5G के बारे में हर इंजीनियर को क्या जानना चाहिए?

पिछले कुछ वर्षों में, शोधकर्ताओं ने सवाल का जवाब देने के लिए नई अवधारणाओं और तकनीकों का पता लगाने के लिए कड़ी मेहनत की है: "5G क्या है?"

3GPP [3rd Generation Partnership Project] वायरलेस मानकों को परिभाषित करने वाले सामंजस्यपूर्ण विनिर्देशों को विकसित और प्रकाशित करता है। उन्होंने पहले से ही 5G का काम तय कर लिया है, और 5G के लिए न्यू रेडियो (NR) [नया रेडियो] नामक परिभाषा का पहला चरण दिसंबर 2017 की शुरुआत में अपनाया गया था।


अंजीर। 1 - 5 जी के लिए एनआर प्रौद्योगिकी के पहले विनिर्देश को 2017 के अंत में अनुमोदित किया गया था, 2018 के लिए निर्धारित अपडेट निर्धारित हैं

हालांकि NR का पहला चरण LTE प्रोटोकॉल से अलग होगा, जो आज के मोबाइल संचार में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, उनके बीच समानता है। एलटीई और एनआर के बीच सबसे हड़ताली अंतर बैंडविड्थ और ऑपरेटिंग आवृत्ति हैं। इसके अलावा, एनआर विकिरण एकाग्रता के लिए नए अवसरों को जोड़ता है - दोनों एनालॉग और डिजिटल संचार में। तालिका एलटीई और एनआर के प्रमुख विनिर्देशों की तुलना करती है।

	एलटीई	एनआर चरण 1
काम करने की आवृत्ति	6 GHz तक	52 GHz तक
पट्टी की चौड़ाई	20 मेगाहर्ट्ज तक	एक आवृत्ति पर 100 मेगाहर्ट्ज <6 गीगाहर्ट्ज तक, एक आवृत्ति पर 1 गीगाहर्ट्ज> 6 गीगाहर्ट्ज तक
कैरियर एसोसिएशन	32 तक	16 तक
एनालॉग बीम सघनता (गतिशील)	समर्थित नहीं है	द्वारा समर्थित
डिजिटल बीम एकाग्रता	8 परतों तक	12 परतों तक
चैनल कोडिंग	डेटा: टर्बो कोडिंग, नियंत्रण: दृढ़ कोडिंग	डेटा: LDPC, नियंत्रण: ध्रुवीय कोडिंग
सबकैरियर	15 kHz	15, 30, 60, 120, 240 kHz
स्वयं निहित सबफ्रेम	समर्थित नहीं है	उपलब्ध
स्पेक्ट्रम की भीड़	90% चैनल की चौड़ाई	98% चैनल चौड़ाई तक

5G कार्यान्वयन के लिए तंग समय सीमा को पूरा करने के लिए, चरण-दर-चरण कार्यान्वयन योजना प्रस्तावित की गई थी। योजना में एनआर के दो संस्करण शामिल हैं: स्टैंड-अलोन और बिल्ट-इन। अंतर्निहित संस्करण एलटीई ईएनबी के साथ प्राथमिक के रूप में काम करेगा और ईपीसी से जुड़े दूसरे सहायक सेल एनआर जीएनबी (5 एन एनआर ईएनबी के बराबर) के साथ होगा। मानक के इस संस्करण को दिसंबर 2017 में अनुमोदित किया गया था। आरेख दिखाता है कि यह कैसा दिखेगा:


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अंतर्निहित 5 जी एनआर संस्करण 5 जी तकनीक के प्रारंभिक कार्यान्वयन के लिए मौजूदा बुनियादी ढांचे का लाभ उठाना संभव बना देगा। स्टैंडअलोन संस्करण को वायरलेस मानकों के भविष्य के संस्करणों के साथ संगत करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। स्वायत्त नेटवर्क संयुक्त नेटवर्क के साथ मिलकर काम कर सकते हैं और एक साथ काम कर सकते हैं। स्वायत्त प्रौद्योगिकी की प्रस्तुति की सटीक तारीख अभी तक निर्धारित नहीं की गई है, लेकिन एनआर के पहले चरण को विकसित करते समय ऐसी योजना को ध्यान में रखा गया था। एक स्टैंड-अलोन केस आरेख नीचे प्रस्तुत किया गया है:


अंजीर। 3 ( स्रोत )

मानकीकरण संघ में भाग लेने के अलावा, वेरिजॉन और कोरिया टेलीकॉम (केटी) 5 जी से पहले प्रौद्योगिकी के व्यावसायीकरण के तरीकों की तलाश कर रहे हैं। Verizon 2017 की सर्दियों में 5G तकनीकी फोरम (Verizon 5GTF या V5GTF) के आधार पर स्थायी वायरलेस एक्सेस को तैनात करने की कोशिश कर रहा है। V5GTF 28 गीगाहर्ट्ज पर काम करेगा और "अंतिम मील" के मामलों में हाई-स्पीड इंटरनेट देने के लिए उपयोग किया जाएगा, लेकिन मोबाइल संचार को कवर नहीं करेगा। दूसरी ओर, केटी शीतकालीन ओलंपिक में उपयोग के लिए पिछली 5 जी तकनीक को तैनात करने की कोशिश कर रहा है। इन योजनाओं के विनिर्देशों को अभी तक प्रकाशित नहीं किया गया है।

