Afsluitingsupdates voor 2G, 3G, 4G LTE-netwerk

Nu sommige mobiele netwerken verdwijnen en 5G-netwerken groeien, verandert het hele landschap van mobiele connectiviteit. Voor bedrijven die apparaten hebben ingezet op basis van oudere netwerken, zijn de vragen vandaag de dag rond de levensverwachting van die netwerken, hoe lang 4G LTE-netwerken levensvatbaar zullen zijn, en of 5G snel genoeg zal rijpen voor hun behoeften. In dit artikel worden deze vragen verder onderzocht en beantwoord.

Waarom oudere netwerken worden stilgelegd

Providers moeten het spectrum kunnen hergebruiken om nieuwe netwerken te laten groeien en hun klanten snellere, meer responsieve technologie te bieden. Oude 2G/3G-infrastructuur moet plaats maken voor nieuwe netwerken en dit betekent dat oudere cellulaire apparaten niet meer levensvatbaar zijn en met pensioen moeten gaan.

Er zijn in dit verband twee belangrijke punten:

1. Spectraal rendement, gemeten in bits per seconde/Hertz (Hz). Dit is een indicator voor de efficiëntie van de gegevensoverdracht per beschikbare bandbreedte. Modulatie, coderingsschema's en foutcorrectie spelen hierbij een belangrijke rol. Met modulatieschema's van een hogere orde, zoals 64-QAM en 256-QAM, die vaak worden gebruikt in 4G LTE, kunnen gegevens tot 8 keer meer bits/Hz worden overgedragen in vergelijking met 2G of 3G.
2. Latentie. Dit is de vertraging van aanvraag tot reactie, en is een indicator van hoe responsief een cellulair netwerk is. Door middel van cellulaire netwerk- en technologie-upgrades is de latentie gedaald van seconden in de vroege 2G-dagen, en drie-cijferige milliseconden in 3G, tot tweecijferige milliseconden in 4G LTE-netwerken en een verwachte eencijferige latentie in toekomstige 5G Stand-Alone (SA)-netwerken.

Het goede nieuws is dat 4G LTE nog minstens een decennium beschikbaar zal zijn en naast 5G netwerken zal bestaan. Dit artikel zal updates geven over de zonsondergang van 2G- en 3G-netwerken en de vooruitzichten voor 4G LTE- en 5G-netwerken ter ondersteuning van degenen die hun migratietraject plannen.

De vooruitzichten voor de verdwijning van 2G

Cijfer 1: Alle grote Noord-Amerikaanse luchtvaartmaatschappijen zullen tegen het einde van 2021 2G uitfaseren. (Bron afbeelding: Digi))

In de V.S. zijn grote vervoerders al bezig met het afsluiten van de 2G-dienst:

• AT&T stopte met het onderhoud van 2G-netwerken in 2016
• T-Mobile zal 2G oprollen in december 2020.
• Verizon Wireless zal ook zijn 2G CDMA-netwerk eind 2020 geleidelijk opheffen.
• Sprint zal zijn 2G CDMA-netwerk in december 2021 afsluiten.

Voordat deze 2G-netwerken echter volledig worden ontmanteld, zullen de 2G-apparaten niet meer optimaal presteren. Dit is wat je kunt verwachten:

1. 2G mobiele apparaten kunnen nog steeds verbinding maken met het netwerk, maar het zal niet mogelijk zijn om nieuwe apparaten te activeren.
2. Die apparaten zullen waarschijnlijk niet zo goed werken als in het verleden, omdat de providers dat spectrum opnieuw zullen bewerken om ruimte te maken voor nieuwe netwerken die online komen.

Elders in de wereld:

• Bell Canada sloot 2G-netwerken in 2018.
• Andere maatschappijen in Canada zijn onder meer Telus en Rogers, die beide zijn gestopt met het ondersteunen van 2G.
• In Europa zal 2G een langere levensduur hebben. Vodafone is van plan om de 2G-dienst tot ten minste 2025 te ondersteunen. Houd er echter rekening mee dat ze waarschijnlijk vóór die tijd het spectrum opnieuw zullen gaan bewerken.

De vooruitzichten voor de verdwijning van 3G

Afbeelding 2: De grote Noord-Amerikaanse providers zijn van plan om 3G tegen het einde van 2022 uit te faseren. (Bron afbeelding: Digi))

Net als 2G-netwerken gebruiken 3G-netwerken spectrum dat uiteindelijk nodig zal zijn om 4G LTE te ondersteunen, wat betekent dat providers uitfasering plannen. Bovendien hebben 3G-apparaten snelheidsbeperkingen, met een maximum van ongeveer 3 Mbps. Daarentegen is 4G LTE zowel sneller als efficiënter in het gebruik van het spectrum, wat betekent dat meer apparaten het beschikbare spectrum kunnen delen.

