Сети 5G: невероятные факты о следующей беспроводной революции

Смартфоны с поддержкой 5G планируют выпустить в самое ближайшее время практически все крупные бренды.

Вот только не стоит торопиться их покупать: зачем платить сотни долларов за то, чего ещё нет и не будет в ближайшее время? Тем более, если это что-то все равно не будет работать в твоих руках?

Что вообще такое 5G

5G (fifth generation) — сокращённое название пятого поколения мобильной связи, официально призванное заменить распространенные 3G и 4G.

За этой аббревиатурой скрывается важная неточность: как и в случае с прочими поколениями связи, 5G обозначает лишь общие признаки, но не является названием стандарта и не обязано обеспечивать какие-либо определенные параметры.

Проект общего стандарта был выпущен Международным союзом электросвязи (МСЭ) ещё в 2015 году и с тех пор существует под рабочим названием IMT-2020. Утверждение документа должно состояться не раньше 2020 года.

Существует ещё по меньшей мере 12 крупных альянсов, занимающихся разработкой собственных концепций связи 5 поколения.

Стоит учитывать и тот факт, что ряд поставщиков сетевых решений работают как в нескольких альянсах одновременно, так и в собственных интересах, предлагая отдельные практические решения для реализации «5G» уже сейчас.

Основные составляющие характеристики 5G

Одна из формулировок нового типа связи, созданная «Альянсом мобильных сетей следующего поколения» (NGMN) определяет следующие критерии соответствия 5 поколению связи (количество Х означает число порядков):

• Скорость передачи данных = XX Мбит/с для XX тысяч пользователей одновременно;
• Пиковая скорость передачи данных в мегаполисе ≥ 100 Мбит/с;
• Скорость передачи данных одной точки подключения ≥ 1 Гбит/с;
• Одновременное подключение XXX тысяч беспроводных датчиков (mMTC);
• Более высокая эффективность распределения диапазонов и самой передачи сигнала;
• Улучшение охвата (зоны покрытия);
• Снижение задержек (URLLC).

Все условия должны соблюдаться ОДНОВРЕМЕННО.

Принципиальные отличия 4G от 5G

Численные характеристики LTE-Advanced (ITM-Advanced) от 5G (ITM-2020)

ВАЖНО: Все существующие массовые типы беспроводной связи реализуют полудуплексный режим, одновременно либо передавая, либо принимая пакет данных от одного (нескольких рядом за счет многоантенных систем MIMO) устройства-абонента. Массовые подключения реализуются путем последовательных переключений сеансов между абонентами с определенной частотой.

Представленная NGMN трактовка чрезвычайно размыта. Однако, все разработчики сходятся во мнении, что для реализации новых скоростей потребуется внедрение следующих технологических решений:

Massive MIMO. Увеличение числа антенн на приёмопередатчиках с текущих конфигураций 4×4 до 128×128 и более позволит пропорционально увеличить скорость передачи данных и качество сигнала за счёт разнесённого приёма.

Новые частоты. Предполагается разделение на 3 основных диапазона:

• ниже 3 ГГц (для обеспечения широкого покрытия),
• 3-6 ГГц (для покрытия и емкости сети, прежде всего в крупных городах),
• выше 24 ГГц (в так называемом миллиметровом диапазоне, для большой емкости сети и точечного покрытия).

Network slicing (нарезка сети). Создание логически изолированных сетей под различные нужды в рамках одной инфраструктуры позволит проводить гибкую настройку и распределять ресурсы под конкретные задачи, позволяя выделять связь под наиболее важные сегменты, но усложнит сам процесс построения сетей.

D2D (Device-to-device). Устройства, находящиеся неподалёку друг от друга, смогут обмениваться данными напрямую.

Зависимость параметров 5G от назначения и конфигурации сети

Все это действительно принципиально отличает 5G от современного состояния 4G.

Но требует не только новых разработок оборудования — прежде всего, это требует единства стандартов, иначе оборудование разных производителей не сможет работать на полную силу друг с другом.

В этом кроется самое неприятное: реализация нововведений требует не только серьезных финансовых затрат, но и полной реорганизации сетей со стороны телекоммуникационных поставщиков. На это готовы далеко не все.

Текущее состояние 5G

На данный момент активные работы по внедрению и разработке 5G-решений проводят несколько стран: Южная Корея, Китай, Япония, США и Россия.

Корея. Оператор SK Telecom получила спектр в частотах 3,5 ГГц и 28 ГГц, Korea Telecom планировала развернуть 5G-сеть зимой 2018, но официальных разрешений не получала.

Китай. В тестовом режиме работает лаборатория компании CMG совместно с компаниями China Unicom и Huawei Technologies в городе Чунцин, а в городе Синин начала работать первая штатная базовая станция.

Япония. NTT DoCoMo и Sohgo начали испытания системы безопасности на сетях 5G, которая должна быть запущена к церемонии открытия Олимпийских игр 2020 года.

США. Одобрены частоты, однако на данный момент в стране пытаются провести тендер на продажу частот, чему активно мешает правительство, котором были переданы полномочия по выделению частот и зонированию вышек/базовых станций.

В других странах активно работают крупные телекоммуникационные компании, тестируя свои решения для различных условия. Активнее всего проявили себя ZTE и Huawei.

Первые в рамках концепции Pre5G запустили ещё в марте 2015 года базовую станцию Pre5G на MWC в Барселоне. В 2017 они провели первый лабораторный тест в Узбекистане. Судя по всему, результаты легли в основу разработок, работающих в тестовом режиме в Китае.

Telecom Italia Mobile испытывает сети 5G в Турине, Милане и Сан-Марино, планируя запустить активное использование уже в 2019 году.

Впрочем, отсутствие директивных регулирующих условий приводит порой к совершенно диким случаям.

Американский провайдер AT&T в конце 2018 года обрадовал часть подключенных пользователей появившимся значком 5G E на дисплеях смартфонов. Как выяснилось позже, аббревиатурой 5G E («Е» — Evolution) обозначили продвинутый вариант LTE Advanced.

