2G, 3G, 4G LTE-Netværk nedlukningsopdateringer

Da nogle mobilnetværk går ned, og 5G-netværk vokser, ændrer hele landskabet af mobilforbindelse sig. For virksomheder, der har implementeret enheder baseret på ældre netværk, er spørgsmålene i dag omkring den forventede levetid for disse netværk, hvor længe 4G LTE-netværk vil være levedygtige, og hvis 5G modnes hurtigt nok til deres behov. Denne artikel vil yderligere undersøge og besvare disse spørgsmål.

Hvorfor ældre netværk lukkes ned

Luftfartsselskaber skal være i stand til at genbruge spektrum til at udvide nye netværk og levere hurtigere, mere lydhør teknologi til deres kunder. Gammel 2G/3G-infrastruktur skal give plads til nye netværk, og det betyder, at ældre mobilenheder ikke længere er levedygtige og skal trækkes tilbage.

Der er to målinger i denne sammenhæng, der betyder mest:

1. Spektral effektivitet målt i bits pr. Sekund/Hertz (Hz). Dette er en indikator for, hvor effektiv dataene overføres pr. Tilgængelig båndbredde. Modulation, kodningsordninger og fejlkorrektion spiller her en nøglerolle. Moduleringsordninger med højere ordre som 64-QAM og 256-QAM, der almindeligvis anvendes i 4G LTE, tillader data at overføre op til 8 gange flere bits/Hz sammenlignet med 2G eller 3G.
2. Reaktionstid. Dette er forsinkelsen fra anmodning til svar og er en indikator for, hvor lydhørt et mobilnetværk er. Gennem mobilnetværk og teknologiopgraderinger er latenstiden faldet fra sekunder i de tidlige 2G-dage og 3-cifrede millisekunder i 3G til tocifrede millisekunder i 4G LTE-netværk og en forventet encifret latens i fremtidig 5G Stand-Alone ( SA) -netværk.

Den gode nyhed er, at 4G LTE vil være tilgængelig i mindst et årti fremover og vil eksistere sammen med 5G-netværk. Denne artikel vil give opdateringer om solnedgangen i 2G- og 3G-netværk og udsigterne til 4G LTE- og 5G-netværk til støtte for dem, der planlægger deres migrationsvej.

Udsigterne for 2G solnedgang

Figur 1: Alle større nordamerikanske luftfartsselskaber udfaser 2G inden udgangen af 2021. (Billedkilde: Digi)

I USA er store luftfartsselskaber allerede i færd med at lukke 2G-tjenesten:

• AT&T stoppede med at servicere 2G-netværk i 2016
• T-Mobile vil rulle fortovene op på 2G i december 2020
• Verizon Wireless vil også udfase sit 2G CDMA-netværk i slutningen af 2020
• Sprint lukker deres 2G CDMA-netværk i december 2021

Inden disse 2G-netværk bliver fuldstændig nedlagt, stopper 2G-enheder dog med at fungere optimalt. Her er hvad man kan forvente:

1. 2G-mobilenheder opretter muligvis stadig forbindelse til netværket, men det er ikke muligt at aktivere nye enheder.
2. Disse enheder fungerer sandsynligvis ikke så godt som tidligere, da luftfartsselskaber vil opdrætte det spektrum for at give plads til nye netværk, der kommer online.

Andre steder i verden:

• Bell Canada lukkede 2G-netværk i 2018
• Andre luftfartsselskaber i Canada inkluderer Telus og Rogers, som begge er stoppet med at støtte 2G
• I Europa har 2G en længere livslinje. Vodafone har til hensigt at understøtte 2G-service indtil mindst 2025. Bemærk dog, at de sandsynligvis vil begynde at genbruge spektrum inden det tidspunkt.

Udsigterne for 3G solnedgang

Figur 2: Store nordamerikanske luftfartsselskaber planlægger at udfase 3G inden udgangen af 2022. (Billedkilde: Digi)

Ligesom 2G-netværk bruger 3G-netværk spektrum, der i sidste ende vil være nødvendigt for at understøtte 4G LTE, hvilket betyder, at luftfartsselskaber planlægger afvikling. Derudover har 3G-enheder hastighedsbegrænsninger, der maksimalt opnår ca. 3 Mbps. Derimod er 4G LTE både hurtigere og bruger spektrum mere effektivt, hvilket betyder, at flere enheder kan dele tilgængeligt spektrum.

Nuværende planer fra større luftfartsselskaber er som følger:

• Verizon lukker sit CDMA-netværk i slutningen af 2020
• AT&T planlægger at lukke deres 3G-netværk i februar 2022, og 3G-telefoner kan ikke længere aktiveres
• T-Mobile forventes at nedlægge deres 3G-netværk inden udgangen af 2021
• Sprint 3G-netværk lukkes i december 2022, og 3G-enheder kan ikke længere aktiveres

Dette er et meget godt tidspunkt at evaluere 4G LTE-enhed implementeringer, som diskuteres næste gang.

Udsigterne for 4G LTE-netværk

Figur 3: Mens 2G og 3G snart udfases, er der ingen planer om at udfase 4G i den nærmeste fremtid. (Billedkilde: Digi)

Mens 4G LTE i sidste ende bliver forældet, bør ingen holde vejret indtil nedlukningen, hvilket er et årti eller mere i fremtiden. Virksomheder, der planlægger IoT-implementeringer i dag, kan sikkert planlægge langsigtet levedygtighed for LTE-netværk.

Faktisk vil det ikke kun vare mindst et årti eller mere, før 5G overhaler 4G helt, men 4G LTE leverer al den båndbredde, som de fleste applikationer har brug for i dag, og er et langt mere omkostningseffektivt valg. 4G LTE, der står for Long Term Evolution, vil meget effektivt dele spektrum med 5G-netværk, når de vokser, med mange enheder over tid udviklet med både 4G- og 5G-funktionalitet.

I dag er 5G primært i brug af tidlige adoptere, der er villige til at betale en høj præmie - enten for nyheden eller for at udføre tidlige, begrænsede forsøg. Som med al ny teknologi skal der ske vigtig trinvis udvikling for at muliggøre udbredt anvendelse.

Nøgleovervejelser for 5G-adoption

Her er nogle vigtige overvejelser, der kan hjælpe med migrationsplanlægning af nuværende systemer:

• 5G-netværk er banebrydende, men dækningen er begrænset i dag, og netværksinfrastruktur skal udvikle sig for at levere 5G-visionen om "et allestedsnærværende netværk til alle brugssager".
• Teknologier som 5G mmWave er ikke ideelle i områder med forhindringer, såsom bygninger eller tæt løv, eller steder, der oplever meget nedbør eller sne. Selv dobbeltruden kan blokere et 5G mmWave-signal.
• På grund af behovet for udvikling og test for at sikre signallevedygtighed samt knudepunktdensitet vil den fulde 5G-udrulning forekomme i løbet af de næste 3-5 år og længere afhængigt af det geografiske område.

Figur 4: 5G muliggør hurtigere datahastigheder, større enhedstæthed og lavere ventetid. (Billedkilde: Digi)

• Ligesom 4G LTE handler 5G om at tage en langsigtet evolutionsmetode og give trinvis værdi undervejs. Dette kan bedst ses i specifikationerne bag teknologien, som er samlet i udgivelser af 3^rd Generation Partnership Project (3GPP):
  • 3GPP Release 15 var den første 5G-udgivelse i december 2018 med fokus på fundamentet og Enhanced Mobile Broadband (hvilket betyder højhastighedsapplikationer).
  • Udgivelse 16 (undertiden benævnt 5G fase 2) blev udgivet i juli 2020. Det fokuserede på missionskritisk kontrol, men udviklede sig også Enhanced Mobile Broadband.
  • Udgivelse 17 er planlagt til slutningen af 2021/begyndelsen af 2022 og vil fokusere på Massive Internet of Things og også udvikle de to andre områder gennem lavere latenstid og endda 5G over satellitter.
    

Hvordan 4G LTE og 5G deler vejen

Mens operatører havde brug for at lukke 2G- og 3G-netværk for at rumme 4G LTE, er dette ikke tilfældet med 4G og 5G. 5G bruger nyt spektrum, såsom mmWave, og det kan arbejde sammen med det eksisterende 4G-spektrum. Dette skyldes Dynamic Spectrum Sharing (DSS).

Hvad er Dynamic Spectrum Sharing (DSS)?

DSS er en teknologi, der muliggør implementering af både 4G LTE og 5G i samme frekvensbånd. Den fordeler dynamisk spektrumressourcer mellem de to teknologier baseret på brugernes efterspørgsel.

Uden DSS bliver en operatør, der har 20 MHz 4G LTE-spektrum til rådighed, nødt til at opdele dette spektrum, hvilket betyder at de bliver nødt til at allokere 10 MHz spektrum til 4G LTE og klemme alle deres LTE-brugere ind i det 10 MHz spektrum. Derefter kunne det resterende 10 MHz-spektrum bruges til 5G, selvom der oprindeligt kun vil være et minimalt antal 5G-brugere.

Med DSS behøver en operatør ikke opdele deres spektrum eller have et dedikeret spektrum til hverken 4G LTE eller 5G. I stedet kan de dele det 20 MHz spektrum mellem de to teknologier. Oprindeligt vil spektret mest blive brugt til 4G LTE, men da antallet af 5G-enheder vokser, vil mere og mere spektrum blive brugt til 5G. Til sidst, i et anslået 15 til 20 år, når der er få 4G LTE-enheder i brug, vil de fleste, hvis ikke hele spektret blive brugt til 5G.

Med dynamisk spektrumdeling kan transportører bruge det samme spektrumbånd til både 4G og 5G. For at bruge en trafikanalogi er DSS i stedet for at bygge forskellige veje til busser og biler som at have en stor motorvej med separate baner til de forskellige typer køretøjer.

Fra 5G uafhængig til 5G afhængig

Mange 5G-enheder, som cellulære routere, vil blive bygget med både 4G- og 5G-radioer, så de er i stand til at oprette forbindelse til begge netværk. I de tidlige dage af 5G skal de først oprette forbindelse til 4G LTE og derefter oprette forbindelse til et 5G-netværk, hvis det er tilgængeligt. Dette kaldes også 5G Non-Standalone (NSA).

Først vil de fleste data blive sendt via 4G LTE. Men over tid, når 5G-dækningen udvides, og den mobile infrastruktur flytter til 5G Stand-alone (SA), vil flere og flere data blive transmitteret via 5G, og mobilenheder kan oprette forbindelse til 5G-netværket direkte uden omvej over 4G LTE. For at fortsætte med trafikanalogien vil 5G derfor i sidste ende overhale 4G som den større bane på motorvejen.

Hvordan passer LTE-M og NB-IoT ind i 5G?

Antag, at det er ønsket at implementere en større installation af LTE-M- eller NB-IoT-enheder i den nærmeste fremtid. Vil disse enheder snart være forældede, når 5G bliver tilgængelig? Bør der være en forsinkelse i implementeringen, mens du venter på 5G?

Svaret er, at der blev foretaget et godt teknologival med LTE-M eller NB-IoT, for mens disse er 4G LTE-teknologier, blev de udviklet som en del af LTEs langsigtede udviklingsparadigme med 5G i tankerne.

Da LTE-M og NB-IoT oprindeligt blev designet, blev der lagt særlig vægt på designet af 5G for at sikre, at LTE-M og NB-IoT kan fungere eller eksisterer samtidig i et 5G-system. Dette giver en fremadkompatibel vej langt ind i 5G-fremtiden, ud over når 4G LTE muligvis ikke længere er tilgængelig.

Som tidligere nævnt vil frigivelse 17, planlagt til slutningen af 2021/begyndelsen af 2022, være den første udgivelse med fokus på Massive Internet of Things, hvilket betyder, at chipsæt og enheder følger med, da den tidligste er tilgængelig i 2022/2023.

