Почему и как 5G изменит все: технологии, поэтапное внедрение и элементная база для абонентского оборудования

Содержание
  1. Немного истории
  2. Что такое 5G?
  3. 5G в мире
  4. Ключевые показатели стандарта 5G и технологии
  5. Частота и ширина полос
  6. Massive MIMO и Beam Forming (формирование луча)
  7. SRS (Sounding Reference Signal, излучение опорного сигнала)
  8. Network Slicing или «Нарезка сети»
  9. Сценарии и примеры оказания услуг мобильной связи в сетях 5G
  10. Вред сетей 5G: мифы или реальность?
  11. Опасность для человека
  12. Коронавирус и 5G
  13. Опасность для окружающей среды
  14. Опасны ли сети и вышки 5G?
  15. В чём главные отличия 5G от существующих стандартов?
  16. Что мы получим от внедрения 5G?
  17. Зачем нам 5G на самом деле?
  18. 5G обеспечивает более высокую емкость сети
  19. Технология 5G позволяет снизить время задержки до 1 мс
  20. Дата выхода 5G в России
  21. Планы
  22. 5G работает иначе, чем 4G
  23. Мой смартфон будет работать в новой сети?
  24. Почему люди верят в опасность вышек 5G?
  25. 5G намного быстрее, чем 4G
  26. Тарифы и стоимость 5G в России
  27. 5G не повлияет на цены сотовых операторов
  28. 5G повысит цены сотовой связи
  29. Скорость передачи данных
  30. Что может делать 5G, чего 4G не может?
  31. Новые радиочастоты в использовании
  32. 5G: выводы
  33. В каких странах уже работает 5G интернет

Немного истории

Буква G в названии очередного стандарта мобильной связи – это сокращение от Generation, «поколение». То есть, 5G – это уже пятое поколение мобильных сетей. Коротко рассмотрим особенности четырех предыдущих.

Сети 1G появились в 1980-х годах. Их основное отличие состояло в том, что они были аналоговыми, а не цифровыми. Это накладывало серьезные ограничения на скорость передачи данных и возможности связи.

В 1991 году в Финляндии впервые начала работать сеть, использующая стандарт 2G. Это было революционное событие, ведь связь стала цифровой, и это повлекло за собой ряд принципиальных изменений:

  • данные теперь шифровались;
  • кроме разговоров, абонентам стали доступны SMS и MMS.

Модификации 2,5G (GPRS) и 2,75G (EDGE) несколько повысили скорость передачи данных и дали возможность подключаться к интернету. Новое поколение 3G стало распространенным стандартом связи в 2000-х годах и работало на основе пакетной передачи данных. Доступ в интернет уже становился нормой.

Поколение 4G распространялось с 2010 года. Скорость передачи данных выросла: у абонентов исчезли проблемы с интернет-играми, просмотром видео онлайн, а также видеосвязью.

И вот теперь – 5G . В чем же оно превосходит предшественников?

Что такое 5G?

5G – это очередное поколение мобильных сетей, которое собирается прийти на смену четвертому. Помимо улучшения качества связи должна увеличиться энергоэффективность, а также скорость передачи данных через интернет. Именно последний аспект больше всего интересует людей, активно следящих за технологиями.

Чтобы осознать преимущество нового стандарта по сравнению со старыми образцами, достаточно сравнить скорость интернета в мобильных сетях на разных этапах развития (в скобках указан год ввода в эксплуатацию):

  • 1G (1984) – 2 Кбит/с;
  • 2G (1991) – 14,5 Кбит/с;
  • 2,5G (1999) – 400 Кбит/с;
  • 3G (2002) – 3,6 Мбит/с;
  • 3,5G (2007) – 42 Мбит/с;
  • 4G (2010) – 1 Гбит/с;
  • 5G (2018) – 6,5 Гбит/с.

Пятое поколение является самым быстрым, но при этом указанное значение пиковой скорости со временем может увеличиться. Так происходило с 4G, где на старте показатель не превышал 100 Мбит/с. Совсем немного времени остается до того момента, когда скорость мобильного интернета позволит моментально скачивать фильмы и другие большие файлы.

5G в мире

Хотя сеть 5G дошла до массового пользователя еще в 2018, она продолжает тестироваться. Актуальный стандарт поддерживается далеко не в каждой стране мире. А текущая карта 5G выглядит весьма неравномерной.

На коммерческой основе сети пятого поколения запущены лишь в нескольких странах:

  • США;
  • Великобритания;
  • Германия;
  • Южная Корея;
  • Китай.

Но в то же время во многих государствах идет тестирование технологии, поэтому совсем скоро карта 5G может значительно расшириться. К примеру, в 2020 ожидается запуск в Канаде, Мексике, Бразилии, Сингапуре и Японии. А развивающиеся страны должны подключиться к новым сетям спустя еще один год. Также необходимо отметить, что в большинстве регионах на первых порах будет доступен лишь миллиметровый диапазон 5G, в то время как самым популярным станет диапазон ниже 6 ГГц.