Многие компании в ближайшем будущем будут вынуждены остановиться на модернизированных вариантах LTE и Pre5G.

Дело в том, что для реализации работы 5G в полной мере требуются новые магистральные линии связи, которые пока не могут справиться даже с текущей нагрузкой протоколов 4G.

Почему от 4G рано отказываться?

Кроме того, существующие возможности 4G, выраженные в стандарте LTE, ещё не до конца исчерпаны: Существующие модемы сотовых и других устройств способны принимать/передавать в реальных условиях примерно в 2-100 раз быстрее, чем это происходит.

Конечные пользователи вынуждены довольствоваться урезанными до 5-20% от номинала скоростями передачи и огромными таймаутами между соединениями с базовой станцией из-за резко выросшей нагрузки.

Но операторам не выгодно увеличивать ёмкость базовых станций, поскольку на текущий момент даже 3G-оборудование не окупилось. Что говорить о более современном.

Если бы провайдеры позаботились о работоспособности для конечного пользователя, соответствие 4 поколению связи обеспечивало бы пиковые скорости от 100 Мбит/с для движущегося абонента до 1 Гбит/с для стационарного абонента.

Характеристики различных вариантов 4G

Стандарт LTE-Advanced говорит о пиковой скорости передачи данных в 3 Гбит/с на приём и 1,5 Гбит/с на отдачу от устройства-приёмника (смартфона, ноутбука, модема).

Кроме того, стандарт реализует работу с антенными блоками MIMO 4×4 и повышенное число одновременных подключений.

Все упирается в возможности и желание конкретных провайдеров по наращиванию количества точек подключения, развития кабельной сети для магистральных подключений и других необходимых шагов по развитию общей инфраструктуры.

Современный Wi-Fi вместо 4G

Принцип работы WiMax-сети

Кроме того, существующие реалии возрождают забытый стандарт WiMAX, который спустя 5 лет после видимого исчезновения стал вновь востребован. В частности, с его помощью осуществляется план проведения беспроводных сетей в отдаленные регионы России.

На этом фоне уже второй год подряд после длительного перерыва возобновились крупные конференции участников рынка телекоммуникаций.

Одно из важных преимуществ WiMAX — частоты лицензированы, стандарт утвержден, но регуляция в данном диапазоне намного проще, нежели в уже забитом абонентами LTE или полностью отсутствующем 5G.

Кроме того, на стадии запуска ещё один важный проект: обновленный протокол IEEE 802.11ac (Wave 2) — всем знакомый Wi-Fi 5 ГГц с новым типом модуляции и невероятными свойствами.

Реально достижимая пропускная способность канала по стандарту составляет 1,5 Гбит/с и позволяет приемопередатчику работать одновременно с 4 потоками.

Тем временем IEEE уже подготовила смену в виде принципиального нового Wi-Fi 802.11ax (должен быть утвержден в 2019 году), 802.11ad с рабочим диапазоном в миллиметровом спектре и 802.11ay с пиковой пропускной способностью в 176 Гбит/с.

Важно, что для все эти протоколы соответствуют требованиям к 5G: поддерживается огромное количество одновременных подключений, достигается огромная скорость передачи и переключения между абонентами, задержки сведены к минимуму.

Рекламный проспект нового стандарта Wi-Fi

Но что ещё важнее, для первых 2 уже существуют серийные приёмопередатчики, обеспечивающие обратную совместимость с более ранними стандартами IEEE 802.11ac и 802.11n. То есть к ним смогут подключаться обычные модемы портативных и не очень устройств.

Тенденции развития технологии 5G подобного не предусматривают — потребуются новые устройства, причем вполне возможно, с региональной привязкой.

Почему 5G не для России?

Модель 5G-сети

Говоря о 5G, все забывают о том, что для него выделено 3 рабочих диапазона. И у каждого — свои уникальные свойства.

Так, скорость передачи данных 25,3 Гбит/с, полученная в ходе предварительного тестирования, характерна только для миллиметровых длин волн, которые характеризуются плохой проницаемостью.

Непреодолимым препятствием для такой волны станет обычная гипсокартонная стена, поэтому для полного покрытия потребуется огромное количество точек подключения внутри здания. Этот тип необходим для магистральной передачи данных.

Более длинные диапазоны позволяют передавать данные внутри зданий, но обладают более низкой скоростью и планируются для доставки конкретным абонентам.

Поэтому для конечных абонентов реальная скорость передачи предполагается на уровне 1-2 Гбит/с с задержкой в 1 миллисекунду. Так ли это много в сравнении с текущими 100 Мбит/с при 10 мс задержки у 4G?

На самом деле нет, поскольку для больших скоростей LTE Advanced на данный момент просто не готова инфраструктура: его скорости упираются даже не в число одновременных подключений, а в отсутствие магистральных сетей необходимой скорости.

Внедрение 5G потребует ещё большего, что вряд ли появится в ближайшее время.

Один из диапазонов и вовсе предполагается оставить для умной техники и прямых подключений между IoT-устройствами: именно в нем реализуется большое число одновременных подключений и минимальные задержки — за счет снижения скорости и размера единовременно передаваемого пакета.

Что сейчас происходит с 5G в России

В России, на первый взгляд, ситуация с внедрением 5G как минимум не хуже. Первые тесты технологии Pre-5G проведены в 2016-2017 «МегаФоном» совместно с Huawei, в результате была достигнута скорость 35 Гбит/с.

На данный момент опытные закрытые тестовые зоны действуют в Иннополисе и в Сколково. Первая полностью создана силами Huawei, вторая разработана и эксплуатируется при совместном участии «Ростелекома», Nokia и фонда «Сколково».

Первую общественную тестовую зону 5G‐интернета планируется запустить в Москве в 2019 году на территории Морозовской детской городской клинической больницы.

Причем в Москве для создания сетей 5G уже существует инфраструктура: для подключения базовых станций планируется использовать технологическую платформу МГТС 10G-PON («МТС» с Nokia).

