Actualizări privind oprirea rețelelor LTE 2G, 3G, 4G

Întregul peisaj al conectivității celulare se schimbă odată cu eliminarea graduală a anumitor rețele celulare și cu dezvoltarea rețelelor 5G. Companiile care au implementat dispozitive bazate pe rețele mai vechi se întreabă care este speranța de viață a acestor rețele, care este perioada de viabilitate a rețelelor 4G LTE și dacă 5G se va maturiza suficient de rapid pentru nevoile lor. Acest articol va explora și va răspunde la aceste întrebări.

De ce se elimină rețelele mai vechi

Operatorii trebuie să poată reutiliza spectrul pentru a putea dezvolta rețele noi și a oferi tehnologii mai rapide și mai receptive pentru clienții lor. Vechea infrastructură 2G/3G trebuie să facă loc noilor rețele, iar asta înseamnă că dispozitivele celulare mai vechi nu vor mai putea funcționa și vor fi retrase.

În acest context există doi parametri care contează cel mai mult:

1. Eficiența spectrală, măsurată în biți pe secundă/Hertz (Hz). Acesta este un indicator al eficienței de transfer al datelor pe lățimea de bandă disponibilă. Modulația, schemele de codificare și corectarea erorilor au un rol esențial în acest caz. Schemele de modulație de ordin superior, precum 64-QAM și 256-QAM, utilizate în mod obișnuit în 4G LTE, permit datelor să transfere de până la 8 ori mai mulți biți/Hz comparativ cu 2G sau 3G.
2. Latența. Aceasta este întârzierea de la cerere la răspuns și este un indicator al gradului de receptivitate al unei rețele celulare. Prin upgrade-urile pentru rețeaua celulară și tehnologie, latența a scăzut de la câteva secunde la începuturile rețelei 2G, și de la milisecunde de trei cifre în 3G, la milisecunde de două cifre în rețelele 4G LTE, precum și la o latență anticipată de o singură cifră în viitoarele rețele 5G Stand-Alone (SA).

Vestea bună este că 4G LTE va mai fi disponibil pentru încă cel puțin un deceniu de acum înainte, și că va coexista alături de rețelele 5G. Acest articol va oferi actualizări privind eliminarea graduală a rețelelor 2G și 3G, și va prezenta perspectivele pentru rețelele 4G LTE și 5G, pentru a veni în sprijinul celor care își planifică traseul de migrare.

Perspectiva eliminării graduale a rețelei 2G

Figura 1: toți operatorii importanți din America de Nord vor elimina gradual rețeaua 2G până la sfârșitul anului 2021. (Sursă imagine: Digi)

În SUA, marii operatori sunt deja în proces de închidere a serviciului 2G:

• AT&T a întrerupt deservirea rețelelor 2G în 2016
• T-Mobile va pune capăt serviciilor 2G în decembrie 2020
• De asemenea, Verizon Wireless își va elimina treptat rețeaua CDMA 2G la sfârșitul anului 2020
• Sprint își va închide rețeaua 2G CDMA în decembrie 2021

Cu toate acestea, înainte de dezafectarea completă a acestor rețele 2G, dispozitivele 2G vor înceta să mai funcționeze optim. Iată la ce să vă așteptați:

1. Dispozitivele celulare 2G încă se vor putea conecta la rețea, dar activarea dispozitivelor noi nu va fi posibilă.
2. Probabil, aceste dispozitive nu vor funcționa la fel de bine ca în trecut, deoarece operatorii vor reconfigura spectrul respectiv pentru a face loc noilor rețele care vor fi activate.

În altă parte a lumii:

• Bell Canada a închis rețelele 2G în 2018
• Alți operatori din Canada includ Telus și Rogers, care au încetat să mai ofere servicii 2G
• În Europa, 2G va fi eliminat mai lent. Vodafone intenționează să ofere serviciul 2G până cel puțin în 2025. Totuși, rețineți că probabil vor începe să reconfigureze spectrul înainte de acel moment.

Perspectiva eliminării graduale a rețelei 3G

Figura 2: operatorii importanți din America de Nord planifică eliminarea graduală a rețelei 3G până la sfârșitul anului 2022. (Sursă imagine: Digi)

La fel ca rețelele 2G, rețelele 3G folosesc un spectru care, în cele din urmă, va fi necesar pentru a putea oferi 4G LTE, ceea ce înseamnă că operatorii de transport planifică eliminări treptate. În plus, dispozitivele 3G au limitări de viteză, atingând valori maxime de aproximativ 3 Mbps. În schimb, 4G LTE este mai rapid și folosește spectrul într-un mod mai eficient, ceea ce înseamnă că mai multe dispozitive pot împărți spectrul disponibil.