Ключевые показатели стандарта 5G и технологии

5G (от англ. fifth generation — пятое поколение) — поколение мобильной связи, работающее в соответствии со стандартами телекоммуникаций, следующих за существующей технологией LTE (4G).
Консорциум 3GPP начал формирование спецификации 5G-NR (NR – New Radio, технология радиодоступа для сетей подвижной связи 5-го поколения) в 2015 году. Тогда были озвучены планы по подготовке спецификаций. В соответствии с этими планами 1-ая фаза спецификаций должна была завершиться до второй половины 2018 года (в рамках релиза 15 3GPP), а 2-я фаза – до декабря 2019 года (в рамках релиза 16 3GPP). На данный момент 1-ая фаза завершена с задержкой на год, а 2-ая смещена на третий квартал 2020 года.

Стандарты и спецификации 3GPP созданы участниками рынка и учитывают самые разные бизнес-задачи, у каждой из которых, конечно же, есть свои специфичные требования. Так, рекомендация 3GPP TR 38.913 определила следующие ключевые показатели сетей нового поколения:

  • пиковая скорость передачи данных на линии вниз (Downlink) 20 Гбит/с (спектральная эффективность 30 бит/с/Гц);
  • пиковая скорость передачи данных на линии вверх (Uplink) 10 Гбит/с (спектральная эффективность 15 бит/с/Гц);
  • минимальная задержка в подсистеме радиодоступа для сервисов URLLC — 0,5 мс, для сервисов eMBB — 4 мс;
  • максимальная плотность подключенных к сети в городских условиях устройств из мира IoT – 1’000’000 устройств/кв.км;
  • автономная работа устройств из мира IoT без подзарядки аккумулятора в течение 10 лет;
  • поддержка мобильности при максимальной скорости передвижения объектов 500 км/ч.

А теперь коротко о некоторыхтехнологиях, через которые собственно имплементация сетей пятого поколения становится возможной.

Частота и ширина полос

Спецификация 3GPP TS 38.211 V1.2.0 (2017-11) определила новые полосы радиочастот для 5G (см.табл.1) и разделила их на два блока частот: FR1 (частоты до 6ГГц или sub6G) и FR2 (частоты выше 6ГГц или mmWave). Работа на более высокочастотных диапазонах позволяет устранить различные помехи в сети, которые искажают передачу данных. Кроме того, выше частота – выше ширина полосы, а от нее напрямую зависит пропускная способность канала. Так, для блока FR1, в зависимости от используемого SCS (Sub-Carrier Spacing, вариант разноса радиочастот поднесущих) допускается ширина одного радиоканала до 100 МГц, для блока FR2 – от 50 до 400 МГц! В отличии от сетей LTE, которые допускают каналы шириной всего лишь 1.4, 3, 5, 10, 15 и 20 МГц. А если скомбинировать ширину канала с агрегацией частот (CA), то для одного соединения можно достигнуть спектра в 2 ГГц и больше.

Частотные диапазоны для сетей 5G
Блок радиочастот Радиочастотный диапазон
FR1 450 MHz – 6 000 MHz
FR2 24’250 MHz – 52’600 MHz

Massive MIMO и Beam Forming (формирование луча)

Формирование луча при помощи MIMO антенн не является новой концепцией и уже существует на рынке сотовой связи в качестве AAS (Active Antenna System, активная антенная система). AAS MIMO антенна, установленная на вышке, позволяет разбить зону покрытия на статические ячейки, тем самым увеличивает эффективность использования спектра, а значит увеличивает количество каналов. Но современные перегруженные сети нуждаются в динамическом цифровом формировании луча для получения максимальной эффективности использования спектра.
2D MIMO антенна (слева) и Massive MIMO антенна (справа)

Применение концепции MIMO антенн в миллиметровом диапазоне FR2 становится еще более интересным т.к. миллиметровые радиоволны обладают хорошими показателями направленности за счет увеличения в разы количества антенных элементов на антенну. Массив таких антенных элементов (256 и более) можно соединить в одну т.н. антенну Massive MIMO. Контролируя фазу и амплитуду сигналов, такая антенна способна динамически формировать множество сильных и острых лучей в направлениях конкретных пользователей. Так, с Massive MIMO мы получаем:

  • мощный сигнал на выходе в направлении к UE;
  • сильный уровень сигнал/шум в направлении от UE;
  • отсутствие межсотовой интерференции;
  • значительное увеличение количества каналов связи на одну соту.

Таким образом, технология MIMO обретает разные смыслы в диапазонах sub6G и mmWave как показано в таблице ниже:

MIMO в диапазонах sub6G и mmWave
Sub6G mmWave
Порядок MIMO до 8х8 2х2
Смысл Статичное пространственное мультиплексирование для множества пользователей Динамическое формирование луча для одного пользователя
Характеристика Многолучевое распространение, идеален для пространственного мультиплексирования. Протяженная зона покрытия, покрытие внутри зданий. Распространение в прямой видимости. Массовые соединения со сверх широкой полосой пропускания.

SRS (Sounding Reference Signal, излучение опорного сигнала)

Технология, известная еще с 14-го релиза 3GPP, является важным дополнением к Beamforming. Она позволяет базовой станции узнать о качестве канала через специальный пакет, посылаемый от UE. Обычно большинство UE могут поддерживать отправку SRS только через свою основную передающую антенну. Следовательно, базовая станция может получать информацию канала только для этой антенны. Однако, используя технологию выбора передающей антенны, можно получить полную информацию о каналах всех антенн UE. Следовательно, базовая станция может генерировать луч в направлении UE наиболее лучшим образом. Как результат, пропускная способность UE значительно увеличится, особенно в точках на дальнем и среднем удалении от базовой станции (до +40%).