Что ещё заметнее и важнее для создания полноценной сети пятого поколения, в стране существует «Национальный исследовательский институт технологий и связи», который проводит испытания и тестирования сетей 5G на российском (!) оборудовании и занимается анализом радиочастотного спектра для стандарта 5G.

Несмотря на радужное начало, в России появление нового типа связи на грани полного провала. Как и LTE Advanced.

Дорожная карта проектирования и внедрения 5G

Согласно «Концепции создания и развития сетей 5G/IMT-2020 в РФ»:

• диапазон 790-862 МГц выделен для сетей LTE-Advanced, задействован Воздушной Радионавигационной службой;
• диапазон 880-960 МГц выделен для GSM, 3G и LTE-Advanced, задействован Воздушной Радионавигационной службой;
• диапазоны 1,8-2,1 ГГц выделен LTE и 5G, задействован радиорелейными линиями и Минобороны РФ;
• диапазон 2,3-2,4 ГГц выделен 5G, ограничен для мобильного беспроводного доступа отечественного производства, Минобороны и МВД;
• диапазон 2,5-2,69 ГГц выделен LTE-Advanced, ограничен локально радиолокационными станциями;
• диапазон 30 ГГц и выше выделен для 5G, локально используется Минобороны.

Оставшиеся полосы частот обеспечивают, по мнению экспертов, недостаточное покрытие в наиболее важном, «городском» 5G среднего диапазона.

Микроволновые частоты свыше 30 ГГц относительно свободны, но не имеют практического значения для живых частных пользователей в пределах городской черты.

Проблемы 5G: торговые войны и вред для здоровья

Судя по всему, подобные проблемы пока не грозят новому стандарту связи только в Китае. Возможные перспективы роста и связь стандарта с «Интернетом вещей» заставляют проявлять регулирующие органы нездоровый интерес.

Как ни странно, в России регулирование 5G со стороны правительственных органов получило «зеленый свет». Однако наличие огромного числа военного и научно-исследовательского оборудования, работающего на соседних частотах, составляет большую проблему.

Аналогичные вопросы к внедрению будут во многих странах: миллиметровые волны активно используются для радиолокации, а диапазон 2-5 ГГц часто забит радиопереговорами спецслужб.

Но главный антипример касательно внедрения 5G — ситуация в США, где все частоты под 5G государство планирует национализировать для подконтрольного распределения, что может привести к тотальному контролю — как экономическому, так и политическому.

Что еще хуже, это в теории может позволить спецслужбам установить тотальный контроль в информационном пространстве.

Плоды уже есть: из всех тендеров уже выпал Huawei, обладающий наибольшим потенциалом для раннего внедрения (кстати, его вывели из участия в частотных аукционах Берлина).

Ранее с ними сотрудничал Intel, вынужденный отказаться от работы с китайской корпорацией. В одиночку развитие стандарта будет значительно сложнее.

Реальные достоинства 5G-соединения

Не стоит забывать, что миллиметровые волны признаются вредными для человека. Особенно при той мощности, что необходима для реализации обязательных возможностей 5G.

Интересно, что пока медики ссылаются на отсутствие статистики и уверяют в полной безопасности этой связи, хотя вред радиолокационных лучей известен уже давно.

Когда покупать устройство с поддержкой 5G?

Торговые войны серьезно замедлят разработку единого стандарта 5G и его внедрение. А потеряв 2-3 года, он окончательно сдаст позиции более удобной современной версии Wi-Fi.

В ближайший год не имеет смысла ждать что-то большее, чем тестовые зоны 5G. Возможно, в 2020 появятся первые пилотные зоны для работы гражданских серийных устройств и простых пользователей.

Серьезные зоны покрытия появятся не раньше, чем в 2023-2025 годах. К тому моменту 5G-модемы заметно подешевеют и станут привычными. А купленный сегодня смартфон с соответствующей поддержкой дважды устареет.

И это — в лучшем случае, если место 5G не заменит более перспективная технология.

🤓 Хочешь больше? Подпишись на наш Telegramнаш Telegram. … и не забывай читать наш Facebook и Twitter 🍒 iPhones.ru Не ждите.

Что такое 5G?

5G (fifth generation) — это сокращённое название пятого поколения мобильной связи, которое придёт на смену существующим сейчас 3G и 4G. За этим сокращением скрывается целый набор технологий, многие из которых ещё находятся на стадии разработки. Завершение этапа тестирования и утверждение стандартов ожидается не ранее 2020 года.

В чём главные отличия 5G от существующих стандартов?

Внедрение пятого поколения мобильных сетей обещает стать революционным прорывом в области связи за счёт следующих нововведений:

• Массивные MIMO. Эта технология подразумевает использование нескольких антенн на приёмопередатчиках. В результате скорость передачи данных и качество сигнала возрастёт пропорционально количеству антенн за счёт разнесённого приёма.
• Новые диапазоны. Сегодня сети LTE занимают частоты ниже 3,5 ГГц. Стандарты 5G подразумевают использование более высокочастотных диапазонов. Это позволит избавиться от помех, однако заставит увеличить мощность передатчиков и более плотно размещать базовые станции.
• Network slicing (нарезка сети). Эта технология позволяет мобильным операторам разворачивать логически изолированные сети, каждая из которых будет выделена под определённые нужды, например для интернета вещей, широкополосного доступа, трансляции видео и так далее. Таким образом мобильная сеть нового поколения сможет более гибко подстраиваться под различные применения.
• D2D (Device-to-device). Устройства, находящиеся неподалёку друг от друга, смогут обмениваться данными напрямую.

Что мы получим от внедрения 5G?

Первое и самое важное следствие внедрения 5G — значительное увеличение скорости передачи данных. В ходе предварительного тестирования было зафиксировано достижение пиковых показателей на уровне 25,3 Гбит/с. Если говорить о реальных скоростях, которые ждут обычных пользователей, то в 5G они достигнут 10 Гбит/с.

Это значит, что вы сможете загружать фильмы в разрешении Full HD за считаные секунды.

