Архитектура сети 5g

Россия без современных сотовых сетей

На момент публикации материала в России не было построено ни одной полноценной сети пятого поколения, вне зависимости от диапазона, пользоваться которыми могли бы обычные граждане. При этом Госкомиссия по радиочастотам (ГКРЧ) дала добро на строительство таких сетей еще почти год назад – в марте 2020 г. Разрешение распространялось как на обычные сети, так и на специализированные – технологические и корпоративные.

Впрочем, предоставив такое разрешение, Комиссия уточнила, что строить 5G-сети можно, но про «международный» диапазон 3,4-3,8 ГГц можно забыть (он занят военными), и предоставила вместо него 24,25–24,5 ГГц, даже не «пограничный» 4,7-4,9 ГГц.

Но сетей 5G в России нет не только из-за занятости нужного диапазона – в стране отсутствует еще и необходимое для них «железо». Поначалу предполагалось, что строить сети можно будет как на отечественном, так и на иностранном оборудовании, но все изменилось в середине июня 2020 г., когда Минцифры России выступило с предложением по кардинальному изменению федерального проекта «Информационная инфраструктура» из состава нацпрограммы «Цифровая экономика», в рамках которого и производится строительство новых сотовых сетей.

Министерство предложило идею отложить строительство сетей 5G в России до 2024 г. и создавать их исключительно на российском оборудовании, которое пока никем не производится. Операторы связи сразу же воспротивились этому – они раскритиковали эту идею, сославшись на то, что четырехлетняя задержка приведет к отставанию России от мировых лидеров во многих отраслях экономики.

Первая российская базовая станция для сетей 5G увидела свет лишь в конце сентября 2020 г. – ее представила госкорпорация «Ростех». На ее производство нужно около 40 млрд руб.

Если власти не выделят операторам «международный» диапазон частот под 5G, то это может вылиться для них в гигантские убытки. По данным РБК, если им придется строить 5G в диапазоне 4,8–4,99 ГГц (идею отдать им этот диапазон высказало Минцифры), то к уже 2030 г. их накопленный убыток достигнет 354,3 млрд руб. и продолжит расти еще десять лет, вплоть до 2040 г. Для сравнения, развитие сетей в «международном» диапазоне позволит операторам, по их собственным подсчетам, получить первую положительную расчетную прибыль в размере 44,2 млрд руб. в 2027 г. и увеличить ее до 290 млрд руб. к 2030 г. Затраты на высвобождение частот нужного диапазона в масштабах всей России операторы оценили в 253 млрд руб.

В декабре 2020 г. стало известно, что из-за всей этой неразберихи с диапазонами власти задумали отдать под 5G старые частоты, чтобы не отбирать у силовиков «правильный» диапазон. Другими словами, российские сети пятого поколения могут быть построены на базе сетей LTE, и подобный опыт у российских операторов уже есть. В середине прошлого десятилетия власти разрешили им использовать диапазон частот от 1800 до 2100 МГц, которые изначально применялись в сетях второго и третьего поколений (GSM и 3G), для LTE (4G).

• Короткая ссылка
• Распечатать

Лекарство от 5G

Паника вокруг технологии заставила комитет сетей будущего при американском Институте инженеров электротехники и электроники (IEEE) выпустить доклад «Системы связи 5G и пределы воздействия радиочастот», где оценивались нормативы по воздействию радиочастот на человеческий организм. Авторы отчета опросили двух членов комитета — Рода Уотерхауза, специалиста по микроволновой фотонике и электромагнитным волнам, технического директора компании Octane Wireless, и старшего сотрудника IEEE Дэвида Витковски, эксперта по беспроводной связи.

Специалисты подняли два международных документа, в которых содержатся ограничения по влиянию радиочастот на организм: нормы международной комиссии по защите от неионизирующего излучения ICNIRP, существующие с 1998 года, и стандарт IEEE C95.1, выпущенный в 2005 году. Эти нормы периодически пересматривают и обновляют.

Уотерхауз, объясняя воздействие миллиметровых волн, призывает помнить, что радиоволны сотовых вышек попадают в спектр неионизирующего излучения, которое не может нанести вред ДНК и вызвать рак, как это делает ионизирующее излучение. Единственное, что умеют радиоволны, направленные на человека, — разогреть ткани. Чрезмерное воздействие грозит перегревом до опасных уровней.

