0

5 ж

По словам главы МТС, технологии 5G в ближайшие годы станут «одним из важнейших драйверов развития экономики страны».

Изначально предполагалось, что частоты в диапазоне 24,25–24,65 ГГц будут выставлены на аукцион, но на заседании 17 марта Госкомиссия по радиочастотам (ГКРЧ, основной орган, занимающийся распределением этого ресурса в России) приняла решение выделить данную полосу частот для развития 5G неопределенному кругу лиц. Такая формулировка означает, что их могут получить те компании, которые подадут соответствующую заявку.

Пресс-секретарь «ВымпелКома» (бренд «Билайн») Анна Айбашева отметила, что с учетом того, что подобную лицензию может получить любой оператор, «неважно, кто был первым». «Наличие таких лицензий у операторов не решает системных проблем с развитием сетей 5G в России. Сама лицензия не дает возможности предоставления коммерческих сервисов в сетях 5G без разработанных правил применения», — указала Айбашева.

По ее словам, выделенный ГКРЧ диапазон частот для 5G имеет много ограничений, одно из которых — возможность исключительно точечного покрытия. «И даже для этого диапазона условия использования спектра, установленные ГКРЧ, не позволят нормальную коммерческую эксплуатацию сетей 5G», — сообщила Айбашева. «ВымпелКом» технически готов к запуску сетей 5G, в частности в крупных городах, но, ключевая проблема — невозможность построения экономически эффективных сетей 5G без выделения диапазона 3,4–3,8 ГГц, заключила пресс-секретарь оператора.

Представитель «Ростелекома» Валерий Костарев также отметил, что диапазон 24,25–24,65 ГГц может применяться только для точечного покрытия, например на территории промышленного предприятия для работы интернета вещей. «Но пока даже для таких задач нет операторского оборудования ни российского, ни зарубежного производства. Полноценную сеть 5G с широким покрытием на этом диапазоне построить невозможно, точнее, возможно, но это потребует гигантских инвестиций, которые не окупятся никогда», — заявил Костарев. Для создания полноценной сети 5G, по его словам, оптимальным диапазоном «был и остается 3,4–3,8 ГГц». Представитель «МегаФона» также отметил, что полученный МТС диапазон дает возможность лишь «точечно разворачивать промышленные сети на небольших территориях — до 1–2 км» и что сейчас на рынке нет необходимого оборудования для создания подобных сетей. Для коммерческого запуска полноценной сети 5G необходимо решение о выделении дополнительного частотного спектра, отметил он.

Точечно «МегаФон» уже в течение нескольких лет тестирует технологию 5G. У компании есть постоянно действующие тестовые зоны 5G на Воробьевых горах и в «Москва-Сити», а также на территории СПбГУ в Санкт-Петербурге. Кроме того, компания на примере различных проектов успешно демонстрировала применение 5G в самых разных областях — это облачный гейминг как частный случай реализации пограничных вычислений (Edge Computing), дистанционное УЗИ на базе Морозовской детской городской клинической больницы в Москве, 5G на угольной шахте в Кемеровской области, VR-трансляция футбольного матча, беспилотный пассажирский шаттл в Казани совместно с КАМАЗом.

Создать сеть 5G для массового рынка в полосе 24 ГГц не получится, отмечают эксперты. Испытания показали, что сигнал подобной сети прерывается, как только абонент оказывается не в прямой видимости от базовой станции, рассказывал РБК ранее один из участников рынка. Для полноценного развития 5G операторам нужны частоты в диапазоне 3,4–3,8 ГГц, неоднократно заявляли представители крупнейших участников рынка. Однако в России в указанной части спектра работают средства силовых ведомств и спутниковых операторов, которые блокируют выделение частот для мобильных операторов.

5/5 — 3 голосов Обновлено: 25.12.2019

Первые пилотные 5G сети в России запустили в 2019 году в Москве операторы МТС и ТЕЛЕ2, предлагая потребителям более высокую скорость передачи данных и меньшую задержку, по нашим данным скорость 5G интернета достигала 4.5 Гбит/с. В дальнейшем 5G откроет новые возможности для промышленных приложений и IOT устройств, и станет основополагающим элементом для создания «умных городов». 5G — это следующий шаг к созданию более совершенных сетей в нашем технологичном мире.

Что такое 5G интернет и основные характеристики технологии

5G — это технология беспроводной мобильной связи пятого поколения, которая обеспечит в 10 раз более высокие скорости, чем современные технологии 4G LTE (1–10 Гбит/с), время отклика (пинг) до 1 мс, поддержку мобильности до 500 км/ч, ширину полосы до 1 ГГц и Очень высокую плотность подключенных устройств (до 1 миллиона на 1 кв.км.) . Тем не менее, не существует стандартизированной формы технологии 5G, такой как LTE для 4G. 5G все еще находятся в стадии разработки и, как ожидается, появятся на рынках к 2020 году. Подробная информация про LTE, в каких диапазонах частот (lte band’s 3,7,8,20,31,38) работают операторы сотовой связи Мегафон, МТС, Билайн, Теле2 в России на 2019 год. Как работает агрегация частот в LTE Advanced.

Наиболее распространенной технологией 5G является mmWave, но несущие также будут использовать новый спектр в области Wi-Fi ниже 6 ГГц, в полосах ниже 1 ГГц и в существующих диапазонах 4G LTE.

Общая идея заключается в том, чтобы значительно увеличить количество доступного спектра путем объединения плюсов и минусов разных частот. Объединение большего спектра с агрегацией несущих (отправка данных по нескольким частям спектра) позволяет увеличить пропускную способность и значительно повысить скорость для абонентов.

Высокочастотные базовые станции миллиметровых волн mmWave

Для того чтобы достичь более высоких скоростей, нам нужно расширить спектр. Миллиметровые волны, которые находятся в частотном спектре 30–300 ГГц, предоставляют нам необходимое пространство для расширения спектра. mmWave позволяют передавать данные на высокой скорости, но из-за большого затухания радиус действия сужается. И втрое ограничение высокой частоты — эти волны не могут проникать сквозь преграды – деревья, стены зданий. Поэтому приходится менять архитектуру сети: высокие мощные базовые станции, покрывающие большие расстояния будут работать совместно с компактными маломощными ячейками.