Для сравнения: сейчас максимальная скорость 4G у абонентов редко превышает 100 Мб/с. Большая пропускная способность сети пригодится для прямых трансляций видео высокой чёткости, работы приложений виртуальной реальности, организации систем удалённого обучения.

Ещё 5G уменьшает задержку сигнала до 1 миллисекунды. Напомним, что сейчас задержки могут достигать 10 миллисекунд в сетях 4G и 100 миллисекунд в 3G. Улучшение этого показателя позволит использовать мобильное подключение даже в тех ситуациях, когда критически важное значение имеет время отклика. Например, для дистанционного управления сельхозтехникой, промышленными роботами или беспилотными автомобилями.

Глобальное распространение сетей пятого поколения приведёт, скорее всего, к постепенной смерти Wi-Fi. Ваш смартфон, планшет или ноутбук всегда и везде будут иметь доступ к интернету, независимо от того, есть рядом роутер или нет.

Мой смартфон будет работать в новой сети?

Нет. Для использования всех возможностей сетей следующего поколения понадобится приобрести смартфон, который их поддерживает. Уже известно о скором выпуске нескольких таких устройств. В их числе Xiaomi Mi Mix 3, Samsung Galaxy S10, Motorola Moto Z3, ZTE 5G, Huawei Mate Flex, Oppo F11 Pro, Nokia 10 и некоторые другие.

Однако не спешите оказаться в первых рядах покупателей. Технология 5G активно развивается, её стандарты окончательно ещё не утверждены. Вполне возможно, что финальная реализация будет несколько отличаться от текущей, поэтому продающиеся сейчас устройства быстро устареют. К тому же мобильные сети 4G ещё далеко не полностью исчерпали потенциал своего развития.

Когда ждать?

Сейчас во многих странах проводятся испытания 5G. Полноценный запуск первых сетей нового поколения планируется не ранее 2020 года. Скорее всего, это произойдёт в азиатском регионе.

Что касается России, то в первом квартале 2019 года будет утверждена концепция создания и развития сетей 5G, а к концу 2019-го — выделены диапазоны частот. К концу 2020 года будут запущены первые пилотные проекты по внедрению сети пятого поколения. Таким образом, широкого распространения новой технологии можно ожидать не ранее, чем через 3–4 года.

Десять лет назад никто из нас даже не мечтал о быстром мобильном интернете где-нибудь за городом на рыбалке. Или просмотре видео на YouTube в палатке в лесу. Абсурд! Но такова была реальность.Сегодня мы можем делать это практически из любой точки страны прямо с экранов наших смартфонов. Комфортный веб-серфинг и прослушивание потоковой музыки – без проблем, а просмотр видео может быть затруднителен только в настоящей глуши. Мы быстро привыкли к хорошему, не так ли? В обозримом будущем нас ждет еще более интересное – цифровые беспроводные сети, которые в несколько раз быстрее сегодняшних и объединены под логичным названием 5G.

Пятое поколение – все онлайн

Мобильные сети пятого поколения (или 5G) – это своего рода последнее обещание, что интернет-соединения, наконец, освободятся от оков кабеля. И все устройства, имеющие операционную систему и интернет-потребности, смогут получать и отправлять данные без подключения к коммутатору. Новое поколение беспроводного стандарта сделает значительный и большой шаг вперед. Это позволит массово использовать автономные транспортные средства (без водителей), дроны для доставки заказов из интернет-магазинов, и, вероятно, вытеснит традиционный домашний Wi-Fi.По словам разработчиков, теоретически достижимая скорость загрузки данных в сетях 5G может достигать фантастических 10 000 Мбит/с. Это в несколько раз больше максимума 4G. Вот небольшое, но отличное сравнение: если через 3G (с его максимальными возможностями) скачивание песни в формате MP3 занимает около 15 секунд, то через 5G за то же время (и даже быстрее) можно будет скачать полнометражный фильм.

2, 3, 4… 5 скорость

Интересно, что телекоммуникационные компании создают всю необходимую инфраструктуру и внедряют новый стандарт в течение примерно 10 лет. В 1982 году появились первые так называемые 1G-сети, которые функционировали, связывая аналоговые сотовые телефоны. В 1992 году мы увидели запуск 2G – или цифровых мобильных сетей (GSM), а в 2003 году все говорили только о 3G. Нынешние скоростные 4G-сети стали реальностью в 2011 году, принеся комфорт в коммуникацию. Таким образом, следуя этой зависимости, мы можем предположить, что от запуска следующего поколения мобильных сетей нас отделяют два или три года.Как и любой стандарт, 5G не является делом только одной компании. Для этой цели существует специально созданная организация под названием Next Generation Mobile Networks (NGMN), которая объединяет и синхронизирует работу ученых и инженеров, производителей и поставщиков услуг. Все они создают следующее поколение коммуникаций.И хотя стандарт 5G еще не завершен, очевидно, он будет значительно лучше 4G. Он позволит отправлять и получать гораздо больше данных, чем предыдущие технологии, и сможет одновременно обслуживать гораздо большее количество пользователей без засорения частот. Если вы были на концерте, футбольном матче или на любом другом мероприятии с большим скоплением людей, уткнувшихся в свои смартфоны, то уже знаете, что в таких местах мобильный интернет может работать очень медленно.Кроме того, новая технология будет потреблять меньше энергии и, следовательно, гаджеты будут работать дольше. Вам реже придется искать зарядный адаптер. А еще 5G будет способствовать дальнейшему расширению интеграции интернета в так называемый «Интернет Вещей» (Internet of Things), в котором с компьютерами и смартфонами будут соединены телевизоры, холодильники, автомобили, дроны и любая другая техника. Даже ваш тостер.