«Влияние и глубина проникновения волн в человеческое тело уменьшаются с увеличением частот, — подчеркивает Род Уотерхауз. — Преимущество состоит в том, что ваша кожа не повредится, поскольку миллиметровые волны будут отражаться от ее поверхности».
«Ионизирующее излучение, такое как рентгеновские и гамма-лучи, состоит из фотонов, несущих энергию, достаточную для разрыва связей, которые удерживают молекулы между собой. Фотоны электромагнитных волн промышленной частоты и радиочастотных волн обладают гораздо меньшей энергией, не достаточной для подобного эффекта», — объясняла Всемирная организации здравоохранения.

«Радиофобия — это существенная проблема, которая может воспрепятствовать развитию сетей. И надо присоединиться к тем усилиям, которые сейчас предпринимают региональные власти, и мы в этом будем принимать всяческое участие — в донесении до населения всей абсурдности этих утверждений», — подчеркивает замглавы Минкомсвязи Олег Иванов.

5G в России: угроза технологического отставания

Вести отсчет истории 5G в нашей стране можно с 2015 г., когда министерство коммуникаций и связи заказало у НИИ «Радио» проект концепции развития сетей 5G в России. В 2018 г. власти утвердили национальную программу «Цифровая экономика» с бюджетом в 3,5 трлн рублей. В программе есть показатели, который касаются непосредственно развития сетей связи 5G в России, например, прописано количество городов и отраслей, в которые стандарт 5G должен прийти в ближайшие годы.

В правительстве хорошо осведомлены о том, каким потенциалом для развития экономики и общества обладает технология 5G. Так, вице-премьер РФ Максим Акимов в 2019 г. отметил, что сети 5G нужны медицине, транспорту и обороне больше, чем интернет-пользователям.

Однако в практической плоскости Россия отстает во внедрении 5G как в плане достижения целевых показателей национальных проектов, так и в сравнении с другими странами, где количество абонентов 5G уже исчисляется миллионами. Прогнозируется, что к 2025 г. лидерами по проникновению сетей пятого поколения будут Китай, США, Япония и Южная Корея — там высокоскоростной связью будут пользоваться 36-66% абонентов мобильной связи.

В России, если текущая ситуация с внедрением стандарта 5G не изменится, этот показатель будет равен всего 19%. Технология 5G у нас пока недоступна для коммерческих абонентов, сети пятого поколения действуют только в пределах нескольких тестовых зон. Менее амбициозными стали цели, заявленные в программе «Цифровая экономика». Если изначально планировалось, что сети 5G будут развернуты в 10 российских городах-миллионниках к 2022 г., то теперь более вероятным сроком достижения этого показателя называют 2024 г. Отставание в развитии 5G на несколько лет по сравнению с другими развитыми странами, предупреждают эксперты, грозит России отставанием и в темпах цифровизации экономики, и, следовательно, в ее конкурентоспособности.

Высокоскоростная передача данных определит следующий этап технологической революции. Фото: ru.depositphotos.com

Еще одним барьером, затрудняющим коммерческое использование 5G в России, является регуляторный. Сейчас большая часть оборудования в сетях пятого поколения работает на частотах 3,4-3,8 ГГц, которые используются российскими госслужбами, в том числе — военными и Роскосмосом. Операторам связи предлагают разворачивать 5G в диапазоне 4,4-4,99 ГГц, для которого производится меньше оборудования (как базовых станций, так и оконечных устройств). Это может привести к удорожанию запуска сетей 5G и сложностям с международным роумингом.

Тем не менее, как отечественные операторы связи, так и иностранные поставщики, с оптимизмом смотрят на российский рынок и активно готовят почву для внедрения сетей пятого поколения. Например, летом прошлого года МТС подписала соглашение с Huawei, одним из крупнейших разработчиков и производителей телеком-оборудования и обладателем наибольшего числа важных патентов в сфере 5G. Соглашение предусматривает внедрение технологий и решений 5G и интернета вещей на действующей инфраструктуре МТС, запуск тестовых зон и пилотных сетей для различных сценариев использования, в том числе — на сложных инфраструктурных объектах.

Huawei также готов оказать поддержку в развитии кадров для российской индустрии 5G. В 2019 г. стартовала учебная программа в области 5G для заказчиков, партнеров и студентов. Задачей программы является подготовка 10 тыс. специалистов, а инвестиции китайской компании в проект превысят 50 млн рублей. А наличие линейки оборудования для диапазона 4-4,99 ГГц делает Huawei удобным партнером для российских предприятий на случай, если «золотой» диапазон 3,4-3,8 ГГц так и не расчистят для коммерческого использования.

