Вот уже несколько десятилетий информационные технологии находятся в состоянии стремительного развития. То, что еще вчера казалось немыслимым, сегодня уже воспринимается как привычная обыденность. Новые интернет-сети способны передавать невероятные объемы информации на огромнейшие расстояния за считанные мгновенья.

И это далеко не предел технологического потенциала данной сферы. Уже достаточно скоро гражданам нашей страны станет доступна поистине революционная новинка — интернет 5G. Такая информационная сеть позволит сделать большой шаг вперед во внедрении новых технологий в повседневную жизнь простых людей.

В преддверии главного спортивного события 2018 года на территории четырех городов Российской Федерации в тестовом режиме будет запущена высокоскоростная сеть мобильного интернета по стандартам 5G. Такой новостью поделились представители главных отечественных операторов сотовой связи на пресс-конференции, приуроченной к обсуждению грядущего .

В начале 2018 года начнется развертывание на территории Санкт-Петербурга, Казани, Сочи и Москвы четырех тестовых зон с поддержкой максимальной скорости передачи информационных данных. С началом футбольных событий данные сети должны перейти на полную свою мощность работы.

Что собой представляет технология 5G

Как отмечают специалисты — 5G считается на данный момент самым перспективным стандартом не только на территории России, но и во всем мире. С ее помощью, скорость передачи данных можно «разогнать» вплоть до нескольких гигабайт за секунду, что еще несколько лет назад считалось практически невозможным.

Представители компании «Мегафон» (один из реализаторов проекта) уже провели первые предварительные тесты новой технологии. Эксперимент, проведенный в этом году, показал возможность увеличить скорость передачи данных до 5 ГБит/ с.

Кроме того, переход на подобный стандарт позволяет существенно приумножить число абонентов в сети, улучшить качество связи и даже сократить потери энергии аккумулятора мобильного устройства.

5G сеть являет собой абсолютно новую, многократно усовершенствованную технологию передачи трафика между клиентами оператора связи. С ее помощью можно за считанные секунды скачать на свое мобильное устройство файл, который раньше бы загружался часами.

Но, не смотря на целый ряд преимуществ, общегосударственным достоянием данную технологию можно будет сделать не раньше 2020 года. Спровоцирована такая задержка большой сложностью запуска сети, а также обширностью территории нашей страны которую невозможно охватить в короткие сроки.

Зачем нужны такие скорости

Вопрос по поводу актуальности высоких скоростей передачи интернет данных и практической необходимости таких технологий поднимается достаточно часто. Полностью аналогичная ситуация была при возникновении технологии 4G и первых попыток сделать ее доступной для общественности.

Тогда возможность скачивания информационного продукта из всемирной сети со скоростью достигающей 50 мегабит в секунду казалась невероятной. Сегодня же, для большинства людей такая скорость вполне обыденная и давно не кажется чрезмерно высокой.

Пользователи сети-интернет давно открыли для себя интересную зависимость: чем лучше возможности передачи информации, тем выше качество производимого контента. Посетители сайтов все чаще предпочитают чтению и статичным картинкам видео с высоким разрешением.

Это неудержимый процесс эволюции контента, где высокие скорости передачи данных обретают свою необходимость. Технология 5G сможет полностью удовлетворить потребности пользователей в миграции трафика, кроме того, такая сеть предполагает большие емкости и уникально короткое время отклика.

Какие перспективы технологии 5G в России

На сегодняшний день стандарт связи 5G находится на стадии разработки и начальных экспериментов. Но предполагается, что к началу он уже начнет появляться в самых больших городах нашего государства. Это будут не просто тестовые единичные случаи, а первый этап к систематизации и развитию с дальнейшим распространением по всем населенным пунктам.

Каждый день в инженерных отделах сотовых компаний происходит множество испытаний разнообразных технологических решений, которые можно поместить в основу будущей глобальной сети. Проводятся тесты скоростных возможностей для пятого поколения с блестящими результатами.

Такие тенденции позволяют судить о больших достижениях отечественных информационных технологий и приобретении уникального опыта для начала построения сетевой инфраструктуры.

Внедрение 5G сетей это, прежде всего, большой рост общего объема передаваемой информации через увеличение скоростей передачи и сокращения времени ожиданий откликов. К сожалению, это практически невозможно без существенного улучшения инфраструктуры, которой мобильные операторы пользуются на данный момент времени.

Процесс этот довольно затратный и требует огромных денежных вливаний, но если инвестиционный портфель разбить на значительный период, то ситуация перестает казаться критичной.

Эксперты не сомневаются, что новые горизонты которые откроются для экономики после внедрения 5G быстро окупят все затраты и принесут хорошие дивиденды. Таким образом, мобильный оператор получит дополнительные денежные поступления, пользователи – качественную услугу, а государство сможет выйти на новый уровень своего развития.

AT&T, Verizon Wireless и другие телекоммуникационные компании начнут внедрять 5G сети в текущем году. Но что же такое 5G? В данной статье мы поделимся с вами всем, что нам известно на данный момент.

5G запустят уже в этом году. Ну, или нет. В гонке за 5G (проще говоря – это пятое поколение мобильной связи), телекомпании обещают невозможное, что станет причиной большой путаницы в течение нескольких последующих лет.

Поскольку пока еще не существует ни одного официального определения 5G, все игроки на рынке беспроводных технологий, начиная от производителей наборов микросхем, и заканчивая операторами сотовой связи, изощряются в определении 5G и провозглашают себя лидерами 5G.

5G Что Это Такое? Все о Новом Поколении Связи

Давайте же разберемся в этой путанице. В данной статье мы постараемся объяснить, что же за штука такая – этот 5G.

Поколения связи 1G, 2G, 3G, 4G, 5G

Буква G в термине 5G обозначает поколение беспроводной технологии. Все поколения технически отличаются скоростью передачи данных, а также способами шифрования данных, или «эфирным интерфейсом», который делает технологию несовместимой с предыдущим поколением.

1G – это аналоговая сотовая связь. Технологии 2G, такие, как и CDMA, GSM и TDMA, — это первое поколение цифровых технологий сотовой связи. Такие 3G технологии, как EVDO, HSPA и UMTS обеспечивают скорость передачи данных от 200 килобайт до нескольких мегабит в секунду. 4G технологии WiMAX и LTE стали следующим скачком вперед. Скорость передачи данных связи четвертого поколения достигает сотен мегабит, или даже гигабит в секунду.

Так называемая «5G Эволюция» от компании AT&T – на самом деле не 5G

Компания AT&T недавно анонсировала запуск своей сети «5G Эволюция», которая на самом деле не является настоящей 5G сетью. На самом деле, это коммерческое название гигабитной LTE – самой новой модернизации технологии LTE сети 4G. Большинство операторов Соединенных Штатов собираются активно внедрять LTE в текущем году.

Гигабитная LTE технология совместима с существующими телефонами. Технология использует усовершенствованную версию существующего шифрования LTE, а также большее количество антенн и увеличенную степень агрегации несущих частот, что позволяет с большей скоростью совершать передачу данных.

Однако компания AT&T, вместе с распространением неправдивых слухов о 5G, настаивает на том, что LTE не скоро канет в небытие. По большому счету, 5G будет работать на очень высоких частотах, что требует расположения вышек и антенн в относительной близости друг к другу. Для большей площади покрытия, особенно в сельской местности, 5G будет основываться на 4G.

Технологии 4G так же будут улучшаться со временем. Компания Qualcomm анонсировала выход 4G модема X20, который способен передавать данные со скоростью 1,2 гигабит. Значительным достоинством технологии 5G станет большая мощность и малое время задержки. 5G станет гораздо мощнее и быстрее 4G технологий.

Запуск предварительной 5G сети от компаний AT&T и Verizon

Компании AT&T и Verizon анонсировали запуск домашней системы выхода в интернет на базе технологий 5G. Компании Samsung и Verizon на Всемирном мобильном конгрессе в феврале совместно представили антенны и роутеры, которые будут использовать 5G сервис компании Verizon.

Технологии, использованные в разработке домашней 5G сети, связаны с миллиметровым диапазоном волн беспроводного фиксированного доступа, который используют интернет-провайдеры Starry в Бостоне и Monkeybrains в Сан-Франциско. Однако благодаря AT&T и Verizon эти технологии получат гораздо более широкое распространение. К примеру, компания AT&T заявила о потенциальном использовании 5G в качестве замены устаревших технологий DSL, что позволит компании единолично предоставлять услуги домашнего 5G-интернета, беспроводной и стационарной телефонии, а также телевидения.

Но все это не имеет никакого отношения к 5G, поскольку связь пятого поколения будет запущена только в 2018 году. Но компания Verizon намеревается приблизить свои 5G сервисы к актуальным стандартам, а также использует как можно больше элементов грядущих 5G-систем.

Домашний 5G интернет демонстрирует одно самое главное преимущество над 4G – огромная мощность. Операторы не могут предложить домашний 4G интернет по конкурентной цене за 190Гб месячного потребления трафика для одного дома, поскольку 4G узлы связи не обладают достаточной мощностью. Это может значительно ужесточить конкуренцию провайдеров за домашний интернет жителей США, где, согласно отчету Федеральной службы по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций за 2016 год, скорость домашнего интернета 51 процента американцев составляет 25Мб в секунду, или выше.

Для самих провайдеров подключение домашнего 5G интернета станет гораздо более облегченным, чем оптоволоконные линии связи, которые тянутся от дома к дому. Вместо перекапывания каждой улицы, провайдеру останется просто подключить оптоволоконный кабель к узлу связи, а пользователям раздать беспроводные модемы.

Хорошо, что же тогда такое «настоящая 5G связь»?

5G – это инновационная сеть, которая обладает гораздо большей скоростью передачи и мощностью, а также с меньшими временными задержками, чем другие существующие сотовые системы. Достоверные технологии, использованные при разработке 5G, нам еще предстоит узнать, но уже известно множество общепризнанных деталей.

Тип шифрования сетей 5G, который называется OFDM, похож на тип шифрования, использованный в технологиях LTE. Эфирный интерфейс будет характеризоваться меньшими временными задержками и большей гибкостью, чем LTE.

Инновационные сети, преимущественно, будут использовать очень высокие частоты, которые способны передавать огромный массив данных, но всего по несколько блоков одновременно. Технология будет работать в спектре от низких до высоких частот, однако значительное преимущество над 4G будет наиболее очевидным на высоких частотах. 5G так же может передавать данные на нелицензированных частотах, которые сейчас использует Wi-Fi, без конфликта с существующими Wi-Fi-сетями. Такая передача данных схожа с технологией LTE-U, запущенной компанией T-Mobile в текущем году.

5G, скорее всего, будет сетью малых сот, вплоть до размера домашних роутеров, а не размера огромных вышек, которые распространяют сигнал на большие расстояния. В некотором роде, причиной тому является природа задействованных частот, но основной целью остается увеличение мощности самой сети.

Сети 5G должны быть более усовершенствованы, чем предыдущие системы, поскольку они связаны с огромным количеством меньших сот. Даже с учетом существования макро-сот, компания Qualcomm заявляет, что мощность сетей 5G будет превышать мощность остальных сетей в четыре раза благодаря использованию более широкого диапазона частот и улучшенных антенн.

Целью является достижение гораздо большей скорости и большей мощности с меньшими временными задержками, чем в сетях 4G. Задействованные мероприятия по стандартизации своей целью считают достижение скорости 20 гигабит в секунду и задержки 1милисекунды. А это, согласитесь, очень интересно.

Для чего предназначена сеть 5G: для телефонов, машин или домов?

Беспилотные автомобили смогут использовать 5G для быстрого приведения в действие. Первое поколение беспилотных автомобилей будет автономным, но последующие поколения будут взаимодействовать с другими автомобилями и умными дорогами для повышения безопасности и управления автомобильным потоком. Проще говоря, на дороге все участники будут взаимодействовать друг с другом.

Для того чтобы это стало возможным, связь должна обеспечиваться с минимальными временными задержками. Поскольку машины обмениваться достаточно небольшим объемом информации, необходимо, чтобы передача происходила практически мгновенно. Вот здесь-то на арене и появляется 5G с задержкой в 1 миллисекунду. С помощью данной сети два автомобиля могут быстро обмениваться информацией, а также передавать информацию от одной машины к другой через небольшие соты на световой опоре.

(Примечание : одна световая миллисекунда равняется 186 милям, так что большая часть этой 1 миллисекунды – это время обработки данных)

Еще одной отличительной особенностью 5G является то, что к этой сети может подключаться гораздо больше устройств. На данный момент, 4G модули дорогостоящие, потребляют много энергии и требуют сложных схем обслуживания. По этой причине большинство устройств, требующих подключения к Интернету, продолжают взаимодействовать либо с Wi-Fi и другими домашними технологиями для рядовых пользователей, либо с 2G сетями для бизнеса. К 5G сетям смогут подключаться небольшие, недорогие, неэнергозатратные устройства. Таким образом, сети 5G будут предоставлять доступ к интернету небольшим устройствам и многим другим типам датчиков.

А что насчет телефонов? Самые значительные изменения 5G может привнести в область виртуальной и дополненной реальности. Поскольку телефоны превращаются в устройства, предполагающие использование гарнитуры виртуальной реальности, очень низкие временные затраты и постоянная скорость 5G сможет предоставить вам доступ к миру виртуальной реальности когда и где вы пожелаете. Благодаря своим небольшим сотам, 5G может способствовать распространению покрытия внутри помещений, так как эта технология предполагает, что домашний роутер станет отдельным узлом связи.

Когда стоит ожидать появления 5G?

Предварительный 5G от компаний AT&T и Verizon запустят в этом году, однако, официальный запуск 5G планируется на 2018 год, а широкое распространение – в 2019 году. Изначально график был распланирован на 2019-2020 года, однако провайдеры и производители оборудования разработали ускоренное расписание.

Это связано с презентацией новой линейки 5G модемов от компании Qualcomm. Один из крупнейших производителей микросхем заявляет, что новая мобильная платформа Snapdragon будет поддерживать 5G уже в 2019 году. Микросхемы Snapdragon – самые популярные платформы для смартфонов в США, так что, вероятно, уже в 2019 году мир увидит смартфоны с поддержкой виртуальной реальности и 5G.

Любой оператор, предлагающий 5G лжет вам.

Некоторые операторы сотовой связи, утверждают, что они уже предлагают 5G. Это вопиющая ложь. Это фактически только более быстрая и лучшая версия существующих технологий 4G LTE.

Для каждого «G» мобильный мир (производители, перевозчики, операторы и т. д.) должны согласовать набор спецификаций. Агентством, которое определяет эти стандарты, является Международный союз электросвязи (МСЭ), орган Организации Объединенных Наций. И, наконец, в конце вышел ряд спецификаций, доказывающих, что претензии «5G» носителей являются фиктивными.

«5G Evolution» не соответствует этим спецификациям, и не соответствует спецификациям 5G. Они используют технологии 4G, такие как 4 × 4 MIMO, чтобы увеличить скорость передачи данных, но это не 5G . И хотя скорость передачи данных важна, 5G - это не просто скорость передачи данных. Там намного больше.

Что такое 5G?

Прямо сейчас, 5G не определен. Пока никто не знает окончательных спецификаций. Однако МСЭ на данный момент согласовал несколько ключевых требований к производительности 5G.

• No Call Drops - это самое большое изменение для обычного мобильного пользователя. Вы не потеряете звонки и не потеряете доступ в Интернет при переключении между башнями в сети 5G. МСЭ говорит, что сеть 5G - это та, где времени прерывания мобильной связи не существует, поэтому, если эта спецификация не будет выполнена, это не 5G.
• Низкая латентность - телефоны 5G будут иметь задержку между 4 мс и 1 мс (чем ниже, тем лучше). Латентность, измеряемая в миллисекундах, - это время, которое требуется телефону для отправки сигнала на интернет-сервер. Самый быстрый для 4G - это латентность 50 мс. Низкая латентность значительно облегчит использование технологий, например, дополненной реальности или виртуальной реальности с помощью умных очков.
• Эффективность аккумулятора - вы слышали о том, как подключение данных приводит к истощению батареи вашего телефона. Сети 5G значительно уменьшат это с улучшенными функциями «сна». «Сон» - это когда телефон не использует сеть.
• Работает на скорости 500 км/ч. Чем быстрее движется ваш автомобиль, тем быстрее движется ваш телефон. Это означает, что ваш телефон быстро меняет мобильные башни. Существующие мобильные сети не могут справиться с этими быстрыми переключениями между башнями. 5G будет работать даже тогда, когда вы находитесь в высокоскоростном поезде со скоростью 500 км/ч.

Насколько быстрая сеть 5G?

Сети 5G будут иметь реальную скорость загрузки 100 Мбит/с (мегабит в секунду) и скорость загрузки 50 Мбит/с. Это около 12 Мб загрузки данных в секунду. Часовое шоу в HD загрузится примерно через четыре минуты.

МСЭ проводит различие между «пиковыми скоростями передачи данных» (технически максимально возможными в лабораторных условиях) и «опытной скоростью передачи данных» (которую пользователи получат в реальных условиях).

5G будет иметь пиковую скорость передачи данных 20 Гбит/с нисходящей линией 10 Гбит/с). До сих пор в лабораторных условиях Nokia и Samsung управляли скоростями нисходящей линии связи 10 Гбит/с и 7,5 Гбит/с, соответственно.

Итог: это действительно, очень быстро!

Когда будут доступны телефоны и сети 5G?

Согласно оценкам руководителей Intel и Ericsson, в 2019 году США получат первую партию устройств, совместимых с 5G. Но МСЭ ставит 2018-2020 года как период «определения технологии», так что могут быть некоторые изменения.

Эта оценка 2020 года частично основана на 10-летнем цикле мобильности в мире по запуску сети следующего поколения мобильные сети. Он начался с аналогового 1G в 1982 году, перешел на цифровую 2G в 1991 году, до 3G в 2000-х годах, и приземлился в нынешних сетях 4G с 2010 года.

Южнокорейские и японские операторы объявили о том, что в 2019 году они начнут предоставлять коммерческие услуги 5G. Крупные европейские операторы планируют запустить 5G, по крайней мере, в одном городе в каждом из государств-членов ЕС к 2020 году.

Какие диапазоны частот будут использовать 5G?

Ожидается, что сети 5G будут работать в диапазонах 28 ГГц, 37 ГГц и 39 ГГц. Вообще говоря, 5G начнет работать с частотой 30 ГГц, чтобы использовать миллиметровые волны. Для сравнения, 4G работает между 700 МГц и 2100 МГц. Гигагерц буквально в тысячу раз сильнее мегагерца.

Полоса высокого спектра

5G - первая сеть, работающая на миллиметровых волнах, что позволит значительно повысить скорость передачи данных, чем это возможно в настоящее время. Миллиметровые волны также уменьшат размер необходимых антенн. Это означает, что удобные для ношения технологии, такие как smartwatches или smart-очки, смогут легче вписываться в 5G-подключение.

В чем разница между 4G и 5G?

Таблица отличия 4G против 5G

Каковы преимущества 5G?

Для конечного потребителя, 5G будет иметь ощутимые преимущества, такие как:

Конечно, у 5G есть намного больше преимуществ, в том числе косвенные выгоды. Например, это приносит долгосрочную экономическую выгоду для мобильной индустрии, которая, в свою очередь, передаст эти выгоды потребителю.

Похоже, что операторы продвигают свои продвинутые LTE-скорости как «5G», в основе которых лежит более высокая скорость загрузки. Скорость загрузки самая важная вещь для вас? Как вы думаете, это нормально для них называть это 5G? Сообщите нам свои мысли в комментариях ниже!

Что же она собой представляет? Когда появится сеть 5G, и где она будет доступна? Какими преимуществами она обладает сравнительно с другими способами передачи данных? Ответы на эти другие вопросы будут представлены в статье.

Общая информация

Мы живём в век высоких технологий и новейших разработок. Компьютеры, телефоны, планшеты и даже телевизоры - всех их объединяет возможность доступа в Интернет. Причем он постоянно совершенствуется.

5G интернет представляет собой стандарт нового поколения, направленный на уменьшение количества времени, которое пользователи тратят на поиски нужной информации в мировой сети. Его особенностью является передача данных по узконаправленному каналу, что позволяет избежать шумовым помех и искажений.

Следует отметить, что малые базовые станции, с помощью которых и будет работать технология 5G, могут функционировать только на небольших расстояниях. А это значит, что первоначально будут укрываться исключительно густонаселённые районы. Насколько они будут хороши? Сообщают, что сеть сможет обслуживать свыше одного миллиона устройств, находящихся на территории квадратного километра, обеспечивая им среднюю скорость передачи данных на уровне 100 Мбит/с.

Что нас ждёт в будущем?

Считается, что 5G интернет ускорит появление интернета вещей. Даже самоуправляемые автомобили покажутся простой игрушкой, ведь будут спокойно работать устройства, что смогут улавливать даже самые незначительные изменения в биоритме человека. Во время тестирования этой разработки был установлен рекорд передачи данных на уровне около 35 Гбит/с. Вполне вероятно, что сети пятого поколения 5G приведут к эволюционным изменениям уже существующих услуг, а также к возникновению новых. К интернету сможет подключаться большое количество устройств, начиная от бытовой техники и заканчивая… А здесь уже сложно сказать, где будет конец. Считается, что можно будет обеспечить одновременное подключение около 100 миллиардов различных устройств. Вот такие возможности предоставляет 5G.

Характеристики этой разработки позволят реализовать тактильный Интернет, когда с веб-ресурсами можно будет взаимодействовать в дополненной реальности. Вероятно и то, что появится сервисный интеллект, позволяющий обрабатывать большое количество данных и учитывать индивидуальные данные каждого пользователя.

О характеристиках

Собственно первоначальное внедрение 5G планируется в 2018 году на территории государства Сан-Марино, также она будет представлена в Южной Корее и Японии. А широкое коммерческое использование планируется на 2020 г. А до тех пор разработчики не оставляют надежд усовершенствовать технологию. Что же, они рассчитывают, будет представлять собой сеть 5G? Характеристики (по крайней мере, некоторая их часть была уже рассмотрена) должны вырасти и обеспечить возможность ультравысокого расширения для приложений и видео. А для этого необходимо обеспечить скорость передачи данных на уровне 1 Гбит/с. Время переключения между технологиями радиодоступа для бесперебойной работы серверов должно будет составлять менее десяти миллисекунд.

Для поддержки мобильных облачных сервисов, куда постепенно мигрируют программы, нужно будет обеспечить скорость работы на уровне 10 Гбит/с. Для человека это взаимодействие будет практически незаметно, ведь нам обещают обеспечить отклик и задержку менее чем в одну миллисекунду.

Какие требования?

Чтобы это всё работало, необходимо позаботиться о значительной емкости сети, наличии состояния постоянной готовности и снижении электропотребления. На данный момент в мире уже подключено к интернету более пяти миллиардов абонентов. Первой целью следует считать густонаселённые мегаполисы. Ведь скорость в сети 5G компенсируется таким негативным моментом, как небольшой радиус работы. Вероятно, будут совершенствоваться и протоколы передачи данных. Хотя сейчас точно сказать обо всех требованиях нельзя, поскольку стандарт пятого поколения всё ещё разрабатывается.

Современное положение

В целом на постсоветском пространстве ситуация не плачевная. Так, Российская Федерация вносит довольно ощутимый вклад в создание сети пятого поколения. Но как быть с реализацией уже существующих технологий? Прежде чем внедрять сеть 5G в России, необходимо позаботиться о том, чтобы все имели качественный доступ в Интернет. Так, частоты 4G всё ещё только осваиваются, да и с вроде уже привычным 3G не всё так гладко - нельзя сказать о том, что он может быть проведён в любой дом. Конечно, сети 5G в мире отсутствуют, а 4G тоже не распространены на всей территории, скажем, США, Великобритании, Франции или Германии. Но если говорить в целом и общем, то мы немного отстаёт от лидеров компьютерной гонки. А это необходимо исправить.

Какие главные изюминки нас ждут?

Наиболее весомый момент - это сверхширокополосная сотовая связь. Очень важной будет реализация возможности качественной и быстрой передачи так называемого «тяжелого» содержимого. Не следует забывать и о сверхнадежной межмашинной связи, особенностью которой будет специализация на специфическом классе услуг, где необходимо обеспечить низкие задержки. И не следует забывать об Интернете вещей. Продолжится процесс совмещения различных устройств в одном аппарате. Ещё два десятилетия назад сотовая связь использовалась исключительно для звонков другим людям. Сейчас же телефон является собой и диктофон, и фотоаппарат, и видеокамеру. Со временем он станет настолько же необходимым в обществе, как и одежда.

Какие технологии могут войти в стандарт 5G?

Пока его ещё не оформили, давайте подумаем, что же нам сможет предложить сеть пятого поколения. Вероятнее всего будет:

1. Технология MIMO. Её особенностью является использование на приемопередатчиках нескольких антенн. Эта технология хорошо себя зарекомендовала в 4G, а значит, вполне вероятно, что и в 5G ей найдётся применение. Почему так? Дело в том, что скорость передачи информации растёт практически пропорционально имеющемуся количеству антенн. Это также позитивно сказывается на качестве сигнала.
2. Работа в сантиметровом и миллиметровом диапазоне . Для полноценного функционирования необходимо обеспечить доступность частотных диапазонов выше 3,5 ГГц (сейчас они меньше). Но при увеличении частоты передачи информации будет падать расстояние, на которое она передаётся. Увы, но это закон физики. Обойти его можно, но только увеличивая мощность передатчика. А его граничная величина, увы, подчиняется санитарным нормам. Но с другой стороны - здесь большое количество спектра является свободным.
3. Мультитехнологичность . Для обеспечения качественной работы нужна поддержка со стороны уже разработанных и реализованных стандартов. В качестве примера можно привести, UMTS, LTE, GSM и Wi-Fi. К примеру, базовые станции, что работают по технологии вай-фая, могут использоваться для разгрузки трафика в местах чрезвычайно активного использования.
4. Прямое взаимодействие устройств . В этом случае предусматривается возможность организации обмена данными напрямую, минуя 5G, через которую будет направляться разве что сигнальный трафик. Подобное решение позволит дополнительно разгрузить сеть и обеспечить более высокое качество работы.

Специфика

С внедрением 5G впервые определяющим фактором будет не скорость, а надежность, нулевая задержка, способность подстраиваться под определённые потребности и задачи приложений. И действительно - даже самые высококачественные фильмы благодаря сети пятого поколения будут загружаться за считанные секунды. Но благодаря чему будет достигнуто такое положение? Это станет возможно благодаря комбинации ряда факторов. Так, будет использоваться усовершенствованный радиоинтерфейс с повышенной пропускной способностью. Не стоит также сбрасывать со счетов и применение широкополосных частот. Кстати, что следует понимать под возможностью подстройки сети под конкретного пользователя?

Особенности практической реализации

Сеть 5G будет дробиться на определённые виртуальные сегменты. Каждый из них будет заточен под конкретные нужды. Благодаря этому суть превратится в своеобразный швейцарский нож, который сможет удовлетворять миллионы потребностей. Ожидается, что будет использован диапазон частот до 39 ГГц. При этом не следует забывать, что чем выше этот показатель, тем большую плотность станций необходимо будет обеспечить.

О взаимодействии с интернетом вещей

Ожидается, что в 2022 году на земле будет подключено к мировой сети 29 миллиардов устройств. Причем 18 из них будут относиться к Интернету вещей. Базисом для повсеместного внедрения умных вещей и станет 5G. Вероятнее всего первыми подключатся такие бытовые приборы, как холодильник и телевизор. Кстати, некоторый прообраз будущего можно видеть уже сейчас. Так, телевизоры последних моделей часто могут подключаться к Интернету, предлагая зрителям на выбор определённое количество фильмов и подобранного компанией-производителем кинотеатра.

Как изменится мир?

Пятое поколение сетей выступит в роли базиса, на котором трансформируется бизнес, общество и государство. Хотя оно только разрабатывается, уже сейчас понятно, что влияние и эффект выйдет далеко за границы телекоммуникаций. Мобильные сети будут важной частью экономики, ведь они смогут обеспечить развитие ключевых отраслей. Возникает невиданный ранее рынок, объем которого, как предположила компания Ericsson, превысит в 2026 году полтриллиона долларов США на год. Это всё было бы пустыми словами без качественных примеров.

Так, наличие практически нулевой задержки позволит удаленно управлять тяжелой промышленностью, что снизит стоимость производства и поднимет безопасность сотрудников на невиданный ранее уровень. Могут быть применены сети пятого поколения и в хирургии. Ведь благодаря ним можно будет обеспечивать бесперебойную передачу всей важной информации в нужном расширении, что позволит врачам оперировать людей с любой точки земного шара. На наших глазах возникает новая транспортная система. Так, небезосновательно считается, что во время начала внедрения 5G в 2020 году по дорогам будет колесить уже свыше десяти миллионов умных машин.

Кто больше всего выиграет?

Ericsson считает, что от 5G наибольшее количество выгод получит транспорт, машиностроение, тяжелая промышленность, энергетика, сфера развлечений, медицина, финансы и общественная безопасность. Со всем этим в той или иной мере мы обязательно встретимся. Но если говорить о широком применении, то наиболее заметной для широких масс будет именно сфера развлечений. Считается, что наличие 5G сможет дать существенный толчок для развития виртуальной и дополненной реальности. Что это даст на практике? Так, вероятно, будут существовать виртуальные примерочные, туры по достопримечательностям, образовательные и документальные фильмы, где можно будет взаимодействовать с объектами. При этом спрос будет расти параллельно улучшению доступности и качества. Считается, что в момент запуска 5G рынок виртуальной и дополненной реальности достигнет объема в 150 миллиардов долларов!

В заключение

Как видите, 5G имеет огромнейший потенциал. Её разработка, стандартизация и широкое внедрение позволит существенно изменить наш мир. Повсеместная компьютеризация и совершенствование бытовой жизни изменит наш мир коренным образом. Те, кто были рождены в конце прошлого столетия, не факт, что смогут разобраться в технических приборах, что будут существовать в последние годы двадцать первого века. Что ж вполне вероятно, что когда-то прогресс достигнет такой скорости, что за ним не удастся даже уследить.

Расходы на пропуск всё возрастающего трафика по сетям операторов связи по состоянию на 2019 год не покрывается доходами от традиционных услуг. Поиск новых услуг, т.н. «killer application» традиционных телеком-платформ обычно не даёт ожидаемых результатов.

Между тем, основной рост трафика и доходов происходит не в секторе устройств людей, а в секторе устройств интернета вещей, который является одной из базовых целей функционала 5G.

Стандартизация

Стандартизация технологий и решений 5G должна завершиться к 2021 году, поэтому термином 5G пока обозначаются лишь фрагментарные решения, которые в будущем войдут в состав полномасштабного решения IMT2020. Такие решения уже разворачиваются в разных странах, однако они пока носят локальный и тестовый характер, и не предоставляют весь планируемый функционал сетей стандарта IMT2020.

Основные стандартизирующие организации 5G

По состоянию на 2019 год:

3GPP (3rd Generation Partnership Project) - альянс из семи организаций, разрабатывающих различные стандарты телекоммуникаций, в которые, в свою очередь входят другие партнёры. Задача 3GPP – формулировка технических требований, оценка предложений, и окончательное принятие стандартов. В середине 2017 года был принята версия общего стандарта Release 15, в настоящее время разрабатывается Release 16, которая будет принята в 2019 г. Кроме разработки общей архитектуры, 3GPP также разрабатывает стандарты радио-технологий 5G New Radio (NR) для новых частотных диапазонов, выделяемых под 5G.

ETSI (European Telecommunication Standard Institute), Европейский институт телекоммуникационных стандартов, который является членом 3GPP, и наиболее активно работает в области разработки стандартов 5G.

Кроме указанных, существуют отраслевые и региональные организации, такие как 5G Americas, Small Cell Forum, которые также вносят большой вклад в разработку и стандартизацию решений 5G.

Большой вклад в разработку стандартов вносят также и крупные операторы связи, такие как AT&T, Verizon и др. Они координируют свою работу с ETSI и ITU , но иногда опережают эти организации. Поэтому решения этих операторов часто ложатся в основу стандартов ETSI и ITU.

Цель создания и назначение сетей 5G

Сети мобильной связи предыдущих поколений имели следующие назначения и функционал:

• 1G: Услуги передачи речи по аналоговой сети
• 2G: Услуги передачи речи по цифровой сети, низкоскоростные услуги передачи данных (GPRS, EDGE)
• 3G: Высокоскоростные услуги передачи данных (HSPA), с возможностью передачи голоса по сети IP, мобильный доступ к интернет MBB (Mobile Broadband).
• : Мобильный широкополосный доступ MBB на базе LTE, LTE-A, передача голоса (VoLTE)

Сети 5G значительно расширяют ограниченный функционал мобильных сетей предыдущих поколений. Основными функциональными особенностями сетей 5G являются следующие:

• Усовершенствованный мобильный широкополосный доступ eMBB (enhanced MBB)
• Сверхнадёжные коммуникации с низкой задержкой ULLRC (Ultra Low Latency Reliable Communication)
• Массивные межмашинные коммуникации Massive IoT /IIoT , мMTC (massive Machine Type Communication)

На основе этих трёх генерализованных видов функционала строится всё многообразие услуг и возможностей сетей IMT2020 (5G), наиболее характерные из которых показные на рисунке ниже:

Гигабайты в секунду. Сети 5G способны значительно повысить скорость передачи данных через различные технологии радиодоступа (RAT), и при помощи задействования новых спектров радиочастот 5G NR (New Radio). Пользователь получает практически неограниченную полосу пропускания, как для домашнего использования различных сервисов, так и для целей предприятий (Immersive Telepresence, Industrial IoT и пр.)

Умный дом. Целый спектр различных сервисов интернета вещей (IoT) будет доступен для решения «Умный дом» (Smart Home) и «Умное здание» (Smart Building): видеонаблюдение, управление и автоматизация бытовой техники, управление системами безопасности, хранилища контента, климатика и пр.

Новые видеоуслуги 4К/8К : Объёмное видео, экран сверхвысокой чёткости (UHD), возможность эффекта присутствия.

Работа в облаке. Сервис даёт возможность не только хранить данные в облачном хранилище и извлекать их оттуда, но и использовать прикладные программы, которые работают непосредственно из облака. Причем, с возможностью их использования на любом устройстве и из любого местоположения. Кроме того, имеется возможность использования интерфейсов прикладного программирования API , через которые облачные сервис-провайдеры могут предоставлять свои услуги абонентам оператора сети 5G.

В пример сервисов, для которых будет иметь преимущество 5G, можно привести и городские системы видеонаблюдения . 5G поможет упростить их развертывание и использование. Сейчас трафик с тысяч камер в городах, в основном, передается по фиксированным сетям. Развернуть такую инфраструктуру – непростая задача, поскольку требуется уложить множество проводов. С помощью 5G можно будет получать терабайты видео высокого разрешения без использования проводов.

Еще один пример - сервис мониторинга транспорта в компаниях. Санджив Атали из Qualcomm полагает, что с появлением сетей нового поколения операторы, выступающие провайдерами такого сервиса, смогу снизить его стоимость. Это станет возможным за счет того, что стоимость одной базовой станции 5G будет ниже стоимости станций для существующих сетей, а также за счет того, что одна базовая станция сможет одновременно обслуживать большее количество устройств, соответственно, для сервиса потребуется меньше базовых станций.

Практические преимущества 5G

Платформа сети 5G предоставляет для операторов значительные преимущества, выражающиеся прежде всего, в расширении функциональных возможностях и характеристик сети (performance) и повышении удовлетворённости пользователей (User Experience). На рисунке ниже показаны основные параметры сети IMT2020 (5G), по сравнению с показателями IMT-Advanced (4G), которые позволяют этого достичь.

Пиковая скорость: сеть 5G обеспечивает в 20 раз бòльшую скорость по сравнению с 4G, то есть, около 20 Гбит/с.

Скорость на пользователя (средняя) при этом может достигать 100 Мбит/с и более.

Эффективность использования спектра , количество информации, которую можно передать на единицу частотного диапазона, в сети 5G будет по крайней мере в 3 раза выше, чем в 4G.

Мобильность пользователя , скорость, с которой может перемещаться пользователь с терминалом 5G по площади покрытия сети без потери хендовера между базовыми станциями, в сети 5G достигает 500 км/час, что даёт возможность пользоваться услугами 5G в скоростных поездах.

Задержка в сети 5G снижается до 1 мс и менее, в то время как в сети 4G можно достичь минимум 10-миллисекундной задержки. Это позволяет использовать технологию 5G для критичных коммуникаций и видеонаблюдения , услуг тактильного интернета, AR/VR и пр.

Плотность терминалов в сети 5G повышается на порядок и может достигать нескольких миллионов устройств на 1 кв. км, то есть, на 1 квадратном метре поверхности могут располагаться несколько десятков или даже сотен миниатюрных устройств (например, сенсоров IoT).

Энергоэффективность сети 5G на порядок лучше, чем в сети предыдущего поколения.

Ёмкость трафика на единицу площади, то есть скорость передачи данных квадратный метр площади покрытия сети, в 5G на два порядка выше, чем в сети 4G.

На рисунке ниже показаны соотношения по степени важности для основного функционала 5G (усовершенствованный мобильный широкополосный доступ eMBB, сверхнадёжные коммуникации с низкой задержкой, массивные межмашинные коммуникации) параметров сети 5G, показанных на предыдущем рисунке.

Частоты

По состоянию на 2019 год 5G предполагается использовать в различных спектрах радиочастот. Однако, в диапазоне до 6 ГГц, в том числе выделенного под Wi-Fi диапазона 5 ГГц, пока существуют серьёзные проблемы с наличием свободных частот. Выделение частот для 5G в спектре до 6 ГГц уже согласовано на Всемирной конференции радиосвязи ВКР (WRC-15, World radiocommunication conference) в 2015 году. Диапазоны более высоких частот будут распределяться на ВКР-19 в 2019 году .

Применение низкочастотных участков спектра для сетей 5G позволяет достичь оптимального покрытия сети без массивных инвестиций в развитие сетевой инфраструктуры.

Низкие частоты обеспечивают хорошее проникновение радиоволн в помещения, что очень важно для IoT. В особенности, важен диапазон 700 МГц, предназначенный для систем связи М2М, «умного города» и «умных домов ». Для особо надёжного подключения таких объектов, как, например, самоуправляемые автомобили, роботы , промышленная автоматизация, могут использоваться диапазоны 3,4-3,8 ГГц. Предполагается, что в эпоху 5G операторам будут выделяться сплошные частотные полосы по 300-400 МГц.

Высокочастотный спектр необходим сетям 5G для достижения скорости передачи данных до 20 Гбит/с, в частности, для предоставления услуг 3D-видео в формате UHD, AR/VR, облачные сервисы для работы и игр, голографическая связь, тактильный интернет и пр. В частности, для этого рассматривается возможность использования диапазонов 24,25-27,5 ГГц и 37-43,5 ГГц.

Выделение новых частот для 5G в России (источник: НИИР, Союз ЛТЕ-операторов)

Технологии 5G New Radio (5G NR)

Для того, чтобы удовлетворить всё возрастающие требования к мобильной связи, для 5G были разработаны технологии, объединённые под общим названием «новое радио 5G», 5G New Radio (5G NR) . По сравнению с радио-интерфейсом в сетях 4G, 5G NR имеет несколько важных преимуществ.

Разработка 5G NR велась практически «с ноля», с учётом требований к сетям 5G и с применением лучших технологий, которые будут доступны к моменту полномасштабного развёртывания сетей 5G. Таким образом, в 5G NR используются новейшие технологии модуляции, образования форм волн (waveforms) и технологий радиодоступа RAT (Radio Access Technology), которые, в т.ч., будут обеспечивать высокую скорость передачи данных и удлинение срока службы батарей пользовательских устройств 5G.

Основные требования стандарта 3GPP. Источник: ITU, Nokia , Qualcomm

Предварительные требования к технологии 5G NR появились в стандарте 3GPP Release 15, утверждённом в декабре 2017, и ожидается, что окончательный вариант будет утверждён в декабре 2019 г.

Основные отличительные особенности радио-технологии 5G NR – следующие:

Добавление новых диапазонов радио-спектра , согласно требованиям к скорости передачи сигналов, числа устройств, роста трафика многочисленных приложений 5G. Новые диапазоны 5G NR лежат в пределах от 2,5 до 40 ГГц. Ведутся обсуждения об использовании спектра до 100 ГГц.

Оптимизированная технология OFDM (Orthogonal frequency-division multiplexing - мультиплексирование с ортогональным частотным разделением каналов). Эта технология уже была успешно применена в 4G/LTE-A, а также в последних версиях Wi-Fi .

Формирование лучей (Beamforming) . Это технология, которая лишь в последние годы перешла от концепции к реализации, и которая способна реализовать многие преимущества 5G. Beamforming даёт возможность направлять луч радиоволн от базовой станции на определённые устройства, как движущиеся, так и неподвижные, без влияния на другие лучи, направленные на те же устройства.

MIMO (Multiple Input Multiple Output) . MIMO – Метод пространственного кодирования сигнала, позволяющий увеличить полосу пропускания канала, который уже применялся в Wi-Fi и 4G, в 5G был значительно усовершенствован, в частности, в многопользовательском режиме MU-MIMO (Multi-User- MIMO) в базовых станциях 5G gNnodeB (gNB), антенны которых состоят из матрицы излучающих элементов. Это даёт возможность усиливать уровень сигнала для конкретного пользователя, в то же время минимизируя влияние данного сигнала на других пользователей.

Технологии совместного использования спектра (Spectrum sharing) . Многие спектры радиочастот, соответствующим образом распределённые, часто не используются эффективно. Для решения этой задачи были разработаны технологии Spectrum sharing.

Унифицированное межчастотное взаимодействие (Unified design across frequencies) . Поскольку в 5G NR добавлено множество новых частотных диапазонов, важно обеспечить интерфейс взаимодействия при переходе канала с одной частоты на другую при хендовере между базовыми станциями.

Маленькие соты (Small cells) . Уплотнение сетевого покрытия ведёт к тому, что число базовых станций должно увеличиваться. Поэтому было предложено решение Small Cells – решение недорогих, простых в установке и обслуживании базовых станций небольшой мощности. Их можно развешивать на мачтах уличного освещения, на стенах домов и других объектах. Сеть 5G способна эффективно координировать их работу, перераспределяя нагрузку между антеннами.

Распределённые антенные системы DAS и единая базовая станция, обслуживающая здание целиком

Единую инфраструктуру базовых станций и DAS могут использовать несколько операторов связи одновременно.

Архитектура опорной сети (Core Network) 5G

Особенность архитектуры сети 5G состоит в том, что традиционное понятие «архитектура сети», основанной на аппаратных решениях, в сети 5G теряет актуальность.

Поэтому 5G чаще называют не сетью, а системой, или «платформой», под которой имеется в виду платформа программная, а не аппаратная. Если сети 1/2/3/4G строились на базе аппаратных решений (оборудования), то платформа 5G строится на базе программных решений, в частности, программно-конфигурируемых сетей SDN (Software Defined Network) , а также виртуализации сетевых функций NFV (Network Function Virtualization).

Функции 5G реализуются в виртуальных программных функциях VNF (Virtual Network Function), которые работают в инфраструктуре NFV. Различие между этими похожими по звучанию понятиями состоит в том, что VNF – это функция, а NFV – это технология. В свою очередь, NFV реализуется в физической инфраструктуре дата-центров (data center, DC, центр обработки данных, ЦОД), на базе стандартного коммерческого оборудования COTS (Commercial Off The Shelf). Оборудование COTS включает лишь три вида стандартных, относительно недорогих устройств – сервер (вычислительное устройство), коммутатор (сетевое устройство) и система хранения данных (устройство хранения).