Fire måder at forberede sig på 5G i dag

Hvad kan man gøre i dag for at forberede sig på 5G? Skal en opgradering overvejes nu eller vente? Er der virkelig brug for 5G i dag? Digi hører i øjeblikket disse og mange andre spørgsmål fra kunder. Som svar på disse spørgsmål blev følgende handlingsmæssige proces sammensat:

1. Identificer 5G-applikationer

Identificer applikationer, hvor meget hurtigere hastighed og lavere ventetid vil optimere operationerne. Et godt eksempel er applikationer, der udnytter EDGE-computing til maskinlæring og forudsigende vedligeholdelse.

Vil applikationsbehov ændre sig i løbet af de næste 5 år med hensyn til datamængde, ventetid og strømkrav? For eksempel aktiverer LTE-M og NB-IoT nye batteridrevne enheder og nye forretningsmodeller, der tidligere ikke var mulige med 2G/3G.

Yderligere spørgsmål at stille: Hvilken smag af 5G er der behov for? Er der behov for en 5G sub-6 med sin landsdækkende dækning, men med samme ydelse som 4G LTE i dag, eller er der brug for høj hastighed på 5G mmWave, som for det meste er tilgængelig i tætbefolkede, bymiljøer? Dette er en vigtig faktor, for som ikke nævnt tidligere vil ikke alt spektrum være tilgængeligt overalt, og spektrumtilgængelighed vil udvikle sig over tid. Er det et ønske om at 5G-aktivere eller udskifte eksisterende udstyr?

2. Gør status over enhedens beholdning

At forstå den passende 4G til 5G-udviklingssti hjælper med planlægningen for fremtiden. Måske er der stadig 2G- eller 3G-enheder i brug, eller applikationen bruger førstegenerations 4G-enheder, der kan drage fordel af en opgradering til nyere 4G LTE-enheder med hurtigere processorer og 4G Gigabit LTE-mobilhastigheder. Hvis dette er tilfældet, skal du kigge efter modulære enheder eller enheder, der er "5G Ready", hvilket typisk betyder, at de har hestekræfter og grænseflader til at understøtte 5G via en radioopgradering.

3. Kvantificer omkostningerne eller risikoen ved at opretholde den nuværende implementering

Hvis der stadig er 2G- eller 3G-enheder i brug, er der en risiko for tilslutningstab og serviceafbrydelse på grund af nedlukning af netværket. Hvis du bruger 4G LTE-enheder, betragtes disse generelt som gode, men kig på enhedens alder og afgør, om det ønskes at udskifte 1:1 eller opgradere til en nyere enhed. Nøglefaktorer, der skal overvejes, er enhedssikkerhed og firmwareopdateringer. Som altid kan Digi være en guide i disse valg.

4. Opret en business case til migration

Lav en cost/benefit-analyse, der viser, hvornår og om at flytte til 5G er et værdifuldt skridt. Se på meningsfulde midlertidige teknologitrin som en del af en større migration. Overvej f.eks. En modulær, avanceret 4G LTE/5G-klar enhed nu, der også giver en opgraderingssti, når 5G bliver tilgængelig, og den relevante business case kan understøtte en migrering til 5G.

Arbejd med enhedens og mobilnetværksoperatørens partnere for at tilpasse tidslinjerne for enhed og netværkstilgængelighed. Overvej installationsomkostninger, f.eks. Til udendørs 5G mmWave-udstyr.

Planlægning for forandring

I dag, især i udviklede lande, har de, der forbereder sig på enhedsimplementeringer, et godt valg i 4G LTE, som har masser af hastighed og rimelig lav ventetid til de fleste applikationer.

I mindre udviklede lande vil 4G LTE sandsynligvis forblive standarden i flere årtier fremover.

Samtidig vil 5G-netværksdækningen vokse, og teknologien vil i sidste ende levere den ultrahurtige hastighed og lave latenstid, der forventes at være spilskiftere til avancerede teknologier såsom autonome køretøjer.

I tilfælde af implementering af 2G/3G-enheder er dagene for deres levedygtighed begrænsede, og det er tid til at planlægge ved at starte eller fortsætte 4G-implementeringer med tillid. At være en tidlig adopter af 5G i det kommercielle eller industrielle rum er at være en pioner. Kontakt Digi for at diskutere fremtidige planer, og hvordan du får support til applikationskrav.