תחזית חברת נוקיה לדור 5 בסלולר  - 5G
מאת: מיקי ברקאי, 9.5.15, 17:50

רגולטור התדרים הישראלי - משרד התקשורת, יצטרך לגלות גמישות ויכולת המצאה כדי לספק את התדרים הנדרשים. יש לזכור, שישראל פיגרה אחרי מדינות רבות בכניסה לדור 4 וגם כיום אין בה פריסה רחבה של טכנולוגיה זו.
 
נוקיה פרסמה לאחרונה תחזית לדור הסלולרי החמישי (5G), שתמצית ממנה פורסמה כאן. תזכורת- נוקיה מכרה את פעילותה בתחום מכשירי טלפון סלולריים, אך מחזיקה את הפעילות של רשתות סלולריות, בדומה למה שעשתה לפניה אריקסון. בנוסף, לאחרונה רכשה נוקיה את אלקטל-לוסנט והפכה בכך ליצרן הגדול בעולם בתחום מערכות התקשורת. כאחת היצרניות המובילות בעולם של רשתות סלולריות, יש לנוקיה מה לומר ורצוי שנקשיב לה.

5G יתאפיין ב-2 גורמים עיקריים: יכולת העברת מידע גדולה פי 10 לעומת 4G, ותחום תדרים רחב יותר. הכוונה היא, שניתן יהיה להפעיל בדור החמישי גם ציוד קצה זול יותר. להערכתי, מכוונת נוקיה אל (IOT (Internet of Things, בו המאפיין יהיה מספר גדול של ציוד קצה דל הספק, ברוחב סרט נמוך יחסית, אבל המכפלה של כמות ברוחב סרט תביא לדרישה לקיבולת גדולה.

נוקיה פרסמה בימים אלה מחקר בנושא 5G, שמתבסס, בין היתר, על סביבות צפופות כגון טוקיו ומדריד. נבחנה רשת דור רביעי LTE בטכנולוגית HETNET (רשת הטרוגנית), שמסוגלת לאפשר קיבולת גדולה פי 1,000 ממה שנדרש בשנת 2010. כדי לענות על צרכים גדולים אף מאלה, מציעה נוקיה תאי בסיס קטנים בתחומי תדרים של 5G תחת רשת סלולרית מדור רביעי. לפי המסמך, האתגר העיקרי יהיה לאפשר בשנת 2030 גלישה סלולרית בקצב 100 מס"ש (Mbps) בשולי התא הסלולרי. כיום, תדרי הסלולר הם בתחום שעד 6 ג'יגה הרץ ותחום זה אינו מספיק לדרישות. נוקיה מעריכה, שבתחום שעד 6 ג'יגה הרץ ניתן להקצות עד 2 ג'יגה הרץ לסלולר. אם במדינה מסוימת יש 4 מפעילים, כל אחד יקבל 500 מגה הרץ, מה שמוביל לצורך לפתח טכנולוגיות חדשות ומתקדמות יותר.

הפתרון לדעת נוקיה מחייב שימוש בכל הספקטרום החל בפחות מ-1 ג'יגה הרץ ועד 100 ג'יגה הרץ. רק כך ניתן לספק שירות הן בתחומים גיאוגרפיים נרחבים, והן באזורים צפופים. כיום ניתן להעמיק את השימוש בתחום התדרים שעד 6 ג'יגה הרץ בשיטות כגון Licensed Shared Access - LSA / Authorized Shared Access  - ASA, אך יהיה צורך להתרחב לגלים סנטימטריים ולגלים מילימטריים בתחום 6-100 ג'יגה הרץ. יש הבדלים בתכונות ההתפשטות האלקטרומגנטית של תחומי תדרים אלה.ASA/LSA  הוא פתרון של רשויות התקשורת לשימוש משותף בתדרים במקרה שמפעיל מחזיק בתחום תדרים אך היקף השימוש בו נמוך.

נוקיה צופה, שתחומי התדרים, שבשימוש כיום, למשל עבור A-LTE, ימשיכו לאפשר פתרון לדרישות 5G, וכך גםWiFi  כפתרון בעלות נמוכה בשיטת Best Effort data בתוך בנינים. לעומת זאת, סביבות צפופות מאד עם דרישה לרוחב סרט גבוה והשהיה נמוכה תדרושנה פתרונות חדשניים יותר. יהיה צורך להתאים את הפתרון לתחומי התדרים העומדים לרשות המפעילים.

