עדכונים על השבתת רשתות 2G‏, 3G‏, 4G LTE‏

עם כמה רשתות סלולריות ישנות שיורדות מן המפה וכמה רשתות 5G חדשות שעולות על המפה, כל הנוף של החיבוריות הסלולריות משתנה. עבור עסקים שפרשו התקנים המבוססים על רשתות ישנות, השאלות כיום הן סביב תוחלת החיים של אותן רשתות, כמה זמן רשתות 4G LTE תהיינה ברות-קיימא, והאם רשתות 5G יתבגרו די בקרוב עבור הצרכים שלהן. מאמר זה יבחן ויענה על שאלות אלו בהמשך.

מדוע רשתות ישנות נסגרות

ספקי התקשורת צריכים להיות מסוגלים להשתמש-מחדש בספקטרום כדי לגדל רשתות חדשות ולספק טכנולוגיה מהירה ומגיבה יותר עבור לקוחותיהם. תשתיות 2G/3G ישנות חייבות לפנות מקום לרשתות חדשות, ומשמעות הדבר היא שהתקנים סלולריים ישנים כבר לא יהיו ברי-קיימא ויש להוציאם משימוש.

ישנם שני מדדים בהקשר זה שהם החשובים ביותר:

1. נצילות ספקטרלית, הנמדדת (Hz‏) Bits per second/Hertz. זהו אינדיקטור למידת הנצילות של העברת הנתונים לכל רוחב-פס זמין. אפנון, סכמות קידוד ותיקון שגיאות ממלאים כאן תפקיד מפתח. סכמות אפנון מסדר גבוה יותר כמו 64-QAM ו- 256-QAM הנפוצות בשימוש ב- 4G LTE מאפשרות העברת נתונים של עד פי 8 יותר bits/Hz‏ בהשוואה ל- 2G או 3G.
2. שיהוי (Latency) זהו השיהוי מהדרישה ועד לתגובה, ומהווה אינדיקטור לעד כמה טובה היענות הרשת הסלולרית. באמצעות שדרוגי רשתות סלולרית וטכנולוגיות, זמן השיהוי ירד משניות בימי 2G המוקדמים, למילי-שניות תלת-ספרתיות ב- 3G, למילי-שניות דו-ספרתיות ברשתות 4G LTE ולשיהוי חד-ספרתי הצפוי בעתיד ברשתות 5G‏ Stand-Alone‏ (SA‏).

החדשות הטובות הן שרשתות 4G LTE תהיינה זמינות במשך עשור לפחות, ותתקיימנה לצד רשתות 5G. מאמר זה יספק עדכונים על השקיעה של רשתות 2G ו- 3G והתחזית עבור רשתות 4G LTE ו- 5G כדי לתמוך במי שמתכננים את מסלול המעבר שלהם.

התחזית לשקיעת 2G‏

איור 1: כל ספקי התקשורת הגדולים בצפון אמריקה יוציאו משירות את ה- 2G עד סוף שנת 2021. (מקור התמונה: Digi)

בארה"ב ספקי תקשורת גדולים כבר נמצאים בתהליך של הוצאה משירות של ה- 2G:

• AT&T הפסיקה לשרת רשתות 2G בשנת 2016
• T-Mobile תוציא משירות את ה- 2G בדצמבר 2020
• Verizon Wireless גם היא תוציא משירות את רשת CDMA‏ 2G שלה בסוף 2020
• Sprint תשבית את רשת CDMA‏ 2G‏ שלה בדצמבר 2021

עם זאת, לפני שרשתות 2G אלו יוצאו משירות לחלוטין, התקני 2G לא יפעלו יותר עם הביצועים האופטימליים. הנה מה ניתן לצפות:

1. התקנים סלולריים 2G עשויים עדיין להתחבר לרשת, אך לא ניתן יהיה עוד להפעיל התקנים חדשים.
2. סביר להניח שהתקנים אלו לא יעבדו כמו בעבר, מכיוון שספקי התקשורת ישנו את יעוד ספקטרום זה כדי לפנות מקום עבור הרשתות החדשות שיגיעו.