Между мостами поколений

Несмотря на свой огромный потенциал, технология 5G должна иметь обратную совместимость с предыдущем поколением, верно? В противном случае, кому нужна сеть, которая не «понимает» телефоны без поддержки 5G. Но для того, чтобы они «говорили на одном языке», необходимо, чтобы каждый имел привычную схему работы.Сотовые телефоны представляют собой двухсторонние радиостанции. Они преобразовывают голос в цифровой сигнал в режиме реального времени и отправляют его в радиоэфир. И это касается не только голоса (телефона), но и всех видов современных коммуникаций – видео, чат, интернет.Поскольку количество радиочастотных каналов (полос) ограничено, а число людей, которые хотят пользоваться «благами» телефонов постоянно растет, сотовая связь разделена на отдельные участки (ячейки), которые пересекаются и передают сигнал друг другу. Отвечают за это базовые станции и их антенны – большие серо-белые удлиненные прямоугольники, которые вы можете увидеть на любом высотном здании. Связавшись с такой станцией, телефон передает ей свои данные, а она в свою очередь отправляет их на следующую станцию. Когда вы перемещаетесь из одного места в другое, сигнал вашего телефона переключается на следующую станцию, когда охват предыдущей снижается или исчезает. Таким образом, одна и та же частота GSM может многократно использоваться миллионами пользователей в городе без перегрузок или существенного замедления.Сегодня во многих городах мира и России обеспечено полное покрытие сетью 4G (LTE – Long-Term Evolution), которая настолько быстра, что без проблем позволяет проводить видеоконференции и смотреть потоковое видео без задержек. Однако массовое распространение смартфонов, сопровождаемое их низкими ценами и дешевизной мобильного интернета, приводит к тому, что все больше и больше людей общаются в видеочатах, делятся фотографиями и т.д. Все эти миллионы устройств используют одни и те же частоты; они заполняются, и, следовательно, у всех пользователей начинает падать скорость соединения.Для решения проблемы отсутствия частот поставщики услуг решили переключиться на другие частоты, миллиметровые – типичные для поколения 5G.

Миллиметровый диапазон = больше пользователей и больше скорости

Радиосигналы характеризуются определенной длиной волны. Чем она короче, тем выше частота. Радиосигналы 5G будут использовать длину волны от 30 до 300 ГГц, которая попадает в миллиметровый диапазон. Таким образом, 5G считается технологией миллиметрового диапазона.Очень высокая частота сигналов имеет огромное значение. Говоря другими словами, 5G будет достигать невероятной ширины полосы пропускания, т.е. сможет одновременно «принять» огромное количество людей (устройств), а также получать и отправлять неизмеримо большие объемы данных.Но где же «подводные камни»? Есть ли минусы или недостатки?Конечно, они есть. Более высокие частоты означают… меньший охват. И если, скажем, 3G и 4G могут покрыть целый район с одной ячейкой, то сигнал мобильной сети пятого поколения будет достаточно сильным в нескольких кварталах. 5G не может покрывать большие расстояния: из-за малой длины волны сигнал с большим трудом преодолевает препятствия. И любая бетонная стена или даже ветка дерева может существенно повлиять на его мощность. 5G – это технология, которая лучше всего работает в зоне прямой видимости и обеспечивает высокий уровень сигнала, если станция находится неподалеку.Но давайте перейдем к положительным сторонам. 5G обещает минимальную задержку сигнала между двумя подключенными устройствами. Если у 4G задержка связи составляет около 70 миллисекунд, то у 5G этот показатель будет не более 1 миллисекунды. А это означает гораздо более высокую производительность, особенно в некоторых случаях. Возьмем, к примеру, автомобили без водителей. Безопасное дорожное движение множества таких машин может быть обеспечено только путем создания подходящих для этого условий. В частности, между ними должна быть налажена постоянная стабильная связь. А теперь представьте, к чему может привести задержка связи, когда беспилотные машины движутся на большой скорости, следя при этом за сотней сторонних объектов. Сокращение задержки примерно в 50-100 раз существенно улучшит «реакцию» беспилотных автомобилей и, соответственно, снизит риск несчастных случаев.

Новые правила, новая инфраструктура

Запуск мобильных сетей пятого поколения подразумевает создание новой инфраструктуры. Базовые станции этой технологии будут отличаться, работая на других частотах, потребляя меньше энергии и т.д. Но телекоммуникационные компании вряд ли начнут строить новые сотовые вышки для того, чтобы покрыть сигналом заданную область: скорее всего, они будут устанавливать новые миниатюрные ячейки на существующие вышки, здания и другие объекты. Ячейки 5G будут покрывать область около 250 метров в каждом направлении. Пользователи будут подключаться к ним через беспроводной модем (телефон или другое устройство), и благодаря огромным преимуществам, таким как скорость и ширина канала, домашние пользователи больше не будут нуждаться в каких-либо сетевых кабелях.Однако, поскольку миллиметровые волны сигнала 5G имеют более слабую проникающую мощность, чем 4G, операторам придется создать очень плотную инфраструктуру для обеспечения хорошего обслуживания. Подобно Wi-Fi, 5G потребует большого количества базовых станций на близком расстоянии друг от друга, чтобы пользователи могли быть всегда онлайн. И это будет стоить денег. Много денег. В крупных странах, таких как США, инвестиции в 5G составят порядка 20-30 миллиардов долларов, за которые в конечном итоге заплатят пользователи.Некоторые крупные мобильные операторы уже тестируют pre-5G версии стандарта (как это было во время зимних Олимпийских игр в Корее). Это может означать, что у них уже есть утвержденный стандарт, но это не так. На самом деле, никто не знает, какими будут окончательные спецификации. Таким образом, вопрос необходимости покупки 5G-совместимого телефона встанет перед нами не раньше, чем через несколько лет.