Network Slicing или «Нарезка сети»

По логике этой концепции, операторы сотовой связи смогут разворачивать изолированные друг от друга сети, каждой из которых можно выделить/назначить свой набор ключевых показателей — для Интернета вещей, широкое покрытие, для городского транспорта – широкую полосу и низкий отклик. Работа данной технологии будет возможна при переходе на ядро сети нового поколения.

Сценарии и примеры оказания услуг мобильной связи в сетях 5G

Если заметили, некоторые из ранее перечисленных показателей, такие как, например, пиковая скорость передачи данных и автономность, просто несовместимыми и даже являются взаимоисключающими. Но все сразу эти показатели и не должны выполняться одним устройством единовременно или в принципе поддерживаться всем списком. Идея заключается в различии разных видов сценария оказания услуг радиоподвижной связи в зависимости от степени важности (высокая, средняя, низкая) того или иного показателя. В концепции Network Slicing, физическая архитектура 5G будет разделена на множество виртуальных сетей или слоёв, каждый из которых предназначен для своего сценария использования. Каждый из сценариев будет удовлетворять тому или иному набору ранее указанных показателей и, соответственно, нацелен на свой сегмент рынка.
Спецификация определяет всего три сценария:

  1. eMBB (enhanced Mobile Broadband), сверхширокополосная мобильная связь;
  2. URLLC (Ultra-Reliable Low Latency Communication), сверхнадежная связь с низкими задержками;
  3. mMTC (Massive Machine-Type Communications), массовая межмашинная связь.

Три сценария оказания услуг мобильной связи

Вред сетей 5G: мифы или реальность?

В период распространения COVID-19 все чаще возникают мнения о том, что главной причиной пандемии стали вышки 5G. Но есть ли реальный вред 5G для здоровья, и существует ли защита от 5G.

Опасность для человека

В виду накаляющейся эпидемиологической обстановки в мире нередко встречаются сообщения о том, что 5G излучение является крайне вредным для здоровья человека. Предположения строятся на нескольких тезисах:

  • импульсная волна, задействованная в новой технологии, сильнее излучения непрерывной волны;
  • частоты новой технологии способствуют глубокому проникновению электромагнитных лучей;
  • вред 5G для человека изучен мало.

Так нужна ли защита от 5G излучения? Если верить пользователям, которые устраивают истерику вокруг технологии, то да. Но дело в том, что мифы о смерти птиц и ухудшении здоровья животных распространяются анонимными источниками, которые не предлагают никаких доказательств.

Коронавирус и 5G

Помимо слухов о воздействии технологии на общее состояние здоровья в сети появляются сообщения о том, что существует прямая связь коронавируса и 5G. Массовая истерика началась с публикации статьи в бельгийской газете Het Laatste Nieuws. Местный врач дал изданию интервью, в котором обозначил вред 5G для здоровья.

Это заявление могло бы пройти, как очередное высказывание сумасшедшего человека, но информацию подхватили другие издания, а также видеоблогеры. Некоторые из них заявляли, что коронавирус и 5G непосредственным образом связаны между собой. Ведь строительство первых вышек началось в городе Ухань, откуда свой старт взяла эпидемия COVID-19. После заявлений некоторых «специалистов» не особо умные люди бросились сжигать вышки 5G.

Но все предположения, затрагивающие коронавирус и 5G, легко разбить тем, что COVID-19 в том числе активно распространяется в странах, где еще даже не начинали ставить вышки сетей пятого поколения. Поэтому вред 5G для человека – не более чем глупый миф.

Опасность для окружающей среды

Если защита от 5G излучения человеку не нужна, то как влияют волны новой технологии на окружающую среду? На митинге в Швеции против 5G бывший редактор ООН Клэр Эдвардс заявила, что из-за сетей пятого поколения вскоре с лица земли исчезнут все насекомые.

В слова женщины, сказанные на родине Греты Тунберг, можно было бы поверить, если бы не ее репутация. В частности, высказывания Клэр о том, что якобы насекомые используют 5G антенны, неоднократно опровергались настоящими учеными.

Таким образом, вся истерия вокруг новых сетей, не имеет под собой никакого основания. Человеку и окружающей среде не нужна защита, 5G излучение является абсолютно безопасным. В мире существует большое количество научно доказанных факторов, которые по-настоящему влияют на экологию.

Опасны ли сети и вышки 5G?