במקומות אחרים בעולם:

• Bell Canada סגרה את רשתות 2G‏ בשנת 2018
• ספקי תקשורת אחרים בקנדה, כולל Telus ו- Rogers, הפסיקו לתמוך ב- 2G‏
• באירופה, ל- 2G יהיה חבל הצלה ארוך יותר. Vodafone מתכוונת לתמוך בשירות 2G לפחות עד 2025. עם זאת, יש לשים לב שככל הנראה הם יתחילו לשנות את יעוד ספקטרום זה עוד לפני כן.

התחזית לשקיעת 3G‏

איור 2: כל ספקי התקשורת הגדולים בצפון אמריקה יוציאו משירות את ה- 3G עד סוף שנת 2022. (מקור התמונה: Digi)

בדומה לרשתות 2G, גם רשתות 3G משתמשות בספקטרום שיידרש בסופו של דבר לתמיכה ב- 4G LTE, כשהמשמעות היא שספקי התקשורת כבר מתכננים הוצאות משירות. בנוסף, להתקני 3G יש מגבלת מהירות המגיעה ל- Mbps‏ 3‏ לכל היותר. לעומת זאת, 4G LTE הוא מהיר יותר ומשתמש בספקטרום בצורה יעילה יותר, כלומר יותר התקנים יכולים לחלוק את הספקטרום הזמין.

התוכניות הנוכחיות של ספקי התקשורת הגדולים הן כדלקמן:

• Verizon תשבית את רשת ה- CDMA שלה בסוף 2020
• AT&T מתכננת להשבית את רשת ה- 3G שלה בפברואר 2022 ולא ניתן עוד להפעיל טלפונים חדשים 3G
• T-Mobile צפויה להוציא משירות את רשתות ה- 3G שלה עד סוף 2021
• Sprint תשבית את רשתות 3G‏ שלה בדצמבר 2022, ולא ניתן עוד להפעיל התקני 3G‏ חדשים

זהו זמן טוב מאוד להעריך פרישות התקני 4G LTE‏, שעליהם נדון בהמשך.

התחזית עבור רשתות 4G LTE‏

איור 3: בעוד ש- 2G ו- 3G יוצאו משירות בקרוב, אין שום תוכניות להוציא משירות את ה- 4G בעתיד המיידי. (מקור התמונה: Digi)

בעוד ש- 4G LTE יתיישן בסופו של דבר, אף אחד לא צריך לעצור את נשימתו עד להשבתה, שהיא עשור או יותר בעתיד. חברות המתכננות היום פרישות IoT יכולות לתכנן בביטחון את הכדאיות לטווח הארוך של רשתות LTE.

למעשה, לא רק שיעבור עשור לפחות או יותר עד ש- 5G יעקוף לגמרי את 4G, אלא ש- 4G LTE מספק את כל רוחב-הפס שרוב היישומים זקוקים לו כיום, והוא מהווה בחירה עם יחס עלות-תועלת טוב יותר. 4G LTE, שמשמעותו Long Term Evolution, יחלוק ביעילות רבה את הספקטרום עם רשתות 5G ככל שיגדלו, כאשר התקנים רבים יתפתחו לאורך זמן עם פונקציונליות 4G ו- 5G גם יחד.

כיום, 5G נמצא בשימוש בעיקר על ידי מאמצים מקדימים המוכנים לשלם פרמיה גבוהה - על החדשנות שלו או כדי לבצע ניסויים מוקדמים ומוגבלים. כמו עם כל טכנולוגיה חדשה, פיתוח אינקרמנטלי חשוב חייב להתבצע כדי לאפשר אימוץ נרחב.

שיקולים עיקריים באימוץ 5G

להלן כמה שיקולים חשובים שיעזרו בתכנון המעבר מהמערכות הנוכחיות:

• רשתות 5G הן חוד החנית, אך הכיסוי מוגבל כיום, ותשתית הרשת חייבת להתפתח כדי לספק את החזון 5G של "רשת אחת בכל מקום לכל מקרי השימוש".
• טכנולוגיות כמו 5G mmWave אינן אידיאליות באזורים עם חסימות, כמו בניינים, עלווה צפופה או במקומות שבהם יש הרבה משקעים או שלג. אפילו זכוכית-כפולה יכולה לחסום אותות 5G mmWave‏.
• עקב הצורך בפיתוח ובבדיקות כדי להבטיח את תקינות האותות כמו גם את צפיפות הצומת, ההשקה המלאה של 5G תתרחש במהלך 3-5 השנים הבאות ומעבר להן, בתלות באזור הגיאוגרפי.

איור 4‏: 5G יאפשר קצב נתונים מהיר יותר, צפיפות התקנים גדולה יותר ושיהוי קצר יותר. (מקור התמונה: Digi)

• בדומה ל- 4G LTE, גם 5G‏ עומד לנקוט בגישה של התפתחות לטווח-ארוך (LTE) ולספק ערך אינקרמנטלי לאורך הדרך. ניתן לראות זאת בצורה הטובה ביותר במפרטים שמאחורי הטכנולוגיה, המאוגדים במהדורות על ידי ה- Generation Partnership Project‏ ^rd‏3‏ (3GPP‏):
  • מהדורה 15 של 3GPP‏ הייתה המהדורה הראשונה של 5G בדצמבר 2018, שהתמקדה ביסודות וב- Enhanced Mobile Broadband‏ (שמשמעותם יישומים במהירות גבוהה).
  • מהדורה 16 (הנקראת לפעמים 5G‏ שלב 2) שוחררה ביולי 2020. היא מתמקדת בבקרה קריטית-למשימות, אך המשיכה גם את ה- Enhanced Mobile Broadband‏ (eMBB‏).
  • מהדורה 17 מתוכננת לסוף שנת 2021/תחילת 2022, והיא תתמקד באינטרנט של דברים מסיבי, ותמשיך גם את שני האזורים האחרים, באמצעות שהוי קצר יותר ואפילו 5G דרך לוויינים.
    

כיצד 4G LTE ו- 5G יחלקו את הדרך

בעוד שספקי התקשורת נאלצים לסגור רשתות 2G ו- 3G כדי להתאים עצמם ל- 4G LTE, אין זה המקרה עם 4G ו- 5G. 5G משתמש בספקטרום חדש, כגון mmWave, אך הוא יכול לעבוד גם על הספקטרום הקיים של 4G. זאת הודות לשיתוף ספקטרום דינמי (DSS‏).

מהו שיתוף ספקטרום דינמי (DSS‏)?

ה- DSS‏ (Dynamic Spectrum Sharing‏) היא טכנולוגיה המאפשרת פרישה גם של 4G LTE‏ וגם של 5G‏ על אותו פס-תדרים. הוא מקצה באופן דינמי משאבי ספקטרום בין שתי הטכנולוגיות, על בסיס על הביקוש מצד המשתמשים.

ללא DSS, מפעיל שיש לו MHz‏ 20‏ של ספקטרום 4G LTE זמין יצטרך לפצל את הספקטרום הזה, כלומר יהיה עליו להקצות MHz‏ 10‏ של ספקטרום ל- 4G LTE ולדחוס את כל משתמשי ה- LTE שלהם לתוך אותם MHz‏ 10‏ של הספקטרום. לאחר מכן, ניתן יהיה להשתמש בספקטרום הנותר של MHz‏ 10‏ עבור 5G, למרות שתחילה יהיה מספר מינימלי בלבד של משתמשי 5G.

עם DSS, המפעיל לא צריך לפצל את הספקטרום שלו או שיהיה לו ספקטרום ייעודי או עבור 4G LTE‏ או עבור 5G‏. במקום זאת, הם יכולים לחלוק את הספקטרום הזה של MHz‏ 20‏ בין שתי הטכנולוגיות. תחילה, הספקטרום ישמש בעיקר עבור 4G LTE, אך ככל שמספר התקני 5G יגדל, יותר ויותר ספקטרום ישמש עבור 5G. בסופו של דבר, בתוך בערך 15 עד 20 שנה כאשר ישארו מעט התקני 4G LTE בשימוש, מרבית הספקטרום הזה אם לא כולו ישמש עבור 5G.

שיתוף ספקטרום דינמי מאפשר לספקי התקשורת להשתמש באותה רצועת ספקטרום הן עבור 4G והן עבור 5G. אם להשתמש באנלוגיית תעבורת רכבים, במקום לבנות כבישים שונים לאוטובוסים ולמכוניות, ה-DSS זה כמו כביש מהיר אחד גדול עם נתיבים נפרדים עבור סוגי הרכבים השונים.

מ- 5G‏ Non-Standalone‏ ל- 5G‏ Standalone‏

התקני 5 רבים, כמו נתבים סלולריים, יהיו בנויים עם רדיו 4G‏ ו- 5G‏ גם יחד כך שהם יהיו מסוגלים להתחבר לכל אחת מרשתות אלו. בימים הראשונים של 5G היה עליהם להתחבר תחילה ל- 4G LTE ואז להתחבר לרשת 5G במידה והיא זמינה. זה נקרא 5G‏ Non-Standalone‏ (NSA‏).

בהתחלה, מרבית הנתונים ישודרו באמצעות 4G LTE. לאחר מכן, עם הזמן כאשר כיסוי ה- 5G יתרחב והתשתית הסלולרית עוברת ל- 5G‏ (Stand-alone (SA, יותר ויותר נתונים ישודרו באמצעות 5G והתקנים סלולריים יכולים להתחבר לרשת 5G ישירות ללא מעקף דרך 4G LTE. לכן, אם להמשיך באנלוגיית התעבורה, 5G יעקוף בסופו של דבר את 4G כנתיב הגדול יותר בכביש המהיר.

כיצד LTE-M ו- NB-IoT משתלבים בתוך 5G?

נניח שפרישה של התקנה גדולה יותר של התקני LTE-M או NB-IoT תהיה רצויה בעתיד הקרוב. האם כל ההתקנים הללו יהפכו בקרוב למיושנים, כאשר 5G יהיה זמין? האם צריך להיות עיכוב בפרישה תוך המתנה ל- 5G?

התשובה היא שנעשתה בחירה טובה מאוד של טכנולוגיה עם LTE-M או NB-IoT, מכיוון שמדובר אמנם בטכנולוגיות 4G LTE, אך הן פותחו כחלק מפרדיגמת ההתפתחות ארוכת-הטווח של LTE, מתוך מחשבה על 5G.

כאשר LTE-M ו- NB-IoT תוכננו תחילה, ניתנה תשומת לב מיוחדת לתכנון של 5G כדי לוודא ש- LTE-M ו- NB-IoT יוכלו לפעול או להתקיים יחד באותו פס תדרים של מערכת 5G. זה מספק נתיב תואם-קדימה גם לעתיד של 5G, מעבר לכך ש- 4G LTE אולי כבר לא יהיה זמין.

כפי שצוין קודם לכן, מהדורה 17, המתוכננת לשחרור בסוף 2021/תחילת 2022, תהיה המהדורה הראשונה המתמקדת באינטרנט של דברים המסיבי, כאשר המשמעות היא שמערכות שבבים (Chipset) והתקנים יבואו אחר-כך והמוקדמים ביותר יהיו זמינים בשנת 2022/2023.

ארבע דרכים להתכונן ל- 5G היום

מה ניתן לעשות היום כדי להתכונן ל- 5G? האם לשקול שדרוג עכשיו או להמתין? האם 5G באמת נחוץ היום? חברת Digi שומעת בימים אלה שאלות אלו ורבות אחרות מלקוחות. בתגובה לשאלות אלה הורכב התהליך הבא לפעולה:

1. זיהוי יישומי 5G

זיהוי יישומים שבהם מהירות גבוהה הרבה יותר ושיהוי קצר יותר ימטבו את הפעולות. דוגמה מצוינת הם יישומים הממנפים חישוב קצה עבור למידת מכונה ותחזוקה פרדיקטיבית.

האם צורכי היישום ישתנו במהלך 5 השנים הקרובות מבחינת דרישות נפח הנתונים, השיהוי וההספק? לדוגמה, LTE-M ו- NB-IoT מאפשרים התקנים חדשים מוזני-סוללות ומודלים עסקיים חדשים שבעבר לא היו אפשריים עם 2G/3G.

שאלות נוספות שיש לשאול: איזה סוג של 5G צריך? האם יש צורך ב- 5G Sub-6‏ עם הכיסוי הכלל-ארצי שלה אך עם ביצועים דומים ל- 4G LTE של היום, או שנדרשת המהירות הגבוהה של 5G mmWave, הזמינה בעיקר בסביבות עירוניות המאוכלסות בצפיפות? זהו גורם חשוב, מכיוון שכאמור לעיל, לא כל הספקטרום יהיה זמין בכל מקום, וזמינות הספקטרום תתפתח עם הזמן. האם זה רצון לאפשר 5G‏ או להחליף ציוד קיים?

2. בדיקת מצאי ההתקנים

הבנת מסלול ההתפתחות 4G ל- 5G המתאים תעזור בתכנון לעתיד. אולי התקני 2G או 3G נמצאים עדיין בשימוש או שהיישום משתמש בהתקני 4G של הדור-הראשון העשויים ליהנות משדרוג להתקני 4G LTE חדשים יותר עם מעבדים מהירים יותר ומהירויות סלולריות של 4G Gigabit LTE.  אם זה המקרה, יש לחפש התקנים מודולריים או התקנים שהם "5G Ready‏", מה שבדרך כלל אומר שיש להם את כוחות-הסוס והממשקים התומכים ב- 5G באמצעות שדרוג רדיו.

3. כימות העלות או הסיכון של תחזוקת הפרישה הנוכחית

אם התקני 2G או 3G הם עדיין בשימוש, קיים סיכון לאיבוד חיבוריות ולהפרעה לשירות עקב השבתות הרשת. אם משתמשים בהתקני 4G LTE, אלה נחשבים בדרך כלל לטובים, אך יש לבדוק את גיל ההתקן ולקבוע אם ברצונכם להחליף 1: 1 או לשדרג להתקן חדש יותר. הגורמים העיקריים שיש לשקול הם אבטחת ההתקן ועדכוני הקושחה. כמו תמיד, חברת Digi יכול להיות המדריכה בבחירות אלו.

4. יצירת ההיגיון העסקי עבור המעבר

ערכו ניתוח עלות/תועלת שמראה מתי ואם המעבר ל- 5G הוא מהלך משתלם. בדקו את שלבי הביניים המשמעותיים של הטכנולוגיה כחלק ממעבר גדול יותר. לדוגמה, אפשר לשקול כבר עכשיו התקן 4G LTE/5G-Ready מודולרי ומתקדם יותר המספק מסלול שדרוג כאשר 5G יהפוך לזמין, וההיגיון העסקי הרלוונטי יכול לתמוך במעבר ל- 5G.

יש לעבוד עם השותפים העסקיים שלכם של ההתקנים ושל מפעילי הרשת הסלולרית כדי להתאים את לוחות הזמנים לזמינות ההתקנים והרשת. קחו בחשבון את עלויות התקנה, כגון עבור ציוד חוץ 5G mmWave.

התכנון עבור השינוי

כיום, במיוחד במדינות מפותחות, לאלו המתכוננים לפרישת ההתקנים יש בחירה מצוינת ב- 4G LTE, שלו די והותר מהירות ושיהוי קצר למדי עבור רוב היישומים.

במדינות פחות מפותחות, 4G LTE יישאר ככל הנראה הסטנדרט לעוד כמה עשורים.

במקביל, הכיסוי של רשת 5G יגדל, והטכנולוגיה תספק בסופו של דבר את המהירות האולטרה-גבוהה ואת השיהוי הקצר הצפויים להיות משני המשחק עבור טכנולוגיות מתקדמות כמו רכבים אוטונומיים.

במקרה של פרישות התקני 2G/3G, ימי הכדאיות שלהם מוגבלים וזה הזמן לתכנן על ידי התחלה או המשך של פרישות 4G בביטחון. להיות מאמץ מוקדם של 5G במרחב המסחרי או התעשייתי פירושו להיות חלוץ. פנו אל Digi כדי לדון בתוכניות לעתיד וכיצד להשיג תמיכה עבור דרישות היישומים.