«Κυψέλες» τέλος με τα δίκτυα 5G

ΟΙ ΝΕΕΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ ΚΑΙ ΤΟ ΜΕΛΛΟΝ ΤΩΝ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Το ερώτημα που πρέπει πλέον να τίθεται δεν είναι αν θα υπάρξουν δίκτυα 5G, αλλά πότε θα υπάρξουν...

Υπεύθυνος: Επιμέλεια: Γεωργία Μολώση Της Κατερίνας Κανόνη katherinekanoni@gmail.com
 

Η πέμπτη γενιά της τεχνολογίας των κινητών επικοινωνιών θα σημάνει το τέλος της «κυψέλης» (cell) ως του θεμελιώδους δομικού στοιχείου των δικτύων επικοινωνίας. Μπορεί να δίνεται η εντύπωση ότι η τέταρτη γενιά κινητών επικοινωνιών μόλις προσγειώθηκε στα ερτζιανά, αλλά στην πραγματικότητα η αποκαλούμενη τεχνολογία 4G υπάρχει σε διάφορες μορφές από το 2006 και πλέον είναι ευρέως διαθέσιμη σε ΗΠΑ, Ευρώπη και Ασία. 

Τι πιο λογικό, λοιπόν, οι ειδικοί στις επικοινωνίες να σκέφτονται ήδη την επόμενη τεχνολογική επανάσταση, το 5G. Ποιες είναι όμως οι επαναστατικές τεχνολογίες που θα φέρουν τα πάνω κάτω στην επόμενη γενιά τηλεπικοινωνιών και θα επαναπροσδιορίζουν τη φύση των δικτύων και τον τρόπο που χρησιμοποιούνται από τις συσκευές;

 
1 Η πρώτη τεχνολογία θα αλλάξει τη νοοτροπία που θέλει τα δίκτυα ραδιοεπικοινωνιών να αποτελούνται από «κυψέλες» οι οποίες θα βρίσκονται σε σταθμούς βάσης. Μέχρι τώρα, ένα τηλέφωνο συνδέεται με το δίκτυο μέσω μιας ανοδικής και μιας καθοδικής ζεύξης με τον τοπικό σταθμό βάσης. Αυτό όμως πρόκειται να αλλάξει. Το επικρατέστερο σενάριο είναι ότι τα δίκτυα 5G θα βασίζονται σε μία σειρά από διαφορετικές ζώνες συχνοτήτων, που θα μεταφέρουν πληροφορίες με διαφορετικές ταχύτητες και θα έχουν εντελώς διαφορετικά χαρακτηριστικά διάδοσης. Με άλλα λόγια, το δίκτυο θα αλλάζει ανάλογα με τις απαιτήσεις των δεδομένων της συσκευής.
Ταυτόχρονα θα προκύψουν νέες κλάσεις συσκευών που θα επικοινωνούν μόνο με άλλες συσκευές, όπως αισθητήρες που θα στέλνουν, για παράδειγμα, δεδομένα σε έναν διακομιστή (server). Οι συσκευές αυτές θα έχουν την ικανότητα να αποφασίζουν πότε και πώς θα στέλνουν αποτελεσματικότερα τα δεδομένα. Ετσι το δίκτυο μεταμορφώνεται από «κυψελο-κεντρικό» σε «συσκευο-κεντρικό».
2 Μία άλλη νέα τεχνολογία θα περιλαμβάνει μεταδόσεις σε mmW (κύματα χιλιοστού), εκτός από τις μεταδόσεις μικροκυμάτων που χρησιμοποιούνται σήμερα. Τα μικροκύματα έχουν έκταση 600 MHz και παρ' όλο που η μετάβαση από την αναλογική στην ψηφιακή τηλεόραση απελευθέρωσε λίγο περισσότερο φάσμα, αυτό είναι σχετικά μικρό (μόλις 80 MHz) και έχει τεράστιο κόστος. Επομένως είναι φυσικό να αναζητούνται λύσεις στα μεγαλύτερα μήκη κύματος και στις υψηλότερες συχνότητες των μεταδόσεων σε mmW, που κυμαίνονται από τα 3 έως τα 300 GHz.
Η μετάβαση πάντως δεν θα είναι ομαλή. Το βασικό πρόβλημα με αυτές τις συχνότητες είναι τα χαρακτηριστικά διάδοσής τους. Τα σήματα μπλοκάρονται εύκολα από τα κτήρια, την κακοκαιρία ή ακόμα και τους ίδιους τους ανθρώπους που κινούνται ανάμεσα στη συσκευή και τον πομπό. Τα περισσότερα προβλήματα μπορούν, ωστόσο, να αμβλυνθούν με τη χρήση προηγμένων τεχνολογιών μετάδοσης, όπως κατευθυντικές κεραίες που στρέφονται σε πραγματικό χρόνο την ώρα που μπλοκάρονται τα σήματα.
3 Σειρά έχει η τεχνολογία ΜΙΜΟ (Multiple In-Multiple Out). Οι σταθμοί βάσης θα εξοπλιστούν με πολλαπλές κεραίες που θα μεταδίδουν πολλά σήματα ταυτόχρονα, ενώ τέτοια κεραία θα μπορεί να έχει και μία συσκευή. Η τεχνολογία αυτή βελτιώνει σημαντικά την αποτελεσματικότητα με την οποία ένα δίκτυο μπορεί να εκμεταλλευτεί τις συχνότητές του. Σημαντικό ρόλο στη διαμόρφωση των δικτύων του μέλλοντος θα παίξουν και οι ολοένα εξυπνότερες συσκευές. Επομένως, αντί τα σήματα να δρομολογούνται από τους σταθμούς βάσης, η δουλειά θα γίνεται από τις ίδιες τις συσκευές.
4 Τελευταία επαναστατική τεχνολογία θα είναι η ικανότητα των συσκευών να επικοινωνούν μεταξύ τους, χωρίς να χρησιμοποιούν το δίκτυο. Για παράδειγμα, ένα δίκτυο αισθητήρων μπορεί να έχει δεκάδες χιλιάδες συσκευές μετάδοσης δεδομένων θερμοκρασίας. Η μετάδοσή τους θα είναι ευκολότερη αν τα δεδομένα μπορούν να σταλούν, χωρίς να παρεμβάλλεται ο σταθμός βάσης.
Φυσικά, κάθε μία από τις παραπάνω τεχνολογίες θέτει σημαντικές προκλήσεις, αλλά όχι ανυπέρβλητα εμπόδια, ενώ η έρευνα προς νέες κατευθύνσεις θα οδηγήσει σε θεμελιώδεις αλλαγές σε ό,τι αφορά στο σχεδιασμό των μελλοντικών κυψελοειδών δικτύων 5G. Συνεπώς, το ερώτημα που θα πρέπει πλέον να τίθεται δεν είναι αν θα υπάρξουν δίκτυα 5G, αλλά πότε θα υπάρξουν. 

Πηγή: http://arxiv.org/abs/1312.0229