Однозначно — нет, как и предыдущие поколения мобильных сетей. Генеральный директор Ethernity Networks Дэвид Леви отмечает, что тема вреда сотовой связи для здоровья далеко не новая. Каждое новое поколение сотовых сетей встречало опасения и сопротивление в обществе. Началось все еще в самом начале века, когда распространение телефонов стало массовым. Помните, как родители старались не носить телефон в нагрудном кармане, а мужское население опасалось класть их в штаны, чтобы не получить дозу облучения, которая может повлиять на сердце или репродуктивную систему. Были даже дельцы в электричках, которые продавали чехлы и стикеры, якобы убирающие вредное излучение гаджетов. Исследование 2000 года за авторством Билла Карри, заявившего о губительном влиянии излучения телефона на мозг, спустя 20 лет было опровергнуто как медиками, так и статистикой. Нет повального роста случаев рака мозга, люди не становятся эпилептиками. С появлением 5G люди вновь вспомнили про труды Карри, где упоминалось, что при высоких частотах (24-52,6 ГГц) вред от излучения существенно увеличивается. Однако Билл использовал для облучения ткани мозга, тогда как кожа человека обладает «экранирующим эффектом», который фактически делает более высокую частоту более безопасной, даже чем более низкие частоты, на которых уже не первый год работают вышки 3G и 4G.

Если углубиться в тему, то на сайте Национального института рака США есть целый постулат, рассказывающий почему излучение сотовых телефонов не вызывает онкологические заболевания. Многочисленны исследования влючают не одно десятилетие, а выборка в них превышает 2 миллиона человек. «Wi-Fi, как и сигналы сотовых телефонов, зависит от радиочастотного спектра. Эта часть электромагнитного спектра используется всеми видами бытовых устройств, от вещательного телевидения и AM / FM-радио до микроволновых печей и спутниковой связи. Если бы излучение действительно вызывало рак, мы бы умерли еще несколько десятков лет назад, когда повсеместно распространилось радио», — отмечает доктор-микробиолог Алекс Березов.

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.

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.

Зачем нам 5G на самом деле?

Даже тот, кто лишь краем уха слышал о 5G, знает, что речь идет о более высоких скоростях передачи данных. Но разве в этом и заключается основная задача сетей нового поколения? Неужели операторы по всему миру потратят более триллиона долларов лишь на то, чтобы полнометражный фильм загружался не за 10 минут, а за 10 секунд?

Подобные вопросы задают многие люди и приходят к выводу, что здесь «что-то нечисто». Видимо, у 5G есть другая задача! А для наивных людей придумали удобную отговорку. И ведь действительно, высокая скорость (теоретически до 20 Гбит/сек) — далеко не главная задача сетей 5G.

5G обеспечивает более высокую емкость сети

Вы когда-нибудь задумывались о том, какое количество устройств сегодня подключено к сети интернет? Их просто миллиарды и это число растет довольно быстро. Еще 10 лет назад, когда только появилась сеть 4G, мир был совсем другим. Сегодня телефонами с мобильным интернетом пользуются все, от маленьких детей до пожилых людей. Современные 4G сети буквально не справляются с такой нагрузкой. На концертах, спортивных матчах и других массовых мероприятиях качество связи заметно падает, а интернет и вовсе исчезает.

В это же время к сети подключается все больше новых устройств: от холодильников и кофемашин до автомобилей и различных носимых гаджетов. О критической важности мобильного интернета в промышленности и бизнесе даже говорить нет смысла.

Сети 5-го поколения решают эту проблему, обеспечивая более чем 100-кратное увеличение пропускной способности сети. За счет чего это происходит — поговорим чуть позже.

Технология 5G позволяет снизить время задержки до 1 мс

Геймеры хорошо знают о том, что такое время задержки сети (latency), когда картинка, отображаемая на экране смартфона/компьютера в реальности уже «устарела» на 30-50 миллисекунд (или больше) и точно сделанный выстрел не попадает в цель. Ведь то, что происходит на сервере, отображается на экране устройства не мгновенно. Соответственно и реакция игрока, как минимум, «затормаживается» скоростью отклика сети.

Время задержки в сетях 5G может быть сокращено до 1 мс! На практике в большинстве случаев это значение будет выше (порядка 4 мс), но для самых критических задач задержка не превышает миллисекунды. Для сравнения, задержка в сетях 4G составляет 40-50 мс.

Несомненно, игры по сети — это популярное занятие, но быстрый отклик нужен далеко не только геймерам. Добившись мгновенного отклика устройств по мобильной сети, перед нами открывается новый мир автопилотируемых автомобилей или удаленно управляемого беспилотного транспорта, появляется возможность проводить удаленные хирургические или спасательные операции, где важна точность и мгновенный отклик.

Чтобы лучше осознать, какую роль играют миллисекунды, приведем простой пример. Представим, что у нас есть автопилотируемый автомобиль, который синхронизирует свои координаты с другими автомобилями через интернет, а также с датчиками, расположенными вдоль трассы.

Если автомобиль едет со скоростью 120 км/ч и внезапно возникает аварийная ситуация, человеку потребуется около 700 мс, чтобы среагировать. За это время автомобиль проедет около 30 метров, что может стоить жизни водителя. В сетях 4G из-за задержки автомобиль проехал бы около 2 метров до принятия решения. Для 5G сетей это расстояние сократилось бы до 10-15 сантиметров.

С другой стороны, будут ситуации, когда машины на заводах должны работать синхронно и задержка в несколько миллисекунд будет заметно влиять на качество и время такой работы.

