5G ქსელების განვითარება გვპირდება უსადენო კომუნიკაციის და ინტელექტუალური სისტემების სამყაროს. ეს ტექნოლოგია შეეხება ელექტრონიკის სფეროს, საგნების ინტერნეტს, მძღოლის დახმარების სისტემებს (ADAS), ტელეკომუნიკაციების, გართობას, მედიცინას, ტრანსპორტს და მრავალს სხვა წარმოების დარგსა და საუპფაცხოვრებო სფეროს. მილიარობით გაჯეტი და დანადგარი უზრუნველყოფილი იქნება მონაცმეთა სწრაფი გადაცემით მსოფლიო მასშტაბით.
თამამად შეიძლება ითქვას, რომ 5G არის ახალი ტექნოლოგიური რევოლუცია-საყოველთა ულტრასწრაფი გამოთვლითი ქსელი შეკრავს სხვადასხვა ტიპის მილიარდობით დანადგარს, რაც გამოიწვევს მრავალი სექტორის ეკონომიურ გაფართოებას, შესაძლებლობას მოგვცემს შევქმნათ ახცალი პროდუქტი, ახალი მომსახურეობა, რაც რა თქმა ჩვენს ყოველდღიურ ცხოვრებას შეცვლის.
მაგრამ, იმ უპირატესობის მისაღწევად, რომელიც შეიძლება 5G სისტემამ მოგვცეს, უნდა გადავაფასოთ ელექტრონული კომპონენტების, დანადგარების და მთლიანობაში ინფრასტრუქტურის პროექტირების მიდგომა, განვსაზღვროთ დანადგარების ურთიერთკავშირები, იდელაურ და რთულ პირობებში. 5G ქსელების სრულფასოვანი შესაძლებლობების მიღწევა შესაძლებელია შემდეგი ტექნიკური გადაწყვეტილებებით.
- ტალღების მილიმეტრიანი დიაპაზონის გამოყენებით (mmWave spectrum);
- MIMO –ტექნოლოგიაზე დაფუძნებული მრავალი ანტენის გამოყენებით;
- საბაზო მიმღებ-გადამცემი სადგურების ფიჭის შემცირებით (Small cells);
- ანტენის სხივის დინამიური ფორმირების და ანტენის სხივის დიაგრამის მიმართულების კონტროლით (beamforming);
ამ ტენოლოგიების გაერთიანება ერთ სისტემაში საშუალებას გვაძლევს საგრძნობლად გავზარდოთ მონაცმეთა გადაცემის სიჩქარე და მონაცემთა გადაცემის მოცულობა, გაზრდის გადაცემის სტაბილურობას, და ქსელის დაფარვის სიდიდეს. მთავარი სირთულე ამგადაწყვეტილებათა ერთ „ყუთში“ გაერთიანებისთვის წარმოადგენს ერთკრისტალური სისტემების (SoCs) პროექტირებაში, რომელთაც შეუძლიათ:
- მონაცემთა დიდი მოცულობის დამუშავება;
- სხვადასხვა მანქანური კომუნიკაციის( ადამიანების გარეშე წარმოებადი პროცესები) ვარიანტების მხარდაჭერა;
- მაღალი ხსრისხის სტაბილური ქსელის უზრუნველყოფა;
- დაბალი შეფერხბა მონაცემთა გადაცემის დროს;
6 გიგაჰერციან დიაპაზონში არხების აგრეგაციის შედეგად შესაძლებელი გახდება 5G ქსელების დანერგვა აწ არსებული ინფრასტრუქტურის გამოყენებით. მაგრამ, ეს მეთოდი გულისხმობს რამოდენიმე საბაზისო სადგურის ერთობლივ მუშაობას, რაც იწვევს ხარვეზს, და დამატებით სითბურ დატვირთვას. მაღალი სიხშირეების გამოყენების გამო 5G ქსელის გაშლის სტანდარტი ითხოვს საბაზო სადგურების მჭიდრო განლაგებას, და რადიოსიხშირული კომუტაციის სრულყოფას. ამ ამოცანის მისაღწევად ინჟინრები იყენებენ გამოთვლთ პლატფორმებს, რომელიც აუცილებელია ქსელების ელემენტების პარამეტრების დასადგენად
პროგრამული გადაწყვეტილებამ უნდა მაღალი სიზუსტით შესძლოს მრავალი პარამეტრის და ტექნოლოგიის იმიტაცია, რომელიც აუცილებელია 5G qქსელის შექმნისთვის. ყველაზე გავრცელებული პროგრამული უზრუნველყოფას წარმოადგენს შემდეგი პროდუქტების ერთობლიობა:
- ANSYS
- CST
- Altium
მეტი, ვიდრე 4g
5G არ არის უბრალოდ 4g ქსელების განვითარების შემდეგი ნაბიჯი, არამედ დანერგვა მრავალი ტექნოლოგიის:
- არსებული სპექტრის გაფართოება და ახალი სპექტრალური დიაპაზონის დადგენა;
- ;ლიცენზირებული და არალიცენზირებული სპექტრის ურთიერთ ინტეგრაცია;
- მცირე ქსელების მასიური განშლა;
- ახალი ქსელური არქიტექტურა, ქსელური ვიზუალიზაცია, ქსელების მასშტაბირება;
- IoT ტექნოლოგიის მასიური დანერგვა;
- მანქანა-მანქანა ტიპის კავშირების დანერგვა;
რა საჭიროა სიმულაცია?