• Короткая ссылка
• Распечатать

Как работает Технология сети 5G?

В сети 5G для передачи сигналов используется гораздо более высокая частота, чем в сети 4G. Технология 4G использует частоты от 0.4 до 8 ГГц, поэтому ее трудно сравнить с технологией 5G, работающей на частотах от 24 до 100 ГГц, также называемых миллиметровыми волнами. Благодаря использования более высоких частот используется более широкая полоса пропускания, а значит мы можем получить более высокие скорости, но не стоит забывать что это приводит к уменьшению длины волны. Всплывает важный недостаток миллиметровых волн, а именно их большая чувствительность к таким препятствиям, как стены, деревья и даже дождь. Это означает, что для достижения действительно непрерывного радиопокрытия сети по технологии 5G необходимо возводить большое количество мобильных передатчиков, гораздо большее чем для 4G

Поэтому, до тех пор, пока не будет достигнуто необходимое число передатчиков (достаточное непрерывное радиопокрытие), сеть 5G будет работать параллельно с существующей технологией 4G. Но есть и позитивная новость, сеть связи 5G не ограничивается миллиметровыми волнами — она ​​также может использовать частоты технологии 4G, В этом случае говорят, что сеть 5G использует частоты Sub-6.

Проект внедрения большего количества мобильных передатчиков будет реализовываться постепенно, поскольку это предполагает огромные затраты на инфраструктуру. В частности, сеть 5G может никогда не охватывать все сельские районы

Страна пилотных зон

Формально РФ уже включилась в строительство 5G, есть пример покрытия сетью пятого поколения небольшого города (проект МТС в Кронштадте). Однако до покрытия коммерческими сетями городов-миллионников пройдет несколько лет. Пока же, до начала практической конверсии частотного ресурса, необходимого для массового запуска сетей 5G, в России можно говорить лишь о тестировании технологий связи пятого поколения на небольших фрагментах опытных сетей.

С мая 2018 года тестовые сети разворачивает «Ростелеком». Первая из них была запущена в Иннополисе в Татарстане, затем ограниченные участки покрытия появились в Сколково (Москва) и в Эрмитаже (Санкт-Петербург). Опытная зона в Иннополисе, по информации оператора, развернута на оборудовании Huawei с элементами технологии 5G Massive MIMO, а для демонстрации возможностей сети используются трансляция потокового видео в формате 4K и прямые эфиры с камеры с охватом 360 градусов, демонстрируемые в VR-шлемах.

Наиболее масштабная программа тестирования 5G операторами «большой четверки» реализуется в Москве. В начале сентября 2019 года во время демонстрации работы опытной зоны в салоне Tele2 на Тверской улице заместитель руководителя столичного департамента информационных технологий (ДИТ) Александр Горбатько сообщил, что все операторы запустят свои тестовые участки по договоренности с ДИТ. В частности, «Билайн» намерен изучать работу технологии в Сколково, МТС — на ВДНХ и в парке Горького, «МегаФон» — в деловом центре «Москва Сити» и возле МГУ, а Tele2 обеспечила покрытие Тверской улицы от Кремля до Садового кольца. Представитель ДИТ уточнил, что «большая четверка» во всех случаях задействует полосу 28 ГГц.

До начала практической конверсии частотного ресурса, необходимого для массового запуска сетей 5G, в России можно говорить лишь о тестировании технологий связи пятого поколения на небольших фрагментах опытных сетей.

МТС развивает 5G и запускает пилотные проекты совместно с Huawei – соответствующее соглашение было подписано перед Петербургским международным экономическим форумом в 2019 году. Оно предусматривает внедрение решений 5G и IoT, доведение коммерческой сети LTE до уровня 5G-ready, запуск тестовых зон и пилотных сетей на инфраструктурных объектах. Уже после ПМЭФ оператор сообщил о покрытии сетью 5G всей населенной части Кронштадта. В сети была достигнута пиковая скорость 1,2 Гбит/с, причем для тестов использовалось коммерческое оборудование. В сентябре 2019-го МТС сообщила о совместном с Nokia и Qualcomm тестировании смартфонов Samsung Galaxy в Москве, в ходе которого удалось зафиксировать скорость в нисходящем канале до 2,1 Гбит/с.