Наглядно это можно увидеть в ролике Nokia, где был поставлен простой эксперимент. Несколько роботов должны максимально быстро стабилизировать шарик на ровной поверхности, координируя свои движения по сети. Сравните, сколько времени им потребуется при использовании 4G и 5G сетей (ролик на английском, но сам эксперимент понятен и без слов — с 01:30 показана работа в 4G, а затем в 5G):

Учитывая, что с приходом 5G все больше устройств и датчиков (загрязнения, шума, трафика и пр.) будут подключаться к сети, отсутствие задержки — одна из ключевых характеристик сетей нового поколения.

Итак, сети 5G решают в основном 3 задачи:

  • Значительное увеличение скорости
  • Значительное увеличение емкости сети с возможностью подключить гораздо больше устройств к интернет
  • Значительное сокращение времени отклика

Сети 4G во многих странах уже достигли своего предела и по сути тормозят дальнейшее развитие технологий, включая интернет вещей (IoT), автопилотируемый транспорт и многое другое, о чем уже частично было сказано выше.

Дата выхода 5G в России

Одной из первых стран, которая начала тестирование 5G, стала Южная Корея. Вместе с ней на новое поколение сотовой связи успели попробовать пользователи из Европы и США.

Тестовый запуск 5G в России впервые провели в 2018-м. В испытаниях участвовали самые крупные мобильные операторы. Однако для того, чтобы выпустить 5G в массы, россиянам может потребоваться чуть больше времени.

Подготовка ко внедрению 5G идет уже сейчас. В 2019-м сформировалась концепция 5G, в том же году под новый формат связи вычистили необходимые диапазоны частот (Ранее их занимало Министерство обороны РФ. — Прим. ред.). В 2020 году планируется провести пилотный запуск сети нового поколения. А вот вывод 5G в массы случится через 3-4 года.

Планы

Развитие пятого поколения мобильных сетей в стране обсуждается уже несколько лет. К сожалению, планы постоянно меняются в худшую сторону. Так, в 2018 году министр цифрового развития, связи и массовых коммуникаций Константин Носков заявил, что первые вышки 5G появятся не раньше конца 2020 года. Основная проблема заключается в необходимости освободить радиочастоты от систем Минобороны.

Многие эксперты, например, Эльдар Муртазин (ведущий аналитик Mobile Research Group) заявляют, что новая технология точно не появится в 2020 году даже в зачаточном формате. Споры, которые собирает вокруг себя диапазон 5G, не оставляет каких-либо надежд России оказаться в числе лидеров по развитию сетей пятого поколения.

Очевидно также, что пандемия COVID-19 совершенно не способствует появлению каких-либо подвижек в этом направлении. 5G частоты пока мало волнуют государство. Ждать первое массовое покрытие 5G на коммерческом уровне стоит не раньше 2023 года.

5G работает иначе, чем 4G

Новая мобильная сеть не была бы новой, если бы фундаментально не отличалась от существующих. Одно из принципиальных отличий в том, что 5G работает в другом диапазоне радиочастот, чтобы достичь целей, с которыми не справляется 4G.
Радиоспектр разбит на полосы, характеристики которых меняются с ростом частоты. 4G работает на частотах ниже 6 ГГц, в то время как 5G использует крайне высокие частоты в диапазоне от 30 ГГц до 300 ГГц.
Высокие частоты хороши по многим причинам, одна из наиболее важных ― они способны обеспечить высокую емкость сети и большие скорости передачи. Высокочастотные диапазоны пока что не перегружены существующей сотовой связью и в будущем смогут обеспечить растущие требования к пропускной способности сети. Кроме того, передача сигналов на крайне высоких частотах характеризуется четкой направленностью, поэтому радиосигналы в этом диапазоне могут передаваться параллельно с работой других беспроводных устройств, не вызывая при этом интерференцию.
В свою очередь вышки 4G излучают сигнал во всех направлениях, иногда расходуя впустую энергию и мощность на излучение радиоволн в зоны, где подключение не требуется.
5G передает данные на более коротких волнах, а это значит, что антенны могут быть гораздо меньше используемых сейчас, и в то же время обеспечивают более точную регулировку направленности. Поскольку одна базовая станция может вмещать больше направленных антенн, 5G будет поддерживать количество подключенных устройств на метр на 1000 больше, чем 4G.
Это значит, что, когда сети 5G станут широко доступны, данные будут передаваться на крайне высоких скоростях большему количеству пользователей. Точность передачи возрастет, а задержки будут минимальны.
У высоких частот есть и свои минусы. Крайне высокие частоты передают сигнал в пределах прямой видимости между антенной и приемным устройством. Более того, радиоволны этого диапазона сильно затухают при передаче на дальние расстояния, потому что их энергия поглощается гидрометеорами (дождь, туман, снег) и другими объектами.
По этим причинам расположение антенн в сетях 5G должно быть тщательно спланировано. Возможно, это будут маленькие антенны в каждой комнате или здании или большие, расположенные по всему городу. Может даже оба эти типа. Скорее всего, придется использовать много ретрансляторов, передающих радиоволны как можно дальше, чтобы обеспечить поддержку 5G на большом расстоянии.
Еще одно различие между 5G и 4G состоит в том, что сети 5G легко адаптируются к разным типам передаваемого контента и способны переключаться в режим пониженного энергопотребления, когда не используются или когда какое-то устройство работает на низких скоростях, а затем переключаться на более высокую мощность для доставки таких услуг, как, например, HD видео стриминг.

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.

