5G Сүлжээ

Өнөөдөр дэлхий даяар цахим мэдээллийн өндөр хурдтай урсгал шилжиж, утасгүй харилцаа холбооны шинэ эрин эхэлж байна. Үүний гол хөдөлгүүр бол тав дахь үеийн үүрэн холбооны сүлжээ буюу 5G юм. Энэхүү технологи нь зөвхөн өндөр хурдтай интернет төдийгүй:

• Аж үйлдвэрийн автоматжуулалт
• Ухаалаг хот
• Эрүүл мэндийн систем
• Хиймэл оюун ухаанд суурилсан хэрэглээнд чухал үүрэг гүйцэтгэж байна.

5G сүлжээ гэж юу вэ?

5G гэдэг нь “5th Generation Mobile Network” буюу тав дахь үеийн үүрэн холбооны сүлжээ юм. Энэ нь 4G LTE сүлжээний залгамж гэж өөрөөр хэлж болох бөгөөд илүү хурдан, найдвартай, үр ашигтай өгөгдөл дамжуулах чадвартай юм.

5G сүлжээ нь дараах 3 үндсэн шинж чанарт тулгуурладаг:

1. Өндөр хурд
5G нь онолын хувьд 20 Gbps хүртэл хурдтай өгөгдөл дамжуулах боломжтой бөгөөд бодит нөхцөлд дунджаар 100 Mbps – 1 Gbps хүрдэг. Мөн 4G-ээс хэд дахин хурдан гэсэн үг юм. Ийм өндөр хурд нь:

• - 4K, 8K видео дамжуулалт

• - Cloud gaming

• - VR/AR технологи

• - Том хэмжээний файл хурдан татах зэрэг хэрэглээнд маш чухал нөлөө үзүүлдэг.
  

• 2. Хоцрогдол (Latency)
  1 millisecond буюу “Real-Time” хэмжээнд . Энэ нь автомат тээврийн хэрэгсэл, AR/VR болон алсын зайнаас хяналтын системүүдэд онцгой ач холбогдолтой.
  

• 3. Маш олон төхөөрөмжийг холбох чадвар
  5G нь 1 км² талбайд нэг сая хүртэл төхөөрөмжийг зэрэг холбох боломжтой. Энэ нь IoT (Internet of Things) системд зайлшгүй шаардлагатай үзүүлэлт юм.

5G сүлжээ хэрхэн ажилладаг вэ?

5G-ийн ажиллагаа нь дараах үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүд болон процессуудын үндсэн дээр явагддаг:

1. Өндөр давтамжийн долгион ашиглалт (mmWave)

5G нь 3 төрлийн давтамжийн зурвас ашигладаг:

| Давтамжийн төрөл | Онцлог |:

| Low-band (700 MHz – 1 GHz) | Өргөн хамрах хүрээтэй, хурд бага (~100 Mbps) |
| Mid-band (1 GHz – 6 GHz) | Хурд, хамрах хүрээний тэнцвэр (~1 Gbps) |
| High-band / mmWave (24 – 100 GHz) | Маш өндөр хурд (~10 Gbps), богино зайд |

mmWave долгион нь их мэдээллийг хурдан дамжуулдаг ч саадтай орчин (хана, цас, мод, барилга) тархалт сул байдаг. Тиймээс 5G сүлжээ нь олон тооны “small cell” буюу жижиг бааз станц ашигладаг.

2. Small Cell архитектур

5G сүлжээ нь өмнөх үеийн шиг томоохон цамхгуудаас биш, олон жижиг сүлжээний төхөөрөмжүүд (бааз станцууд) нягт байрлаж ажилладгаар онцлогтой.

Жишээ нь:
• Хотын гудамжны гэрлийн шон дээр
• Барилга дээр г.м.

Эдгээр жижиг станц нь өгөгдлийг ойролцоох төхөөрөмжүүдэд өндөр хурдтай дамжуулдаг бөгөөд дамжуулалтын хоцролт (latency) багасдаг.

3. Massive MIMO (Multiple Input, Multiple Output)

5G нь олон антеннтай систем ашигладаг. Үүнийг Massive MIMO гэдэг. Энэ нь:

• Олон хэрэглэгчтэй зэрэг холбогдох боломжтой
• Мэдээллийг нарийвчлалтай чиглүүлэн (beamforming) дамжуулах
• Интерференц багасгаж, дохионы чанарыг сайжруулах давуу талтай

4. Beamforming технологи

Beamforming гэдэг нь антеннаас гарах радио долгионыг нэг чиглэлд төвлөрүүлж хэрэглэгч рүү шууд дамжуулах арга юм.

Энэ нь:
• Дохиог хүчтэй, тогтвортой болгодог
• Эрчим хүчний зарцуулалтыг багасгадаг
• Интерференц (долгионы давхцал) багасгадаг

5. Network Slicing (Сүлжээний зүсэлт)

5G сүлжээ нь нэг физик сүлжээг олон виртуал сүлжээнд хуваах боломжтой. Үүнийг Network Slicing гэдэг.

Жишээлбэл:

| Сүлжээний зүсэлт | Хэрэглээ |:

| Хурд өндөр, хоцрогдол бага | Алсын хяналт, робот удирдлага |
| Холболт найдвартай, тогтвортой | Эмнэлгийн төхөөрөмж |
| Олон төхөөрөмж холбох чадвар | IoT төхөөрөмжүүд (ухаалаг гэр, мэдрэгч г.м.) |

6. Дамжуулалтын хяналт ба хамгаалалт

5G нь шифрлэлтийн шинэ протокол ашиглан аюулгүй байдлыг сайжруулсан.

Үүнд:
• Enhanced Subscriber Identity Protection
• Secure Authentication Protocols – сүлжээнд нэвтрэх үеийн хяналтыг сайжруулсан
• Slice-level security – сүлжээний зүсэлт бүр өөр өөр түвшний хамгаалалттай байх боломжтой

5G сүлжээний ажиллагааны ерөнхий процесс

1. Хэрэглэгчийн төхөөрөмж (гар утас, IoT төхөөрөмж) 5G станцын дохиог хүлээн авна.

2. Small cell буюу бааз станц тухайн төхөөрөмжөөс ирсэн өгөгдлийг ойролцоох серверт эсвэл үндсэн сүлжээнд дамжуулна.

3. Beamforming-ийн тусламжтай дохио хэрэглэгч рүү яг чиглэгдэнэ.

4. MIMO систем нь олон хэрэглэгчийг зэрэг холбох боломжийг бүрдүүлнэ.

5. Мэдээлэл боловсруулагдаж, хэрэглэгч рүү хариу (1 millisecond) дотор эргэн ирнэ.

5G-ийн хэрэглээ

5G сүлжээ нь олон салбарт шинэ боломж нээж байна.

5G-ийг уул уурхайд ашиглаж буй гол чиглэлүүд

1. Автоматжуулсан машин, техник хэрэгслийн удирдлага

Алсын удирдлагатай экскаватор, ачааны машин, өрөмдөгч төхөөрөмжүүд нь 5G-ийн өндөр хурд ба бага хоцрогдолд тулгуурлан сааталгүйгээр удирдагддаг.

Ингэснээр операторууд аюултай бүсээс хол ажиллаж, аюулгүй байдал сайжирдаг.

Жишээ:
Rio Tinto компани Австралид 5G дээр суурилсан автомат ачааны машинуудыг ашиглаж байна.

2. Алсын хяналт, мэдрэгчүүдийн өгөгдөл дамжуулалт

Уурхайн гүн дэх температур, даралт, чичиргээ, хий зэрэг үзүүлэлтүүдийг хэмжих IoT мэдрэгчүүд нь 5G-ээр дамжин бодит цагт мэдээлэл өгдөг.

• Эдгээр өгөгдөл дээр үндэслэн ослоос урьдчилан сэргийлэх
• Засвар үйлчилгээний төлөвлөлт хийх

3. Хүний оролцоог багасгах (Remote operations center)

• Уурхайн үйл ажиллагааг хэдэн зуун км-ийн зайнаас төв оффисоос хянах, удирдах боломжтой.
• Edge Computing ба 5G хослон реал-тайм удирдлага хийх боломж бүрдүүлдэг.

4. Аюулгүй байдлын системүүд

• 5G камер, дрон, мэдрэгчүүд нь уурхайн нөхцөл байдлыг бодит цагт хянаж, осол, нуралт, хий алдагдлыг шуурхай илрүүлнэ.
• Онцгой тохиолдолд автомат анхааруулга, төхөөрөмж унтраалт зэрэг аюулгүй ажиллагааг сайжруулдаг.

Дэлхийн бодит жишээнүүд:

| Компани | 5G-ийн хэрэглээ | Улс |:

| Rio Tinto | Автоматжуулсан техник, төв удирдлага | Австрали |
| Norilsk Nickel | Уурхайн гүнд 5G суурилуулалт, дрон | ОХУ |
| China Mobile + Huawei | Алсын удирдлагатай өрөмдөгч төхөөрөмж | Хятад |
| Anglo American | Edge computing + 5G хяналтын төв | Өмнөд Африк |