Спектр 5G

Полный спектр показан на рисунке выше, желтым цветом изображены существующие полосы, которые уже могут использоваться 5G NR для мобильных широкополосных и IoT-приложений. Затем показана полоса зеленого цвета, которая одобрена на всемирной конференции радиосвязи ВКР-19, и полоса красного цвета с большей шириной полосы. Красная полоса регулируется соглашением федеральная комиссии по связи.

5G NR может использовать спектр от 6 ГГц до 100 ГГц. По сравнению с LTE-A пропускная способность системы 5G увеличивается в 10 раз (с 100 МГц в LTE-A до 1 ГГц +). Полосы для NR в основном классифицируются как Low Band, Mid Band и High Band, и эти полосы могут использоваться в зависимости от приложения, как указано ниже:

  • Низкий диапазон — ниже 1 ГГц. Более длинный диапазон, например, мобильная широкополосная связь и массовые IoT, например: 600 МГц, 800 МГц, 900 МГц. Это охват больших расстояний;
  • Средний диапазон — от 1 ГГц до 6 ГГц. Более широкие полосы пропускания: 3.4–3.8 ГГц, 3.8–4.2 ГГц, 4.4–4.9 ГГц. Высокая пропускная способность в городских районах, охват среднего радиуса действия. Использование внутри помещений;
  • Высокий диапазон — выше 24 ГГц (мм-волна). Экстремальные полосы пропускания, например: 24.25–27.5 ГГц, 27.5–29.5, 37–40, 64–71 ГГц. Малый радиус действия и большая пропускная способность.

Большое количество малых сот

Малые соты — это базовые станции с небольшим радиусом действия, они покрывают на улицах ограниченную область или применяются внутри помещений. Малые соты имеют все основные характеристики обычных базовых станций, поддерживают высокие скорости передачи данных с минимальной задержкой.

В зависимости от зоны покрытия и количества обслуживаемых пользователей Малые БС делятся на три основные категории.

Фемтосоты (Femtocells)

Фемтосоты — это в основном небольшие мобильные базовые станции, предназначенные для обеспечения расширенного покрытия в жилой зоне и офисных помещениях. Плохой уровень сигнала от базовых станций оператора мобильной связи может быть компенсирован путем использования Femtocells. Фемтосоты в основном используются для расширения зоны покрытия и увеличения емкости данных для пользователей внутри помещений. Для их работы необходим Интернет канал.

Что такое фемтосота. История развития фемтосот и их применение в России.

Основные технические характеристики

Зона покрытия От 10 до 50 метров (в помещении)
Мощность передатчика Обычно 100 милливатт
Количество пользователей От 8 до 16 пользователей
Ретрансляция сигнала (Backhaul) Проводное, оптоволоконное соединение
Место установки Внутри жилых и рабочих помещений
Стоимость Бюджетный вариант

Пикосоты (Picocells)

Пикосоты являются еще одной категорией малых сот, устанавливаются на малых предприятиях для расширения покрытия сети и увеличения пропускной способности передачи данных. Еще одно популярное название – репитер.

Основные технические характеристики

Зона покрытия От 100 до 250 метров (в помещении)
Мощность передатчика Обычно 250 милливатт
Количество пользователей От 32 до 64 пользователей
Ретрансляция сигнала (Backhaul) Микроволновое
Место установки Внутри помещения (офисы, больницы, торговые центры и школы)
Стоимость Бюджетный вариант

Микросоты (Microcells)

Микросоты предназначены для поддержки большего числа пользователей по сравнению с фемто- и пикосотами. Благодаря высокой мощности передатчика, они способны покрывать соты большего размера и применяются на улицах.

Основные характеристики / технические характеристики

Зона покрытия 500 метров до 2,5 километров
Мощность передатчика От 2 до 5 Вт
Количество пользователей до 200 одновременных пользователей
Ретрансляция сигнала (Backhaul) Проводное, оптоволоконное и микроволновое соединение
Место установки Наружное применение
Стоимость Средняя стоимость

З сегмента для развития 5G – eMMB, ULLRC и mMTC

  1. Усовершенствованная мобильная широкополосная связь (eMMB — Enhanced mobile broadband): соединение со скоростью до нескольких гигабайт в секунду для ресурсоемких приложений телемедицины и виртуальной реальности.
  2. Сверхнадежная сеть с низкой задержкой (ULLRC — Ultra Low Latency Reliable Communication): интеллектуальная сеть с задержкой менее 1 миллисекунды и сверхнадежностью для критически важных приложений промышленной автоматики и автономного транспорта.
  3. Массивный IoT (Massive IoT/IIoT, мMTC (massive Machine Type Communication). Интернет вещей соединит огромное количество (миллионы или миллиарды) устройств и интеллектуальных датчиков для массовой машинной коммуникации приложений в умном доме, здравоохранении.

Обычная мобильная сеть ограничена технологией — частотным спектром (полосы пропускания) и сетевой инфраструктурой. Емкость передачи данных и количество абонентов в каждой соте регламентировано. В 5G используются технологии массивного MIMO и 3D Beamforming-a, что позволяет увеличить скорость передачи данных и эффективность использования спектра.

Массивное МИМО (Massive MIMO)

MIMO расшифровывается как множественный вход, множественный выход. В 4G у нас было около десятка портов MIMO, предназначенных для передачи сигналов: восемь работают на передачу и четыре на прием. В технологии 5G мы увеличиваем это число почти в 4 раза, чтобы сигналы проходили быстрее во всех направлениях. Эта технология получила название Massive MIMO.

Но сложность сети возрастает, и мы сталкиваемся с большим количеством помех, поскольку многие сигналы передаются на одинаковой частоте через одни и те же станции. Чтобы преодолеть это, используют метод формирования и отслеживания луча.

Формирование луча (3D Beamforming)

Трехмерное формирование луча — используется в базовых станциях mmWave и на частоте ниже 6 ГГц для направления сигналов на абонентские устройства. Это метод предназначен для устранения помех сигналов, вместо того чтобы передавать сигналы с антенн во всех направлениях, мы направляем сфокусированный сигнал в указанном направлении точно в цель, это уменьшает помехи и ослабления сигнала. Это ключевая технология в преодолении ограничений диапазона и доставки высокочастотных сигналов.

Что такое Beamforming, принцип работы технологии формирования луча.

Как работает 5G?

