البحث

ماذا يعني 5G لصناعة الاتصال الداخلي للشبكة الخاصة؟

Date:Mar 28, 2020

من أجل ضمان أن وكالات السلامة العامة في وضع أفضل للاستجابة لحالات الطوارئ بشكل فعال ، من المهم التغلب على القيود المعرفية للاتصالات الهامة. تعد تقنية النطاق الضيق المستخدمة حاليًا من قبل خدمات الطوارئ طريقة موثوقة لنقل الصوت ، ولكنها لا تستطيع تلبية الطلب المتزايد على قدرات البيانات والفيديو.


تستخدم العديد من المشاريع الجارية حول العالم النطاق العريض المتنقل للمضي قدمًا في تطوير اتصالات السلامة العامة. هذه الخدمات مبنية حول خدمات الأعمال الرئيسية الموحدة في 3GPP ، ولكن مع تطوير 5G ، يستمر الناس في توقع إمكانية استخدام الوظائف في ظل المعيار الجديد ، لذا فإن هذه القضايا تستحق المناقشة التفصيلية.

5G هو الجيل التالي من النطاق العريض المتنقل. يمكن تقسيم خصائصه الرئيسية تقريبًا إلى ثلاثة جوانب ، والتي عادة ما يتم توضيحها من خلال المثلثات في الشكل أدناه. زواياها الثلاثة هي: النطاق العريض المتنقل المحسن (eMBB) ، والاتصالات ذات الكمون المنخفض الموثوقة للغاية (URLLC) ، وإنترنت الأشياء على نطاق واسع (المعروف أيضًا باسم الاتصالات على نطاق واسع من نوع الآلة mMTC). كل منها يتيح نقل البيانات بشكل أسرع ، وانقطاعات أقل ، والاتصال بين عدد كبير من الأجهزة وأجهزة الاستشعار.


20200116035650_4ab2c4d8d7d671c8cefb4b2cb0a11749_2
من هذه الزوايا الثلاثة ، يبدأ eMBB فقط مع إدخال 5G ؛ سيتم توفير الزاويتين الأخريين في جزء من مواصفات المرحلة 2 (3GPP الإصدار 16) ، والتي ستدخل حيز التنفيذ في 2020. وهذا يعني أن العديد من الميزات التي وعدت بها 5G ليست متاحة بعد ، والأهم من ذلك ، من غير المرجح أن وكالات السلامة العامة ستضعها قيد الاستخدام عند ولادة تقنية جديدة. يعتقد علي هيلينيوس ، رئيس التسويق الاستراتيجي والتكنولوجيا في شركة Airbus SLC ، أن السلامة العامة لن تكون "أول من يعتمد" 5G لأن: "السلامة العامة ليست رائدة في التقنيات الجديدة. ما يحتاجونه هو أن التكنولوجيا ناضجة بما يكفي وقادرة على تشغيل موثوق به. "

بالطبع ، هذا لا يعني أن المرحلة الأولية من 5G غير متطورة تمامًا. يعتقد مؤسس Quixoticity بيتر كليمونز أن مستخدمي السلامة العامة قريبًا سيكونون قادرين على "الاستفادة من سرعات تنزيل أسرع". ومع ذلك ، فإن الفوائد الكاملة لـ 5G ستستغرق عدة سنوات. في ذلك الوقت ، سيتمكن مستخدمو السلامة العامة من الاستفادة من "رؤية أقوى للشبكة وجودة محسنة ومتفاوتة للخدمة وتكنولوجيا تقطيع الشبكات" ، ولكن "من غير المحتمل أن تتحقق بحلول عام 2025 ، باستثناء عدد قليل من أسواق السلامة العامة التي تعطى الأولوية من قبل الحكومة ".

لقد أظهر لنا الإصدار الأول من شبكة 5G إمكانات eMBB. وأضاف كليمونز أن قدراته الكاملة "يجب أن تكون قادرة على توفير مكالمات فيديو ، ونقل ملفات أكبر بشكل أسرع وأكثر دقة ، واستخدام سيارات إسعاف ذكية متعددة والمزيد من تطبيق الصحة الإلكترونية". أما بالنسبة لموضوع "ما الذي يمكن أن يجلبه 5G أخيرًا إلى الاتصالات الرئيسية" ، يعتقد Adrian Scrase ، كبير مسؤولي التكنولوجيا في ETSI ، أنه سيكون هناك أربعة جوانب: وظائف عالية الأداء وخدمات تحديد المواقع عالية الدقة والموثوقية والقدرة.