De huidige plannen van de grote providers zijn als volgt:

• Verizon zal zijn CDMA-netwerk eind 2020 sluiten.
• AT& T is van plan om hun 3G-netwerk in februari 2022 af te sluiten en 3G-telefoons kunnen niet meer worden geactiveerd.
• T-Mobile zal naar verwachting tegen het einde van 2021 hun 3G-netwerken laten verdwijnen.
• Sprint 3G-netwerken worden in december 2022 afgesloten en 3G-apparaten kunnen niet meer worden geactiveerd.

Dit is een zeer goed moment om 4G LTE-apparaat implementaties te evalueren, die als volgende zullen worden besproken.

De vooruitzichten voor 4G LTE-netwerken

Afbeelding 3: Hoewel 2G en 3G binnenkort zullen worden uitgefaseerd, zijn er geen plannen om 4G in de nabije toekomst uit te faseren. (Bron afbeelding: Digi))

Terwijl 4G LTE uiteindelijk verouderd zal raken, moet niemand zijn adem inhouden tot de sluiting, die een decennium of meer in de toekomst zal duren. Bedrijven die vandaag IoT-implementaties plannen, kunnen veilig plannen voor de levensvatbaarheid van LTE-netwerken op de lange termijn.

In feite zal het niet alleen minstens een decennium of meer duren voordat 5G de 4G volledig heeft ingehaald, maar 4G LTE biedt alle bandbreedte die de meeste toepassingen vandaag de dag nodig hebben, en is een veel kosteneffectievere keuze. 4G LTE, wat staat voor Long Term Evolution, zal zeer effectief spectrum delen met 5G netwerken naarmate deze groeien, waarbij veel apparaten in de loop van de tijd worden ontwikkeld met zowel 4G als 5G functionaliteit.

Vandaag de dag wordt 5G vooral gebruikt door early adopters die bereid zijn een hoge premie te betalen - hetzij voor de nieuwigheid ervan, hetzij voor het uitvoeren van vroege, beperkte proeven. Zoals bij alle nieuwe technologie moet er een belangrijke stapsgewijze ontwikkeling plaatsvinden om een wijdverspreide invoering mogelijk te maken.

Belangrijkste overwegingen voor 5G adoptie

Hier zijn enkele belangrijke overwegingen om te helpen bij de migratieplanning van de huidige systemen:

• 5G-netwerken zijn cutting edge, maar de dekking is vandaag de dag beperkt en de netwerkinfrastructuur moet evolueren om de 5G-visie van "één alomtegenwoordig netwerk voor alle use cases" te kunnen leveren.
• Technologieën zoals 5G mmWave zijn niet ideaal in gebieden met obstructies, zoals gebouwen of dicht gebladerte, of locaties waar veel neerslag of sneeuw valt. Zelfs dubbel glas kan een 5G mmWave-signaal blokkeren.
• Vanwege de noodzaak van ontwikkeling en testen om de levensvatbaarheid van het signaal te garanderen, evenals de knooppuntdichtheid, zal de volledige uitrol van 5G in de komende 3-5 jaar en langer, afhankelijk van het geografische gebied, plaatsvinden.

Afbeelding 4: 5G maakt snellere datasnelheden, grotere apparaatdichtheid en lagere latentie mogelijk. (Bron afbeelding: Digi))

• Net als bij 4G LTE gaat het bij 5G om een langetermijnaanpak van de evolutie en het bieden van incrementele waarde onderweg. Dit is het beste te zien in de specificaties achter de technologie, die door het 3^rd Generation Partnership Project (3GPP) worden gebundeld tot releases:
  • 3GPP Release 15 was de eerste 5G release in december 2018, gericht op de stichting en Enhanced Mobile Broadband (dat wil zeggen snelle toepassingen).
  • Release 16 (ook wel 5G-fase 2 genoemd) werd in juli 2020 vrijgegeven. Het richtte zich op mission-critical control, maar ontwikkelde ook Enhanced Mobile Broadband.
  • Release 17 is gepland voor eind 2021/begin 2022, en zal zich richten op het Massive Internet of Things, en de andere twee gebieden ook ontwikkelen, door middel van lagere latency en zelfs 5G over satellieten.
    

Hoe 4G LTE en 5G de weg zullen delen

Hoewel de providers 2G en 3G-netwerken moesten afsluiten om 4G LTE te kunnen verwerken, is dit niet het geval met 4G en 5G. 5G gebruikt nieuw spectrum, zoals mmWave, en het kan in combinatie met het bestaande 4G spectrum werken. Dit is te danken aan Dynamic Spectrum Sharing (DSS).

Wat is Dynamic Spectrum Sharing (DSS)?

DSS is een technologie die het mogelijk maakt om zowel 4G LTE als 5G in dezelfde frequentieband in te zetten. Het verdeelt de spectrumhulpbronnen dynamisch over de twee technologieën, op basis van de vraag van de gebruikers.

Zonder DSS zou een exploitant die 20 MHz van 4G LTE-spectrum beschikbaar heeft, dat spectrum moeten splitsen, wat betekent dat hij 10 MHz aan 4G LTE-spectrum zou moeten toewijzen en al zijn LTE-gebruikers in die 10 MHz spectrum zou moeten proppen. Vervolgens kan het resterende 10 MHz-spectrum worden gebruikt voor 5G, hoewel er in eerste instantie slechts een minimaal aantal 5G-gebruikers zal zijn.

Met DSS hoeft een operator zijn spectrum niet te splitsen of een speciaal spectrum voor 4G LTE of 5G te hebben. In plaats daarvan kunnen ze die 20 MHz spectrum delen tussen de twee technologieën. Aanvankelijk zal het spectrum vooral worden gebruikt voor 4G LTE, maar naarmate het aantal 5G-apparaten groeit, zal er steeds meer spectrum worden gebruikt voor 5G. Uiteindelijk, in een geschatte 15 tot 20 jaar wanneer er weinig 4G LTE-apparaten in gebruik zijn, zal het meeste, zo niet het hele spectrum worden gebruikt voor 5G.

Dynamische spectrumdeling laat providers dezelfde spectrumband gebruiken voor zowel 4G als 5G. Om een verkeersanalogie te gebruiken, in plaats van verschillende wegen voor bussen en auto's aan te leggen, is DSS als het hebben van één grote snelweg met aparte rijstroken voor de verschillende soorten voertuigen.

Van 5G niet-standalone tot 5G standalone

Veel 5G-apparaten, zoals cellulaire routers, zullen worden gebouwd met zowel 4G als 5G radio's, zodat ze in staat zijn om verbinding te maken met een van beide netwerken. In de beginperiode van 5G moeten ze eerst verbinding maken met 4G LTE en vervolgens met een 5G-netwerk als dat beschikbaar is. Dit wordt ook wel 5G niet-standalone (NSA) genoemd.

In het begin zullen de meeste gegevens worden verzonden via 4G LTE. Echter, naarmate de 5G-dekking toeneemt en de cellulaire infrastructuur verschuift naar 5G Standalone (SA), zullen steeds meer gegevens via 5G worden verzonden en kunnen cellulaire apparaten rechtstreeks op het 5G-netwerk worden aangesloten zonder de omweg over 4G LTE. Om door te gaan met de verkeersanalogie zal 5G dus uiteindelijk 4G inhalen als de grotere rijstrook op de snelweg.

Hoe passen LTE-M en NB-IoT in 5G?

Stel dat een grotere installatie van LTE-M of NB-IoT apparaten in de nabije toekomst gewenst is. Zullen deze apparaten binnenkort verouderd zijn, als 5G beschikbaar komt? Moet er een vertraging in de inzet zijn in afwachting van 5G?

Het antwoord is dat er een grote technologische keuze is gemaakt met LTE-M of NB-IoT, want hoewel dit 4G LTE-technologieën zijn, zijn ze ontwikkeld als onderdeel van LTE's lange termijn evolutieparadigma, met 5G in het achterhoofd.

Bij het ontwerp van LTE-M en NB-IoT werd in eerste instantie speciale aandacht besteed aan het ontwerp van 5G om ervoor te zorgen dat bepaalde LTE-M en NB-IoT in-band kunnen werken of naast elkaar kunnen bestaan in een 5G-systeem. Dit biedt een vooruitstrevend pad tot ver in de 5G toekomst, voorbij het moment dat 4G LTE mogelijk niet meer beschikbaar is.

Zoals eerder vermeld, zal release 17, gepland voor eind 2021/begin 2022, de eerste release zijn die zich richt op het Massive Internet of Things, wat betekent dat chipsets en apparaten zullen volgen, waarvan de eerste beschikbaar zullen zijn in 2022/2023.