«Автономный» (NSA) и «New Radio» (NR). Первые сети 5G основаны на NSA, но в конечном итоге в ближайшие годы планируется перейти на SA, как только эта часть спецификации будет завершена.

Ключ к пониманию различий между 5G NSA и SA лежит в бэкэнде сети. Первые сети 5G, основанные на стандарте NSA, используют существующую инфраструктуру 4G LTE для обработки плоскости управления. Плоскость управления обрабатывает сигнальный трафик, управляет подключением пользовательских устройств к базовым станциям, проверкой подписок и т. д. Между тем плоскость данных — это то, что вы и я фактически используем для отправки и получения данных.

В некотором смысле, 5G NSA можно рассматривать как просто наличие сверхбыстрой передачи данных, подключенной к существующей инфраструктуре 4G LTE. Принятие спецификации 5G Standalone (SA) позволяет увидеть переход плоскости управления на ядро 5G и отметить гораздо большие изменения в работе сетей.

В дополнение к внедрению плоскости управления поверх радиотехнологий 5G, Standalone поддерживает более гибкую секцию сети и кодирование поднесущих.

Network Slicing (сетевая нарезка) — это форма архитектуры виртуальной сети, обеспечивающая большую гибкость для разделения, совместного использования и связывания частей внутренней сети. Это позволит сотовым операторам предлагать своим клиентам более гибкий трафик, приложения и услуги. Эта идея рассматривается как ключ к реализации автономных транспортных средств и умных городов.

Изменения в поднесущих немного сложнее объяснить. Технологии включают в себя:

  • масштабируемое OFDM;
  • разнесение поднесущих;
  • оконное OFDM;
  • гибкую нумерологию;
  • масштабируемые интервалы времени передачи.

Проще говоря, кадры, которые переносят данные, могут быть больше и быстрее, когда требуется более высокая пропускная способность при высокой эффективности. В качестве альтернативы, эти кадры могут быть уменьшены для достижения гораздо меньшей задержки для приложений реального времени.

Первые сети 5G будут основаны на нестандартной спецификации, до больших изменений с полной автономной спецификацией после 2021 года.

Модуль базовой станции 5G.

Что значит 5G для потребителей?

Базовые радиостанции IMT-2020 5G должны предоставить пользователям скорость не менее 20 Гбит/с на загрузку и 10 Гбит/с на отправку данных. Это относится к общей скорости потока, поэтому фактическая скорость у абонента будет ниже. В спецификации говорится, что каждый пользователь должен получить минимальную скорость загрузки 100 Мбит/с и скорость отправки 50 Мбит/с.

Базовые станции 5G должны будут обслуживать как стационарных пользователей, так и транспортные средства, движущиеся со скоростью до 500 км/ч. Сети пятого поколения должны предлагать потребителям максимальную задержку в 4 мс. Также упоминается задержка в 1 мс для сверхнадежной связи с малой задержкой (URLLC). Для сравнения, мое соединение 4G LTE в Москве имеет задержку 78 мс.

5G также обеспечивает одновременное подключение тысячам устройств Интернета вещей (IoT) с низким энергопотреблением и поддерживает подключение (D2D) с малой задержкой между соседними устройствами.

5G vs 4G — ключевые отличия

По сравнению с 4G LTE сети 5G будут работать стабильнее и быстрее. Минимальные скорости пользователей увеличиваются с 10 Мбит/с до 100 Мбит/с, что в 10 раз больше. Задержка будет снижена на аналогичную величину, с 10 мс до 1 мс по сравнению с LTE-Advanced. Значительное увеличение пропускной способности также означает, что 5G сможет обрабатывать до одного миллиона устройств на квадратный километр, что еще в 10 раз больше, чем у LTE-A, и все это в 10 раз повышает энергоэффективность сети.

5G Новое радио (выпуск 15) LTE-Advanced Pro (Выпуск 13, 14) LTE-Advanced (выпуск от 10 до 12)
Скорость пользовательских данных > 10 Гбит / с > 3 Гбит / с > 1 Гбит / с
Задержка > 1 мс > 2 мс ~ 10 мс
Поддержка частоты До 40 ГГц До 6 ГГц До 6 ГГц
Пропускная способность канала До 500 МГц До 20 МГц До 20 МГц
Макс. кол-во несущих 16 (LTE + NR) 32 5
Макс. пропускная способность 1000 МГц 640 МГц 100 МГц
Антенны MIMO От 64 до 256 32 8
Разделение спектра mmWave & NR Двойное подключение на базе NR; LAA+NR MulteFire LTE-U LAA / eLAA LWA MulteFire CBRS / LSA LTE-U LTE-U (Rel. 12)

За эти годы LTE претерпел много улучшений. От введения 256QAM и агрегации несущих с LTE-A до поддержки более широкого использования нелицензированного спектра через LAA, LWA и Multefire с LTE-A Pro. Вот почему сегодняшние 4G сети намного быстрее, чем те, которые были построены во время первоначального развертывания.

5G продвинулся еще на один шаг вперед, предписывая использовать модуляцию 256-QAM и улучшая технологию агрегации несущих путем поддержки нелицензированного спектра частот ниже 6 ГГц и миллиметровые-волны. Изображение ниже довольно кратко объясняет это основное различие.

Развитие 5G сетей в 2019-2021 годах

К запуску 5G готовятся как сотовые операторы, так и производители устройств. Как это было с принятием сетей 4G LTE, так же будет поэтапным процесс развёртывания 5G, и некоторые страны запустят свои сети намного раньше других.

Середина 2019 года — смартфоны и сети 5G доступны для первой волны потребителей. Однако очевидно, что развертывание не будет увеличиваться в более глобальном масштабе до 2020 и 2021 годов. Даже к 2023 году ожидается, что только 50 процентов потребителей будут иметь смартфон 5G и сетевое подключение.

5G в США

США являются одной из первых стран, которые подключили свои сети 5G к нескольким операторам в первой половине 2019 года. Американские операторы были одними из крупнейших сторонников технологии миллиметровых волн. Первопроходцем стал Verizon, предложив потребителям 5G через услугу фиксированного беспроводного доступа, за ними подтянулись Sprint и T-Mobile.

Европа отстает от лидеров

Европа отстает от США, и первые сети 5G включились ближе к концу 2019 года. Великобритания первой запустила 5G в крупных городах. EE планирует запустить свой сервис в 16 городах в этом году. Между тем O2, Vodafone и Three планируют дату запуска 5G на 2020 год. На континенте основные игроки Orange, Deutsche Telekom и Telefonica взяли на себя обязательство запуска не ранее середины 2020 года.