Planurile actuale ale marilor operatori sunt următoarele:

• Verizon își va închide rețeaua CDMA la sfârșitul anului 2020
• AT&T intenționează să își închidă rețeaua 3G în februarie 2022, iar telefoanele 3G nu mai pot fi activate
• Se așteaptă ca T-Mobile să își elimine treptat rețelele 3G până la sfârșitul anului 2021
• Rețelele Sprint 3G se vor închide în decembrie 2022, iar dispozitivele 3G nu mai pot fi activate

Acesta este un moment foarte bun pentru a evalua implementările dispozitivelor 4G LTE, care vor fi discutate în continuare.

Perspectiva pentru rețelele 4G LTE

Figura 3: în timp ce 2G și 3G vor fi eliminate în curând, nu există planuri pentru eliminarea treptată a rețelei 4G în viitorul imediat. (Sursă imagine: Digi)

În timp ce 4G LTE va deveni, într-un final, învechită, nimeni nu ar trebui să aștepte prea mult oprirea acestei tehnologii, deoarece aceasta va avea loc într-un deceniu sau mai mult. Companiile care, în prezent, planifică implementări IoT își pot face în siguranță planuri pentru viabilitatea pe termen lung a rețelelor LTE.

De fapt, nu numai că va trece cel puțin un deceniu până când 5G va depăși 4G în totalitate, dar 4G LTE oferă toată lățimea de bandă de care au nevoie majoritatea aplicațiilor din ziua de azi, și este o alegere mult mai rentabilă. 4G LTE, care înseamnă Long Term Evolution, adică evoluție pe termen lung, va împărți foarte eficient spectrul cu rețelele 5G, pe măsură ce acestea se dezvoltă, multe dispozitive fiind dezvoltate în timp atât cu funcționalități 4G, cât și 5G.

Astăzi, 5G este utilizat în principal de cei care au adoptat această rețea devreme și care sunt dispuși să plătească o taxă ridicată – fie pentru noutatea acestuia, fie pentru a efectua teste timpurii și limitate. La fel ca în cazul tuturor noilor tehnologii, adoptarea pe scară largă poate avea loc după o dezvoltare incrementală importantă.

Considerente cheie pentru adoptarea 5G

Iată câteva considerente importante care vor ajuta la planificarea migrării sistemelor actuale:

• Rețelele 5G sunt rețele de ultimă generație, dar, în prezent, acoperirea acestora este limitată, iar infrastructura de rețea trebuie să evolueze pentru a putea oferi viziunea 5G a „unei rețele omniprezente pentru orice utilizare”.
• Tehnologiile precum 5G mmWave nu sunt ideale în zonele cu obstacole, cum ar fi în zonele cu clădiri sau vegetație deasă, sau în locațiile cu multe precipitații sau zăpadă. Chiar și geamurile termopane poate bloca un semnal 5G mmWave.
• Ca urmare a necesității de dezvoltare și testare pentru a asigura viabilitatea semnalului, precum și densitatea nodurilor, lansarea completă a rețelei 5G va avea loc în următorii 3-5 ani și mai mult, în funcție de zona geografică.

Figura 4: 5G va permite viteze mai rapide ale datelor, o densitate mai mare a dispozitivelor și latență redusă. (Sursă imagine: Digi)

• La fel ca și în cazul 4G LTE, pentru 5G se pune accentul pe abordarea evoluției pe termen lung și furnizarea valorii incrementale pe parcurs. Acest lucru se vede cel mai bine în specificațiile de la baza tehnologiei, care sunt împachetate în diferite versiuni, lansate de Proiectul de parteneriat de a treia generație (3GPP):
  • Versiunea 15 3GPP a fost prima versiune 5G din decembrie 2018, care a pus accentul pe fundație și pe banda largă mobilă îmbunătățită (ceea ce înseamnă aplicații de mare viteză).
  • Versiunea 16 (uneori denumită 5G Faza 2) a fost lansată în iulie 2020. Aceasta a pus accentul pe controlul esențial, dar a venit și cu dezvoltări pentru banda largă mobilă îmbunătățită.
  • Versiunea 17 este programată pentru sfârșitul anului 2021/începutul anului 2022 și va pune accentul pe internetul masiv al obiectelor și va dezvolta și celelalte două segmente, prin latență redusă și chiar 5G prin satelit.
    

Traseul pe care îl vor împărți 4G LTE și 5G

În timp ce operatorii au fost nevoiți să închidă rețelele 2G și 3G pentru a face loc pentru 4G LTE, acest lucru nu este necesar pentru 4G și 5G. 5G folosește un spectru nou, cum ar fi mmWave, și poate funcționa împreună cu spectrul 4G existent. Acest lucru se datorează partajării dinamice a spectrului (DSS).