Vier manieren om je voor te bereiden op 5G vandaag

Wat kan er vandaag gedaan worden ter voorbereiding op 5G? Moet er nu een upgrade worden overwogen of moet er worden gewacht? Is 5G vandaag echt nodig? Digi hoort momenteel deze en vele andere vragen van klanten. Als antwoord op deze vragen is het volgende proces opgesteld, dat kan worden uitgevoerd:

1. Identificeer 5G-toepassingen

Identificeer toepassingen waar een veel hogere snelheid en een lagere latentie de werking zou optimaliseren. Een goed voorbeeld hiervan zijn toepassingen die gebruik maken van edge computing voor het leren van machines en predictief onderhoud.

Zullen de toepassingsbehoeften in de komende 5 jaar veranderen in termen van datavolume, latentie en stroombehoefte? Zo maken LTE-M en NB-IoT nieuwe apparaten op batterijen en nieuwe bedrijfsmodellen mogelijk die voorheen niet mogelijk waren met 2G/3G.

Extra vragen om te stellen: Welke smaak van 5G is nodig? Is een 5G sub-6 met zijn landelijke dekking nodig, maar met vergelijkbare prestaties als 4G LTE vandaag de dag, of is de hoge snelheid van 5G mmWave, die meestal beschikbaar is in dichtbevolkte, stedelijke omgevingen nodig? Dit is een belangrijke factor, omdat zoals eerder vermeld, niet alle spectrum overal beschikbaar zal zijn en de beschikbaarheid van het spectrum in de loop van de tijd zal evolueren. Is het een wens om 5G-apparatuur te kunnen gebruiken of om bestaande apparatuur te vervangen?

2. Inventarisatie van het apparaat

Inzicht in het juiste 4G tot 5G-evolutiepad zal helpen bij de planning voor de toekomst. Misschien zijn er nog 2G of 3G-apparaten in gebruik of gebruikt de applicatie 4G-apparaten van de eerste generatie die kunnen profiteren van een upgrade naar nieuwere 4G LTE-apparaten met snellere processoren en 4G Gigabit LTE-cellensnelheden. Als dit het geval is, zoek dan naar modulaire apparaten of apparaten die "5G Ready" zijn, wat typisch betekent dat ze de pk's en interfaces hebben om 5G te ondersteunen via een radio-upgrade.

3. Kwantificeer de kosten of het risico van het behoud van de huidige inzet

Als 2G- of 3G-apparaten nog steeds in gebruik zijn, bestaat er een risico op connectiviteitsverlies en dienstonderbreking als gevolg van het afsluiten van het netwerk. Als u 4G LTE-apparaten gebruikt, worden deze over het algemeen als goed beschouwd, maar kijk naar de leeftijd van het apparaat en bepaal of het gewenst is om 1:1 te vervangen of te upgraden naar een nieuwer apparaat. De belangrijkste factoren waarmee rekening moet worden gehouden zijn de beveiliging van het apparaat en de firmware-updates. Zoals altijd kan Digi een leidraad zijn bij deze keuzes.

4. Creëer een businesscase voor migratie

Maak een kosten-batenanalyse die laat zien wanneer en of het de moeite waard is om naar 5G te verhuizen. Kijk naar zinvolle tussentijdse technologische stappen als onderdeel van een grotere migratie. Overweeg bijvoorbeeld een modulair, higher-end 4G LTE/5G-ready apparaat dat nu ook een upgradepad biedt wanneer 5G beschikbaar komt en de van toepassing zijnde businesscase een migratie naar 5G kan ondersteunen.

Werk samen met de partners van het apparaat en de mobiele netwerkexploitant om de tijdlijnen voor de beschikbaarheid van het apparaat en het netwerk op elkaar af te stemmen. Overweeg de installatiekosten, zoals voor outdoor 5G mmWave-apparatuur.

Plannen voor verandering

Vandaag de dag, vooral in ontwikkelde landen, hebben degenen die zich voorbereiden op het inzetten van apparaten een grote keuze in 4G LTE, die veel snelheid en een redelijk lage latency heeft voor de meeste toepassingen.

In minder ontwikkelde landen zal 4G LTE waarschijnlijk nog enkele decennia de standaard blijven.

Tegelijkertijd zal de dekking van het 5G-netwerk groeien en zal de technologie uiteindelijk de ultrasnelle snelheid en de lage latentie leveren die verwacht wordt voor geavanceerde technologieën zoals autonome voertuigen.

In het geval van 2G/3G-apparaten zijn de dagen van hun levensvatbaarheid beperkt en is het tijd om te plannen door met vertrouwen te beginnen of door te gaan met 4G-apparaten. Als early adopter van 5G in de commerciële of industriële ruimte is het een pionier. Concacteer Digi om toekomstige plannen te bespreken en hoe ondersteuning te krijgen voor de applicatievereisten.