Обзор сети пятого поколения (5G)

Технологии мобильной связи сменяются через каждые 10 лет. Любое из них значительно улучшает скорость передачи информации. Так появляются новые сервисы и новые типы контента. Пользователи получают новые забавы и новый уровень жизни.

Пятое поколение сотовой связи (5G) – обещает быть как никогда прорывным. Эксперты утверждают,  что именно за счет 5G интернет вещей, беспилотных автомобилей и VR будут перенесены со страниц технических медиа в человеческую повседневность. В этой статье расскажем все про 5G сеть.

Содержание

• 1 Что такое 5G?
• 2 Где будет использоваться?
• 3 Обзор
  • 3.1 «Паутина» синхронизации
  • 3.2 Задержка
  • 3.3 Особенности 5G
• 4 Отличия от предыдущих стандартов
  • 4.1 Повышение скорости
  • 4.2 Ключевой потребитель – абонент
  • 4.3 Переход на мм-волны
  • 4.4 Технология MIMO
  • 4.5 Технология «device-to-device»
• 5 Достичь согласия
• 6 Технические препятствия
• 7 Что говорит Ericsson?
• 8 Что предлагает Qualcomm?
• 9 Использование 5G сегодня
  • 9.1 Intel
  • 9.2 Qualcomm
  • 9.3 Huawei
  • 9.4 Nokia Networks
• 10 Кто занимается 5G в РФ
  • 10.1 Мегафон
  • 10.2 МТС
  • 10.3 Tele2
  • 10.4 Билайн
• 11 Когда появится 5G?
• 12 5G в РФ
• 13 Заключение

Что такое 5G?

Невзирая на то, что связь 4G еще не стала глобальной, компании уже проводят тесты 5G.

5G-интернет создается с учетом инновационных тенденций в технологии. Он ориентирован на подсоединение множества бытовых «умных» девайсов, большая часть из которых будет функционировать по правилу «always online». Связь 4G, со своей стороны, преимущественно применяется в роли сотового интернета.

5G (Fifth Generation) – это новое поколение сотовой сети, работающее на базе телекоммуникационных форматов в соответствии с действующими форматами 4G.

Форматы для связи 5G все еще располагаются в стадии проектирования. Предполагается, что в действительности, связь нового поколения начнет работать в 2023 году.

Где будет использоваться?

5G будет применяться там, где существует востребованность в интернете высокой скорости, в мегаполисах. Для всецелого охвата будут применяться стандарты ранних поколений.

Обзор

Обычные юзеры на данный момент не нуждаются в колоссальных скоростях нового поколения. Но они в обязательном порядке появятся вслед за интеграцией технологии, поскольку, как всем известно, люди быстро привыкают к хорошему.

«Паутина» синхронизации

При более низкой цене подсоединения все больше девайсов получают доступ к Wi-Fi. Система взаимосвязи телефонов, кофе- и стиральных машин, гарнитуры, ламп и прочего в целостную «паутину» зовется Интернетом вещей. Предполагается, что к 2023 году на планете будет больше, чем 26 миллиардов подобных девайсов. И количество подключений, соответственно, будет еще выше.

Умение гаджетов «чувствовать» за счет датчиков и дистанционного выполнения задач найдет использование в местном планировании, технологиях «интеллектуального дома», концепциях мониторинга электрического и теплоснабжения, защищенности, автобусах, такси и розничной торговле.

Интернет вещей нуждается в маленькой скорости соединения, но для множества девайсов. Специализированные сети, применяющие малый частотный диапазон, уже созданы, и изготовители форматов 5G желают участвовать в данном процессе.

Следовательно, стандарты телекоммуникаций должны будут поддерживать не только мобильных юзеров, но и «интеллектуальные» предметы быта. Контроль над таким неоднородным трафиком обязан помочь новому формату.

Задержка

Однозначно, что 5G будет обладать поддержкой технологии автоматического ТС и программы VR. В данной ситуации сведения должны приходить в режиме фактического времени. Интервал приема-передачи в 4G больше 10 мс, а это очень долго.

Следующий формат способен абсолютно поменять архитектуру связи с передачей хранилища информации от центров обработки сведений к финальным узлам, вплоть до «интеллектуальных» девайсов.

К примеру, движущейся машине необходима информация о местонахождении рядом расположенного трaнcпорта. Действующие стандарты с потоком подобной информации для 3-х машин уже не справляются. Колоссальные задержки передачи информации нуждаются в местном распределении сведений.

Планируется, что скорость отклика 5G станет предельной. Задержка передачи сведений не будет больше, чем 1 мс, даже при конечной скорости 500 км/ч. Эта задержка станет основным двигательным признаком для формирования инновационных технологий, среди которых вождение в мегаполисах и удаленные операции.

Особенности 5G

Не так давно получилось оптимизировать большинство из хаpaктеристик, но выбор технологий, гарантирующих их использование на пpaктике, идет дальше. Среди них:

1. Ультравысокие частоты, получение которых до этого было нереальным, гарантируют гораздо высшую скорость.
2. Разработка концепций, отправляющих сведения мелкими кусочками, затянет деятельность девайсов Интернета вещей на продолжительный период.
3. Сокращение латентности для задач, нуждающихся в мгновенном отклике.

Отличия от предыдущих стандартов

Инновационный мобильный формат не появится до 2023 года, однако надлежащие классификации создаются на полной скорости, в связи с чем ясно, что формат 5G будет существенно отличаться от предыдущего.

Повышение скорости

Наиболее понятное – это повышение скорости (в наименьшей степени в разы), уменьшение латентности, существенное повышение объема связи, что требуется для сатисфакции, стабильно увеличивающейся востребованности на Всемирную паутину. Тренд такой, что через некоторое время все подсоединится к сети: от различных сканеров до трaнcпортных средств.

Ключевой потребитель – абонент

В действующих сетях пользователь должен сам адаптироваться: сигнал чересчур плохой – двигаться. 5G будет использовать интеллектуальные антенны, которые преобразовывают график ориентации в зависимости от нужд пользователей в определенных условиях. Например, если юзер обслуживается в ячейке прямо сейчас, сведения для него будут проходить через узкий канал, что повысит соотношение шума к сигналу, и улучшит скорость распространения информации.

Переход на мм-волны

Спектральный источник лимитирован, и чрезвычайно сложно отыскать нужные частоты в диапазонах, привычных для сотовой сети. Понятно, что существенное повышение скорости распространения информации нуждается в существенно больших частотных спектрах. Разумное решение в этом случае – это переход в сферу десятков ГГц.

Большая часть юзеров понимают, что с повышением рабочей частоты дистанция сети быстро снижается, проще говоря – величина ячейки. В связи с этим, стоит сделать заключение исходя из этого пункта: связь нового поколения будет применяться там, где существует потребность в высокоскоростной передаче информации. К слову, полное покрытие пока не рассматривается.

Технология MIMO

Смысл ее состоит в применении нескольких антенн на предоставляющих и получающих сторонах. Эта технология образовалась в определениях, касающихся 3G. В большей части сетей LTE MIMO функционируют в 2х2 режиме. Проще говоря, две антенны — для предоставления, две – для получения. В 2х2 режиме информация идет по двум свободным каналам одновременно, что дает возможность увеличить скорость распространения пpaктически вдвое.

Сейчас есть телефоны, которые поддерживают 4х4 режим. Увы, из-за маленьких размеров телефонов нереально повысить количество антенн до безграничности. Очередная трудность – это потребность передачи официальных оповещений от каждой антенны, что сокращает результативность технологии.

Технология «device-to-device»

Участились ситуации, когда пользователи разговаривают на расстоянии десятков метров друг от друга. За счет использования данной технологии посредством операторской связи будет идти исключительно трафик сигнала, что позволяет расценивать эти звонки, а сама информация будет передаваться прямиком через девайсы. Это смысл технологии.

Достичь согласия

Если ситуация с обозначением спектра возможных технологий еще в 2015 году стала лучше, то сами технологии по сей день создаются. Надо обозначить, какие технологии нового поколения нужны сразу, а какие внедрить спустя некоторое время.

Невзирая на неимение форматов и решительности в значимости технологий, корпорации-изготовители стараются руководить формированием и внедрением технологий нового поколения, чтобы впоследствии заполучить благоприятное место.

Корпорация Nokia еще в 2015 году объявила о покупке Alcatel-Lucent, а фирма, занимающаяся телекоммуникациями, из США Verizon Wireless объявляла, что первая 5G в Америке будет в 2016 году.

Технические препятствия

Институт телекоммуникаций им. Фраунгофера в Германии проводил эксперименты с частотами в рамках от 40 до 100 ГГц, корпорация Samsung применяет в собственных исследованиях частоту 28 ГГц, а компания Nokia использует более 70 ГГц.

Функционирование девайсов в мм спектре длин волн обладает таким свойством, как чрезмерно слабая передача сигнала, сила которого значительно уменьшается с отдалением от базовой станции. Помимо этого, помехи сигнала вызываются человеческим телом.

Что говорит Ericsson?

С точки зрения корпорации Ericsson, перспективы следующие.

Непилотируемые машины будут обмениваться данными друг с другом. В случае ДТП машина, ближайшая к месту аварии, расскажет о случившемся всем трaнcпортным средствам, следующим за ней. Это даст им возможность замедлить своевременно скорость либо, в ситуации перегруженности дороги, спроектировать другую схему передвижения.

Сканеры трaнcпортного средства будут куда верно вычислять погоду и отправлять сведения посредством 5G, чтобы трaнcпортное средство спроектировало надлежащую схему проезда для передвижения.

В сфере социального трaнcпорта 5G позволит мониторить количество людей, ждущих на автобусных остановках. Водитель ТС проедет безлюдную остановку, а оператор отправит вспомогательное ТС в точки их перегруженности.

В эру 5G вся бытовая техника будет связана между собой. Если до этого во время перемещения из одного помещения в другое человеку надо было носить переносной девайс, чтобы продолжить, к примеру, прослушивание интересного радио, сейчас динамики, подключенные в различных помещениях, свяжутся друг с другом и воспроизведение продолжится с остановленного места. Помимо этого, пользователь может отслеживать энергопотрeбление каждого девайса либо узнать, какое количество электрической энергии выpaбатывается солнечными аккумуляторами.

Что предлагает Qualcomm?

Торговая марка Qualcomm предложила 4,5G LTE Advanced технологию, интеграция которой запланирована на ближайшее время. За счет этого фирма сможет охватывать как более обширный частотный диапазон, требуемый для формата 5G, так и до этого расположенные LTE сети, что сократит латентность и повысит пропускную способность.

Специфика:

• Отличная пропускная способность за счет сочетания частотных диапазонов;
• Поддерживание 23 операторов синхронно и повышение пропускной способности за счет агрегации частот и передачи трафика сети между операторами;
• 10-кратное сокращение латентности, если сравнивать с LTE Advanced, в ходе применения действующих вышек и частот в рамках 1-70 мкс;
• Применение средств вступающей линии для потребностей истекающей;
• Повышение числа антенн на базовых станциях с целью улучшения покрытия и мощности сигнала;
• Увеличение энергосохранения девайсов IoT за счет сужения спектра до 1,4 МГц и 180 кГц (около 10 лет на одном АКБ) ;
• 1 Гигабит в секунду для передачи данными между трaнcпортными средствами, пользователями и девайсами IoT;
• Анализ окружающей среды без активации беспроводной сети либо навигации на пользовательском гаджете.

Использование 5G сегодня

5G рассчитаны на функционирование в нескольких полосах частот. НЧ от 600 до 700 МГц приемлемы для провинции либо для Интернета вещей, поскольку базовые станции обладают большим диапазоном. Но скорость распространения информации и единый объем связи на низком уровне.

Спектр до 6 ГГц корректирует данный минус, однако среднечастотные БС следует инсталлировать гораздо чаще, что доказывает ситуация в больших городах. ВЧ до 73 ГГц гарантируют максимальные скорости до 20 Гигабит/сек. для получения и до 10 Гигабит/сек. для распространения. Основной трудностью является качество сигнала исключительно в зоне прямой видимости БС, спектр применяется для покрытия критически важных местных зон.

Как уже говорилось, специфическими особенностями 5G являются большая пропускная способность и малые задержки во время распространения данных. Результат достигается посредством использования инновационной технологии мультиплексирования NOMA сигнала, позволяющего синхронно обслуживать несколько абонентов в одном канале. В форматах ранних поколений используется временное фpaкционирование, пользователи поочередно обмениваются данными с базовой станцией.

Intel

Прежде всего, необходимо выделить достоинства корпорации Intel. На последней зимней Олимпиаде в Пхенчхане фирма установила  5G. Подсоединенные к ней камеры типа UHD дали возможность вести передачу спортивных событий в режиме онлайн с эффектом присутствия.

Точки доступа беспроводной сети тоже применяли функции 5G, и обслуживали множество абонентов. Львиная доля оборудования была установлена на открытом воздухе – прекрасный эксперимент на стойкость для гаджетов.

Корпорация вдобавок объявила о сотрудничестве с NNT DoCoMo и установке 5G на Олимпиаде 2023 года в Китае. Одна из целей партнерства – показ и использование новых способностей «интеллектуального» города.

На MWC этого года корпорация представила концептуальный ноутбук, который поддерживает 5G на основе фирменного модема XMM 8060. Сейчас большая микросхема инсталлируется раздельно с чипом. Чтобы увеличить результативность, фирма ведет деятельность над интегрированием модемного модуля в единую систему.

В любом случае, важно то, что корпорация ведет деятельность над инновационным стандартом, преобразующим ноутбук в еще более многосторонний девайс. С новым гаджетом пользователь сможет не беспокоиться о незащищенных общественных беспроводных сетях. Включать точку доступа Wi-Fi на телефоне тоже будет не нужно. Реклама первых новинок запланирована на следующий год, партнерами корпорации Intel являются Microsoft, Dell, HP и Lenovo.

Вдобавок было установлено о партнерстве корпорации Intel с создателем мобильной электроники – брендом Spreadtrum. Целью сотрудничества является проектирование серии мобильных процессоров с интегрированным модемом 5G линейки XMM 8000 от Intel ко второй половине следующего года.

Qualcomm

Фирма в первый раз объявила о модеме X50 еще в 2016 году. Сейчас установлено, что SDX50 станет частью фирменного чипа Snapdragon 855, выполненным с использованием 7-нм техпроцесса, который будет выпущен в начале следующего года. Нельзя не сказать, что вариант торговой марки Qualcomm довольно пpaктичный для инсталляции на телефоны и планшетные ПК.

Huawei

Бренд Huawei – очередной равноправный игрок в гонке за 5G. На MWC этого года фирма показала свой модем Balong 5G01, гарантирующий скорость в пределах 2,3 Гигабит/сек. Увы, сейчас габариты микросхемы не дают возможности применять его в телефонах и планшетных ПК. Но, учитывая шустрость бренда, появление чипа Kirin, который поддерживает 5G, стоит ожидать совсем скоро.

Nokia Networks

Компания является второй по величине поставок телекоммуникационного оборудования после бренда Huawei. Фирма имеет в собственном распоряжении оборудование, которое функционирует в спектре НЧ, СЧ и ВЧ. В начале этого года компания Nokia представила полнофункциональные процессоры 5G для базовых станций Reef Shark. Пропускная способность одного блока в пределах 84 Гигабит/сек. Установка торгового оборудования на основе инновационного процессора была запланирована на конец этого года.

Кто занимается 5G в РФ

Отечественные операторы связи не отстают от общей тенденции. Они сотрудничают с ведущими глобальными поставщиками оборудования для сетей, среди которых Ericsson, Huawei и Nokia, разpaбатывающие девайсы 5G.

Мегафон

Данный оператор первым проявил интерес к инновационной технологии. Еще в 2014 году он договорился с брендом Huawei о формировании пилотных 5G. Их запустили в этом году во время проведения ЧМ 2018.

Летом этого года компания Мегафон запустила первую в РФ 5G – для члeнов экономичного собрания в СПб. Скорость распространения информации была равна 1,24 Гигабит/сек. Мегафон применил оборудование бренда Huawei и чип от Qualcomm.

Не так давно фирма Мегафон договорилась с корпорацией Nokia о разработке 5G. Осенью, на Нижегородском бизнес-собрании они показали лидирующую скорость передачи информации – 5 Гигабит/сек. Члeнам саммита был продемонстрирован 360-градусный UHD ролик, трaнcлирующийся на дисплей из очков VR.

МТС

Присоединилась к гонке в 2017 году. Как и предыдущая, эта фирма отнесла стартовые запуски 5G к ЧМ 2018. Коммерческая реализация, согласно графику компании, стартует в 2019-2020 гг.

Зимой 2015 года компания МТС подписала соглашение о коллективной разработке 5G с Ericsson, весной – с Nokia, осенью – с Samsung. МТС провела эксперименты осенью на оборудовании от Nokia. Скорость распространения информации была в пределах 4,5 Гигабит/сек.

Tele2

Осенью подписали договор с корпорацией Nokia о формировании 5G и проектирования сервисов в области Интернета вещей.

Билайн

В данный момент ведет диалог с поставщиками об испытаниях 5G. Об этом «Русбазе» сказала уполномоченная фирмы А. Айбашева. Но сначала компания планирует адаптировать собственную инфраструктуру и поработать с 4,5G. В перспективе данная подготовка даст им возможность мгновенно интегрировать 5G.

Когда появится 5G?

Торговые реализации 5G планируются в следующем году. Все они ограничиваются массовыми спортивными мероприятиями. К примеру, оператор сотовой связи KT Corporation из Южной Кореи запустил 5G на Олимпиаде этого года в Пченхане. Отечественные МТС и Мегафон планируют установить 5G на летней Олимпиаде 2023 года в Китае.

Большая часть экспертов уверены, что широкомасштабная интеграция 5G стартует после 2023 года. Недавно торговая марка Ericsson сказала, что в 2023 году к данным сетям подсоединится 550 миллионов девайсов. А сейчас корпорации просто экспериментируют с оборудованием.

Сейчас 5G – это вероятнее идея, нежели технология, поскольку пока нет общего формата. Чтобы массовое использование этой связи началось, необходимо создать технологические условия, выбрать частоты и перейти на инновационное оборудование.

5G в РФ

Собеседники Rusbase единогласны в том, что РФ еще далека от широкого введения 5G. Российские операторы еще не окупили собственные вложения в создание сетей LTE. На данный момент покрытие LTE в пределах 30%, в связи с чем в ближайшее время телекоммуникационные организации буду корпеть над повышением данного значения. А 5G для них – только резерв на перспективу.

С. Скворцова – глава по стратегическим разработкам Tele2, считает, что 5G будет запущена в коммерческое использование к 2023 году. Согласно ее заявлению, на пути к 5G есть предварительный вариант – технология LTE Advanced (LTE-A). Она обладает поддержкой скорости до 100 Мегабит/сек., для абонентов с высокой мобильностью и 1 Гигабит/сек., для стационарных пользователей.

В мае прошлого года средства массовой информации заявили о планах Министерства связи по старту 5G в мегаполисах РФ к 2023 году. Следовательно, в 2023 году новый формат интегрируют в 8 мегаполисов РФ, а в 2025 году уже в 16 городов, где население больше, чем 1 миллион человек.

Заключение

В заключении стоит отметить, что широкомасштабные перемены в сотовой связи ожидаются в скором будущем. Количество девайсов, подсоединенных к сети в режиме «всегда онлайн», будет быстро повышаться. Вполне вероятен сценарий, когда ТВ перейдет на сотовые сети.

х