5G можна назвати просто новим стандартом зв'язку. Це, скоріше, ключовий інструмент, який дуже скоро повністю змінить наше сприйняття світу і стане головним чинником соціального видозміни суспільства. Детальніше про те, що принесе нам новий стандарт, читайте в сьогоднішньому матеріалі.
За оцінками аналітиків, в епоху 5G відбудеться збільшення середньої швидкості інтернету в сорок разів, при цьому собівартість надання телеком-послуг знизиться на 30%. Приблизно до 2024 року 30% світового трафіку буде генеруватися в мережах 5G.
Трохи про розробку 5G і технічних особливостях
У 2015 році консорціум 3GPP взявся за створення специфікацій нової технології. Завершення роботи над першою частиною специфікацій (5G-NR) мало відбутися в другому півріччі 2018 року, а над другою частиною (E-UTRAN) - в кінці 2019 року. У підсумку перша фаза була представлена тільки в минулому році, а друга очікується в третьому кварталі 2020 року.
Кожна специфікація розрахована на конкретні завдання, тому володіє специфічними вимогами. Наприклад, рекомендація 3GPP TR 38.913 має наступні показники:
максимальна швидкість скачування становить 20 Гбіт / с, а завантаження - 10 Гбіт / с;
максимально можливу кількість пристроїв IoT на квадратний кілометр становить один мільйон;
IoT-обладнання може працювати від акумулятора до 10 років (інженери попрацювали над низьким енергоспоживанням);
підключення до мережі можливо при швидкості руху до 500 км / ч.
Специфікація 3GPP TS 38.211 V1.2.0 (2017-11) розділила використовувані частоти на FR1 (до 6 ГГц) і FR2 (вище 6 ГГц). У FR1 ширина каналу може досягати 100 МГц, а в FR2 - від 50 до 400 МГц. Можна уявити, яка велика пропускна здатність нової технології. Для порівняння ширина каналу в LTE не може перевищувати 20 МГц.
Чим примітна мережу п'ятого покоління
Спершу хочеться відзначити, що базова станція 5G вміє посилати спеціальні пакети до терміналів, які надсилають дані про якість каналу. Інший момент полягає в тому, що технологія дозволяє операторам розгортати відокремлені одна від одної гілки мереж, тобто одні канали призначати для Інтернету речей, інші - для великого покриття, а треті - для громадського транспорту.
Як ми зазначали вище, деякі специфікації 5G відрізняються енергоефективністю, також ми говорили про великі швидкості передачі даних. Тут потрібно зробити позначку, що ці дві характеристики несумісні між собою, тобто потрібно вибирати щось одне.
5G для Інтернету речей
Мережа 5-го покоління розроблялася по більшій мірі для mMTC - сценарію машинного взаємодії . Мова йде про лічильниках газу, води, датчиках вуличного світла і інших пристроях LPWA (Low Power Wide Area), здатних пропрацювати до десяти років від однієї батареї. При розгортанні мереж п'ятого покоління для IoT важливі автономність, низький ping і максимальне число можливих підключень. Саме тому були створені спеціальні специфікації, представлені в релізах 13 (Cat.NB1 і Cat.M1) і 14 (Cat.NB2 і Cat.M2). 5G з використанням перерахованих стандартів вже доступний для комерційного використання в деяких країнах.
Цікаво, що для запуску NB-IoT телеком-компаніям не потрібні окремі смуги частот: система працює на існуючому обладнанні 4G і на наявних частотах. Відмітна особливість - мережа може охоплювати велику територію, ніж в 2G, 3G і LTE .
Мінімальний пінг в 1 мс і величезні швидкості
Варто визнати, що всі чекають нове покоління зв'язку тільки заради швидкості. І тут 5G може теж бути різним. Так, сценарій URRLC (майбутній реліз 16 3GPP) передбачає наднадійність з'єднання з мінімальним ping, тоді як eMBB має на увазі широкі смуги частот, а значить, і величезні швидкості (реліз 15 3GPP).
Для більшості завдань вистачає і 4G, проте він не може відкрити для нас світ віртуальної реальності, безпілотного транспорту і тактильного інтернету, наприклад.
Відео з часом буде записуватися в дозволі 8К, швидкостей LTE для нього точно не вистачить. Міська влада зможуть організувати відеоспостереження в реальному часі з інтелектуальним скануванням осіб (в Китаї подібна система працює з 2015 року, вона економить чимало грошей на забезпеченні безпеки громадян).
Вся робоче середовище з появою 5G може перекочувати в хмару. На комп'ютерах що не буде зберігатися нічого, навіть програмне забезпечення буде довантажувати з віддалених серверів. Світ перейде на так званий Sky Office. Проблеми з технікою більше не стануть причиною втрати даних.
5G зробить так, що VR і AR вийдуть за рамки ігр та перейдуть в сфери освіти, медицини, промисловості. Технології віртуальної реальності є, не вистачає тільки стандарту зв'язку, який забезпечив би достатню пропускну здатність.
тактильний інтернет
У 2012 році фахівці з Дрезденського технічного університету представили тактильний інтернет, який має на увазі створення роботизованих систем для передачі відчуттів. Зараз розробляються штучні торкання. Для їх створення інженери впроваджують в м'які роботизовані структури спеціальні датчики, які вже навчилися відтворювати силу дотиків і розрізняти матеріали (метал, тканина і т. Д.).
Тактильний інтернет вимагає ping в 1 мс, абсолютну надійність мережі і передачу пакетів зі швидкістю від 10 Гбіт / с. Передача відчуттів буде здійснюватися через предмети, які контактують з користувачем, наприклад, це може бути одяг або аксесуари.
Перший реалізований проект тактильного інтернету - Телехірургія, коли операція проходить із застосуванням технології 5G.
безпілотні автомобілі
Напевно ви чули про перших варіантах автомобілів, які вміють їздити без водія. Відзначимо, що для масовості такого нововведення потрібен саме 5G, адже найменша затримка в передачі даних здатна привести до неприємних наслідків. Системою автомобіля управляє штучний інтелект, яким потрібен стабільний інтернет.
Безпілотне водіння згадується в релізі 14 3GPP - C-V2X (Cellular Vehicle-to-Everything). Кожна машина здатна «спілкуватися» з користувачами, іншими автомобілями, інфраструктурними міськими елементами, пішоходами і т. Д. Така «товариськість» дозволяє аналізувати повну картину обстановки на дорозі, завдяки чому підтримується високий рівень безпеки (людського фактора немає).
Етапи впровадження 5G
Інженери консорціуму 3GPP врахували, що здійснити перехід до 5G за раз неможливо в силу величезних інвестицій. Саме тому спершу оператори можуть запустити п'яте покоління зв'язку поверх наявної інфраструктури LTE EPC в режимі NSA (Non-Standalone, # 3), завдяки чому ping значно знизиться, а швидкість зросте. Цього буде достатньо для пристроїв eMBB, але не для URLLC.
Пізніше розширення зони 5G-покриття буде досягатися за рахунок комбінування базових станцій LTE і 5G-NR з використанням технології динамічного поділу спектру (DSS). Частоти в діапазоні E-UTRAN (<2 ГГц) будуть ділитися динамічно з 5G-NR.
Третій етап - впровадження 5G-ядра, і останній крок - перехід до завершального режиму SA, коли буде використовуватися технологія E-UTRAN або 5G-NR.
У разі зростаючої популярності 5G оператори зможуть пустити в хід середні частоти - 2-7 ГГц, а також вдатися до агрегації частот. Це збільшить швидкість передачі даних. Максимальні швидкості будуть надаватися на частотах вище 7 ГГц (канал шириною 800 МГц), а широке покриття буде досягатися на частотах нижче 2 ГГц (канал шириною до 20 МГц). Частоти 2-7 ГГц зможуть дати достатню швидкість і покриття на вулицях, але в приміщенні можуть бути проблеми.
5G згодом здатний повністю змінити ринок домашнього інтернету. Провід залишиться в певних нішах господарювання, але точно не залишиться таким поширеним. Зараз всі компанії чекають 16-го релізу 3GPP, який закриє другу фазу специфікацій.