Частично эта задержка заключается в техническом согласовании между полосами спектра, а полная готовность ожидается в 2022 году.

Амбициозная Азия

Япония и Южная Корея были лидерами тестирования инфраструктуры на протяжении всего цикла разработки 5G.

В Южной Корее крупные операторы начали коммерческое развертывание 5G в первом квартале 2019 года. Южная Корея набрала 1 миллион абонентов 5G всего за 69 дней после первого запуска. Ожидается, что общенациональный запуск будет завершен к 2022 году. В Японии Олимпиада 2020 года станет следующей целью для испытаний 5-миллиметровой волны в густонаселенных городских районах, а соглашение между Nokia и NTT DoCoMo начнет действовать в том же году.

Китай быстро становится основным игроком 5G. В стране находятся крупные телекоммуникационные инфраструктурные компании, такие как Huawei и ZTE, которые будут предоставлять оборудование операторам по всему миру. Китай также инвестировал 180 миллиардов долларов в материковую инфраструктуру, что в четыре раза больше, чем в Японии. China Mobile тестирует свои услуги в крупных городах в этом году и планирует полный коммерческий запуск в 2020 году.

5G в России

Пятое поколение в России общедоступным станет еще не скоро, все упирается в частотный дефицит.

Самые популярные в мире и удобные в плане эффективности частоты 3,4-3,8 ГГц заняты военными. Тем не менее, вполне вероятно, что у нас 5G будет работать с сигналами «миллиметровой волны» на более высоких частотах 25-29 ГГц. Или мы пойдем своим «эксклюзивным» путем развития 5G в диапазоне 4,4—4,99 ГГц. 24 декабря на заседании государственной комиссии по радиочастотам (ГКРЧ) объявили о проведении аукционов в третьем квартале 2020 года. Для создания сетей 5G будет торговаться частотный ресурс в диапазоне 4,4-4,99 ГГц и 25,25–27,5 ГГц.

А как насчет 5G смартфонов?

В настоящее время на рынке не так много смартфонов, способных работать в сетях 5G. 5G Moto Mod, доступный для Motorola Moto Z3, возможно, считается первым.

Вот список 5G смартфонов, которые в настоящее время есть на рынке:

Выделение полос частот в 5G

Как и в 4G, сети и смартфоны будут поддерживать разные полосы частот для передачи данных. В дополнение к существующим диапазонам LTE, 5G New Radio стандартизирует ряд новых для будущих сетей. 5G разделен на два диапазона, первый для частот между 400 МГц и 6 ГГц. Диапазон 2 учитывает диапазоны мм-волн между 24 и 53 ГГц.

Один из распространенных вопросов пользователей Интернета и мобильной сети — в чем отличие 5G от 4G. Рассмотрим базовые моменты, выделяющие каждую из технологий, а также поговорим о том, как определить мачту пятого поколения.

В чем разница 5G от 4G

Перед рассмотрением, как отличить вышки 4G от 5G визуально, разберемся с техническими особенности технологий четвертого и пятого поколений.

Общие положения

4G — четвертое поколение мобильной сети, обладающее улучшенными параметрами скорости (до 1000 Мбит/с) и качества соединения. Работа системы основана на пакетной передаче информации по протоколу IPv4 с последующим переходом на IPv6. Главное отличие технологии от 3G — ориентация на пакетную коммутацию с возможностью передачи голоса по VoLTE.

5G — пятое поколение мобильной связи, относящееся к новой технологии. Внешнее отличие вышек 4G от 5G минимально, а в остальном пятое поколение обошло устаревшего конкурента. В частности, изменились диапазоны частот, скорость соединения и ряд других особенностей (на них остановимся ниже). Впервые технология разработана в 2015 году, но во многих странах она появляется только сейчас.

Скорость

Отдельного внимания заслуживают технические отличия 5G от 4G. И первое, что бросается в глаза — скорость скачивания данных из Интернета. При появлении сеть четвертого поколения могла похвастаться шириной канала в 20 МГц. Этого было достаточно для достижения скорости в 150 Мбит/с. Со временем появилась технология 4G+, которая подняла ограничения до 400 Мбит/с.

Главное отличие 5G — повышение скорости до 1 Гбит/с. Это в несколько раз больше, чем средний параметр для 4G. Не удивительном что многих заинтересовал этот проект. Люди стали искать отличия вышек 5G от других, чтобы определиться со скоростью Интернета у себя в регионе. Но отметим, что на данном этапе не нужно рассчитывать на значительный прирост. Пока технология только внедряется, и придется пройти еще много препятствий.

Пинг

Если визуальное отличие вышек 4G от 5G почти незаметно, то в вопросе пинга имеется большая разница в пользу последнего поколения. Ping — время, необходимое для пересылки одного пакета с информацией. Его снижение ведет к получению более быстрого ответа и отсутствию торможений. Это особенно важно во время игр. Теоретически ping для сети пятого поколения может составлять около 1 мс. Для сравнения в 4G этот параметр мог достигать 40-50 мс.

Диапазон работы

При рассмотрении вопроса, как определить вышку 5G сети, важно знает ее отличия с позиции частоты работы. Технология 4G подразумевает передачу данных на частоте от 0,8 до 2,6 ГГц. При этом башня покрывает территорию до 10 кв. км.

Сеть 5G работает на более высоких частотах. Условно они разделяются на две полосы. Первая (FR1) функционирует в диапазоне от 0,6 до 6 ГГц, а вторая (FR2) от 24 до 100 Гц. Это означает, что для получения качественного сигнала необходимо ставить оборудование пятого поколения ближе к домам. Бывают ситуации, когда мачты 5G устанавливаются прямо возле места проживания.

Общие отличия

Перед рассмотрением, как отличить вышку 5G от обычной вышки, подведем реальные особенности новой технологии.