Ce este partajarea dinamică a spectrului (DSS)?

DSS este o tehnologie care permite implementarea atât a rețelei 4G LTE, cât și a rețelei 5G în aceeași bandă de frecvență. Aceasta alocă dinamic resursele spectrului între cele două tehnologii, în funcție de cererea utilizatorilor.

Fără DSS, un operator care are 20 MHz de spectru 4G LTE disponibili ar trebui să despartă acel spectru, adică ar trebui să aloce 10 MHz de spectru pentru 4G LTE și să își înghesuie toți utilizatorii LTE în acei 10 MHz de spectru. Apoi, spectrul rămas de 10 MHz ar putea fi utilizat pentru 5G, chiar dacă, inițial, va exista doar un număr minim de utilizatori 5G.

Cu DSS, un operator nu trebuie să își despartă spectrul sau să aibă un spectru dedicat pentru 4G LTE sau 5G. În schimb, acesta poate împărți acei 20 MHz de spectru între cele două tehnologii. Inițial, spectrul va fi utilizat în cea mai mare parte pentru 4G LTE, dar pe măsură ce numărul dispozitivelor 5G crește, tot mai mult spectru va fi utilizat pentru 5G. În cele din urmă, în aproximativ 15-20 de ani, când vor exista puține dispozitive 4G LTE în uz, majoritatea spectrului, dacă nu chiar întregul spectru, se va utiliza pentru 5G.

Partajarea dinamică a spectrului permite operatorilor să utilizeze aceeași bandă de spectru atât pentru 4G, cât și pentru 5G. Pentru a utiliza o analogie a traficului, în loc să construim drumuri diferite pentru autobuze și mașini, DSS este ca și cum am avea o singură autostradă mare cu benzi separate pentru diferite tipuri de vehicule.

De la 5G non-standalone la 5G standalone

Multe dispozitive 5G, precum ruterele celulare, vor fi construite atât cu radiouri 4G, cât și 5G, astfel încât să se poată conecta la oricare dintre aceste rețele. La începuturile rețelei 5G, ele trebuie să se conecteze mai întâi la 4G LTE, iar apoi la o rețea 5G, dacă este disponibilă. Aceasta se mai numește 5G Non-Standalone (NSA).

La început, majoritatea datelor vor fi transmise prin 4G LTE. Cu toate acestea, în timp, pe măsură ce acoperirea 5G se extinde și infrastructura celulară trece la 5G Stand-alone (SA), din ce în ce mai multe date vor fi transmise prin 5G, iar dispozitivele celulare se vor putea conecta direct la rețeaua 5G, fără necesitatea de a trece prin 4G LTE. Prin urmare, pentru a continua analogia traficului, într-un final, 5G va depăși 4G și va deveni banda mai mare de pe autostradă.

Cum se încadrează LTE-M și NB-IoT în 5G?

Să presupunem că în viitorul apropiat se dorește implementarea unei instalații mai mari de dispozitive LTE-M sau NB-IoT. Vor deveni aceste dispozitive învechite în curând, pe măsură ce 5G devine disponibil? Ar trebui să existe o întârziere a implementării, în timp ce se așteaptă rețeaua 5G?

Răspunsul este că LTE-M sau NB-IoT reprezintă o alegere de tehnologie excelentă, deoarece, deși acestea sunt tehnologii 4G LTE, ele au fost dezvoltate ca parte a paradigmei de evoluție pe termen lung a LTE, luându-se în considerare rețeaua 5G.

Când LTE-M și NB-IoT au fost inițial proiectate, s-a acordat atenție specială proiectării 5G pentru ca anumite rețele LTE-M și NB-IoT să poată funcționa împreună sau să coexiste în bandă cu un sistem 5G. Acest lucru oferă un traseu compatibil cu dezvoltarea, mult în viitorul 5G, dincolo de momentul în care 4G LTE s-ar putea să nu mai fie disponibil.

După cum s-a menționat mai sus, versiunea 17, programată pentru sfârșitul anului 2021/începutul anului 2022, va fi prima versiune axată pe internetul masiv al obiectelor, ceea ce înseamnă că vor urma chipset-urile și dispozitivele, cel mai devreme în 2022/2023.