როგორც, ადრე იყო ნახსენები, 5G ქსელების პროექტირება და შექმნა არის საკმაოდ რთული ამოცანა. იმისთვის, რომ შეიქმნას მოქმედი 5 G ქსელი საჭიროა უამრავი სახის ტესტირება და პროტოკოლირება, რაც დიდ დროს მოითხოვს და წარმოადგენს ძვირადღირებულ პორცესს. იმისთვის რომ, შემცირდეს ხარჯები და დაჩქარდეს წარმოება, მეცნიერები იყენებენ ვირტუალურ მოდელებს, რეალური სქემის „ციფრულ ორეულს“, რომლებიც სულ უფრო და უფრო პოპულარული ხდება სხვადასხვა ტიპის და დარგის კვლევების მიმდინარეობისას.
ასეთი მიდგომის შედეგად ინჯინრები ეწევიან აბსტრაქციის სხვადასხვა დონეზე პროექტების მოდელირებას, კომპონენტების პროექტირებიდან სისტემურ დონემდე მოდელირებამდე.
სისტემის ნაწილის ვირტუალური პროტოტიპით შეცვლისას, სხვადასხვა ხელსაწყოს და ციფრულ ინტერფეისის დახმარებიტ აღწევენ ამა თუ იმ შედეგს. პროექტირეა და მოდელირება მჭიდროდ არის ერთიერთდაკავშირებული და შემადგენელი ნაწილია დანადგარის შექმნის პროცესის.
ვირტუალური „პროტოტიპის“ საშუალებით და მოდელირებით შექმნის პროცესის დრო და ხარჯი მნიშვნელოვნად მცირდება,
ანტენების გაუმჯობესება. მიმართული სხივის დიაგრამის ფორმირება.
მიმართულების დიაგრამის გაუმჯობესება 5G ქსელებისთვის საშუალებას გვაძლევს გავზარდოთ მონაცემთა გამტარუნარიანობა, და გადაცემის სიჩქარე უსადენო აპლიკაციებისათვის. MIMO-ტექნოლოგია იყენებს მრავალ-სხივურ გავრცელებას და სივრცისეულ მულტიპლექსირებას საბაზო სადგურებს და სააბონენტო დანადგარებს შორის, საშუალებას გვაძლევს გავზარდოთ როგორც აბონენტების რაოდენობა ასევე მონაცემთა გადაცემის სიჩქარე. მიმართული დიაგრამის სხივის კორექტული ფორმირება და მართვა ქმნის შეერთების პოტიმიზაციას და ამცირებს კავშირის გაწყვეტის რისკს. ანტენური სისტემები სათუთად უნდა იყოს დაპროექტებული ელემენტების უკეთესი კონტროლისთვის, და ასევე რომ შევამციროთ დანაკარგები ელემენტების შემდგომში მწყობრიდან გამოსვლის დროს.
სიხშირეების გაერთიანება
5G სტანდარტების გამოყენება გამოიწვევს LTE შეერთებების გაზრდას აბონენტთათვის, რათა მოხდეს გამტარუნარიანობის გაზრდა. მაგრამ ეს გამოიწვევს გადამცემი აპარატურის სირთულეს და პოტენციური ხარვეზების რაოდენობას. მგრძნობიარე ფილტრების რაოდენობის ზრდა, როგორც საბაზო სადგურებზე ასევე აბონენტებთან საშუალებას გვაძლევს დავყოთ ქვედა სიხშირეები. ელექტრომაგნიტური კავშირის შეფასებას რეზონატორებს, ოსცილატორებს და ფილტრებს შორის ორივე მხარეს აქვს მნიშვნელობას ძირითადი როლი ინტერნეისების შექმნისთვის.
გადახურვის პრობლემები
მაღალი სიხშირის მქონე ინტერფეისში სხვადასხვა მოდულების ინტეგრაციაიწვევს დიდი რაოდენობის სითბოს გამოყოფას, ამავე დროს მომხმარებლების გაჯეტების უმეტესობა არ არის გათვლისლოი აქტიური გაგრილებისთვის. ასევე საბაზო სადგურების ანტენების ტემპერატურა იმატებს, და გაგრილება უნდა მოხდეს ან წყლის სისტემების ან საჰაერო სისტემების ხარჯძე. ტემპერატურაზე დამოკიდებული ელექტონულ სისტემების თვისებები ასევე შესწავლილი უნდა იყოს სითბოს გამოყოფის შემცირებისთვის ამ ამოცანის შესრლებისთვის ასევე გამოიყენება მოდელირების სისტემები, რომელთაც შეუძლიათ ჰაერის ნაკადის მოძრაობის ანალიზი..
მონაცემთა დამუშავების სიჩქარე
მონაცემების დამუშავების პროცესი დაყოფილია საბაზო სადგურს (სასაზღვრო კვანძი) და მომხმარებელთა პროგრამულ უზრუნველყოფას შორის, რომელიც პასუხებს რეალ დროში მოითხოვს. 5G ქსელების აბონენტების რაოდენობის ზრდისას სასაზღვრო კვანძებს მოუწევთ ისეთი დანადგარების და სისტემების მომსახურება რომელთა პასუხის დრო არის 1 მწმ, მაგალითად უპილოტო ავტომობილები ან სტრიმინგ სერვისები, რომლეთათვის მიუღებელია დაყოვნება 250 მწმ ღრუბელთან კომუნიკაციისთვის.