4G vs 5G. Что изменит следующее поколение сети

Раз в десятилетие человечество производит новое поколение беспроводных сетей, которое должно обеспечить нас более быстрой передачей данных и большей функциональностью.

И если первое поколение наделяло только возможностью сотовой связи, а второе улучшало его и давало возможность обмениваться текстовыми сообщениями, то с эпохой 3G мы уже получили (более или менее) качественный доступ в интернет, а 4G, в свою очередь, сделал возможным все, что мы ожидаем от мобильной сети: потоковое видео и аудио, взрыв социальных медиа и тому подобное. Теперь, на пороге 2020-х, человечество ожидает следующий прорыв 5G.

Но прежде, чем говорить о следующем поколении, стоит взглянуть на то, что мы имеем сейчас, то есть "четверку", и напомнить себе, что украинские реалии - еще не совсем 4G, согласно стандартам. Почему же? Подробнее об этом вы можете узнать в материале " 4G, 4G+ или LTE. Чем отличаются технологии и что на самом деле предлагают украинцам".

Так что же такое это 5G?

5G - это пятое поколение (а G в отметках мобильных сетей 3G, 4G, 5G означает слово Generation (с англ. "поколение"), которое должно обеспечить сверхбыструю передачу от нескольких до 20 Гбит/с и уменьшить задержку сигнала до одной миллисекунды - против 10 миллисекунд в сетях 4G и 100 миллисекунд в 3G.

5G не заменит 4G, а будет работать параллельно с существующей инфраструктурой. Что нужно сделать для внедрения:

• разработать стандарты 5G
• выделить частоты
• обновить инфраструктуру
• осуществить активную разработку смартфонов с поддержкой 5G и обеспечение их доступности

Как это работает?

Ваш смартфон и другие беспроводные устройства используют частоты в диапазоне, как правило, менее 6 GHz, но по мере увеличения таких устройств эти частоты переполняются. Результатом становится уменьшение скорости соединения и ухудшение качества передачи данных.

Решить вопрос могут новые полосы частот, поэтому сейчас проходят эксперименты с более короткими "миллиметровыми волнами" в диапазоне от 30 до 300 GHz.

Ранее такие частоты не использовались для мобильных устройств. Они должны обеспечить большую пропускную способность, но имеют немало недостатков, основным из которых является плохая способность проходить через препятствия вроде стен зданий и листья деревьев.

Чтобы решить предыдущую проблему инженеры предлагают уменьшить радиус действия сотовых базовых станций - это назвали "small cell". Сейчас сотовые станции пользуются большой мощностью для трансляции сигнала на большие расстояния, и это решение может выглядеть на первый взгляд странным, но учитывая плохое преодоление препятствий миллиметровыми волнами, уменьшение мощности в пользу увеличения количества логично: малое расстояние между станциями позволит ретранслировать сигнал, помогая ему обходить препятствия.

Massive MIMO - имеется в виду технология, когда передача и прием данных осуществляются при помощи большого количества антенн. Станции четвертого поколения имеют около 10 антенн, в то же время 5-е поколение сможет похвастаться несколькими сотнями, что увеличит пропускную способность в несколько раз. Больше антенн = больше данных.

Но прошлое решение порождает следующую проблему: с учетом того, что базовые станции передают сигнал во всех направлениях, решение с несколькими сотнями антенн может создать немалые препятствия.

Чтобы это преодолеть, предлагается использовать следующую технологию: Beamforming (автоматическое формирование диаграммы направления в сторону абонента). Это что-то типа системы сигнализации трафика, когда данные идут к конкретному пользователю, что предупреждает возникновение препятствий.

Представьте, что вы в центре города, идете среди десятков зданий. Вы пытаетесь позвонить по телефону, но сигнал отражается от зданий и накладывается на сигналы других пользователей. Базовая станция с массивом MIMO получает эти сигналы и отслеживает время их прибытия и направление, определяет, откуда они пришли, и определяет лучший маршрут передачи данных в воздухе для каждого абонента.

