностями и мишенями в сторонку (применения) различных главных приборов изнутри узы [9] .

В настоящий период случились определенные патологии в «ячейко-направленной» текстуре. К примеру: насыщенность размещения базисных станций учащенными темпами увеличивается, а данное в собственную очередность обуславливается увеличением неоднородных сеток. Сжатие узы, возможно, затребует перемена в 5-ом поколении. Расположение базисных станций с разными передающими мощностями имеют все шансы спровоцировать распределение восходящей и нисходящей направления взаимосвязи с целью передачи данных посредством разнообразные главные станции. В настоящее время имеются приложения требующие малые задержки времени в сети. К ним относятся: дистанционное измерение, обеспечение безопасности дорожного движения, управление производственными процессамии другое. В технологии 5G возможно использование стандартов предыдущихпоколений. Объединение 4G с беспроводной широкополосной технологии произведет фурор в мобильной связи. Операторы сотовой связи продолжают развитие своих сетей на основе LTE-Advanced.

Frequency-division Duplexing являлся доминантом с начала дуплексной эры мобильной связи. Для низкочастотных диапазонов роль дуплекс схемы FDD будет основной в эпоху пятого поколения. Но для частотных диапазонов выше 10 ГГц TDD будет играть важную роль.

---

Вы можете абсолютно на бесплатной основе полностью просмотреть эту работу через наше приложение.

• Информатика
• Банковское дело
• Оценка бизнеса
• Бухгалтерское дело
• Валеология
• География
• Геология, Геофизика, Геодезия
• Религия
• Общая история
• Журналистика
• Таможенное дело
• История Казахстана
• Финансы
• Законодательство и Право, Криминалистика
• Маркетинг
• Культурология
• Медицина
• Менеджмент
• Нефть, Газ
• Искуство, музыка
• Педагогика
• Психология
• Страхование
• Налоги
• Политология
• Сертификация, стандартизация
• Социология, Демография
• Статистика
• Туризм
• Физика
• Философия
• Химия
• Делопроизводсто
• Экология, Охрана природы, Природопользование
• Экономика
• Литература
• Биология
• Мясо, молочно, вино-водочные продукты
• Земельный кадастр, Недвижимость
• Математика, Геометрия
• Государственное управление
• Архивное дело
• Полиграфия
• Горное дело
• Языковедение, Филология
• Исторические личности
• Автоматизация, Техника
• Экономическая география
• Международные отношения
• ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности), Защита труда