Почему люди верят в опасность вышек 5G?

Столь распространенное мнение о вреде вышек сотовой связи может возникнуть, если вы не знакомы с принципами работы низкочастотных сигналов и отказываетесь верить в слова официальных лиц. В России, например, около четверти населения вообще не верит в факт существования коронавируса, а если добавить к этому множество сторонников теории заговора, чипизации и прочего, то это почти половина населения страны. Кстати, с таким же положением дел сталкиваются практически во всех западных странах. Лишь в Китае люди склонны больше верить властям и выполнять предписания. Возможно, именно поэтому во Вьетнаме, Китае и других азиатских странах распространение коронавируса не достигло ужасающих масштабов.

У нас теорию связи 5G и коронавируса поддержала телеведущая Виктория Боня. Она, конечно же, не профессор и не лидер политического движения, но девушки миллионы подписчиков в инстаграме, многие из которых примкнули к рядам «сомневающихся» и даже стали сторонниками звезды. Вот и получается, что официальная «закостенелая» наука в очередной раз проигрывает информационную войну новым технологиям и социальным сетям. И люди, которые, казалось бы, склонны к проверке фактов, идут на поводу у сомнительных доводов авторов очередной «загадочной теории» в духе книжек Дэна Брауна, что порой приводит к сожжению вышек, словно ведьм на кострах Инквизиции.

5G намного быстрее, чем 4G

Полоса пропускания ― это количество информации, которая может быть скачана или загружена по сети в единицу времени. Теоретически, в идеальных условиях, данные передаются на пиковых скоростях, если какие-либо устройства и помехи очень мало влияют на скорость.
С точки зрения пиковых скоростей, 5G в 20 раз быстрее, чем 4G. Это значит, что за время, которое требуется для загрузки фрагмента данных в сети 4G (кино, например), его можно загрузить 20 раз по сети 5G. Если взглянуть иначе, вы можете скачать практически 10 фильмов, прежде чем 4G скачает первую половину одного!
Пиковая скорость в сетях 5G достигает как минимум 20 Гбит/с, а для 4G ― 1 Гбит/с. Цифры относятся к устройствам, которые не перемещаются. Скорость варьируется, как только вы начинаете двигаться, например, в машине или поезде.
Тем не менее, эти скорости не являются обычными для устройств в сетях 5G, поскольку зачастую множество факторов влияют на пропускную способность сети. Более важно взглянуть на реалистичные скорости или среднюю измеренную пропускную способность.
Сети 5G пока не используются повсеместно, поэтому мы не можем оперировать реальным опытом, но сети 5G неоднократно тестировались и стабильно показывали минимальную скорость загрузки 100 Мбит/с (домашние сервисы работают на скоростях от 300 Мб/с до 1 Гб/с!)
Скорость зависит от многих переменных, но сети 4G в среднем показывают менее 10 Мбит/с, что делает 5G как минимум в 10 раз быстрее, чем 4G.

Тарифы и стоимость 5G в России

Эксперты мобильной отрасли выдвигают два пути формирования цен на пользование тарифами 5G. По мнению одних, внедрение пятого поколения не скажется на стоимости услуг мобильных операторов. Другие считают, что с появлением 5G повышения цен на тарифы в России не избежать.

5G не повлияет на цены сотовых операторов

Первый вариант развития событий не предполагает резкого повышения цен. Эксперты, придерживающиеся такого прогноза, приводят в пример историю появления в России 3G. Начиная с третьего поколения мобильных сетей, владельцы смартфонов получили доступ в интернет, однако это не повлекло за собой резкого роста цен на услуги мобильного оператора.

Дело в том, что подготовка к переходу на 3G началась еще во время подключения 2G — в эпоху смс и тяжелых телефонов. Изначально стоимость разговора по сотовому телефону формировалась от цены за одну минуту разговора. Вскоре стало ясно, что информация, передаваемая в течение минуты, часто искажается всякого рода шумами.

Часто пользователям приходилось тратить на передачу одной и той же информации разное количество времени. Тогда мобильные операторы взяли за единицу ценообразования не время, а объем информации. Таким образом они начали работать на опережение времени. Стало понятно: спрос на связь в будущем только увеличится.

Вскоре появились не просто тарифы услуг, но индивидуальные пакеты предложений для абонента. Эпоха 4G началась с массового безлимитного интернета и разнообразных пакетов. Техническая база для этого готовилась задолго до вывода 4G в массы. По мнению специалистов, ситуация повторится и с 5G. Впрочем, существует противоположное мнение.

5G повысит цены сотовой связи

Второй вариант развития событий предсказывает скачок цен на сотовую связь по вине 5G. Произойти это может из-за ресурсов, которые ей требуются для стабильного функционирования. 5G не просто так считается новой вехой развития мобильных сетей. Пятое поколение сотовой связи действительно дарит массу новых возможностей благодаря высокой скорости передачи данных.

Высокая скорость 5G обеспечивается переходом в диапазон высоких частот. Волны здесь быстрее, но вместе с тем короче: они не могут проникать сквозь объекты. Для стабильной работы 5G в высоком диапазоне необходимо построить большее количество вышек. Только так можно рассчитывать на стабильное соединение.