Ну, и в завершение 5G-комплекта инженеры используют Full Duplex-технологию, которая реализует двусторонний способ связи, когда устройство может в любой момент времени и передавать, и принимать информацию. Передача и прием ведутся устройством одновременно по двум физически разделенным каналам связи (по отдельным проводникам, на двух разных частотах и т. д).

Зачем это все?

Дальнейшее улучшение сети - это не про быструю загрузку фильма в HD-качестве на ваш смартфон, это больше о тотальной глобализации человечества и неукоснительных общественных и экономических изменениях. Представьте мир, в котором связаны не только люди, но и все вещи: автомобили "общаются" между собой на дорогах, врачи всегда имеют доступ к личным медицинским показателям своих пациентов. Это своеобразная "расширенная" реальность, которая помогает людям делать покупки, учиться и исследовать, где бы они ни находились.

5G в первую очередь рассматривается как возможность вывести наконец беспилотные машины, полностью автономные города, "интернет вещей" и еще множество возможностей с бумажек и экспериментальных лабораторий на обычные улицы.

Эта статистика показывает количество прогнозируемых подключенных абонентов к 5G во всем мире с 2020 по 2025 год. В 2025 году количество подписок на 5G прогнозируется на уровне 2,61 миллиарда человек.

Сейчас мир понемногу разворачивает технологию, но до сих пор в "лабораторных" условиях. Первую тестовую сеть формата 5G запустили 23 апреля 2018 г. в мегаполисе Чунцин в Юго-Западном регионе Китая. Соответствующие эксперименты проходят также в Южной Корее, Японии, США.

Между тем в Украине на вопрос Еспресо. TV о внедрении 5G и распределение частот представители компаний Kyivstar и Vodafone ответили, что пока не обладают никакой информацией по этому поводу. К тому же, "еще 4G не по всей стране развернули", - отметили специалисты.

5G: Что изменится

• Развитие беспилотных авто: 5G ликвидирует опасные задержки сигнала.
• Обучение: люди получат возможность получать опыт в VR-среде под непосредственным руководством наставника.
• Медицина: появится возможность "удаленной хирургии". Это может спасти тысячи жизней, когда ведущий специалист отрасли находится в другом уголке мира, а обстоятельства не позволяют транспортировать человека.
• Общение: интерактивная виртуальная реальность позволит создавать иллюзию присутствия в одном пространстве.
• Развлечения: сверхбыстрая трансляция видео в формате 4К, 8К, возможность трансляции событий с эффектом VR.

Оперировать из любой точки планеты

Отдельного внимания заслуживает развитие с помощью сети медицинских услуг, в том числе и удаленной хирургии, когда врач может находиться в любой точке мира, оперируя человека с помощью роботизированных манипулятрив.Так, специалисты из Китая уже сообщили о первой удаленной хирургической операции в рамках тестирования оборудования, которую провели с помощью 5G-сети.

Конечно, на людях эксперимент не ставили - операцию провели на животном, которому успешно удалили печень без непосредственного присутствия врача в операционной. Хирург удаленно руководил роботизированными манипуляторами, связь с которыми держал с помощью пятого поколения сети.

Задержка передачи данных между роботом и врачом составила примерно 0,1 с, и, по мнению специалистов, этого достаточно, чтобы уменьшить риск потенциально смертельных медицинских ошибок.

Как новое поколение сети повлияет на экономику?

Одним из главных препятствий на пути к глобальному внедрению пятого поколения связи является законодательство. Странам необходимо сначала гармонизировать стандарты в сфере связи. Некоторые страны, например, Южная Корея или США, уже выделили этот спектр мобильным операторам, создав для них возможности тестирования нового поколения связи.

Другие страны на движение в этом направлении должна подтолкнуть Мировая конференция радиосвязи (WRC). Это орган ООН, который соберется в следующем году в Египте, и, по словам представителя GSMA Бретта Тарнутцера, он будет очень важным для индустрии. В GSMA рекомендуют по итогам WRC принять использования для 5G частотных диапазонов 26 40 и 66-71 гигагерц.