Возможности 5G:

  1. Отправка СМС, звонки, пользование Интернетом и потоковым видео. Эти функции доступны и на 4G.
  2. Более быстрая загрузка сайтов и видео.
  3. Уменьшение торможений при развлечении в онлайн-игры.
  4. Мгновенное подключение к Сети.
  5. Возможность пользования Интернетом даже на домашнем компьютере. Зная, как выглядит вышка 4G и 5G и их отличия, можно быстро определиться с типом применяемого оборудования.
  6. Одновременное подключение разной аппаратуры без риска снижения скорости.
  7. Возможность подключения к Интернету умного дома, беспроводных датчиков и других устройств.
  8. Более быстрая работа GPS на головных устройствах, которые умеют подключаться к Интернету.

В целом, отличия 5G от 4G с позиции технической составляющей хорошо заметны. Это делает переход привлекательным для пользователей, нуждающихся в высокоскоростном подключении.

Как визуально отличить 5G

Следующий момент, требующий рассмотрения — как узнать вышку 5G. Внешнее отличие почти не заметно, ведь основная особенность кроется в «начинке». Главное, что выделяет технологию пятого поколения — близость расположения к жилому сектору. Это обусловлено меньшим диапазоном покрытия. Иными словами, вышки 5G имеют большую плотность размещения и могут находиться прямо возле вашего дома. По форме они имеют вид прямоугольника.

Чтобы увидеть отличия вышек 4G и 5G, можно посмотреть на фото. При этом конструктивно каждое поколение может отличаться. Интересная ситуация, связанная с внешним видом усилителя, произошла в Ливерпуле. Там один британец получил три года тюрьмы за поджог башни 4G. Он перепутал ее с 5G. Причиной таких действий стал страх перед теорией большого заговора и вреда для здоровья.

В статье мы рассмотрели технические и визуальные особенности вышки 5G, привели фото и разобрали, как отличить ее от других. По приведенной информации можно судить о реальных преимуществах, касающихся скорости передачи данных и пинга. Остаются вопросы лишь к радиусу покрытия и влиянию на здоровье, о котором ведется так много дискуссий.

Роль МСЭ-R в процессе стандартизации систем сотовой связи (IMT-2000, IMT-Advanced, IMT-2020).
Как создвавались радиоинтерфейсы IMT-2000 (3G).

Стоит вспомнить историю. Когда создавались первые системы 3G, еще не было 3GPP. И МСЭ, как площадка, которая осуществляла сбор предложений, вынуждена была взять на себя работу по стандартизации. МСЭ наладила весьма эффективный диалог с региональными регулирующими организациями в США, Европе, Японии, Китае и Корее.
Тот же процесс, но на более детальном уровне повторился и с сетями IMT-Advanced, т.е. LTE-Advanced и Mobile WiMAX 2. Даже более детальный.

Несмотря на наличие 3GPP МСЭ выступила площадкой, которая позволила более четко сформулировать требования.
Что же происходит по части разработки радиоинтерфейсов IMT-2020 (5G)?

В МСЭ начался процесс по подготовке IMT-2020 или, иначе говоря, 5G. Процесс сложный, в него вовлечены практически все вендоры, практически все стандартизующие организации, множество R&D инженеров. Информация концентрируется в МСЭ, цель этой работы — выработать единую платформу. Возможны сдвиги по шкале, потому что даже МСЭ сталкивается с проблемами финансирования. В любом случае, чтобы завершить разработку спецификации, должны быть приняты решения в области частот. Это очень важный шаг в ходе разработки систем IMT-2020 / 5G.
Эволюция стандартов подвижной связи в МСЭ-R

На слайде показан по-сути весь процесс, вся история, которая произошла с IMT. Начиналось все еще с pre-IMT, это GSM, EDGE (мало кто знает, что EDGE тоже относится к 3G), CDMA2000, LTE тоже относится к 3G, позднее оно эволюционировало в LTE-A (4G). Как ни парадоксально, все эти годы мы наблюдали постепенно уменьшение разнообразия радиоинтерфейсов, используемых системами подвижной мобильной связи и ШПД.
Теперь будем наблюдать обратный тренд. Число радиоинтерфейсов в 5G начнет расти. Причем как за счет роста числа «своих» радиоинтерфейсов IMT, так и за счет других стандартов, например, Wi-Fi, которые тоже войдут в понимание систем IMT-2020. Причина тому — высокие требования, которые ставятся перед системами IMT-2020. Решить все задачи с помощью одного универсального радиоинтерфейса практически невозможно. Нужно будет использовать все наработки, но в рамках единой концепции.
Что происходит сейчас? Идет процесс формирования общего взгляда на требования к IMT-2020 (5G)

Кто разрабатывает новый стандарт:

  • Stanford CIS
  • US SWARN
  • NYU Wireless
  • WIN LAB
  • 5G UK
  • 5G PPP
  • METIS
  • 5G RUS
  • IMT-2020
  • 5G Forum
  • MOST 863
  • WISDOM
  • 2020 and beyond

(Прим.АБ: кто-нибудь слышал о 5G RUS? Кто это? Где это? Кто входит в группу? Кто финансирует ее деятельность?)
В целом ситуация напоминает ту, что сложилась перед стандартизацией 3G. Несмотря на то, что есть 3GPP, работа идет на региональном уровне, в региональных проектах. Прежде всего, это такие регионы, как Южная Корея, Япония, Китай. Европа, наблюдая столь мощное наступление компаний в Азии, организовала еще один мега-проект под названием 5GPP. Он призван усилить позиции европейской экономики и европейской науки в борьбе за разработку IMT-2020.
Работа в США идет, но пока концентрируется на решении отдельных задач, нежели на применении комплексного подхода. Впрочем, это может в дальнейшем измениться.
И все это сводится сейчас в МСЭ-R в рабочую группу РГ 5D, в которой я принимаю участие.
Требования к сетям IMT-2020 по покрытию и емкости.

Сейчас вырабатываются высокоуровневые требования к сетям 5G в сравнении с системами прежнего поколения. Здесь важно отметить, что если раньше требования были в основном сосредоточены вокруг скорости доступа, то сейчас значительное внимание уделяется качеству. Прежде всего, вопросам качества покрытия на краях сот (cell edge rate. Скорее всего только в условиях 5G можно будет решить эту проблему.
Требования к возможностям IMT-2000 варьируют от региона к региону.

Каждая региональная организация по-своему подает увеличение возможностей в связи с переходом к 5G. При этом 5G в качестве глобальной и единой системы должна «впитать» всё.
(Прим. АБ: Надписи на слайде.
METIS, Европа, цели создания новых систем IMT:
— очень высокая емкость сети
— поддержка очень высоких пиковых скоростей
— повсеместная поддержка массовых соединений M2M
— поддержка различных применений в любых условиях и районах
— снижение эксплуатационных затрат, максимальная энергоэффективность и устойчивость
5G Forum, Корея
— поддержка высоких стандартов безопасности
— более эффективное использование спектра
— поддержка самоанализа и самоадаптации в сети
— поддержка высокой мобильности при сохранении высокого качества услуг
— очень малые задержки и высокая надежность).

(Прим. АБ: А вот такие требования к IMT-2020 предъявляют в Китае. К сожалению, картинка почти не читается, но эта «ромашка» требований или ее аналог «куб возможностей» известны — в ней и «пользовательский опыт», и «плотность трафика данных на кв.км», и «пиковая скорость передачи», и поддержка мобильности «км/ч», и задержки (мс), и плотность подключений — число подключенных устройств на кв.км. — это лепестки физических возможностей. Цветок «зиждется» на таких возможностях, как спектральная эффективность, энергоэффективность, ценовая эффективность).
Требования по энергоэффективности — новая метрика для построения и работы сетей, Дж/бит.
Говоря об энергетической составляющей, стали оценивать решения метрикой Джоулей/бит (Дж/бит). Такой проект в США заставил по-иному взглянуть на процессы моделирования будущих сетей. Теперь сеть проектируется не только с учетом спектральной эффективности, но и для обеспечения энергетической эффективности, причем с учетом транспортной сети. Куда поставить соты, как организовать транспорт, как минимизировать энергетику на каждом этапе. Возможно в будущем на каждой базовой станции. помимо принятия решения как лучше обеспечить трафик, будет также приниматься решение, как лучше обеспечить экономию электричества.
Вот еще одни предложения — это 5G Forum, Корея.
Здесь больше деталей для тех, кто непосредственно разрабатывает системы.
Думаю, аналогичные дискуссии идут и в других региональных проектах. Фактически это система требований верхнего уровня, которые отслеживают операторскую деятельность, пользовательские аспекты, сервисы. Они стыкуются с многочисленными требованиями в радиосети, в транспортной сети. Эти аспекты пересекаются, поэтому задачка получается многомерной. Решать ее приходится с помощью технологических решений.
5G — нетривиальная задача. Хотя она и «эволюция», но шаг придется делать более существенный, чем при переходе от 3G к 4G.
Ключевые технологии для использования в системах IMT-2020 и их место в инфраструктуре сетей (IMT-2020, Китай).
(АБ: Подписи
Ключевые технологии:
— беспроводной трансмиссии
— сети доступа
— ядра
(АБ: Слева-направо. Улучшение спектральной эффективности, сети с ультра-выскоой плотностью, конвергентная гетерогенная сеть, связь «устройство-устройство», улучшенные технологии M2M, связь в высокочастотных диапазонах, другие сценарии и проблемы.)
Наглядный подход, тоже в Китае сформулировали. Есть система — ядро, сеть радиодоступа и опорная сеть (она может быть беспроводной). Инженеры должны будут придумать, какие изменения вносить в эти компоненты, чтобы удовлетворить набору требований, которые показаны на картинке вертикальными прямоугольниками. Картинка показывает, какие копоненты следует дорабатывать, чтобы выполнить те или иные требования.
Уже несколько раз сегодня обсуждалось, что неизбежное направление развития ядра сети и сети доступа пойдет по пути внедрения гибкой облачной RAN.
Концепция «Centralized RAN» (централизованная радиоподсистема) должна будет переродиться в подход «гибкая радиоподсистема» (гибкое разделение функционала).
(Прим.АБ: На картинке слева показано, какой функционал исполняется на стороне базовых станций в распространенной сейчас архитекутре сети радиодоступа, а справа — то, что может быть вынесено в централизованную часть (пул процессинга сигналов). Правый нижний квадратик — то, что делает радиоголовка в случае максимальной децентрализации — это случай малых сот. В зависимости от исполняемого сценария, фунционал может перераспределяться).
В зависимости, например, от транспорта (большая задержка или малая задержка) могут использоваться различные схемы оптимизации. Если задерка мала, можно использовать CoMP и совместную обработку. Если задержка велика, использовать традиционную схему interference cancellation. Все это должно работать на одной платформе. Управляться единой системой. в 5G все это должно «взлететь».
Несмотря на то, что отдельные элементы уже есть, для того, чтобы заставить систему работать, как отлаженная машина, предстоит потратить много усилий специалистов.
Многовекторное развитие радиоинтерфейсов IMT-Advanced и IMT-2020. Я постарался разбить технологические направления различных радиоинтерфейсов, которые могут разрабатываться, поскольку пока нет единого видения.
В полосах частот ниже 6 ГГц мало революционного, скорее можно говорить об эволюции существуюшего — это развитие активных антенн и 3D beamforming, прямая связь между терминалами — D2D (прежде всего для спец.пользователей), развитие темы малых сот, развитие CoMP / массивных MIMO для распределенных базовых станций, развитие подавления соканальных помех в терминалах (interference cancellation), развитие агрегации несущих, в том числе, в комбинации FDD и TDD, в частности интересная идея использования TDD в аплинке.
В совсем новых полосах частот, которые могут быть идентифицированы в диапазонах ниже 6 ГГц и выше 6 ГГц до примерно 20 ГГц. На ближайших ВКР15 или ВКР17. Это то, что ранее уже говорилось, т.к. задействование неортогональных схем радиодоступа. Развитие eICIC, в том числе для одновременного приема и передачи информации на одной частоте.

Создание малых сот без контрольного трафика.
В более высоких диапазона частот (скажем, от 20 ГГц), будет, возможно возвращение к более простым схемам модуляции и кодирования, к схемам мультиплексирования (TDMA / FDMA), но при использовании широких каналов (значительно более 100 МГц).
Естественно нужно будет «срезать углы», вводить новый короткий (суб-миллисекундный фрейм).
Конечно же потребуются массивные антенные решетки без которых невозможно будет организовать поддержку MIMO и обеспечить дальность связи.
Будущий пункт повестки дня ВКР-18/19. Повестка еще вырабатывается, предложения собираются. Через год картина прояснится. Здесь несколько предложений по различным полосам частот. Различные требования к ширине каналов. Есть нестандартизованное пока что простейшее решение выбора лучей.
Есть результаты испытаний прототипов IMT-2020 Samsung в диапазоне 28 ГГц, они хорошо задокументированы. Они показали практическую возможность реализации в городских условиях в том числе внутри помещений системы 5G в этом диапазоне. Если есть прямая видимость базовой станциий (LOS), то даже через окно, достаточно глубоко внутрь помещения такой сигнал «пробивает».
Предварительные оценки по полосам частот
ВКР будет рассматривать полосы частот не только от 6 ГГц, но и ниже 6 ГГц. Будет также рассматриваться от 6 до 20 ГГц. Здесь будет что-то миграционного плана, малые соты, не столь широкие полосы. Для кардинального повышения пропускной способности требуется переход в более высокие полосы частот.
Частоты, которые сейчас используются для нелицензируемых служб, могут быть переиспользованы во всех трехрайонах МСЭ-R.
Нельзя исключить, что будут новые распределения частот подвижной службе. Это потребует больше времени и может создать оппозицию других действующих служб.
Влияние технических особенностей на выбор и согласование полос частот
Здесь хочется упомянуть о небольшой технической особенности, которая может оказать существенное влияние на процесс выбора частотных диапазонов. Дело в том, что антенная решетка в терминале, да и на базовой станции, до какой-то степени фиксированная по размеру. Это связано с тем, что структура антенной решетки жестко связана с диапазоном частот, а ее размеры должны быть порядка нескольких квадратных сантиметров. В связи с тем, что антенны пока что хорошо работают при использовании размера в половину длины волны. (Есть конечно и другие методы — нерегулярный, широкополосный бимформинг, но пока это все нереализуемо). При традиционном подходе нужна обычная антенная решетка фиксированного размера. И размеры по-сути определяют диапазон, гибкость там минимальная.
С другой стороны экранирование корпуса смартфона даже таким экраном, как рука пользователя, создают потери, которые практически перекрывают возможность связи. Для борьбы с этим эффектом, придется устанавливать в абонентское устройство нескольких антенных решеток, чтобы как бы человек не держал устройство, была бы хотя бы одна решетка, работающая в условиях нормальных потерь.
Поместить в терминал большое число антенных решеток под разные диапазоны частот практически невозможно. Скорее всего это приведет к тому, что сократится число диапазонов, поддерживаемых терминалом. Возможно до пары диапазонов. Возможно что-то придумают еще. Но похоже мы возвращаемся к временам, когда была проблема даже 4 диапазона GSM поддержать.
Поэтому на ВКР18/19 встанет вопрос максимальной гармонизации высокочастотных полос частот, чтобы обеспечить возможность создания глобальных терминалов, чтобы рынок 5G быстро стартовал. Конечно, для этого также потребуется уделить внимание вопросам совместимости с действующими службами, чтобы они были одинаковыми по всем странам. Если в 70-80 ГГц проблем нет, то до 30 ГГц проблем много, а до 20 ГГц спектр очень сильно загружен. И борьба будет нешуточная. Поэтому вопрос выделения глобальных полос частот на ВКР18/19 будет стоять остро.
Конспекты: Вопросы разработки и стандартизации систем 5G в МСЭ-R
Вадим Николаевич Поскакухин, начальник лаборатории НТЦ Анализа ЭМС, ФГУП НИИР,
«Вопросы разработки и стандартизации систем 5G в МСЭ-R».
Конспект выступления на LTE Russia & CIS 2014.

Фото: Пресс-служба HUAWEI

Технологию 5G — мобильную связь пятого поколения — часто называют технологией будущего. По данным ведущей аналитической компании в сфере информационных технологий Gartner, в 2019 году 5G стала самой «хайповой» технологией наряду с искусственным интеллектом и цифровыми экосистемами. Это вполне ожидаемо: за последние несколько лет мобильная связь оказалась незаменимой не только в быту, но и в масштабных промышленных и инновационных процессах. Быстрая и бесперебойная передача данных жизненно необходима для развития и эффективного внедрения цифровых двойников предприятий и промышленного интернета вещей (IIoT), беспилотных автомобилей, облачных технологий и других прорывных технологий.

Технологическая потребность

Технология 5G способна преобразовать не только скорость связи между людьми, но и кардинально изменить сами принципы обмена информацией. Весь материальный мир — транспорт, здания, производства, медицинские приборы и так далее — будет тесно связан через электронные приборы, программное обеспечение, датчики и облачные хранилища.

Все это станет возможным благодаря уникальным технологическим характеристикам 5G. Стандарт связи пятого поколения позволяет подключать более 1 миллиона устройств на площади до 1 км2, поддерживает соединение при движении абонента до 500 км/ч и дает возможность передавать данные со скоростью более 20 Гбит/с. Для сравнения: при 4G максимальная скорость соединения составляет 1,4 Гбит/с — почти в 20 раз медленнее. За счет широкого диапазона доступных частот (особенно высоких частот, отличающихся короткой длиной волны и узкой направленностью) при внедрении 5G увеличивается емкость трафика, точность и стабильность передачи данных, минимизируются задержки в интернет-соединении и возрастает энергоэффективность оборудования.

Как объясняет экс-советник президента России по вопросам развития интернета, глава Совета Фонда развития цифровой экономики (ФРЦЭ) Герман Клименко, «4G связи вполне хватает для удовлетворения нужд среднестатистического потребителя. Реальная необходимость 5G лежит в другой плоскости: сейчас экспоненциально растет IoT-рынок, стремительно увеличивается количество подключаемых к сети приборов — от телефонов до холодильников и чайников. Окружающая нас действительность обрастает технологическими процессами, и здесь без изменения технологии, скорости и самой логистики связи дальнейшее развитие невозможно».

От беспилотников к хирургии

Последние годы владельцы патентов на 2G, 3G и 4G контролировали применение мобильных технологий в индустрии смартфонов и компьютеров. Однако в ближайшее время именно владельцы патентов 5G станут отраслевыми лидерами и будут задавать правила игры на рынке. Это осознают топ-менеджеры ведущих IT-компаний, активно инвестирующих в разработки в области 5G. На ноябрь 2019 года, согласно глобальному исследованию сервиса IAM и аналитической платформы IPlytics, было зарегистрировано более 74 500 патентных заявок. «Большая шестерка» компаний — Samsung, Intel, Huawei, Qualcomm, Eriсsson и Nokia — уже контролирует около 41% патентного ландшафта в сегменте 5G.

По прогнозам исследовательской компании GSMA, Аналитического центра при Правительстве Российской Федерации и Союза операторов мобильной связи LTE, российский рынок связи (уже достигший зрелости с 89% уникальных абонентов) начнет коммерческое внедрение 5G с 2020 года, и к 2025 доля связи пятого поколения вырастет до 46 миллионов соединений — около 20% от общего числа. Несмотря на то что такие темпы развития считаются выше средних по миру, Россия продолжает существенно отставать от стран-лидеров в сфере внедрения и разработки 5G — Китая, США, Южной Кореи и других.

По словам ведущего эксперта по беспроводным технологиям Huawei в России Дмитрия Конарева, говорить о серьезном влиянии российских технологических компаний в разработке 5G пока преждевременно. «Однако нужно отметить, что российские компании вкладываются в изучение электромагнитной совместимости сетей будущего стандарта 5G со спутниковыми сетями — последних у нас достаточно много. Кроме того, есть богатый опыт их использования. В перспективе это может положительно сказаться на формировании финального стандарта. Помимо этого, российские операторы активно тестируют пилотные зоны 5G. Только за последний год Huawei и МТС представили проект по управлению «умными автомобилями». С «Билайном» мы показали решение «медицинский консилиум», а также то, каким образом внедрение 5G может способствовать успешному проведению полостных операций. Совместно с «Мегафоном» нами были продемонстрированы 5G решения для геймеров», — рассказал Конарев.

На пути к цифровым фабрикам

В России внедрение технологии 5G закреплено на уровне государственного стратегического планирования. Федеральный проект «Информационная инфраструктура» национальной программы «Цифровая экономика» к 2024 году нацелен обеспечить устойчивым покрытием 5G все крупные города с населением более 1 млн человек.

На данный момент, поясняет Герман Клименко, в России наблюдается своего рода «предстартовый ажиотаж»: «Активно эксплуатируется и продолжает расти использование сетей LTE. У большинства наших операторов основной поток доходов идет именно от трафика интернета. Поэтому они с интересом смотрят на возможности расширения, которые станут доступны благодаря 5G. Между игроками рынка идет активная борьба за право обладания частотами».

Как считает директор по развитию телекоммуникационной продукции концерна «Созвездие» (входит в компанию «Росэлектроника» Госкорпорации «Ростех») Александр Минов, в краткосрочной перспективе отсутствие свободного радиочастотного ресурса останется основным барьером для развития 5G в России. По словам эксперта, «так называемый «золотой» диапазон от 3,4 до 3,8 ГГц считается самым перспективным для развертывания сетей пятого поколения, поскольку для работы именно в этой полосе в настоящее время создано наибольшее количество абонентских устройств. У нас этот диапазон занят средствами связи различного назначения, в том числе специального».

Однако компромисс возможен и здесь. Так, Государственная комиссия по радиочастотам выделила операторам связи дополнительные диапазоны частот для тестирования: нижний от 4,8 до 4,99 ГГц и верхний от 25,25 до 29,5 ГГц. Как считает Дмитрий Конарев, «частотный» вопрос немного задержит внедрение 5G сетей в России и, вероятнее всего, сделает его более дорогостоящим, так как придется проводить развертывание на более высоких частотах. Эксперт пояснил, что это повлечет за собой увеличение количества базовых станций для достижения приемлемого качества по покрытию: «В среднем в диапазоне 4,4-4,9 ГГц нужно в полтора раза больше базовых станций, чем в диапазоне 3,4-3,8 ГГц. В миллиметровом же диапазоне практически невозможно добиться коврового или бесшовного покрытия приемлемым количеством базовых станций».

Второй ключевой барьер, отмечает Александр Минов, — это отсутствие четкого понимания бизнес-потребности в развитии сервисов 5G. «Для развертывания сетей следующего поколения телекоммуникационный бизнес должен выйти на новый инвестиционный виток. Это произойдет в ближайшее время, однако пока операторы связи не вернули в полном объеме средства, вложенные в инфраструктуру 4G», — добавил представитель Ростеха.

Среди самых перспективных областей применения инновационной технологии, в том числе и для Ростеха, Александр Минов выделил беспилотный транспорт, телемедицину, дистанционное проведение хирургических операций с применением оборудования дополненной или смешанной реальности, а также создание информационной инфраструктуры для Индустрии 4.0 и промышленного интернета вещей (IIoT). В более долгосрочной перспективе, согласно последнему исследованию Ericsson 5G for Business: a 2030 Market Compass («5G для бизнеса: обзор рынка до 2030 года»), глобальная выручка от 5G в сфере B2B составит более $700 миллиардов к 2030 году.

«Благодаря технологиям 5G мы сможем оснащать датчиками и сенсорами станки, цеха и целые предприятия, реализуя концепцию цифровых фабрик», — поделился планами Минов.

Тем не менее операторам уже сейчас выгодно инвестировать в 5G. Несмотря на то что основная сфера применения связи нового поколения лежит в области промышленности и интернета вещей, существенную выгоду можно получить и в традиционных рынках телекоммуникаций. Специалисты Ericsson подсчитали, что обработка и передача одного гигабайта трафика в сетях 5G обойдется в десять раз дешевле, чем в существующих сетях 4G. На начальных стадиях возможно и развертывание 5G на базе оборудования 4G, считает Дмитрий Конарев: «При получении от регулятора технологической нейтральности такой сценарий вполне возможен. Конечно, получить все преимущества от 5G в этом случае невозможно из-за ограниченного частотного ресурса, который используется под LTE. Но заветная пометка 5G на экране появится».

Для дальнейшего эффективного развития новейшей технологии в России требуется системный подход, приходит к выводу Конарев. «Необходимо полноценное вовлечение технологических компаний в процесс стандартизации, а также исследовательские центры, чьей специализацией будет исключительно НИОКР. В идеале такие центры следует открывать на базе продвинутых технологических организаций. Однако все это требует времени. На формирование системного подхода в этой области у Huawei ушло 20 лет и несколько миллиардов долларов, которые были инвестированы в исследования. Только благодаря ему на нашу компанию сейчас приходится более 20% всех корневых патентов, формирующих стандарт 5G», — заключил эксперт Huawei.

admin

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *