Hírek a 2G, 3G és 4G LTE hálózatok megszűnéséről

Az egyes mobilhálózati technológiák nyugdíjba vonulásával és 5G hálózatok elterjedésével együtt változik a mobilkommunikáció egész látképe is. A régebbi hálózati technológiákon alapuló eszközöket telepített vállalkozásokat azok a kérdések foglalkoztatják, hogy vajon milyen hosszú lesz ezen régebbi hálózatok várható élettartama, mennyi ideig lesz célszerű a 4G LTE hálózatok használata, és hogy vajon az 5G elég hamar felfejlődik-e ahhoz, hogy kielégítse a saját vállalati igényeiket. Ez a cikk tovább vizsgálja és megválaszolja ezeket a kérdéseket.

Miért kapcsolják le a régebbi hálózatokat?

Az új hálózatok kiépítéséhez a szolgáltatóknak a régi frekvenciáikat kell újra felhasználniuk ahhoz, hogy gyorsabb és reakcióképesebb technológiákat biztosítsanak ügyfeleik számára. A régi 2G/3G infrastruktúra helyet kell adjon az új hálózatoknak, és ez azt jelenti, hogy a régebbi mobileszközök már nem lesznek használatók, ezért őket nyugdíjazni kell.

Ebben a kontextusban kettő legfontosabb tényező van:

1. A spektrális hatékonyság, „bit per szekundum/Hz”-ben mérve. Ez az adattovábbítás hatékonyságának mutatója a rendelkezésre álló sávszélességekként. A modulációnak, a kódolási sémáknak és a hibajavításnak itt kulcsfontosságú szerepe van. A 4G LTE hálózatokban általánosan használt magasabb rendű modulációs sémák, mint például a 64-QAM és a 256-QAM a 2G vagy 3G technológiákhoz képest akár 8-szor nagyobb bit/Hz átviteli sebességet is lehetővé tesznek.
2. Késleltetés. Ez a kérés küldése és a válasz megérkezése között eltelt idő (a válaszidő), ami a mobilhálózat reakcióképességének mutatója. A mobilhálózati és technológiai fejlesztések következtében a késleltetés óriásit csökkent a 2G-s napok kezdeti másodperceihez képest. A 3G esetében háromszámjegyű ezredmásodpercekben volt mérhető, a 4G LTE hálózatoknál ez a szám kétszámjegyű volt, a jövőbeli 5G-s önálló (SA) hálózatoknál pedig egyszámjegyű ezredmásodperces késleltetésre fog lecsökkeni.

A jó hír az, hogy a 4G LTE még legalább egy évtizedig használható marad, és párhuzamosan fog működni az 5G hálózatokkal. Ez a cikk áttekinti a legújabb híreket a 2G és 3G hálózatok leállításáról, valamint azokról a kilátásokról, hogy az 4G LTE és 5G hálózatoknál mire kell számítaniuk az ezekre való áttérést tervező felhasználóknak.

A 2G megszüntetésének ütemterve

1. ábra Az összes jelentős észak-amerikai szolgáltató 2021 végére fokozatosan beszünteti a 2G technológiát. (Kép: Digi)

Az Egyesült Államokban a nagy szolgáltatók már megkezdték a 2G technológiára épülő szolgáltatásuk megszüntetését:

• Az AT&T 2016-ban leállította a 2G hálózatok karbantartását.
• A T-Mobile 2020 decemberében fogja a 2G felhasználók számára leereszteni a redőnyt.
• A Verizon Wireless szintén 2020 végén fogja megszünteti 2G CDMA hálózatát.
• A Sprint 2021 decemberében fogja lekapcsolni saját 2G CDMA hálózatát.

A 2G technológiás eszközök azonban már ezeknek a 2G hálózatoknak a megszüntetése előtt sem fognak tovább optimálisan működni. A következők várhatók:

1. A 2G-s mobileszközök továbbra is csatlakozni tudnak majd a hálózathoz, de új eszközök már nem lesznek aktiválhatók.
2. Ezek az eszközök valószínűleg nem fognak olyan jól működni, mint a múltban, mivel a szolgáltatók el fogják végezni ennek a spektrumnak az újrafelosztását, hogy helyet teremtsenek a működésbe lépő új hálózatoknak.