באפריל 2015 הודיעה נוקיה, כפי שכבר ציינו, שהיא תרכוש את חברת אלקטל-לוסנט, ויש פרשנים הרואים בצעד זה הכנה לקראת התחרות הצפויה בדור החמישי. נוקיה גם פעילה יחד עם חברת NYU Wireless בניסויים מתקדמים בשימוש בגלים מילימטריים.
 
עד כאן הידיעה, ומכאן הפרשנות שלי:

הגורם המוביל או המגביל את התפתחות הסלולר כבר אינו טכנולוגיות רדיו אלא הקצאות תדרים. בתחילת הדרך הקצו האירופאים לסלולר את תחום 900 מגה הרץ והאמריקאים את תחום 800 מגה הרץ. כאשר הצרכים גברו, הקצו תחומים של 1800/1900, 2600 ועוד, ולאחרונה גם 700 מגה הרץ. לפי הניתוח של נוקיה, כל אלה לא יספיקו ויהיה צורך בפריצת דרך לכיוון תדרים גבוהים יותר. שם, להערכתי, הספקטרום זמין יותר, אך מעורר בעיות חדשות. קיימים תחומי תדרים מהם יש להמנע, כגון 60 ג'יגה הרץ בו יש בליעה אטמוספרית רבה. בתחומים מילימטריים אחרים קיימת בעית התפשטות גלים (פרופגציה), שמתבטאת בטווחים קצרים ומוגבלים, אי חדירת קירות, צורך בקו ראיה (line of sight) לפי תחומי פרנל (Fresnel) ועוד. גם יצור רכיבי RF בתחומים אלה טרם הגיע לשלב של יצור המוני בעלויות נמוכות, שנדרש ע"י יצרני ציוד הקצה.

אחד הרעיונות, שעומדים בפני מימוש קרוב, הוא שימוש משותף בתדרים, אם באמצעות חלוקה גיאוגרפית או חלוקת זמן בתדרים שבשימוש מצומצם. FCC האמריקאי הקצו מנגנונים כאלה ל"תדרים הלבנים" - אלה המתפנים עם ביטול שידורי טלוויזיה אנלוגיים. המאמר של נוקיה מרחיק לכת מעבר לכך ועוסק בתחומי תדרים בהם השימוש עדיין אינו נפוץ, ודאי לא לשימוש המוני וזול כמו הסלולר.

המסקנה העולה מהמאמר היא הצורך בטכנולוגיה משולבת של מספר גורמים. רשת הליבה, עפ"י נוקיה, תהיה A-LTE, שנקראת לפעמים גם דור 4.5, ובפועל היא מהדורה 11 של ארגון GPP3. רשת זו תוזן מתת-רשתות אזוריות, שמשתנות עפ"י מתאר השימוש. במקומות בהם אין צפיפות רבה של משתמשים אך יש דרישה לטווחי כיסוי ישתמשו בדור 4.5 בתחומי התדרים הנהוגים כיום. בתחומי בנינים ניתן להשתמש ב-WiFi. לעומת זאת, באזורים צפופים מאד בהם יהיה פרופיל הגלישה הסלולרית אינטנסיבי, למשל הורדת סרטים או צפיה בהם בשיטת Streaming, יהיה צורך בדור 5 ובתחומי תדרים גבוהים יותר.

רגולטור התדרים הישראלי - משרד התקשורת, יצטרך לגלות גמישות ויכולת המצאה כדי לספק את התדרים הנדרשים. יש לזכור, שישראל פיגרה אחרי מדינות רבות בכניסה לדור 4 וגם כיום אין בה פריסה רחבה של טכנולוגיה זו, להערכתי בגלל הטענה של מחסור בתדרים.

הזכרתי כבר בתחילת המאמר את פרשנותי לגבי שימוש במכשירי קצה בדור 5 בעלות נמוכה לצורך IoT. גם אם תצורת הרשת בה משולב IoT תאפשר תדרים גבוהים, למעלה מ- 6 ג'יגה הרץ, למשל, בטווחי קשר קצרים תוך קיום קו ראיה, אנחנו נותרים עם בעיות אחרות:

• מזעור יחידת הקצה, ויתכן שכאן התדרים הגבוהים יסייעו במזעור.
• צריכת הספק – IoT צריך לדעת לפעול במשך מספר חודשים, לפחות, על סוללה קטנה.
• מחיר- IoT לא יפרוץ לחיינו אם מחיר יחידת הקצה לא יהיה נמוך מספיק, וזה תלוי, בין היתר, בפיתוח רכיבים מתאימים הניתנים ליצור המוני בעלות נמוכה.

 
מאת: מיקי ברקאי ,יועץ מערכות תקשורת, מאי 2015.
m@barkaicom.co.il
www.barkaicom.co