Давайте помечтаем о 5G и… даже о 6G

Что нам делать, когда появятся мобильные сети пятого поколения. Для начала всем нам придется купить новый смартфон. Наши текущие телефоны, скорее всего, будут работать в новой сети, но не будут поддерживать ее возможности.5G сделает массовыми новые технологии, такие как виртуальная реальность. Почти наверняка через несколько лет вы сможете легко подключить комплект VR (очки, шлем) к своему телефону и наслаждаться полностью измененной реальностью.Но технологичные компании всегда смотрят немного дальше, инвестируя в более серьезные и революционные системы, которые могут изменить образ жизни общества. Беспилотные автомобили, беспилотные летательные аппараты и системы коммуникации между ними смогут перевернуть наши представления о транспорте, и 5G поможет сделать их безопаснее. Автоматизированные поставки грузов дронами, скорее всего, станут частью повседневной жизни, а системы видеонаблюдения, направленные на повышение безопасности жизни и уровня правопорядка будут вездесущими. Если в настоящее время камеры наблюдения есть во многих местах, я гарантирую, через 10 лет они будут буквально повсюду.Годом, когда 5G начнет захватывать планету, станет 2019-ый или более вероятно – 2020-ый. После этого можно будет начинать готовится к следующей революции – 6G, потому что финские инженеры из Университета Оулу уже работают над этим стандартом. Он называется 6Genesis, а его спецификации должны будут быть готовы через 8 лет. Пока ясно, что он, вероятно, будет использовать еще более высокие частоты – терагерцы, и будет основан на искусственном интеллекте. Метки: 5G

Сеть 5g – это пятое поколение мобильной связи, принципиально новый технологический стандарт телекоммуникаций. Для потребителей, главные особенности этой технологии – это высокая скорость передачи данных, достигающая 1-2 Гбит/сек, возможность прямых соединений между устройствами (D2D) в обход вышек сотовой связи, а также более низкий расход батареи в мобильных телефонах, планшетах и модемах. За счёт указанных плюсов и преимуществ, технология 5g даёт отличную базу для бурного роста интернета вещей, устройств виртуальной реальности и трансляции сверхчёткого видео.

5G Интернет в России полноценно планируется запустить в 2022 году. По планам Правительства Российской Федерации массовое строительство и запуск сетей пятого поколения начнется в конце 2021 года. Частоты, доступные операторам связи будут определены в конце этого года.

Технические характеристики 5G

Возможности и применение 5G в жизни и в бизнесе

Для рядового пользователя в России поколение 5g связи даст возможность загружать фильмы за 15 секунд, использовать устройства виртуальной реальности с полным погружением (например, оказаться на стадионе во время спортивного матча или концерта) или играть в продвинутые многопользовательские игры.

Возможности стандарта 5G позволяют поддерживать устойчивую связь с объектами, движущимися на скорости до 500 км/ч без задержек, что даст возможность создать полноценную инфраструктуру для беспилотного транспорта, будь то поезда, грузовые или легковые автомобили, летательные беспилотники.

В промышленных отраслях это даст возможность массового применения роботов на производстве.

В сельском хозяйстве России будет возможно полностью удаленное управление фермерскими хозяйствами, от комбайнов до автоматизированных коровников и мониторинга полей.

В образовании будут массово распространены устройства виртуальной реальности, позволяющие видеть картинку и манипуляции опытного профессионала своими глазами от первого лица.

В медицине будет возможно проводить удаленные операции. Когда опытный хирург из другого города сможет подключиться к операционной маленькой больницы и произвести сложные профессиональные вмешательства.

Это лишь малый перечень того, для чего нужен 5G в России. После широкого распространения новой технологии, эксперты ожидают полное вытеснение Wi-Fi и домашних роутеров из обихода. Если мобильные сети 5G будут доступны везде, нет смысла в каждой квартире выстраивать отдельную беспроводную сеть.

Операторы 5G в России

В России над созданием мобильной связи 5G работают операторы: Билайн, МТС, Мегафон и Tele2. Они тесно сотрудничают с вендорами Huawei, Nokia и Ericsson, которые помогают им разрабатывать необходимое оборудование и конечные устройства.

• Мегафон развернул первую сеть в России на площадке Санкт-Петербургского экономического форума. Реальная скорость передачи 5G составила 1,24 Гбит/сек. Позже на другом мероприятии – Нижнегородском бизнес-саммите была взята планка в 5 Гбит/сек.
• МТС проводила пилотные запуски сотовой связи 5g во время Чемпионата мира по футболу. Реально достигнутая скорость – 4,5 Гбит/сек на оборудовании Nokia. Кроме этого, МТС планирует использовать технологии от Ericsson и Samsung.
• Теле2 подписал договор с Nokia для построения 5g networks.
• Билайн полноценных запусков сетей 5G и тестирований не проводил.

Кроме этого, российские операторы выразили готовность совместно использовать диапазон 3,4-3,8 ГГц и совместно развивать инфраструктуру. Что позволит существенно сократить расходы на запуск, примерно на 300-500 млн рублей. Есть прогноз, что к 2025 году сотовая связь 5G в России будет доступна 80% жителей нашего государства.

Смартфоны с поддержкой сетей пятого поколения будут стоить в магазинах России на 200-300$ дороже, чем нынешние модели, поддерживающие 4G.

Александр Горбатько, руководитель Департамента информационных технологий Москвы: Мы готовы к внедрению и развитию сети связи поколения 5G в Москве. На 2019 год мы планируем, что в столице будет развернута тестовая зона. В ближайшее время стандарт 5G станет основой для развития городских проектов во всех сферах общественной жизни — от образования до транспорта и ЖКХ.

Особенности и принцип работы

В настоящее время, ещё нет устоявшихся практик использования сетей пятого поколения, но уже сейчас можно отметить преимущественно таких особенностей, как:

• полный дуплекс,
• massive MIMO,
• маленькие соты,
• миллиметровые волны с длиной волны 5G от 1 до 10 мм (от 30 до 300 ГГц),
• формирование луча.

К числу минусов можно отнести то, что миллиметровые волны не способны легко проходить сквозь стены зданий, а также серьезно затухают в дождь, снег и листопад. Чтобы это обойти эти особенности 5G, будет использована такая разработка, как малые соты. Это миниатюрные базовые станции, которые будут располагаться каждые 250 метров в зоне покрытия. Подобная сеть из тысяч маленьких ретрансляторов от базовых станций, способа обойти все сложности рельефа и погодных условий. Скорее всего, они будут размещены на зданиях и фонарных столбах.

При прямой видимости, дальность 5G можно оценить в 1-2 километра. В городских условиях России, 300-700 метров. Для профессионалов более детальная информация представлена на график ниже.

Ещё одна новая технология 5G сети – это massive MIMO. Например, существующие базовые станции 4G сегодня поддерживают, в среднем, 12 портов. Восемь портов на передачу данных и 4 порта на приём. Базовые станции сети связи 5G могут иметь 100 портов и соответствующее количество узконаправленных антенн. За счёт этого пропускная способность увеличивается в 22 раза.

Ещё более продвинутыми стандарт связи делает технология beamforming или «формирование луча». Эта система сигнализации, развернутая между базовыми станциями, которая помогает определить и задействовать оптимальный маршрут передачи сигнала к конкретному пользователю. Один из её дополнительных плюсов – это снижение помех в передаче данных при использовании большого количества антенн.

Современные смартфоны должны принимать и передавать данные по очереди, если они работают на одной частоте. Либо, если устройство хочет передавать и принимать сигнал одновременно, оно должно делать это на разных частотах. Принцип 5G таков, что все устройства в рамках этой технологии, могут и принимать, и передавать сигналы одновременно. Эта технология имеет название «полный дуплекс». Это удваивает пропускную способность любой сети передачи данных. Минусом полного дуплекса является неприятный эффект эха. Он возникает, потому что передающая антенна мобильного устройства находится рядом с принимающей антенной, которая ловит этот сигнал. Поэтому, во все устройства, по умолчанию, включается технология эхоподавления.

Ульф Эвальдссон (Ulf Ewaldsson), старший вице-президент Ericsson: Сокращение радиуса действия сот в плотных сетях, а также интеллектуальные возможности «спящего» режима базовых станций, минимизация сигнального трафика при обнаружении сети и синхронизации должны значительно уменьшить энергопотребление в сетях пятого поколения.

Поддерживает ли мой смартфон сигнал 5G?

Текущие смартфоны не поддерживают новый стандарт связи, поэтому пользователям придется купить новые мобильные телефоны. В настоящее время, в розничную продажу в России поступают такие модели, как:

1. Huawei Mate Flex,
2. Nokia 10,
3. Samsung Galaxy S10,
4. Xiaomi Mi Mix 3,
5. Motorola Moto Z3,
6. LG V50 ThinQ,
7. ZTE 5G,
8. Oppo F11 Pro.

Кто придумал 5G?

Над стандартом работало множество международных организаций и коммерческих компаний. Формально, автором разработки можно назвать Международный союз электросвязи. Рабочее название проекта для специалистов — IMT-2020.

Безусловно, новый стандарт ожидают самые высокие и радужные перспективы. Как минимум, в развитых странах вроде США, Китая, Южной Кореи и ряда других передовых игроков на этом рынке, включая Россию.

5G — это новое поколение высокоскоростного беспроводного интернета. По скорости он превосходит 4G по крайней мере в 10 раз, и даже быстрее, чем большинство людей получают из дома через проводную широкополосную связь!

Хотя это может показаться впечатляющим, также трудно понять, что это действительно означает для вас, когда вы используете свой телефон или загружаете что-то дома на свой компьютер. Как 5G будет быстрее, когда дело доходит до обычных задач, таких как загрузка приложений и потоковая передача фильмов?

Легко говорить о том, насколько 5G изменит мир, как, например, расширение возможностей VR и AR, голографические телефонные звонки, взаимосвязанные умные города и т. д. Однако, чтобы понять, насколько быстрым является 5G, давайте посмотрим на более реальный, реальный мир примеров.

Скорость 5G: что требуют стандарты

Чтобы сеть считалась 5G, она должна соблюдать определенные правила, установленные такими управляющими органами, как 3GPP. Одна из этих спецификаций — скорость загрузки и выгрузки.

Заметка: загрузка происходит, когда вы получаете информацию, отправленную с серверов в Интернете (загрузка приложений, потоковое воспроизведение фильмов и музыки и т. д). Загрузка — это когда вы отправляете информацию на сервер в Интернете (отправляете изображения через Facebook, загружаете видео на YouTube, размещаете свой собственный веб-сайт и т. д).

Существует минимальная пиковая скорость загрузки и минимальная, пиковая скорость загрузки для сети, которая будет называться сетью 5, что означает, что каждая базовая станция 5G должна поддерживать скорости как минимум так быстро:

— Пиковая скорость загрузки 5G: 20 Гбит / с (гигабит в секунду) или 20 480 Мбит / с (мегабит в секунду).

— Пиковая скорость загрузки 5G: 10 Гбит / с (гигабит в секунду) или 10 240 Мбит / с (мегабит в секунду).

Заметка: имейте в виду, что эти скорости идентичны, они просто используют другую единицу измерения. Также помните, что биты, не совпадают с байтами (вышеуказанные измерения записаны в битах).

Поскольку в каждом байте содержится восемь битов, для преобразования этих скоростей 5G в мегабайты (МБ) и гигабайты (ГБ) их необходимо разделить на восемь. Многие измерения в этих единицах, а не в мегабитах и гигабитах, поэтому важно понимать и то, и другое.

Есть те же скорости 5G, но в байтах вместо битов:

— Пиковая скорость загрузки 5G: 2,5 ГБ / с (гигабайт в секунду) или 2560 МБ / с (мегабайт в секунду).

— Пиковая скорость загрузки 5G: 1,25 ГБ / с (гигабайт в секунду) или 1280 МБ / с (мегабайт в секунду).

5G также имеет минимальные требования к задержке. Задержка относится к промежутку времени между отправкой данных вышкой сотовой связи и получением данных устройством-получателем (таким как ваш телефон).

5G требует минимальной задержки всего 4 мс, при условии, что идеальные условия соблюдены, но может упасть до 1 мс для некоторых видов связи, особенно для сверхнадежных и с малой задержкой связи (URLLC).

Заметка: для сравнения, задержка в сети 4G может составлять около 50–100 мс, что в два с лишним раза быстрее, чем в старой сети 3G!

Фактическая скорость сети 5G

Измерения, перечисленные выше, являются отражением скоростей 5G в идеальных условиях без задержки и помех, и только если ваше устройство является единственным, использующим эту ячейку 5G.

Заметка: каждая ячейка 5G поддерживает, как минимум, один миллион устройств на каждый квадратный километр. Скорость загрузки и выгрузки делится поровну между всеми устройствами в одной ячейке.

Другими словами, мобильные пользователи, вероятно, не будут испытывать пиковых скоростей загрузки / выгрузки. Однако эти скорости можно получить, если вы используете выделенную систему с фиксированным беспроводным доступом (FWA), где вам не нужно делить пропускную способность с другими пользователями.

Например, британский оператор мобильной связи Three достиг колоссальной скорости загрузки 2 Гбит / с в среде с фиксированным беспроводным доступом (FWA), но Three ожидает, что обычный пользователь получит всего 80-100 Мбит / с.

Тем не менее, насколько быстро 5G, на самом деле? Если бы вы попробовали прямо сейчас, каких скоростей интернета вы могли бы ожидать?

К сожалению, ответ не так прост. Фактическая скорость 5G зависит не только от того, где вы находитесь, когда вы получаете доступ к сети, но и от других факторов, таких как аппаратное обеспечение, которое вы используете, скорости, на которые способна сеть, сколько других пользователей совместно используют 20+ Гбит / с, и какой тип помех действует между вами и сотовой связью 5G.

Verizon — одна из первых компаний, выпустивших 5G в Соединенных Штатах, поэтому мы можем взглянуть на данные их реальных клиентов, чтобы увидеть, насколько быстрым сейчас является 5G с современными технологиями. Рассматривая конкретно эти цифры, мы видим, что домашний пользователь Verizon 5G на FWA может получить скорость от 300 Мбит / с до 1 Гбит / с. Пользователи сообщают, что не только широкополосный сервис Verizon 5G гарантирует такие скорости.

Помимо статистики, которую мы можем собрать сегодня с живыми сетями 5G, это спекуляции, сделанные операторами. Например, T-Mobile сообщает, что 450 Мбит / с — это средняя скорость, которую пользователь может ожидать, когда его сеть будет запущена в 2019 году. T-Mobile также заявляет, что некоторые пользователи 5G могут получить скорость до 4 Гбит / с к 2024 году.

Некоторые компании измеряли гораздо более высокие скорости 5G. Японская технология NTT DOCOMO достигла более 25 Гбит / с во время испытания 5G в 2018 году на движущемся транспортном средстве.

Что значит беспроводная скорость 5G для вас

Как мы уже упоминали выше, без примеров может быть трудно представить, что вы можете сделать в сети 5G против сети 4G или любого другого медленного соединения.

Примите во внимание следующее: вы загружаете фильм размером 3 ГБ, используя сети 5G, 4G, 4G LTE и 3G. Вот как много времени может потребоваться для загрузки фильма в этих различных типах мобильных сетей (с использованием реалистичных скоростей, а не пиковых скоростей):

— 3G: 1 час, 8 минут 1;

— 4G: 40 минут 2;

— 4G LTE: 27 минут 3;

— Гигабитный LTE: 61 секунда 4;

— 5G: 35 секунд 5.

Заметка: помните, что эти цифры только средние. Если бы ваше соединение 5G достигало скорости 20 Гбит / с, тот же фильм мог быть сохранен в мгновение ока, всего за одну секунду.

Вот еще несколько примеров того, как много времени потребуется для загрузки файлов разного размера в сети 5G, при разных скоростях:

— 1 Гбит / с: две секунды для загрузки 75 изображений JPG (всего 300 МБ);

— 5 Гбит / с: восемь секунд для загрузки двух полных сезонов Office (около 5 ГБ) через Netflix;

— 15 Гбит / с: одна минута, чтобы загрузить 105 ГБ архив ваших данных, сохраненных онлайн;

— 20 Гбит / с: менее двух минут для загрузки Avatar: Special Edition (276 ГБ).

Конечно, все ваши онлайн-действия выполняются быстрее на 5G, но просмотр действительно больших файлов, как в приведенных выше примерах, действительно показывает, как невероятно быстрые вещи собираются получить.

1) Если скорость соединения 3G составляет 6 МБ / с (0,75 МБ / с), загрузка файла 3 ГБ (3 072 МБ) займет более часа (3072 / 0,75 / 60).

2) При средней скорости загрузки 10 МБ / с (1,25 МБ / с) фильм объемом 3 ГБ (3 072 МБ) можно полностью загрузить всего за 40 минут (3072 / 1,25 / 60).

3) Учитывая среднюю скорость загрузки 15 МБ / с (1,87 МБ / с) для 4G LTE, вы можете загрузить файл 3 ГБ (3,072 МБ) всего за 27 секунд (3072 / 1,87 / 60).

4) При скорости загрузки 400 МБ / с (50 МБ / с) загрузка файла 3 ГБ (3 072 МБ) займет чуть более минуты (3072/50).

5) Предполагая, что скорость загрузки составляет 700 МБ / с (87,5 МБ / с), файл размером 3 ГБ (3072 МБ) может быть загружен всего за 35 секунд (3072 / 87,5).

Вернуться

Похожие новости

Что такое скорость компьютерной сети?

Вместе с базовой функциональностью и надежностью производительность компьютерной сети определяет ее

Что такое Samsung Galaxy Watch?

Samsung Galaxy Watch — это не первый выход компании в смартвэки, но они представляют собой большой

Samsung выпускает USB накопитель Thunderbolt 3

Samsung выпустил новое портативное решение для хранения данных. Портативный SSD X5 Samsung является

Как проверить скорость интернета speedtest сервисом

Многие люди пользуясь интернетом, неоднократно замечали, что скорость заявленная провайдером, как