Если вышек окажется достаточно, то 5G будет функционировать так, как ожидают пользователи: быстро и с минимальной задержкой сигнала. В противном случае передача данных при 5G будет осложнена в местах в плотной застройки. Чтобы избежать этого, операторам потребуется соорудить огромное количество новых вышек.

Согласно подсчетам экспертов, общая сумма затрат на подготовку почвы для запуска 5G в период с 2020 по 2027 год достигнет 130-165 миллиардов рублей. Отмечается, что цифра может сократиться до 110 миллиардов, если лидеры рынка согласятся на совместное использование оборудования.

Скорость передачи данных

Стандарты 5G еще не доработаны, и самые передовые услуги все еще находятся на предпродажной стадии. Фактически, пользователи не увидят каких-либо коммерческих услуг 5G до 2019-2020 годов, поэтому невозможно сказать окончательно, какие скорости будут доступны.
Но большинство результатов тестирования показывают, что средняя скорость технологии нового поколения будет составлять примерно 20 Гбит/с. Американский оператор сотовой связи Verizon показывает, что технология может достичь скорости загрузки в 30-50 раз быстрее, чем 4G. Это позволит пользователям загрузить полный фильм примерно за 15 секунд против 6 минут на 4G.
А инновационный центр 5G в США добился еще более высоких скоростей – в тестовых испытаниях они разогнали технологию до одного терабита в секунду. Это примерно в 65 тысяч раз быстрее, чем обычные скорости 4G. Однако показатель вряд ли будет воспроизведен в действующих общедоступных сетях.
В России же рекорд скорости 5G пока принадлежит “Мегафону”. В июне оператору удалось добиться передачи данных в сети на скорости 35 гигабит в секунду. Испытания проводились в лабораторных условиях на оборудовании Huawei. Базовая станция работала в режиме TDD в диапазоне 7 ГГц с шириной полосы 2 ГГц.

Что может делать 5G, чего 4G не может?

С учетом различий в работе технологий, понятно, что 5G прокладывает путь в будущее мобильных устройств и коммуникаций, но что это действительно значит для вас?
С 5G по-прежнему можно отправлять текстовые сообщения, звонить, пользоваться интернетом и передавать потоковые видео.На самом деле, ничто из того, что вы сейчас делаете на своем телефоне в отношении интернета, никуда не денется с переходом на 5G ― сервисы просто будут улучшены.
Веб-сайты будут загружаться быстрее, видео, которые автоматически запускались раньше, станут запускаться еще быстрее (к сожалению?). Онлайн-игры перестанут тормозить, а видео в Skype или FaceTime станет более плавным и реалистичным.
То что сейчас кажется быстрым при работе в интернете, может показаться мгновенным.
Используя 5G в качестве домашней сети, вы сможете одновременно подключить к интернету большее количество устройств без проблем с пропускной способностью. Некоторые домашние интернет-соединения настолько медленные, что просто не справляются с технологиями, появляющимися изо дня в день.
Домашняя сеть 5G позволит подключить смартфон, игровую консоль, умные дверные ручки, гарнитуру виртуальной реальности, беспроводные камеры видеонаблюдения, планшет, ноутбук ― всё к одному маршрутизатору одновременно.
4G не справляется с растущим числом мобильных устройств, в то время как 5G открывает пути технологиям на базе подключения к интернету, таким как интеллектуальные светофоры, беспроводные датчики, носимые устройства и устройства общения между автомобилями.
Транспортные средства, которые получают данные GPS и инструкции по навигации (например, оповещения о дорожном движении), требуют крайне быстрого интернет-соединения ― нереалистично полагать, что 4G справится с этими требованиями.
Поскольку скорость передачи у 5G гораздо выше чем у 4G, есть вероятность того, что для передачи данных не потребуется предварительное сжатие. Это позволит еще быстрее получить доступ к информации, ведь теперь ее не надо распаковывать перед использованием.

Новые радиочастоты в использовании

Отдельно стоит упомянуть о другом диапазоне радиочастот.

Радиоспектр разбит на полосы, характеристики которых меняются с ростом частоты. в России 4G в основном работает на частоте 2,6 ГГц, в то время как 5G предполагается использовать в различных спектрах радиочастот до 6 ГГц.

Диапазон радиочастот

Именно диапазон 6-100 ГГц рассматривается как один из приоритетных для 5G в ЕС, США, Японии и Южной Корее. При этом особенно перспективными считаются именно более высокие частоты: 30-100 ГГц. Разработка частот свыше 100 ГГц пока только начинается, но и они могут в свое время быть задействованы для мобильной передачи данных.

В России основной диапазон частот занят силовыми структурами, вследствие чего большая тройка операторов сотовой связи к настоящему моменту не получила разрешения на развертывание и тестирование данных типов сетей.

Без этого диапазона наша страна будет отставать от Европы, США, Китая и даже Казахстана в развитии связи нового поколения и связанных с ними технологий.

5G: выводы

5G поднимет интернет и сферу коммуникации на новый уровень. Модернизацию ожидает не одна лишь видеоигровая или интернет индустрия. В число сфер, на которое повлияет пятое поколение сотовой связи, входит медицина, безопасность, транспорт, навигация. По мнению научного сообщества, этот список в будущем увеличится.