Patru moduri în care vă puteți pregăti de astăzi pentru 5G

Ce puteți face astăzi pentru a vă pregăti pentru 5G? Ar trebui să vă gândiți la un upgrade sau să așteptați? Este rețeaua 5G cu adevărat necesară în ziua de azi? În prezent Digi aude aceste întrebări, și multe altele, de la clienți. Ca răspuns la aceste întrebări, a fost elaborat următorul proces de măsuri:

1. Identificați aplicațiile rețelei 5G

Identificați aplicațiile la care o viteză mult mai mare și o latență redusă ar optimiza operațiunile. Un prim exemplu îl reprezintă aplicațiile care utilizează calculele aproape de sursă pentru învățarea automatizată și întreținerea predictivă.

Se vor schimba nevoile aplicațiilor în următorii 5 ani în ceea ce privește volumul de date, latența și cerințele de alimentare? De exemplu, LTE-M și NB-IoT permit utilizarea noilor dispozitive cu baterii și a noilor modele de afaceri care, anterior, nu erau posibile cu 2G/3G.

Întrebări suplimentare de luat în calcul: Ce fel de rețea 5G este necesară? Este nevoie de o rețea 5G sub-6 cu acoperire la nivel național, dar cu performanțe similare cu 4G LTE din prezent, sau este necesară viteza mare a benzilor 5G mmWave, care sunt, în principal, disponibile în mediile urbane foarte populate? Acesta este un factor important, deoarece, după cum s-a menționat mai sus, nu tot spectrul va fi disponibil peste tot, iar disponibilitatea spectrului va evolua în timp. Se dorește modificarea echipamentului existent pentru a accepta 5G, sau înlocuirea acestuia?

2. Evaluați inventarul dispozitivelor

Dacă înțelegeți traseul corespunzător de evoluție de la 4G la 5G, veți putea planifica mai bine viitorul. Poate că dispozitivele 2G sau 3G încă sunt utilizate sau aplicația folosește dispozitive 4G din prima generație, care ar putea beneficia de un upgrade la dispozitive 4G LTE mai noi cu procesoare mai rapide și viteze celulare 4G LTE Gigabit. Dacă acesta este cazul, căutați dispozitive modulare sau dispozitive care sunt „5G Ready”, ceea ce, de obicei, înseamnă că au putere și interfață care acceptă 5G printr-un upgrade radio.

3. Cuantificați costul sau riscul menținerii implementării curente

Dacă dispozitivele 2G sau 3G încă sunt utilizate, există riscul de a pierde conectivitatea și de întrerupere a serviciului din cauza opririlor rețelei. Dacă utilizați dispozitive 4G LTE, acestea sunt în general considerate bune, dar luați în calcul vârsta dispozitivului și stabiliți dacă se dorește înlocuirea cu un model similar sau un upgrade la un dispozitiv mai nou. Factorii cheie care trebuie luați în considerare sunt securitatea dispozitivului și actualizările de firmware. Ca de obicei, Digi vă poate îndruma în privința acestor alegeri.

4. Creați un plan de lucru pentru migrare

Faceți o analiză cost/beneficiu care să arate când și dacă trecerea la 5G este o schimbare care merită făcută. Luați în calcul pașii tehnologici intermediari semnificativi ca parte a unei migrări de amploare. De exemplu, luați în considerare un dispozitiv modular 4G LTE/compatibil cu 5G, de generație mai nouă, care oferă acum și o cale de upgrade pentru momentul în care 5G devine disponibil, precum și planul de lucru aplicabil care poate sprijini o migrare la 5G.

Colaborați cu operatorii dispozitivului și de rețea mobilă parteneri pentru a vă conforma orarului de disponibilitate a dispozitivului și a rețelei. Luați în considerare costurile de instalare, cum ar fi echipamentele de exterior 5G mmWave.

Planificarea schimbării

Astăzi, în special în țările dezvoltate, cei care se pregătesc pentru implementarea dispozitivelor au opțiuni excelente în materie de 4G LTE, care oferă viteză suficientă și latență rezonabil de redusă pentru majoritatea aplicațiilor.

Probabil, în țările mai puțin dezvoltate, 4G LTE va rămâne standardul pentru mai multe decenii de acum înainte.

În același timp, acoperirea rețelei 5G va crește, iar tehnologia va oferi, într-un final, viteza ultra-rapidă și latența redusă care se anticipează că vor schimba fața tehnologiilor avansate, cum ar fi vehiculele autonome.

În cazul implementărilor dispozitivelor 2G/3G, zilele de viabilitate ale acestora sunt limitate și este timpul să vă faceți planuri pentru a începe sau a continua implementările 4G cu încredere. Utilizarea timpurie a rețelei 5G în spațiul comercial sau industrial este un pionierat. Contactați Digi pentru a discuta despre planurile viitoare și a afla cum să obțineți asistență pentru cerințele aplicațiilor.