В феврале текущего года МТС подключила тестовые базовые станции 5G в Москве к транспортной сети XGS-PON на основе ВОЛС, ранее построенной МГТС. Речь идет о пилотной зоне, которая в 2020 году охватит большую часть территории ВДНХ. По данным оператора, подключение базовых станций 5G к сетям XGS-PON делает возможным передачу данных на скорости до 10 Гбит/с и выше. Оператор заявил о готовности подключить к магистральной сети «любое количество базовых станций 5G по всей Москве», обозначив единственное условие — решение вопроса с частотным диапазоном.

Tele2 в развитии 5G заручилась поддержкой компанией Ericsson, с которой в рамках Всемирного мобильного конгресса 2019 года в Барселоне было достигнуто соглашение, предусматривающее установку 50 тыс. базовых станций 5G в 27 регионах России, в том числе в Москве и Санкт-Петербурге. С помощью этих базовых станций к концу лета 2019 года Tele2 обеспечила сплошное outdoor-покрытие пилотной зоны 5G в районе Тверской улицы от Кремля до Садового кольца. В ходе презентации тестовой зоны директор центра 5G-инноваций Ericsson Михаил Филимончик представил два сценария использования 5G

Первый — мониторинг дронами критически важной инфраструктуры (нефте- и газопроводов, линий электропередачи, защищенных объектов). В сетях 5G дроны смогут передавать в режиме реального времени 4К-видео и телеметрию с объектов

Второй сценарий — создание инфраструктуры умных городов с подключением к 5G. Так, сеть умных светофоров с датчиками и камерами позволит контролировать дорожный трафик, передавая информацию даже без миллисекундных задержек в диспетчерский центр.

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.

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 и 4G — в чём разница

Со стандартом 4G мы уже сжились и вполне оценили его плюсы. Казалось бы, куда уж лучше. Оказывается, есть куда. Даже простое сравнение главных показателей 4G и 5G даст вам вполне красноречивую картину.

Скорость передачи данных

В сетях 5G пиковая скорость в 20 раз выше, чем у 4G. Пример для наглядности: пока на устройстве с четвёртым поколением вы скачиваете один фильм в качестве Full HD, ваш сосед с 5G за это время загрузит с два десятка таких же фильмов. И пусть это идеальная ситуация, но и при неблагоприятных условиях всё будет примерно так же: сотовые сети 5G окажутся гораздо быстрее.

Задержка сигнала

Это такой зверь, которого особенно «ценят» любители многопользовательских игр и потоковых видео. Задержка — промежуток времени между вашими действиями на гаджете и реакцией на них со стороны приложения, в котором вы работаете или играете. Этот параметр имеет заметное влияние на качество онлайн-игр, видео и аудиоконференций, которые ведутся через мобильный интернет.

У 4G задержка сигнала составляет около 40 миллисекунд, и этого достаточно, чтобы промахнуться в подвижной игре, даже точно прицелившись: пока система отреагирует, противник уже поменяет местоположение и вы промажете при, казалось бы, верном ударе. Это, конечно же, раздражает.

У сетей пятого поколения задержка в идеале составляет одну миллисекунду и не превышает пяти — разница с 4G минимум в восемь раз. Это очень много.

Ёмкость сети

С каждым днём растёт количество мобильных устройств, которые мы используем в разных целях. Смартфоны, планшеты, ноутбуки, фитнес-браслеты, игровые консоли — все они работают через мобильные сети. Интернет вещей сулит нынешним 4G-сетям трудные времена: многочисленные датчики, видеокамеры и прочие устройства, которые активно применяются в умных технологиях, также нуждаются в подключении к мобильной сети. 4G c таким нашествием в обозримом будущем не справится, а вот 5G — вполне.

5G позволяет создать до миллиона подключений на каждый квадратный километр, это на порядок выше, чем у предыдущего поколения сетей.

Ёмкости сети 5G достаточно, чтобы обеспечить связью все наши умные лифты, светофоры, автомобили, медоборудование и т. д. Домашняя сеть 5G избавит вас наконец-то от подвисаний и торможений личных гаджетов и другой техники: ПК, мобильных телефонов, видеокамер, умных холодильников и т. д. — подключайте их хоть все сразу и наслаждайтесь бесперебойной работой.

Энергоэффективность

Сети 5G смогут работать с маломощными устройствами интернета вещей. Множество микродатчиков и сенсоров будут служить автономно месяцами без смены или подзарядки батареи питания

Это важно, так как обеспечить миллионы IoT-устройств доступом к электросети было бы крайне сложной инженерной задачей, часто вовсе не решаемой: она бы свела на нет все плюсы от возникновения интернета вещей

Степень мобильности

Современный человек на месте не сидит и значительную часть своей жизни проводит в движущемся транспорте — и в эти моменты ему тоже хочется выйти в интернет. Особенно когда предстоит провести несколько часов в поезде. Если это пассажирский состав — ещё ладно, но уже для скоростей «Сапсанов» и «Ласточек» современный стандарт 4G не очень хорош. И снова 5G в приоритете — эта связь может нормально работать даже в японских экспрессах, летящих со скоростью 500 км/ч.

Новому поколению сетей не страшно постоянное повышение нашей с вами собственной мобильности, они обеспечат передачу данных без потери качества.

Формирование диаграммы направленности

Формирование луча – это система сигнализации базовых станций сотовой связи, которая определяет наиболее эффективный маршрут доставки данных конкретному пользователю и снижает помехи для соседних пользователей в этом процессе. В зависимости от ситуации и технологии, для сетей 5G есть несколько способов ее реализации.

Beamforming может помочь massive MIMO более эффективно использовать спектр. Основная задача для massive MIMO – уменьшить помехи, передавая больше информации от многих антенн одновременно. На массивных базовых станциях MIMO алгоритмы обработки сигналов прокладывают оптимальный маршрут передачи по воздуху каждому пользователю. Затем они могут отправлять отдельные пакеты данных во многих различных направлениях, отражая их от зданий и других объектов в точно согласованном порядке. Хореографируя движения пакетов и время прибытия, формирование луча позволяет многим пользователям и антеннам в массиве MIMO обмениваться гораздо большим количеством информации одновременно.

Для миллиметровых волн формирование луча используется для решения другого набора проблем: сотовые сигналы легко блокируются объектами и имеют тенденцию ослабевать на больших расстояниях. В этом случае формирование луча может помочь, фокусируя сигнал в концентрированном луче, который отправляется только в направлении пользователя, а не вещает во многих направлениях одновременно. Такой подход может повысить шансы получения сигнала в целости и уменьшить помехи для всех остальных.

Помимо повышения скорости передачи данных за счет широковещательной передачи на миллиметровых волнах и повышения эффективности использования спектра с помощью мощного MIMO, инженеры беспроводной связи также пытаются добиться высокой пропускной способности и низкой задержки, требуемых для 5G, с помощью технологии, называемой полным дуплексом, которая изменяет способ доставки и приема данных антеннами.

Сети 5G — настоящие технологии M2M-общения

В отрасли много говорят о взаимодействии M2M (машина-машина), но факт заключается в том, что настоящее общение в этом режиме пока невозможно. Это изменится с введением сети 5G. Наиболее важным эффектом улучшения, будет повышение производительности, устранение вмешательства человека в сеть и снижение затрат на взаимодействие M2M. Кроме того, новая связь M2M через технологию 5G открывает возможности для увеличения присутствия искусственного интеллекта в сети.

Более того, данные о устройствах, собранные таким образом, могут быть интегрированы в комплексный интеллектуальный город на основе сети 5G, что обеспечит возможность подключения всех его частей и возможность взаимной связи. Инженеры осознали этот потенциал — по оценкам, к 2022 году более 25% интеллектуальных мобильных устройств и городских приложений будут работать в сетях 5G.

Внедрение 5G в России

Компания МТС первой среди российских операторов мобильной связи получила лицензию на оказание услуг связи стандарта 5G и готовится развернуть высокочастотные сети в «дальнем» диапазоне 24,25-24,65 ГГц в 83 субъектах. Лицензия будет действовать до 16 июля 2025 года.

Первыми пользователями сети станут бизнес-клиенты и крупные производственные предприятия, но о масштабном покрытии речи нет: частота, прописанная в лицензии, не позволяет привести 5G в каждый дом. По данным «Коммерсанта», Минкомсвязи не может обеспечить приоритет проектам частоты 3,4–3,8 ГГц из-за позиции силовых ведомств.

«Частоты выше 6 ГГц имеют неудовлетворительные характеристики распространения», — говорится в Концепции создания и развития сетей 5G/IMT-2020, которую разработало Минкомсвязи.

Развитие 5G-сетей входит в федеральный проект «Информационная инфраструктура» из национальной программы «Цифровая экономика», но результаты проработки плана оставляют желать лучшего. Концепция внедрения новых стандартов связи не утверждена, операторы не могут надеяться на реализацию проекта из-за бюрократических препятствий, касающихся доступа к жилым домам и рынку электроэнергии.

В итоге Минкомсвязи пока не располагает простыми решениями, которые бы помогли освободить полосу в диапазоне 3,4–3,8 ГГц для гражданского использования сетей нового поколения.

Что дает технология 5G

Если сети 4G способствовали появлению таких компаний, как Uber, Airbnb, TikTok и Netflix, то 5G может оказать влияние совершенно другого уровня. Скорость передачи данных здесь в 20 раз выше, чем у предшественника, и достигает 20 Гбит/с, тогда как 4G дает всего 1 Гбит/с. Эта разница позволяет загружать десятки полнометражных фильмов на устройство за несколько секунд.

Онлайн-игры прекратят виснуть, качество изображения во время видеозвонков станет четким, погружение в виртуальную реальность — полноценным и объемным. C 5G к сети можно будет подсоединять сразу несколько устройств, не опасаясь, что качество сигнала ухудшится.

Иной уровень развития получит интернет вещей: к сети можно будет подключать холодильники, стиральные машины, носимые гаджеты, устройства общения между автомобилями.

В медицине стандарты 5G модернизируют качество услуг. К примеру, импланты для диагностики сердечно-сосудистых заболеваний смогут отправлять данные врачам автоматически; постоянный доступ в интернет и мгновенная передача сигнала позволят проводить сложнейшие процедуры на расстоянии.

Беспилотный транспорт с помощью 5G перейдет на новый этап развития: автономное управление автомобилями, оснащенными технологиями машинного зрения, станет значительно проще в условиях моментальной передачи данных.

Все эти преимущества могут стать доступны повсеместно уже в ближайшие 20 лет: помимо инженерно-технических вопросов придется решить правовые, то есть разработать единый стандарт 5G, а также политические, то есть урегулировать претензии держав друг к другу по вопросам технологического превосходства. К тому же придется дождаться, когда производители смартфонов подгонят свои устройства под мощности новой сети.

Точно будет удобнее

В России медицина — это деликатная тема, вызывающая множество эмоций, и, вероятно, 5G не изменит эту картину быстро и радикально, но кто знает, может быть, в этом отношении произойдёт прорыв, например, с точки зрения доступа, к специализированным бригадам хирургов. Если пациент попадает в больницу, оснащённую роботом для удалённых операций, о нём смогут позаботиться специалисты из других городов и даже стран. Команды известных неврологов из Новосибирска и кардиологов из Москвы смогут оперировать пациентов, находящихся в других центрах, из своих кабинетов.

А также вопрос диагностики будет другим. В странах, где в медицину конвертируются более значительные средства, апробируются решения для непрерывной диагностики, особенно пожилых и хронических больных. Такие пациенты не ходят в клинику раз в неделю или месяц, но имеющееся в их распоряжении оборудование один или несколько раз в день передаёт в клинику ключевые измерения — давление, частоту сердечных сокращений, уровень сахара и т. д. Если врача что-то беспокоит, он звонит пациенту и приглашает его в гости. Или … немедленно вызывает к нему скорую помощь. Благодаря 5G у таких технологий будет гораздо больше возможностей.

Какой будет наша жизнь через несколько лет, можно полагаться только на своё воображение, но человечество всё равно не будет пытаться всё предсказывать. Вероятно, возможности 5G вдохновят на создание инновационных решений, которых сегодня нет даже на этапе разработки концепции. В конце концов, создатели научной фантастики 50 лет назад представляли, что в начале 21 века люди будут передвигаться на летающих машинах, а межпланетные путешествия будут такими же лёгкими и приятными, как путешествие на поезде из города в город. Они не учли, что революция произойдёт прежде всего в способности обрабатывать и передавать большие наборы данных. Точно так же сегодня невозможно предсказывать все направления развития цивилизации, кроме того, что это развитие будет происходить всё быстрее и быстрее.

Что такое связь 5G

Сети 5G (fifth generation) представляют собой эволюционное развитие сотовой связи. В основу технологии положены стандарты, пришедшие на смену четвёртому поколению 4G/IMT-Advanced.

Как заявляют разработчики, новый стандарт гарантирует минимизацию временных задержек при отправке данных, существенно расширив функционал коммуникационных возможностей смартфонов. По их мнению, грядёт эра интернета вещей, получившая даже собственное название – IoT. Действительно, многие бытовые приборы начали оснащать искусственным интеллектом, а термин «умный дом» уже становится привычным и в чём-то обыденным. Интернетизация всего, что только можно, требует повышения пропускной способности сети, и скорости порядка до 2 Гб/секунду будут весьма кстати

Технология обеспечивает также меньший расход энергии по сравнению с 4G-сетями, что тоже немаловажно в эпоху тотального использования возможностей интернет

Разумеется, возможности 5G сетей интернетом не ограничиваются – стандарт обещает стать планетарной платформой для разворачивания самых необычных технологий, о которых сегодня можно только гадать. В любом случае переход на пятую генерацию скоростной мобильной связи позволяет забыть о проблемах с загрузкой тяжёлых интернет-страниц и с просмотром потокового видео высокого разрешения. Достаточно сказать, что подобные сети позволяют поддерживать порядка миллиона одновременных подключений на квадратный километр – просто фантастические цифры!

Да, комплекс технологий 5G на сегодня можно назвать «сырым», некоторые компоненты до конца не разработаны, но в основном заявленные характеристики достижимы уже сегодня, обеспечивая невиданную скорость, надёжность и пропускную способность сети.

Можно не сомневаться, что новый стандарт в обозримом будущем вытеснит предшественников, и 3G/4G станут уделом морально устаревших устройств. Более того, с такими скоростями ставится под сомнение перспективность Wi-Fi, ведь для этого беспроводного стандарта требуется использование роутера, а новый стандарт связи обеспечивает не менее скоростную связь без требования применения дополнительных девайсов, при этом технология позволяет создавать несколько виртуальных сетей в рамках одной физической. Так что вполне вероятно, что 5G начнёт вытеснять Wi-Fi в тех сферах, где последняя технология сегодня безраздельно властвует.

Не подлежит сомнению, что скоростной интернет 5G даст мощный импульс созданию принципиально новых устройств самого разного назначения, домашнего, офисного или промышленного. Ожидается прорыв в медицинской сфере (удалённая медицина), в транспорте и логистике.

Принцип работы 5G предполагает использование более мощных передатчиков и развёртывание более плотной сети вышек на единицу площади. Такой комплекс мер обеспечит передачу сигнала на необходимые расстояния, учитывая небольшую дальность действия коротковолновых (с длиной волны 11-0 мм, посылаемой в частотном диапазоне 30–300 ГГц) передатчиков. Важна и высота их размещения, поскольку дальность действия такого сигнала сильно зависит от наличия природных и искусственных препятствий, а также от метеорологических условий.

Мы описали далеко не все сферы применения, для которых нужен 5G. Чего стоит опасаться от массового применения новой технологии – вопрос не менее важный и на сегодня недостаточно изученный, а спекуляций на эту тему имеется огромное количество.

Во многих странах разворачиваются настоящие движения против 5G, в ходе которых уничтожаются вышки и чинятся всевозможные препятствия продвижению скоростной технологии связи. Это довольно серьёзный сдерживающий фактор, опирающийся на отсутствие долговременных исследований о влиянии высокочастотных волн на окружающую среду.

Как 5G помогает интернету вещей

Одно из преимуществ 5G — поддержка в десять раз большего числа устройств, чем могло обеспечить предыдущее поколение связи

Это важно с точки зрения развития IoT и умных городов, считает Алексей Оксюта

Михаил Воробьев отмечает, что в квартирах сейчас работает большое количество устройств, и все используют разные протоколы. Сегодня производители не могут договориться о стандартах, по которым работают гаджеты внутри одного помещения. По словам эксперта, та компания, которая в скором времени предложит домашним пользователям удобную платформу для стыковки всех радиотехнологий, и сделает прорыв.

Беспилотные автомобили смогут работать гораздо эффективнее, если начнут обмениваться данными между собой. Сейчас есть прототипы автономных устройств, которые могут оценивать ситуацию по данным из Сети и по тому, что видят сами, но обмениваясь данными между собой, они станут еще эффективнее.