Эксперты подсчитали, что уже в 2020 году к мобильным сетям будет подключено 50 млрд устройств, таких как датчики, автомобили и камеры. Большинство из этих устройств будет отправлять сообщения не для людей, а для других машин. Это, так называемый, Интернет вещей (Internet of Things). Одновременно, эти сети будет использовать 5,5 млрд людей, каждый из которых будет генерировать, в среднем, 20 ГБ данных в месяц.
Телекоммуникационные сети должны подготовиться к передаче огромного количества данных. Существующие технологии, такие как 4G, не дают достаточных возможностей для развития. Их даст только сеть 5G.
Сеть пятого поколения имеет преимущество над существующей в трёх направлениях, и каждое из них имеет потенциал, чтобы полностью изменить то, как мы используем современные технологии.
Во-первых, что наиболее очевидно, сеть 5G позволяет на много быстрее передавать данные. Сегодня сеть 4G/LTE/LTE-Advanced, теоретически, обеспечивают передачу данных со скоростью до 300 мегабит в секунду. Сеть пятого поколения позволит передавать данные со скоростью до 10 гигабит в секунду (в 40 раз быстрее). Эта скорость позволит развивать другие новые технологии, такие как автономные автомобили, датчики которых получают и обрабатывают в реальном времени огромные объемы данных.
Ещё одним преимуществом новой технологии является её емкость. Сегодня к сети LTE может одновременно подключиться миллион устройств на каждые 500 квадратных километров. Сеть 5G позволит подключать миллион устройств на квадратный километр. Это открывает двери для быстрого развития Интернета вещей и новых его применений, от умной одежды, отслеживающей состояние здоровья владельца, до умных городов.
Третьим преимуществом являются чрезвычайно малые задержки, то есть время реакции сети 5G. В сетях четвертого поколения задержка между отправкой данных и получением ответного сигнала составляет в среднем 50 миллисекунд. В сети 5G – 1 миллисекунду. На практике это означает, например, что сеть 5G позволит дистанционно управлять различными устройствами, например, автомобилями, строительными машинами или медицинскими роботами. Хирург с помощью робота сможет провести операцию пациенту, находящемуся на другом континенте.
Автономные транспортные средства
Благодаря 5G дороги станут безопаснее. Распространение сети 5G поможет выпустить на дороги полностью автономные транспортные средства и улучшить интеллектуальные системы безопасности традиционных автомобилей.
Предполагается, что все устройства, которыми оснащен отдельный автономный автомобиль, то есть камеры, радары, сонары или лазерные датчики, обрабатывают около 400 ГБ данных в день. Благодаря сети 5G, данные будут мгновенно переданы и без задержек обработаны в центрах обработки данных. Затем алгоритмы через сеть 5G – практически без задержек – смогут давать команды автомобилю. Задержка в сети 5G – это максимум 10 миллисекунд, то есть тысячная доля секунды, в то время как время реакции человека, ведущего автомобиль – это, в лучшем случае, половина секунды.
Использующие сеть 5G автомобили смогут «общаться» между собой и с дорожной инфраструктурой или другими устройствами, такими как смартфоны прохожих. Это, в свою очередь, позволит избежать опасности или снизить уровень загруженности дорог. Например, резко тормозящий автомобиль, который хотел избежать столкновения с пешеходом, будет посылать информацию другим транспортным средствам, находящихся за ним, а те почти одновременно начнут торможение. Такой системой смогут воспользоваться также автомобили, за рулем которых будет сидеть человек.
Умные автомобили – это не только вопрос безопасности, но и экономии, потому что автомобили будут связаны между собой, благодаря новой технологии, позволяющей получать практически мгновенное время отклика, так что автомобили смогут двигаться с меньшими интервалами без риска столкновения. Это, в свою очередь, сокращает расход топлива, потому что автомобили, движущиеся друг за другом, сталкиваются с меньшим сопротивлением воздуха – на 20-60 процентов. В случае езды по трассе это приводит к экономии около 25% топлива.
Умные города в сети 5G
Сеть 5G позволит создать интеллектуальные города, использующие современные технологии для облегчения и улучшения жизни своих жителей.
В интеллектуальном городе миллионы подключенных к сети устройств будут постоянно передавать данные, которые анализируются и обрабатываются для улучшения того, как город работает. Результатом может быть быстрый общественный транспорт, эффективная система здравоохранения или более высокий уровень безопасности.
Например, уличные фонари могут быть оснащены датчиками, которые будут включаться только тогда, когда это необходимо. Это позволит городу сэкономить немалые деньги. Одновременно, фонарь может быть оснащен датчиком качества воздуха и камерой высокого разрешения для мониторинга дорожного движения. Эти устройства – в случае опасности – передадут сигнал службам безопасности.
Датчики, камеры и системы анализа информации существуют уже много лет, но их использование в масштабе всего города раньше было практически невозможно, потому что ни одна существующая беспроводная сеть не имела достаточной емкости для одновременного подключения необходимого количества устройств.
Аналитическая компания McKinsey Global предсказывает, что интеллектуальные технологии, такие как сетевые камеры, системы управления движением и датчики, такие как датчики выстрелов из огнестрельного оружия, могут снизить количество смертельных случаев до 8-10%, а количество преступлений на 30-40 процентов.
Интеллектуальное сельское хозяйство
Фермеры, благодаря соединенным с сетью 5G датчикам и машинам, смогут рассчитывать на большие урожаи. Потребители – на чистую, здоровую пищу, выращенную при минимальном использовании средств защиты растений.
Так называемое, «интеллектуальное сельское хозяйство», основанное на возможности постоянного мониторинга и анализа данных, передаваемых через тысячи датчиков, позволяет использовать вычислительную мощность компьютеров для более эффективного управления фермой и для увеличения урожая.
Датчики влажности почвы могут постоянно контролировать состояние поля или сада и дать сигнал системам подачи воды только в том случае, если полив действительно необходимо. Это, следовательно, даст огромную экономию воды. Датчики могут также контролировать богатство почвы питательными веществами и «заказывать» подкормки растений в оптимальный момент, и точно отмеренное количество.
Новая технология позволит проводить операции внесения удобрений с помощью автономной техники. Машина, работая без перерыва день и ночь, вместо того, чтобы распылять удобрение по всему полю, будут подавать питательные вещества индивидуально, под каждое растение в отдельности. Прототипы машин, которые с помощью алгоритмов машинного зрения распознают и устраняют электрическим зарядом сорняки, уже действуют.
Постоянно подключенные к сети беспилотники будут в состоянии контролировать стада крупного рогатого скота на пастбищах. Позволят также наблюдать за развитием растений на полях и не пропускать возможных очагов заболеваний, которые могут идентифицировать интеллектуальные алгоритмы.
Интеллектуальные энергетические системы
Возможность подключения к сети огромного количества устройств дает шанс на революцию в энергетике. Ток с интеллектуальных энергетических сетей может быть дешевле и более «зеленый», а они сами – более управляемые.
Благодаря датчикам постоянно мониторинга потребления энергии, система управления сетью может оптимизировать выработку энергии для текущего, фактического спроса и направлять её туда, где это необходимо.
Еще одним фактором, позволяющим экономить электроэнергию, будут интеллектуальные системы освещения. Благодаря постоянно подключенным к сети датчикам освещенности, освещение в общественных зданиях или офисах будет включаться только тогда, когда это будет необходимо. Власти американского Сан-Диего подсчитали, что внедрение интеллектуального уличного освещения позволит городу сэкономить 1,9 млн дол. в год.
5G может также позволить более эффективно использовать ресурсы из внешних источников возобновляемой энергии, таких как солнечные батареи. Система управления сетью будет в реальном времени получать данные о том, сколько энергии производят такие устройства и на этой основе будет регулировать работу обычных электростанций, ограничивая их мощность (а, следовательно – вредные выбросы) тогда, когда возобновляемые источники доставят к энергетической сети больше тока.
Интеллектуальные транспортные системы
Сеть 5G позволит создать более безопасные и эффективные транспортные системы – как с точки зрения управления движением отдельных транспортных средств, так и всей системы общественного транспорта.
Сеть 5G позволяет подключить к системе сотни тысяч автомобилей, датчиков, камер или светофоров, одновременно. Благодаря этому, станет возможным интеллектуальное управление движением в масштабах всего города в режиме реального времени.
Искусственный интеллект, благодаря данным с установленных на дорогах камер и датчиков движения, будет постоянно перенаправлять транспортные средства так, чтобы получить оптимальную скорость движения. В то же время система обнаружит любые аномалии, такие как автомобильные аварии, и отправит на место соответствующие службы сразу же, не дожидаясь уведомления.
Города введут системы управления парковочными местами, которые будут автоматически направлять транспортные средства до ближайшего свободного места. Водителям не придётся искать их. Эти же датчики могут одновременно автоматически взимать плату в зонах платной парковки, что позволит исключить необходимость размещения паркоматов.
Ученые американского Университета Карнеги-Меллон протестировали подобную систему в Питтсбурге. Интеллектуальные алгоритмы управляли светофорами только на основании данных с камер и других датчиков, установленных на дорогах. Результатом было сокращение времени ожидания на светофоре на 40%, сокращение среднего времени поездки на работу на 26% и сокращение выбросов от транспортных средств на 21%.
Сеть 5G может также изменить работу общественного транспорта. Система может постоянно анализировать спрос на автобусы и трамваи, а также прогнозировать, как будет он изменяться в последующие часы, учитывая концерты, матчи или текущие события, такие как аварии или несчастные случаи на дорогах.