ستغير "الميزات عالية الأداء" ميزات مثل "التعرف على الوجه في الوقت الفعلي" والتي تتطلب وقت استجابة منخفض وأداءً عاليًا.

يمكن لمستخدمي السلامة العامة الاستفادة من "خدمات الموقع". قد تكون هذه متاحة بالفعل ، لكنها لم تصل بعد إلى "مستوى الدقة التي نريدها لتحقيقها". 5G سيسمح "بتحديد المواقع بدقة لنصف متر".

وفيما يتعلق "بالموثوقية" ، أوضحت سكرايس أن "هذا ما تهدف 5G إلى توفيره" ، وسيتم استكماله في الوقت المناسب باستخدام "مكونات الأقمار الصناعية المتكاملة الحقيقية" لتغطية أكبر قدر ممكن من الأرض ، في حين أن التوصيلات الساتلية هي "بعد النظر" . وهذا يجعلها ميسورة التكلفة في المناطق النائية دون أداء مهين بلا داع. ستكفل أنظمة المدار الأرضي المنخفض ألا يختلف معدل التأخير كثيراً عن شبكة الأرض. الاستعداد للمستقبل

قد يستغرق الأمر سنوات عديدة حتى تنتقل الاتصالات الرئيسية بالكامل من خدمات النطاق الضيق الحالية إلى LTE ثم إلى 5G ، ولكن قد يبدأ مشغلو شبكات الهاتف المحمول (MNO) في بناء البنية التحتية من الآن فصاعدًا. وأوضح Scrase أن الوقت قد حان للبدء في بناء الشبكة الأساسية وتوسيعها مع توفر ميزات جديدة. "لقد قمنا بتسليم المرحلة الأولى من 5G ، مما يتيح التشغيل المستقل والمعتمد. يمكن توصيل محطة الراديو الجديدة بالشبكة الأساسية الحالية أو بالشبكة الأساسية الجديدة ، والتي تتميز بشبكة بنية قائمة على الخدمة. ليس لديها لتكون افتراضية بالكامل في البداية ، ولكن قد تتطور إلى افتراضية بالكامل بمرور الوقت. يمكن أن تكون افتراضية 100٪ أو افتراضية جزئيًا ، لكن الشبكة الأساسية الجديدة هي توفير وظائف الشبكة ، وقدرات الشبكة ضرورية لتلبية احتياجات المهمة- المستخدمين المهمين ".

يمكن أن يساعد بناء شبكة أساسية افتراضية في فتح جميع إمكانات شبكات الجيل الخامس ، حيث يتمتع هذا النهج بالمرونة للسماح باستخدام أجهزة السلع ونشر الخدمات الجديدة بشكل أسرع. قد تكون شبكة 5G الأساسية افتراضية جزئيًا في البداية ، وأخيرًا افتراضية بالكامل. تقترح كليمونز في Quixoticity أن خدمات الطوارئ المستقبلية يمكنها الوصول إلى شبكات متعددة ، وأنه يمكن اختيار الشبكة الأكثر ملاءمة بناءً على الحالة المحددة للحادث. ستساعد هذه البيئة الافتراضية على تقديم ميزات جديدة ، مثل PTT الحرجة. تشريح الشبكة

تشريح الشبكة هو مجال آخر مع إمكانية حقيقية للتغيير. تدعي عبارة ETSI أن تشريح الشبكة مهم وسيمكن وكالات السلامة العامة من "القدرة على التنبؤ بالأداء الدقيق". تقطيع الشبكة هو التأكد من أن مزود الخدمة يمكنه توفير الوظائف المطلوبة في الوقت المناسب لعملية معينة يتم إجراؤها في موقع معين. عبارة تعطي مثالا: اجتماعات التعرف على الوجه ، وهذا التطبيق يتطلب الكمون المنخفض والأداء العالي. متاح من خلال شريحة الشبكة. حتى الانتقال إلى شبكات 5G ، لا يمكنك ببساطة توفير التطبيقات المحددة التي يمكنك التفكير فيها من خلال تقطيع الشبكة المخصص.

تشريح الشبكة هو قضية رئيسية للاتصالات الهامة ، حيث أن أي مناقشة حول إغلاق أنظمة PMR الحالية الضيقة والاعتماد على النطاق العريض المتنقل أثار جدلاً حول ما إذا كانت الشبكات العامة يمكنها التعامل مع اتصالات الطوارئ دون انقطاع. شدد هيلينيوس من شركة إيرباص على أن كيفية تقطيع الشبكة لخدمة السلامة العامة هي منطقة غير معروفة. لكن كين ريبهن من IHS Market أشار إلى أن بعض البرامج الحالية قد تحركت في هذا الاتجاه. وقال: "إن الآليات التي تدعم شبكات ESN و FirstNet و SafeNet تجمع بين التقنيات اللازمة لتقطيع الشبكات ويمكن اعتبارها من رواد شبكات 5G. إن تقطيع الشبكات يتجاوز فهمنا الحالي للعمليات اللاسلكية ويمكن أن يعالج التحديات المشتركة بين نقل الشبكة وتشغيلها في خوادم البرامج. "

لكن Rehbehn تعتقد أيضًا أن تقنية تقطيع الشبكات ليست الطريقة الأولى لجعل وكالات السلامة العامة أكثر ثقة في استخدام الشبكة العامة ، وهو أمر بالغ الأهمية أيضًا.

"قبل وصول تكنولوجيا تقطيع الشبكة ، يجب أن تثبت الثقة في الشبكة العامة. من الوضع الحالي ، يجب أن تثق صناعة السلامة العامة في آلية LTE قيد التشغيل حاليًا. الثقة تزداد ، لكنها لم تثبت بالكامل لأنها تم إطلاقه لا تزال هناك بعض المشاكل في الأيام الأولى ".

إحدى ميزات 5G هي استخدام ترددات الموجات المليمترية لتزويد مستخدمي الأجهزة المحمولة بمعدلات نقل بيانات عالية بشكل لا يصدق (أكبر من 1 جيجابايت في الثانية) ، لكن هذه الميزة ستغير فقط وكالات السلامة العامة في حالات خاصة جدًا. وأوضح ريهبين: "ما لم يتم تعريف منطقة التشغيل وتقديم الخدمات لها بشكل واضح من خلال شبكة راديو متاحة ، فليس هناك فرصة كبيرة لأن تلعب mmWave دورًا مهمًا في الاتصالات الحرجة. عند 28 غيغاهرتز ، من الصعب الانتشار حتى مع تشكيل الشعاع. الميزات القادمة معنية ، ما هو أكثر إثارة هو الميزات التي تم تمكينها بواسطة تقنية URLLC. "

من المتوقع أن يمكّن URLLC التطبيقات الهامة للمهام الحساسة لذروة الكمون. ماذا تعني هذه الميزات لمستخدمي السلامة العامة؟ يعتقد كليمونز أن هذه القدرات حاسمة لفتح السيناريوهات المستقبلية مثل المركبات ذاتية القيادة والطائرات بدون طيار المستقلة والجراحة عن بعد. يجادل Rehbehn بأن أحد التطبيقات المحتملة الواعدة لـ URLLC هو استخدام "الواقع المعزز" لمساعدة رجال الإطفاء. أعطى مثالاً: بعد دمج المعلومات التي تم الحصول عليها من أجهزة الاستشعار والفيديو ، يمكن تقديم مجال الرؤية المحسن في قناع رجال الإطفاء. قد تتضمن هذه المعلومات: مخطط الجدار ومسار المخرج وإشغال المبنى. ستكون هذه نسخة محسنة من C-THRU من Qwake Technologies. لكنه أشار أيضًا إلى أنه من غير المرجح اعتماد مثل هذه الحالات على نطاق واسع. إذا فكرت في "الفن المحتمل" بدون قيود الميزانية ، فهذا مجرد مثال.


عند مناقشة دور شبكات 5G في الاتصالات المهمة ، يكون الفصل مهمًا لأن الموثوقية هي أساس المرونة وقد لا يوفر الكمون المنخفض أي شيء لخدمات الطوارئ. الحواجز على طريق التنمية

على سبيل المثال ، تم إطلاق خدمة 4G الأولى في المملكة المتحدة في عدد قليل من المدن في أكتوبر 2012. وفقًا لإعلان حكومي صدر الشهر الماضي ، لن تصل التغطية الجغرافية لشبكة 4G إلى 95٪ حتى عام 2025. حتى الآن ، تطور كل جيل من شبكات النطاق العريض المتنقل أسرع من سابقتها ، ولكن الفجوة بين الخدمة التي يتم استخدامها في منطقة والوصول إلى مستوى مقبول من التغطية الجغرافية ستستمر لسنوات ، لذا فإن وكالات السلامة العامة على المدى المتوسط ​​لن يكون من الممكن صياغة استراتيجيتها حول الاعتماد على 5G.

هذا هو السبب في أن السياسات والعقود تحتاج إلى النظر في 5G ، ولكن إيلاء المزيد من الاهتمام للمعايير المتاحة اليوم. أشار Rehbehn من IHS Markit إلى أنه مع تطور 5G ، تستمر وظائف LTE في النضج ، وعندما تصبح هذه التكنولوجيا جزءًا من منتجات مشغل الشبكة ، تصبح وكالات خدمات الطوارئ "التي تجمع بين اللغات القابلة للتطوير" مهمة جدًا بحيث يمكن استخدامها مجانًا 5G. نعود إلى قضية التغطية ، لأن مشغلي الشبكات لديهم أساس اقتصادي ضعيف لدعم نطاقات التردد هذه في المناطق السكانية منخفضة الكثافة ، لذلك لن تتمكن المؤسسات من الوصول عالميًا إلى شبكات الجيل الخامس ذات السعة الكبيرة ، ويجب أن تفترض خطط التشغيل أن هذا الميزة غير متوفرة. وقال ريهبين: "ستكون تقنية 5G عالية الأداء محدودة بالتغطية الجغرافية وتحيط بها محيطات LTE التي تعمل على مستويات مختلفة من القدرات". عقد من التقدم

ستفتح شبكات 5G قدرات جديدة لخدمات الطوارئ للتعامل مع حالات الطوارئ. ومع ذلك ، على المدى القصير ، يمثل الانتقال الأوسع من الأنظمة الراديوية الحالية إلى النطاق العريض المتنقل تحديًا أكثر خطورة. سيكون الانتقال إلى LTE قفزة ثورية وسيجعل الانتقال إلى 5G أسهل في المستقبل. يجب أن تلاحظ وكالات السلامة العامة أن 5G محدود. يحمل مقترح ETSI Scrase وجهة نظر محايدة. أعاد فحص مثلث 5G ، معتقدًا أنه "من غير المحتمل أن يكون هناك عرض نطاق ترددي عالٍ وموثوقية عالية ووقت استجابة منخفض في نفس الوقت" ما لم يصل أداء الشبكة إلى أقصى الحدود. وأشار أخيرًا إلى أن وكالات السلامة العامة بحاجة إلى الموازنة بين النقاط الثلاث المذكورة أعلاه (الموثوقية أو التأخير أو عرض النطاق الترددي) ، والتي يمكن أن توفر حلاً أفضل عند التعامل مع حدث ما ، وضمان تضمينها في مفاوضات العقود مع مقدمي الخدمات. معلومات ذات صله.

يؤكد كليمونز على أهمية المستقبل الحقيقي ، ولكن لا يزال بإمكاننا أن نكون متفائلين بشأن المستقبل. وقال: "في المدى القصير ، لا يزال تطوير وتركيب وتشغيل حلول جديدة أمرًا خطيرًا. لذلك ، في المرحلة الأولية من الجيل الخامس ، تحتاج الحكومات ووكالات السلامة العامة إلى إيلاء اهتمام وثيق. في هذه المرحلة ، ستحدث أخطاء و ستحدث شبكات فاشلة ، وقد لا تكون الخدمات متاحة ، وسيحدث كل شيء. ولكن على المدى الطويل ، يعمل الآلاف من كبار الموظفين التقنيين والمخلصين والمؤسسات على 5G ، ويمنحني احتمال 5G الثقة الكاملة بحلول عام 2030 في غضون عشر سنوات يجب أن يكون من الممكن صنع عالم أفضل وأكثر ذكاءً وأمانًا ".