Невероятно быстрая, с большой пропускной способностью и минимальными задержками, – такой должна быть мобильная сеть пятого поколения. Благодаря ей смогут ездить автономные автомобили, а устройства интернета вещей смогут легко взаимодействовать между собой.
Хотя формальная спецификация не была полностью согласована, гиганты телекоммуникационных услуг в лице организации Next Generation Mobile Networks определили основные параметры, которым должны соответствовать сеть, чтобы иметь возможность называться 5G.
Высокие скорости сети 5G
Ключевым параметром является пропускная способность. Первые мобильные сети пятого поколения, которые будут построены после 2020 года, должны обладать минимальной скоростью передачи данных на уровне 100 Мбит/сек в среде метрополитена.
Для сравнения, в офисных зданиях передача Wi-Fi достигает не менее 1 Гбит/сек. В настоящее время наиболее эффективные сети 4G LTE позволяют осуществлять загрузку на скорость 15-25 Мбит/сек (теоретическая производительность 150 Мбит/сек).
Небольшие задержки в сети 5G
Ещё одной особенностью нового поколения сети будет небольшая задержка сигнала между сетью и устройством клиента. Сети LTE имеют задержки на уровне 30-50 мс – для современных приложений, мобильной сети, социальных сетей, просмотра видео и многопользовательских игр этого достаточно.
Для использования в будущем в таких целях как загрузка данных, предназначенных для обработки в режиме реального времени, например, данные от автономного автомобиля, – этого мало.
Мобильная сеть, удовлетворяющая критериям 5G, должна будет иметь задержку в пределах 5 миллисекунд.
Миллионы устройств в сети 5G
В настоящее время сети 3G и 4G предназначены для обслуживания устройств, которыми пользуются люди, а последние, как правило, не могут использовать несколько подключений одновременно.
Согласно отчету NewZoo о глобальном мобильном рынке, в 2016 году в мире насчитывалось около 3 млрд устройств, использующих мобильные сети. Шведский телекоммуникационный концерн Ericsson прогнозирует, что уже в 2021 будет 7,7 миллиардов подписок на мобильные услуги и, кроме того, 1,5 миллиарда подключенных к сети устройств IoT.
Сети 4G позволяют осуществлять лишь несколько тысяч подключений в одной ячейке. Сети 5G будут поддерживать миллионы соединений.
Radio технологии нового формата в сетях 5G
Для создания единой среды доступа, так называемой, Multi-RAT (Radio Access Technology), производители намерены использовать ряд существующих стандартов на основе лицензированных полос (3G, 4G) и открытых (Wi-Fi, Bluetooth). Ключевой технологией является New Radio, интерфейс Wi-Fi в диапазоне сантиметровых волн (3-30 Ггц) и миллиметровых (30-300 Ггц).
Нынешние технологии 2G (GSM), 3G (UMTS) и 4G (LTE), основываются на спектрах 500 Мгц-2,6 Ггц, сети Wi-Fi работают в диапазоне 2,4 Ггц и 5 Ггц, интерфейс Bluetooth работает на частоте 2,4 Ггц.
Использование волн с большей частотой имеет много преимуществ, таких как высокая скорость передачи (до 20 Гбит/сек) и задержка порядка нескольких мс. New Radio позволить также осуществлять высокоскоростную передачу данных до объектов, движущихся со скоростью до 500 км/ч.
В ожидании сетей 5G
Строительство сетей 5G начнется «скоро». В 2020 году, но некоторые решения появятся раньше. Одним из них является Gigabit LTE, предлагающая скорость передачи на уровне 100-300 Мбит/сек. Новая технология была реализована, в частности, в мобильном чипсете Snapdragon 835.
Поколения мобильных сетей
Стандарт 1G
Аналоговая сеть, предназначенная для передачи голоса. Он была разработана в Европе оператором Nordic Mobile Telephone. Не позволяла передавать данные.
Стандарт 2G – GSM
Первая цифровая сеть – запущена в Финляндии в 1991 году, а затем распространилась по всему миру. Кроме передачи цифрового голоса позволяет вести передачу данных в стандарте GPRS (64 Кбит/с) и EDGE (236 Кбит/сек).
Стандарт 3G – UMTS
Первая сеть, которая разрабатывалась с целью передачи данных, запущена первый раз в 1998 году. Первоначально позволяла вести передачу данных в стандарте WCDMA (384 Кбит/с), в последующие годы появились стандарты HSPA (7,2 Мбит/сек), а затем HSPA+ (21,6 Мбит/сек).
Стандарт 4G – LTE
Сеть, оптимизированная для передачи данных (основана на протоколе IP). Была запущена первый раз в 2009 году шведским оператором Telia. В первой версии LTE обеспечивает передачу 100 Мбит/сек, в модернизированной Advanced – до 1 Гбит/сек. LTE-Advanced считается предшественником сети 5G.
Стандарт 5G
Первые сети 5G, которые будут создаваться после 2020 года, позволят достичь скорости передачи до 10 Гбит/сек.
Возможности сети 5G – цифровые развлечения
В ближайшем будущем стандартом станет трансляция видео Ultra HD. Пользователь сможет переключаться между несколькими потоками (например, с разных камер) и наблюдать трансляцию в режиме виртуальной реальности.
Во время мероприятий, таких как концерты или спортивные события, с помощью мобильных устройств можно будет получать видео с установленных на объекте видеокамер, смотреть повторы, получать перевод в режиме реального времени или использовать приложения дополненной реальности, например, на носимых очках сведения о результате матча.
Применение сети 5G позволит транслировать с мобильных устройств видео высокого качества в сеть в 3D-режиме. Это может революционизировать социальные сети, например, через создание «мест виртуального присутствия» в сочетании с оборудованием VR.
Возможности сети 5G – здравоохранение
Большая емкость сети позволит подключать датчики, которые будут следить за действиями пациента и в режиме реального времени посылать данные в центр диагностики. Приложения, работающие в облаке, проанализирую полученные данные и предложат врачу диагноз.
Огромная пропускная способность и минимальные задержки позволят более широко использовать роботов в хирургии, которые будут управляться специалистами с другого континента.
Возможности сети 5G – энергетика и транспорт
Умные приборы позволяют регулировать производство энергии согласно потребностям в данный момент. Кроме того, в электрические сети будут интегрированы устройства для хранения электроэнергии, частные ветряные или солнечные генераторы, которые через сеть 5G уведомят центральную систему о количестве вырабатываемой энергии.
Новая беспроводная сеть также необходима для распространения автономных автомобилей. Для того, чтобы такие автомобили могли безопасно передвигаться по городу, они должны обмениваться большим количеством данных с другими транспортными средствами, находящимися в непосредственной близости. Характеристики сети 5G такие как минимальная задержка важны, чтобы автономные автомобили могли динамично реагировать на изменяющуюся ситуацию.