Однако эксперты мобильной отрасли уже сейчас говорят о рисках использования 5G. Российские ведомства вроде Минздрава и Минкомсвязи, к примеру, выразили намерение проверить пятое поколение мобильной связи на угрозу человеческому здоровью. На Западе чаще озвучивают мысли о рисках взлома устройств, входящих в концепцию интернета вещей. Не столь опасен взлом умного пылесоса, когда недоброжелатели могут добраться до настроек умного дома и изменить их.

Однако даже с учетом рисков важно понимать, что 5G — новая технология. Будучи недостаточно изученной, она действительно представляет опасность для массового использования. Однако тестовые запуски нового поколения сотовой связи ведутся уже сейчас. Эксперты выявляют ее слабые места и работают над их стабилизацией.

Внедрение 5G произойдет только тогда, когда система будет достаточно изучена специалистами. Кроме того, исследования сферы защиты данных в интернете не прекращаются ни на секунду. Поэтому от массового использования 5G следует ожидать только положительных перемен.

В каких странах уже работает 5G интернет

На момент публикации можно говорить о четырех странах, где на коммерческой основе запустили 5G: США, Южная Корея, Великобритания и Германия.
3 апреля 2019 усилиями южнокорейских компаний SK Telecom, KT и LG был выпущен первый в мире 5G-телефон. А спустя два дня страна впервые в истории запустила коммерческие услуги пятого поколения. Стандарт сначала появился в крупнейших городах, в частности, в Сеуле, а до конца 2019 года будет расширен до 85 % городов.
Провайдеры AT & T и Verizon считаются лидерами по запуску 5G в США. В декабре 2018 года AT & T стал первым оператором связи в США, который запустил основанную на стандартах мобильную сеть 5G, обслуживающую десятки городов, хотя и без устройств с поддержкой 5G. В марте 2019 года Verizon включил основанную на стандартах сеть 5G в Миннеаполисе и Чикаго, также до появления мобильных устройств 5G.
Кроме того, 16 мая 2019 года Verizon начал продавать смартфон Samsung Galaxy S10 5G. Провайдер утверждает, что к концу 2019 года он будет иметь 5G в 30 городах. По состоянию на август 2019 года AT & T развернул 5G в 21 городе США, надеясь расширить список до 30 штатов к концу года.
Великобритания также находится в перечне стран с доступом к 5G. В течение 2019 года провайдеры EE, Vodafone UK, Three UK и O2 UK начали коммерческое развертывание сети нового поколения в Великобритании. Эти операторы используют оборудование от Ericsson, Nokia и Huawei. Three UK объявила о предоставлении неограниченной услуги передачи данных без ограничения скорости и каких-либо дополнительных затрат. Чтобы ускорить развертывание активного оборудования 5G, Vodafone UK заключила соглашение с O2 UK о совместном использовании оборудования, которое можно увидеть с помощью радиоантенн на совместных сетевых площадках.
Германия замыкает наш список стран с доступным на коммерческой основе 5G. В 2019 году Vodafone Germany и Deutsche Telekom Germany запустили услуги 5G в нескольких городах. Vodafone Germany стартовала с 20 городов и муниципалитетов (включая Кельн и Дюссельдорф), в то время как Deutsche Telekom Germany стартовала только в шести (но включая Берлин и Мюнхен).
Близки к появлению коммерческого 5G-интернета и в Швейцарии. Цель местного оператора Swisscom состоит в том, чтобы сделать Швейцарию страной 5G с общенациональной независимой сетью 5G New Radio (NR), созданной к концу 2019 года. Служба будет работать в полосе 3,5 ГГц. Оператор готовит запуск своей сети вместе с продажей 5G-совместимых смартфонов и подписок.
Не отстают с скандинавские страны. В 2018 году Дания, Финляндия, Исландия, Норвегия и Швеция начали уникальный путь к тому, чтобы стать странами с 5G, подписав совместное соглашение. Его цель состоит в том, чтобы создать единый подход к развертыванию 5G в каждой стране и обеспечить объединенную сеть по всему региону. Для этого они договорились о поощрении новых средств тестирования, координации полос частот 5G в разных странах, устранении препятствий для развертывания инфраструктуры и отслеживании развития в таких областях, как транспорт и передовая автоматизация.
Источники

  • https://msk.tele2.ru/journal/article/what-is-5G
  • https://HRMonitor.ru/news/5g-v-rossii.html
  • https://habr.com/ru/post/490404/
  • https://sport24.ru/news/zozh/2020-07-28-5g-v-rossii-kogda-poyavitsya-vyshki-i-koronavirus-vred-setey-5g
  • https://Lifehacker.ru/5g/
  • https://deep-review.com/articles/5g-for-dummies/
  • https://www.5-tv.ru/news/276068/mobilnaa-svaz-5g-data-vyhoda-tarify-podrobnosti/
  • https://habr.com/ru/post/439136/
  • https://www.kp.ru/putevoditel/tekhnologii/5g-internet/
  • https://zen.yandex.ru/media/id/592f33d47ddde8b70fb1c185/chto-takoe-5g-kak-eto-rabotaet-i-chego-jdat-v-buduscem-5edac55869ac9b75aff8c6c6

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Лайфхаки на каждый день, полезные советы
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: