Стандарт 5G – что нас ждет в 2025 году?

Еще не так давно в мире существовали всего 4 поколения сотовой связи. В принципе, 4G пока еще всех удовлетворяет, но в настоящее время активно развивается пятое поколение. Этот стандарт положит начало новому этапу развития технологий и существенно расширит возможности доступа в Интернет через радиосвязь.

В перспективе стандарт 5G окажет существенное влияние на трансформацию общества. Эксперты прогнозируют, что к 2024-2025 году на долю 5G будет приходиться не менее 30% мобильного трафика.

В этой статье мы попытаемся разобраться, как изменятся стандарты мобильной передачи данных и как новые технологии изменят мир.

Немного истории

План развития технологии был разработан в 2015. В 2016 федеральная комиссия связи США одобрила для новой технологии спектр частот, включающий 28, 37 и 39 ГГц.

В России предварительную версию технологии в 2016-2017 тестировали Мегафон и Huawei, достигнув скорости передачи данных 4.5 Гбит/с.

Коммерческие сети 5G начали появляться в 2019 в Китае (стране-лидеру по внедрению новой технологии), Великобритании, Корее, Аризоне и других странах.

В России в 2020 вышки 5G есть только в Сколково и у Теле2 в Москве.

Да и в целом по России зон покрытия всех поколений явно не хватает. Кстати, мы продаем аппаратуру для усиления сигнала сотовой связи и увеличения скорости мобильного интернета. Не ждите, пока вышку построят ближе к Вам, усильте самостоятельно!

Технические детали

Новая технология 5G фундаментально отличается от предыдущих и использует другие антенны и частоты, иначе она не была бы новой.

Частота 5G (отличие)

Под технологию 5G выделили 2 основных частотных диапазона:

Пока что высокочастотные диапазоны практически никем не заняты. Работа на них позволяет уйти от различных шумов, которые искажают передачу данных.

Более того, чем выше частота, тем выше ширина полосы, что означает повышение пропускной способности канала.

Поясним примерами. Сети LTE используют каналы шириной до 20 МГц. Блок FR2 позволяет использовать канал до 100 МГц, а FR2 – до 400 МГц. А если мы будем использовать сразу несколько каналов (так называемая агрегация частот), то на одно соединение можно выделить 2 ГГц и больше.

Легко понять, как изменится в результате скорость передачи данных.

Антенны 5G (как формируется зона покрытия)

Как и в случае LTE, используется концепция MIMO (множественный вход, множественный выход), то есть многоантенные системы. Этим способом зона покрытия разбивается на ячейки, за счет чего увеличивается число каналов и эффективность использования спектра.

С переходом на высокочастотные диапазоны ситуация становится сложней и интересней. Отличие в более точной регулировке направленности. Количество антенных элементов увеличивается, а размер уменьшается, и, объединяя такие MIMO-антенны, мы сможем создать «супер-антенну» – Massive MIMO.

Такая антенна излучает множество острых лучей в направлении конкретных пользователей. В результате получаем:

• Мощный сигнал по направлению к абонентскому устройству;
• Малое количество помех в направлении от абонентского устройства;
• Отсутствие взаимодействия между антенными модулями;
• Значительные повышение количества каналов связи в соте.

Еще одно отличие mmWave-диапазона в том, что крайне высокие частоты не могут пронизывать или огибать препятствия, а плохие погодные условия приводят к их затуханию.

Поэтому можно ожидать, что вышки 5G будут иметь высокую плотность застройки, в основном, в крупных городах, вплоть до каждого здания.

Скорость 5G

Пятое поколение обеспечивает намного более высокую скорость передачи данных, чем четвертое.

Рассмотрим для начала идеальные условия, когда мы имеем отсутствие каких-либо устройств или помех, значительно влияющих на скорость. В таких условиях оборудование работает на пиковых скоростях, близких к теоретическим.

Пиковая скорость передачи данных у 5G в 20 раз быстрее, чем у 4G. Интернет в сетях пятого поколения работает на пиковых скоростях не менее 20 Гбит/с, в отличие от 1 Гбит/с в сетях 4G.

Пока что карта покрытия 5G очень небольшая, и собрать реально значимый массив данных для статистики не получится. Однако сети пятого поколения неоднократно тестировались на реальных смартфонах и пользовательский опыт показывает минимальную (!) скорость загрузки данных 100 Мбит/с.

Сценарии использования 5G

Исходя из технических особенностей новых технологий, операторы сотовой связи смогут разворачивать специальные изолированные друг от друга сети, которые будут соответствовать собственным наборам ключевых показателей – для IoT, сети с низким откликом, сети широкого покрытия.

eMMB (enchanced mobile broadband)

Высокоскоростные сети, обеспечивающие скорость до нескольких Гбит/с. То, что раньше казалось быстрым интернетом, в этих сетях будет «летать». Станет возможным не только смотреть, но и транслировать видео в 4К и 8К, взаимодействовать с мирами дополненной и виртуальной реальности.

mMTC (massive machine type)

Интернет вещей не за горами, и в будущем многие окружающие нас устройства будут иметь собственный доступ в сеть, обмениваться данными друг с другом, с человеком и мировой паутиной. Для обслуживания резко возросшего количества клиентских интерфейсов понадобится особый вид сети. С помощью технологии 5G можно будет поддерживать активное соединение с миллионами устройств на одном квадратном километре.

uRLLC (ultra reliability, low latency communications)

Низкая задержка передачи данных – критический параметр для работы ряда датчиков и сервисов, где на счету каждая миллисекунда. К примеру, электромобиль, управляемый дистанционно с пингом в 100 мс, не отреагирует на изменение дорожной остановки, что в результате может привести к ДТП.

Связь 5G позволит сократить задержки до единиц миллисекунд.

Опасность 5G (вред для здоровья)

Большинство научного сообщества не воспринимает всерьез вред сетей 5G. Радиоизлучение 5G не является ионизирующим. При встрече с кожей человека оно переходит в тепло или отражается.