5G нельзя назвать просто новым стандартом связи. Это, скорее, ключевой инструмент, который очень скоро полностью изменит наше восприятие мира и станет главным фактором социального видоизменения общества. Детальнее о том, что принесёт нам новый стандарт, читайте в сегодняшнем материале.
По оценкам аналитиков, в эпоху 5G произойдёт увеличение средней скорости интернета в сорок раз, при этом себестоимость оказания телеком-услуг снизится на 30%. Примерно к 2024 году 30% мирового трафика будет генерироваться в сетях 5G.
Немного о разработке 5G и технических особенностях
В 2015 году консорциум 3GPP принялся за создание спецификаций новой технологии. Завершение работы над первой частью спецификаций (5G-NR) должно было состояться во втором полугодии 2018 года, а над второй частью (E-UTRAN) – в конце 2019 года. В итоге первая фаза была представлена только в прошлом году, а вторая ожидается в третьем квартале 2020 года.
Каждая спецификация рассчитана на конкретные задачи, поэтому обладает специфичными требованиями. Например, рекомендация 3GPP TR 38.913 имеет следующие показатели:
максимальная скорость скачивания составляет 20 Гбит/с, а загрузки – 10 Гбит/с;
максимально возможное количество устройств IoT на квадратный километр составляет один миллион;
IoT-оборудование может работать от аккумулятора до 10 лет (инженеры поработали над низким энергопотреблением);
подключение к сети возможно при скорости движения до 500 км/ч.
Спецификация 3GPP TS 38.211 V1.2.0 (2017-11) разделила используемые частоты на FR1 (до 6 ГГц) и FR2 (выше 6 ГГц). В FR1 ширина канала может достигать 100 МГц, а в FR2 – от 50 до 400 МГц. Можно представить, какая большая пропускная способность новой технологии. Для сравнения ширина канала в LTE не может превышать 20 МГц.
Чем примечательна сеть пятого поколения
Сперва хочется отметить, что базовая станция 5G умеет посылать специальные пакеты к терминалам, которые присылают данные о качестве канала. Другой момент заключается в том, что технология позволяет операторам разворачивать отделенные друг от друга ветви сетей, то есть одни каналы назначать для Интернета вещей, другие – для обширного покрытия, а третьи – для общественного транспорта.
Как мы отмечали выше, некоторые спецификации 5G отличаются энергоэффективностью, также мы говорили о больших скоростях передачи данных. Тут нужно сделать пометку, что эти две характеристики несовместимы между собой, то есть нужно выбирать что-то одно.
5G для Интернета вещей
Сеть 5-го поколения разрабатывалась по большей мере для mMTC – сценария машинного взаимодействия. Речь идёт о счётчиках газа, воды, датчиках уличного света и других устройствах LPWA (Low Power Wide Area), способных проработать до десяти лет от одной батареи. При развертывании сетей пятого поколения для IoT важны автономность, низкий ping и максимальное число возможных подключений. Именно поэтому были созданы специальные спецификации, представленные в релизах 13 (Cat.NB1 и Cat.M1) и 14 (Cat.NB2 и Cat.M2). 5G с использованием перечисленных стандартов уже доступен для коммерческого использования в некоторых странах.
Интересно, что для запуска NB-IoT телеком-компаниям не нужны отдельные полосы частот: система работает на существующем оборудовании 4G и на имеющихся частотах. Отличительная особенность – сеть может охватывать большую территорию, чем в 2G, 3G и LTE.
Минимальный пинг в 1 мс и огромные скорости
Стоит признать, что все ждут новое поколение связи только ради скорости. И здесь 5G может тоже быть разным. Так, сценарий URRLC (будущий релиз 16 3GPP) предусматривает сверхнадежность соединения с минимальным ping, тогда как eMBB подразумевает широкие полосы частот, а значит, и огромные скорости (релиз 15 3GPP).
Для большинства задач хватает и 4G, однако он не может открыть для нас мир виртуальной реальности, беспилотного транспорта и тактильного интернета, к примеру.
Видео со временем будет записываться в разрешении 8К, скоростей LTE для него точно не хватит. Городские власти смогут организовать видеонаблюдение в реальном времени с интеллектуальным сканированием лиц (в Китае подобная система работает с 2015 года, она экономит немало денег на обеспечении безопасности граждан).
Вся рабочая среда с появлением 5G может перекочевать в облако. На компьютерах не будет храниться ничего, даже программное обеспечение будет подгружаться с удаленных серверов. Мир перейдёт на так называемый Sky Office. Проблемы с техникой больше не станут причиной потери данных.
5G сделает так, что VR и AR выйдут за рамки игр и перейдут в сферы образования, медицины, промышленности. Технологии виртуальной реальности имеются, не хватает только стандарта связи, который обеспечил бы достаточную пропускную способность.
Тактильный интернет
В 2012 году специалисты из Дрезденского технического университета представили тактильный интернет, который подразумевает создание роботизированных систем для передачи ощущений. Сейчас разрабатываются искусственные касания. Для их создания инженеры внедряют в мягкие роботизированные структуры специальные датчики, которые уже научились воспроизводить силу прикосновений и различать материалы (металл, ткань и т. д.).
Тактильный интернет требует ping в 1 мс, абсолютную надежность сети и передачу пакетов со скоростью от 10 Гбит/с. Передача ощущений будет осуществляться через предметы, которые контактируют с пользователем, например, это может быть одежда или аксессуары.
Первый реализованный проект тактильного интернета – телехирургия, когда операция проходит с применением технологии 5G.
Беспилотные автомобили
Наверняка вы слышали о первых вариантах автомобилей, которые умеют ездить без водителя. Отметим, что для массовости такого новшества нужен именно 5G, ведь малейшая задержка в передаче данных способна привести к неприятным последствиям. Системой автомобиля управляет искусственный интеллект, которому нужен стабильный интернет.
Беспилотное вождение упоминается в релизе 14 3GPP – C-V2X (Cellular Vehicle-to-Everything). Каждая машина способна «общаться» с пользователями, другими автомобилями, инфраструктурными городскими элементами, пешеходами и т. д. Такая «общительность» позволяет анализировать полную картину обстановки на дороге, благодаря чему поддерживается высочайший уровень безопасности (человеческого фактора не имеется).
Этапы внедрения 5G
Инженеры консорциума 3GPP учли, что осуществить переход к 5G за раз невозможно в силу огромных инвестиций. Именно поэтому сперва операторы могут запустить пятое поколение связи поверх имеющейся инфраструктуры LTE EPC в режиме NSA (Non-Standalone, #3), благодаря чему ping значительно снизится, а скорость возрастет. Этого будет достаточно для устройств eMBB, но не для URLLC.
Позже расширение зоны 5G-покрытия будет достигаться за счет комбинирования базовых станций LTE и 5G-NR с использованием технологии динамического разделения спектра (DSS). Частоты в диапазоне E-UTRAN (<2 ГГц) будут делиться динамически с 5G-NR.
Третий этап – внедрение 5G-ядра, и последний шаг – переход к завершающему режиму SA, когда будет использоваться технология E-UTRAN или 5G-NR.
В случае растущей популярности 5G операторы смогут пустить в ход средние частоты – 2-7 ГГц, а также прибегнуть к агрегации частот. Это увеличит скорость передачи данных. Максимальные скорости будут предоставляться на частотах выше 7 ГГц (канал шириной 800 МГц), а широкое покрытие будет достигаться на частотах ниже 2 ГГц (канал шириной до 20 МГц). Частоты 2-7 ГГц смогут дать достаточную скорость и покрытие на улицах, но в помещении могут быть проблемы.
5G со временем способен полностью изменить рынок домашнего интернета. Провод останется в определенных нишах хозяйствования, но точно не останется таким распространенным. Сейчас все компании ждут 16-го релиза 3GPP, который закроет вторую фазу спецификаций.