5 जी पर चर्चा करते समय, काम की आवृत्ति ने गर्म बहस का कारण बना, और अब इस मुद्दे पर स्पष्टता दिखाई देने लगी है। तालिका 3 जीपी में भागीदारी के आधार पर विचार के तहत आवृत्तियों का सारांश प्रदान करती है।

मिलीमीटर तरंगों का महत्व

यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि 6 जीएचजेड तक की आवृत्ति अभी भी 5 जी प्रौद्योगिकी में महत्वपूर्ण भूमिका निभाएगी। कंपनियां LTE में उपलब्ध की तुलना में पांच गुना तक थ्रूपुट बढ़ाने के तरीकों की तलाश कर रही हैं। तालिका में सूचीबद्ध आवृत्तियों को माना जाने वाली आवृत्तियों का एक बड़ा हिस्सा है, लेकिन यह पूरी सूची नहीं है। उदाहरण के लिए, टी-मोबाइल की योजना यूएसए में 5 जी को पेश करने के लिए 600 मेगाहर्ट्ज के क्षेत्र में आवृत्ति स्पेक्ट्रम का उपयोग करने की है।

और हालांकि पहले एनआर चरण के लिए मिलीमीटर आवृत्तियों को बेहतर तरीके से परिभाषित किया गया है, कार्यान्वयन के क्षेत्र के आधार पर, मानक को कई श्रेणियों की आवश्यकता होगी। उदाहरण के लिए, चीनी नियामकों ने 24.75-27.5 और 37-42.5 गीगाहर्ट्ज की रेंज प्रस्तावित की है। संयुक्त राज्य अमेरिका में एफसीसी ने 37-40 गीगाहर्ट्ज बैंड से 28 गीगाहर्ट्ज और 2 बैंड प्रस्तावित किए। यूरोपीय लोगों ने कहा कि 28 गीगाहर्ट्ज काम नहीं करेगा, और वे 24-27 गीगाहर्ट्ज स्पेक्ट्रम और साथ ही 38-39 गीगाहर्ट्ज पर ध्यान केंद्रित कर रहे हैं। कोरिया और जापान 28 GHz की ओर झुक रहे हैं।

5 जी व्यावसायीकरण प्रक्रिया को समझने में एक अच्छा पहला कदम संचार मानक की स्पष्ट समझ है, लेकिन अन्य कठिनाइयां नई प्रौद्योगिकी की तैनाती की गति को भी प्रभावित करेगी - दोनों घटक विकास और सिस्टम डिजाइन के क्षेत्र में, साथ ही उपकरणों के सत्यापन और प्रमाणन के साथ। बीम सघनता जैसी तकनीकों को जोड़ने के लिए रेडियो फ्रीक्वेंसी इंटीग्रेटेड सर्किट जैसे एम्पलीफायरों और ट्रांससीवर्स में बदलाव की आवश्यकता होती है। सिस्टम के नुकसान को कम करने के लिए, एंटीना सरणियों को एम्पलीफायरों और ट्रांसीवर में एक चिप या मॉड्यूल पर तेजी से एकीकृत किया जा रहा है। नतीजतन, इंजीनियर अब इन उपकरणों का केबल परीक्षणों के साथ परीक्षण नहीं कर सकते हैं। वायरलेस परीक्षण, जिसे पहले अस्वीकार्य माना जाता था, अनिवार्य होता जा रहा है।

परीक्षण और माप के साथ आगामी कठिनाइयों

एनआर, विशेष रूप से मिलीमीटर तरंगों के लिए, एलटीई की तुलना में बहुत अधिक जटिल है। अधिकांश मौजूदा परीक्षण उपकरण उच्च वाहक आवृत्तियों, व्यापक थ्रूपुट चैनलों और वायरलेस मापों के संयोजन के साथ काम करने के लिए डिज़ाइन नहीं किए गए हैं। वास्तव में, यहां तक ​​कि बिजली के माप के रूप में ऐसे सरल माप कार्यों को भी 5 जी के मामले में पुनर्विचार करना होगा, क्योंकि उद्योग में इस बारे में कोई स्पष्ट परिभाषा और सहमति नहीं है कि कैलिब्रेटेड वायरलेस माप प्राप्त करने का क्या मतलब है।

यद्यपि संचार के पहले और दूसरे स्तर की मानकीकरण प्रक्रिया तेजी से पूरा हो रही है, कई समस्याएं अनसुलझी हैं। अब तक, 5G ने वायरलेस संचार में एक नया युग खोला है और यह स्पष्ट है कि यह केवल शुरुआत है। RFID विकास, सत्यापन और माप उद्योग में, वायरलेस अनुसंधान और नवाचारों का लाभ उठाने का समय है ताकि 5G का व्यवसायीकरण किया जा सके।