A világ más tájain:

• A Bell Canada 2018-ban lekapcsolta a 2G hálózatokat.
• Más kanadai szolgáltatók is, mint például a Telus és a Rogers szintén beszüntették a 2G támogatását.
• Európában a 2G kicsit tovább életben marad. A Vodafone legalább 2025-ig szeretné biztosítani a 2G technológia támogatását. Tekintetbe kell venni azonban, hogy valószínűleg már azelőtt megkezdik majd a spektrum újrafelosztását.

A 3G megszüntetésének ütemterve

2. ábra Terveik szerint a legnagyobb észak-amerikai szolgáltatók 2022 végére beszüntetik a 3G technológiát. (Kép: Digi)

A 2G hálózatokhoz hasonlóan a 3G hálózatok is azt a spektrumot foglalják le, amelyre végül szükség lesz a 4G LTE támogatásához, és ez azt jelenti, hogy a szolgáltatók fokozatos megszüntetéseket terveznek. Ezenkívül, a maximális 3 Mbps adatátviteli sebességük miatt a 3G-s eszközökkel elérhető sebesség korlátozott. A 4G LTE ezzel szemben egyszerre gyorsabb és hatékonyabban ki is használja a spektrumot, ami azt jelenti, hogy több eszköz képes osztozni a rendelkezésre álló spektrumon.

A nagy szolgáltatók jelenlegi tervei a következők:

• A Verizon 2020 végén le fogja állítani CDMA hálózatát.
• Az AT&T azt tervezi, hogy 2022 februárjában lekapcsolja a 3G hálózatát, és 3G technológiás telefonok aktiválása már nem lesz lehetséges.
• A T-Mobile várhatóan 2021 végére fogja nyugdíjaztatni saját 3G hálózatait.
• A Sprint 3G hálózatai 2022 decemberében fognak megszűnni, és 3G technológiás eszközök aktiválása már nem lehetséges.

Ez egy nagyon jó alkalom a vállalatoknak elgondolkodni azon, hogy érdemes-e 4G LTE technológiás eszközöket telepíteni, és erről a következőkben lesz szó.

Mi várható a 4G LTE hálózatok esetében

3. ábra Habár a 2G és a 3G hamarosan megszűnik, a közeljövőben nem tervezik a 4G nyugdíjaztatását. (Kép: Digi)

Bár nem kérdés, hogy a 4G LTE előbb-utóbb elavulttá fog válni, senkinek sem kell azonnali leállítástól tartania, mert arra csak legkorábban egy évtized múlva kerül majd sor. Azok a vállalatok, amelyek most terveznek IoT-eszközöket telepíteni biztonságosan hagyatkozhatnak arra, hogy az LTE-hálózatok még hosszú távon életképesek maradnak.

Sőt, az 5G-nek nemcsak, hogy legalább egy évtized kell majd ahhoz, hogy átvegye a vezetést a 4G-től, hanem a legtöbb mai alkalmazás számára a 4G LTE által biztosított sávszélesség teljesen elegendő, és jelenleg ez sokkal költséghatékonyabb választást jelent. A hosszútávú fejlődést (Long Term Evolution, LTE) biztosító 4G LTE és az 5G hálózatok igen hatékonyan fognak osztozni a spektrumon az utóbbiak terjeszkedése során, és idővel sok eszközt fognak kifejleszteni úgy, hogy egyaránt rendelkezzenek 4G és 5G támogatással.

Ma az 5G-t elsősorban azok a korai felhasználók vezetik be, akik hajlandók a magas ár megfizetésére – akár a technológia újdonsága vagy a kezdeti kísérletezési lehetőségek miatt. Mint minden új technológia esetében ahhoz, hogy az széleskörűen elterjedjen, először fontos fokozatos fejlődésen kell átmennie.

A legfontosabb szempontok az 5G-re való átálláskor

Íme néhány fontos szempont, amelyek segítenek a jelenlegi rendszerek migrációjának tervezésében:

• Az 5G hálózatok a legújabb technológiát használják, de a lefedettség ma még korlátozott, és a hálózati infrastruktúrának még fejlődnie kell ahhoz, hogy az „egyetlen mindenütt jelen lévő hálózat minden felhasználási esetre” 5G-s jövőkép megvalósuljon.
• Az olyan technológiák, mint az 5G mmWave, nem tökéletesek az akadályokat, például épületeket vagy sűrű lombozatot tartalmazó helyeken, valamint ott, ahol sok a csapadék vagy a hó. Egy 5G-s mmWave jel számára még egy dupla üveg is akadályt jelenthet.
• A jelek megfelelő értelmezhetőségének és a csomóponti sűrűség biztosításához még szükséges fejlesztés és tesztelés miatt az 5G teljes bevezetése a következő 3-5 évben fog lezajlani, vagy még ettől tovább is, a földrajzi helytől függően.

4. ábra Az 5G gyorsabb adatátviteli sebességet, nagyobb eszközsűrűséget és alacsonyabb késleltetést fog biztosítani. (Kép: Digi)

• A 4G LTE-hez hasonlóan az 5G esetében is egy hosszú távú fejlődési stratégiáról van szól, amely egyre több fokozatos többletértéket fog nyújtani fejlődése során. Ez legjobban a technológiára vonatkozó leírásokból látható, amelyeket specifikációs részekbe foglalva a 3GPP (3^rd Generation Partnership Project, harmadik generációs együttműködési projekt) ad ki folyamatosan:
  • 2018 decemberében a 3GPP Release 15 volt az első 5G rendszerekre vonatkozó specifikáció, amelynek középpontjában az alapok lefektetése és az Enhanced Mobile Broadband (vagyis a nagy sebességű alkalmazások) volt.
  • A Release 16 (amelyet néha 5G Phase 2-ként emlegetnek) 2020 júliusában jelent meg. Ez a kiadvány az üzemkritikus alkalmazások vezérlését tárgyalta, de kibővítette az Enhanced Mobile Broadband specifikációit is.
  • A tervek szerint a Release 17 megjelenését 2021 végére/2022 elejére tervezik, és fő témája a Massive Internet of Things (tömeges tárgyak internete) lesz. Ezen kívül az alacsonyabb késleltetés, és a műholdas 5G-s lehetőségek tárgyalásával fogja bővíteni a két korábbi területet.
    

A 4G LTE és az 5G közösen fog előre haladni és osztozni egy úton

Míg a 4G LTE bevezetéséhez a szolgáltatóknak le kellett kapcsolniuk a 2G és 3G hálózataikat, a 4G/5G esetében ez nem így van. Az 5G új spektrumot használ (mint például az mmWave), és párhuzamosan működhet a meglévő a 4G spektrummal együtt. Ez a dinamikus spektrummegosztásnak (DSS) köszönhető.

Mi a dinamikus spektrummegosztás (DSS)?

A DSS egy olyan technológia, amely lehetővé teszi a 4G LTE és az 5G használatát ugyanazon a frekvenciasávon belül. Dinamikusan, a felhasználói igények alapján osztja el a frekvenciasávot a két technológia között.

A DSS nélkül, egy 20 MHz frekvenciasávval rendelkező szolgáltatónak fel kellene osztania ezt a spektrumot, vagyis egy 10 MHz-es sávot kellene kijelölnie a 4G LTE számára, és minden LTE-felhasználóját ebbe a 10 MHz-es sávba kellene tömörítenie. Ezután a fennmaradó 10 MHz sávot használhatná fel az 5G-re, annak ellenére, hogy kezdetben csak minimális számú ilyen felhasználója lesz.

A DSS használatával a szolgáltatónak nem kell felosztania a spektrumot, illetve nem is kell külön frekvenciasávot biztosítani sem a 4G LTE, sem az 5G számára. Ehelyett ez a két technológia osztozhat ezen a 20 MHz-es sávon. Eleinte a spektrumot leginkább a 4G LTE kompatibilis eszközök fogják használni, de az 5G-s eszközök számának növekedésével a spektrumnak egyre nagyobb részét fogják az utóbbiak lefoglalni. Előbb-utóbb, a becslések szerint 15-20 év múlva, amikor már csupán kevés 4G LTE eszköz marad használatban, a spektrum nagy részét, ha annak nem az egészét az 5G fogja uralni.

A dinamikus spektrummegosztás lehetővé teszi, hogy a szolgáltatók ugyanazt a frekvenciasávot használják mind a 4G, mind az 5G számára. Járműforgalmi analógiával élve, ahelyett, hogy egy külön utat építenének az autóbuszok és egy külön utat az autók számára, a DSS úgy viselkedik mint egy többsávos autópálya, ahol külön sávokat biztosítanak a különböző típusú járművek számára.

A nem önálló 5G-től az önálló 5G-ig

Sok 5G-s eszköz, mint például a mobilhálózati útválasztók, egyaránt 4G-s és 5G-s rádiót is fognak tartalmazni annak érdekében, hogy azok bármelyik hálózathoz képesek legyenek csatlakozni.  Az első 5G-s napokban először a 4G LTE-hez kell csatlakozniuk, majd csak ezután egy 5G hálózathoz, ha ilyen elérhető. Ezt nem önálló 5G-nek (Non-standalone, NSA) is nevezik.

Eleinte a legtöbb adat a 4G LTE hálózaton kerül majd továbbításra. Az idő múlásával azonban, amikor az 5G-s hálózati lefedettség egyre nagyobb lesz, és a mobilhálózati infrastruktúra az önálló 5G (Stand-alone, SA) rendszerre vált át, egyre több adat kerül majd továbbításra az 5G-n keresztül, és a mobil eszközök közvetlenül az 5G hálózathoz tudnak majd csatlakozni a 4G LTE-re tett kitérő nélkül. Az előbbi járműforgalmi analógiával élve tehát az 5G sávja előbb-utóbb szélesebbé válik majd mint az autópályán lévő 4G sáv.

Hogyan illeszkedik be az LTE-M és az NB-IoT az 5G alkotta képbe?

Tegyük fel, hogy a közeljövőben nagyobb számú LTE-M vagy NB-IoT eszközt szeretnénk telepíteni. Az 5G elterjedésével ezek az eszközök hamarosan elavulttá fognak válni? Várni kellene-e a telepítéssel az 5G megérkezéséig?

A válasz az, hogy az LTE-M vagy az NB-IoT technológiák esetében a tervezők nagyszerű döntéseket hoztak, mert habár ezek 4G LTE-s technológiák, őket mégis a hosszú távú fejlődési (LTE) stratégiának megfelelően tervezték, szem előtt tartva az 5G-t.

Az LTE-M és az NB-IoT kifejlesztésekor különös figyelmet fordítottak annak biztosítására, hogy az LTE-M és az NB-IoT technológiák önállóan vagy a frekvenciasávon belül párhuzamosan is működni tudjanak egy 5G-s rendszeren belül. Az előrefelé való kompatibilitás ezért az 5G távoli jövőjében is biztosítva van, még azon túl is, amikor a 4G LTE már esetleg nem fog rendelkezésre állni.

Mint korábban említettük, a 2021 végére/2022 elejére tervezett Release 17-be foglaltak lesznek az első specifikációk, amelyek a Massive Internet of Things-re fognak összpontosítani, ami azt jelenti, hogy ezután kerül majd sor a lapkakészletek és eszközök kifejlesztésére, a kész termékek legkorábbi 2022/2023-ban való elérhetőségével.

Négy módszer arra, hogy már ma elkezdjünk felkészülni az 5G-re

Mit tehetünk már ma az 5G-re való felkészüléshez? El kell-e gondolkodni a továbbfejlesztésen, vagy pedig lehet-e még várni azzal? Valóban szükség van ma az 5G-re? A Digi jelenleg ezeket és még sok más hasonló kérdést hall ügyfeleitől. Ezekre a kérdésekre válaszul a következő cselekvési tervet állítottunk össze:

1. Azonosítsa az 5G igényű rendszereket

Azonosítsa azokat a rendszereket, ahol a sokkal nagyobb sebesség és a rövidebb késleltetés optimalizálná a működést. A legjobb példák erre azok a rendszerek, ahol peremhálózati számítástechnikát alkalmaznak gépi tanuláshoz és a prediktív karbantartáshoz.

Az elkövetkező 5 éven belül megváltoznak-e a rendszerkövetelmények az adatmennyiség, a késleltetés és az energiaigény tekintetében? Az LTE-M és az NB-IoT például olyan új akkumulátorral táplált eszközöket és új üzleti modelleket tesz lehetővé, amelyek korábban, a 2G/3G idejében még nem voltak lehetségesek.

További megvizsgálandó kérdések: az 5G melyik módozatára van szükség? A mai 4G LTE-hez hasonló teljesítményű, országos lefedettségű 5G sub-6-ra van-e szükség, vagy pedig a nagysebességű 5G-s mmWave-re, amely többnyire a sűrűn lakott városi környezetben érhető el? Ez fontos tényező, mert amint azt korábban említettük, nem mindegyik spektrum lesz mindenhol elérhető, és a technológia terjedésével ezen elérhetőség idővel változni fog. A meglévő berendezéseket szeretnénk 5G kompatibilissá tenni, vagy pedig le szeretnénk cserélni őket?

2. Vegye nyilvántartásba eszközkészletét

Ha pontos képe van arról, miként vezet az út a 4G-ről az 5G-re, az elősegíti a jövőbeli lépések megtervezését. Talán még mindig vannak 2G-s vagy 3G-s eszközök használatban, vagy pedig a rendszer első generációs 4G-s eszközöket használ, és előny származhat azoknak a gyorsabb processzorokkal rendelkező és 4G LTE gigabites mobilhálózati sebességekre képes eszközökre való kiváltásával.  Ebben az esetben moduláris vagy „5G-kompatibilis” eszközöket keressen, ami általában azt jelenti, hogy ezek rendelkeznek azzal a teljesítménnyel és interfészekkel amely egy rádiós frissítéssel végrehajtott 5G kompatibilitás megvalósításához kell.

3. Becsülje fel a jelenlegi rendszer fenntartásának költségeit vagy kockázatát

Ha a rendszerén belül még mindig vannak 2G-s vagy 3G-s eszközök használatban, a hálózat fokozatos lekapcsolása miatt fennáll a kapcsolatvesztés és a szolgáltatás megszűnésének veszélye. Ha a rendszerben 4G LTE eszközök vannak, akkor ez általában elfogadhatónak tekinthető, de meg kell vizsgálni az eszközök korát, és megállapítani, hogy azokat egy az egyben cserélni kell, vagy pedig kiváltani egy újabb típusúval. A legfontosabb szempontok, amelyeket figyelembe kell venni az az eszközbiztonság és a firmware frissítések. Mint mindig, a Digi itt is útmutatást tud adni ezeknek a döntéseknek a meghozatalában.

4. Készítsen egy üzleti tervet a rendszerátépítésre vonatkozólag

Végezzen el egy költség-haszon elemzést annak kiderítésére, hogy érdemese-e áttérni az 5G-re, és ha igen, akkor mikor. Gondolja át, hogy egy nagyobb átépítés milyen jelentősebb átmeneti technológiai lépésekkel járna. Vegyünk például egy mostani moduláris, csúcskategóriás 4G LTE/5G-kompatibilis eszközt, amely fejlesztési útvonalat is fog biztosítani az 5G elérhetővé válásával, ha a vonatkozó üzleti terv szerint érdemes végrehajtani az 5G-re való áttérést.

Az eszközök és a mobilhálózat-üzemeltető partnereivel együttműködve igazodjon az eszközök és a hálózat rendelkezésre állási ütemtervéhez. Vegye figyelembe a telepítési költségeket, például a kültéri 5G mmWave berendezésekre vonatkozólag.

Berendezkedni a változásokra

Ma, különösen a fejlett országokban, az eszközök telepítésére készülők számára igen bőséges a választék a 4G LTE-vel kompatibilisek közül, amely a legtöbb alkalmazás esetén bőségesen kielégíti a sebességi követelményeket, észszerűen alacsony késleltetéssel.

A kevésbé fejlett országokban a 4G LTE valószínűleg az elkövetkező évtizedekben is standard választás marad.

Ugyanakkor azonban az 5G-s hálózati lefedettség növekedni fog, és a technológia végül biztosítani fogja majd azt az ultra gyors sebességet és rövid válaszidőket, amely várhatóan teljesen meg fogja változtatni a dolgokat a fejlett technológiák, például az önvezető járművek terén.

A 2G/3G-s eszközök telepítésére vonatkozólag azok életképességének napjai meg vannak számlálva, és itt az ideje magabiztosan megkezdeni vagy folytatni a 4G technológiás eszközök telepítését. Ha valaki az 5G technológia korai bevezetését tervezi, akkor számoljon azzal, hogy úttörő szerepet vállal a kereskedelmi vagy ipari térületeken. A jövőbeni tervekre vonatkozó bármilyen kérdéseivel forduljon bátran a Digi-hez, akitől támogatást is kaphat egy-egy adott alkalmazás követelményeit illetően.