5G hat zwei Varianten: Mobiles Breitband und IoT
Die Forschung in 5G, insbesondere für zukünftige Funkschnittstellen, muss unter zwei recht unterschiedlichen Aspekten betrachtet werden:
Anwendungsfälle für mobile Anwendungen sind sehr hohe Bitraten, beispielsweise zukünftige Terminals mit 3D-Displays mit 8K-Auflösung oder holographische Displays. Das Nachdenken über Spitzendatenraten als Funktion von Millimeterwellen mit Trägerfrequenzen bis zu 100 GHz kann erforderlich sein, um Durchsätze von 10 Gbit / s oder mehr bereitzustellen.
Für das Internet der Dinge (IoT) werden Industrie 4.0-Umgebungen für die zukünftige Fabrikautomation, Intelligente Verkehrssysteme (ITS) für autonome Fahrzeuge, eHealth für intelligente Medikamente mit drahtlosen Modulen und intelligente Energie mit dem IoT as untersucht die Schlüsseltechnologie für die Kommunikation über komplexe "Smart Grids". In jedem Fall sehen die Anforderungen sehr unterschiedlich aus, obwohl in der Regel nur wenige Kilobits pro Sekunde erforderlich sind, jedoch eine garantierte Latenz von 10 ms und / oder 99,999 Prozent Zuverlässigkeit.
IoT wird der Hauptverkehrstreiber für das 'Internet der Zukunft'
Die Anzahl der für das IoT vorhergesagten "Dinge" sind alle recht groß und variieren je nach Quelle und Jahr. Cisco prognostiziert 50 Milliarden verbundene Geräte, Intel 200 Milliarden. Huawei schätzt die Zahl auf 100 Milliarden. In allen Fällen ist der Vorschlag klar, dass diese große Anzahl von Dingen wahrscheinlich den Großteil des Datenverkehrs im zukünftigen Internet erzeugen wird, verglichen mit dem von Menschen verursachten Datenverkehr. Wir können davon ausgehen, dass die Anwendungsfälle alle Arten von Sensoren und aktiven Tags umfassen und dass die Lesegeräte für passive Tags drahtlos sind. Solche Fälle können von überregionalen mobilen Geräten wie Containern oder Autos bis zu beweglichen Einheiten mit festen Standorten und einer beschränkten Reichweite wie Industrierobotern oder rotierenden Produktionseinheiten reichen, oder die Remote-Geräte in einem intelligenten elektrischen Übertragungsnetz, in denen drahtlose Verbindungen das gleiche bieten Einfachheit und Flexibilität, die in Produktionsumgebungen vorteilhaft sind. In jedem dieser Fälle ist die Machine-to-Machine-Kommunikation (M2M) von größter Bedeutung.
M2M ist nur einer von vielen wichtigen Teilen des IoT
Die Industrie ist verpflichtet, eine drahtlose IoT-Kommunikationsplattform bereitzustellen, die alle Anforderungen erfüllt.
Zu den kritischen Erfolgsfaktoren zählen Zuverlässigkeit in sehr unterschiedlichen Anwendungsfällen, wie hohe Sensordichte, Gebäudeabdeckung und -durchdringung, garantierte QoS und sichere Ende-zu-Ende-Kommunikation sowie nicht zuletzt geeignete Energiequellen für den Anwendungsfall. Es ist beispielsweise weder realistisch noch praktisch, die Batterien für Sensoren oder Funkmodule häufig zu wechseln, wenn sie in Gebäudetechnikanwendungen oder intelligenten Medikamenten verwendet werden. Die Forschung in 5G arbeitet an den genauen Lösungen, die diese Verbindungstechnologien für öffentliche und private Netzwerke bieten, um diese und andere Anwendungsfälle abzudecken. Viele dieser Dienste werden, wie wir erwarten, von Telekommunikationsnetzen und anderen von privaten Lösungen getragen. Die Forschungsaktivitäten konzentrieren sich sowohl auf Funkschnittstellen als auch auf die feste Architektur, die für zukünftige Anpassungen flexibel bleiben muss. Software-Defined Networks (SDN) und Network Function Virtualization (NFV) ermöglichen diese Angebote durch Partitionierung der Netzwerkressourcen in "Slices".
Der kritischste Faktor für den Erfolg des IoT sind möglicherweise die Kosten. Wir gehen davon aus, dass die Kosten aller verbundenen "Dinge", die mit allen Waren in einem Supermarkt verbunden sind, sowie die Kosten für die erforderliche Infrastruktur alle erschwinglich sein müssen - insbesondere als Business-to-Business (B2B) -Vorteile in der Logistik- und Lieferkette Management wird für den Verbraucher nicht offensichtlich.
Die IoT-Wertschöpfungskette umfasst Cloud Storage und Big Data Analytics
Ein weiterer entscheidender Punkt für das IoT ist die „Wertschöpfungskette“, die zum Beispiel das „Ding“ mit einem Sensor- und Funkmodul, Netzwerkkonnektivität über eine 5G-Schaltung, eine Sammlung von Daten in der Cloud und schließlich die Fähigkeit, die Daten zu analysieren, was Big Data-Analyse bedeutet. Die End-to-End-Arbeit der Wertschöpfungskette ist ein Forschungsbereich, der mehr Forschung erfordert, da es heutzutage eine Herausforderung ist, Daten aus verschiedenen IoT-Quellen zu kombinieren, die verschiedene Datenbanken in unterschiedlichen Datenformaten belegen. Dies ist genau die Situation, die in 'Smart City'-Umgebungen auftritt, in denen unterschiedliche Datenquellen nie integriert wurden und im Laufe der Zeit immer größer oder getrennter wurden. Noch schwieriger sind jedoch die Aufgaben mit Zeitstempeln mit sehr unterschiedlichen Zeitintervallen oder asynchron abgeleiteten Zeitstempeln. Glücklicherweise verfügen Unternehmen wie Huawei über Kompetenzen in allen Bereichen der IoT-Wertschöpfungskette und sind gut positioniert, um diese Art von Problemen anzugehen.
Beispiellösungen für eHealth, intelligente Verkehrssysteme und Industrie 4.0
Das gesamte Spektrum der Forschungsthemen ist ohne einige konkrete Beispiele schwer vorstellbar. Intelligente Verkehrssysteme und autonome Autos finden viel Aufmerksamkeit. Es wird davon ausgegangen, dass autonome Fahrzeuge im Hochgeschwindigkeitsverkehr mit hoher Dichte drei verschiedene Informationsquellen verwenden, um die sichere Fahrt auf der Autobahn zu gewährleisten: Erstens Kameras und Sensoren im Fahrzeug; zweitens sind Informationen aus der Auto-zu-Auto-Kommunikation; und drittens Informationen aus der Infrastruktur, dh Daten aus der Cloud, die von Basisstationen und Terminals an der Straße übertragen werden. Zusammen werden diese drei Quellen die autonome Fahrzeugsicherheit so weit wie möglich optimieren.
In eHealth werden Arzneimittel zu bestimmten Zeitpunkten oder Zeitintervallen verschrieben. In einem Diabetesfall kann man sich Insulinpens vorstellen, die mit Sensoren und Funkmodulen ausgestattet sind, die, wenn sie an das IoT angeschlossen sind, eine Reihe von möglichen Interaktionen mit dem Patienten aufweisen, von einfachen Erinnerungen bis zur mechanischen Freigabe einer empfohlenen Dosis. Nutzungsdauer, tatsächliche Nutzung und andere Daten können einem intelligenten Gesundheitsmonitor in Echtzeit zur Verfügung gestellt werden, um die Behandlung zu verbessern und Rückschlüsse auf zukünftige Verfahren zu ziehen.
Industrie 4.0 wird von der Bundesregierung als Zukunft der Produktion von Produktionssystemen organisiert. In diesem Zusammenhang wird das IoT neben anderen Schlüsseltechnologien wie Cyber Physical Systems, bei denen alle Parameter einer Produktionslinie wie Sensoren, Aktuatoren, Tags und Lesegeräte gesammelt und in eine Cloud hochgeladen werden, eine entscheidende Rolle spielen. Die Analyse dieser Daten erfolgt nahezu in Echtzeit, um den Status der Ausrüstung und die Betriebskonformität vorherzusagen. Modelle und Prognosen lösen vorausschauende Wartungsaktivitäten aus. Weitere Analysen können Ineffizienzen aufzeigen, die behoben werden können, um einen schnelleren Durchsatz oder Kosteneinsparungen zu erzielen.
In jedem der vorangegangenen Beispiele wird auf die Bedeutung unserer Forschung in der 5G-Kommunikation und der gesamten IoT-Wertschöpfungskette eingegangen. Es ist wichtig, dass sich Huawei und andere an den notwendigen langfristigen Planungs- und Technologieentwicklungen orientieren, um sich auf die verschiedensten konkreten Anwendungsfälle vorzubereiten. Es gibt wirklich keinen anderen Weg, auf dem unsere Kunden und damit auch ihre Kunden langfristig Erfolg haben werden.