Мобильная связь 5g. Особенности практической реализации
Любой оператор, предлагающий 5G лжет вам.
Некоторые операторы сотовой связи, утверждают, что они уже предлагают 5G. Это вопиющая ложь. Это фактически только более быстрая и лучшая версия существующих технологий 4G LTE.
Для каждого «G» мобильный мир (производители, перевозчики, операторы и т. д.) должны согласовать набор спецификаций. Агентством, которое определяет эти стандарты, является Международный союз электросвязи (МСЭ), орган Организации Объединенных Наций. И, наконец, в конце вышел ряд спецификаций, доказывающих, что претензии «5G» носителей являются фиктивными.
«5G Evolution» не соответствует этим спецификациям, и не соответствует спецификациям 5G. Они используют технологии 4G, такие как 4 × 4 MIMO, чтобы увеличить скорость передачи данных, но это не 5G . И хотя скорость передачи данных важна, 5G - это не просто скорость передачи данных. Там намного больше.
Что такое 5G?
Прямо сейчас, 5G не определен. Пока никто не знает окончательных спецификаций. Однако МСЭ на данный момент согласовал несколько ключевых требований к производительности 5G.
- No Call Drops - это самое большое изменение для обычного мобильного пользователя. Вы не потеряете звонки и не потеряете доступ в Интернет при переключении между башнями в сети 5G. МСЭ говорит, что сеть 5G - это та, где времени прерывания мобильной связи не существует, поэтому, если эта спецификация не будет выполнена, это не 5G.
- Низкая латентность - телефоны 5G будут иметь задержку между 4 мс и 1 мс (чем ниже, тем лучше). Латентность, измеряемая в миллисекундах, - это время, которое требуется телефону для отправки сигнала на интернет-сервер. Самый быстрый для 4G - это латентность 50 мс. Низкая латентность значительно облегчит использование технологий, например, дополненной реальности или виртуальной реальности с помощью умных очков.
- Эффективность аккумулятора - вы слышали о том, как подключение данных приводит к истощению батареи вашего телефона. Сети 5G значительно уменьшат это с улучшенными функциями «сна». «Сон» - это когда телефон не использует сеть.
- Работает на скорости 500 км/ч. Чем быстрее движется ваш автомобиль, тем быстрее движется ваш телефон. Это означает, что ваш телефон быстро меняет мобильные башни. Существующие мобильные сети не могут справиться с этими быстрыми переключениями между башнями. 5G будет работать даже тогда, когда вы находитесь в высокоскоростном поезде со скоростью 500 км/ч.
Насколько быстрая сеть 5G?
Сети 5G будут иметь реальную скорость загрузки 100 Мбит/с (мегабит в секунду) и скорость загрузки 50 Мбит/с. Это около 12 Мб загрузки данных в секунду. Часовое шоу в HD загрузится примерно через четыре минуты.
МСЭ проводит различие между «пиковыми скоростями передачи данных» (технически максимально возможными в лабораторных условиях) и «опытной скоростью передачи данных» (которую пользователи получат в реальных условиях).
5G будет иметь пиковую скорость передачи данных 20 Гбит/с нисходящей линией 10 Гбит/с). До сих пор в лабораторных условиях Nokia и Samsung управляли скоростями нисходящей линии связи 10 Гбит/с и 7,5 Гбит/с, соответственно.
Итог: это действительно, очень быстро!
Когда будут доступны телефоны и сети 5G?
Согласно оценкам руководителей Intel и Ericsson, в 2019 году США получат первую партию устройств, совместимых с 5G. Но МСЭ ставит 2018-2020 года как период «определения технологии», так что могут быть некоторые изменения.
Эта оценка 2020 года частично основана на 10-летнем цикле мобильности в мире по запуску сети следующего поколения мобильные сети. Он начался с аналогового 1G в 1982 году, перешел на цифровую 2G в 1991 году, до 3G в 2000-х годах, и приземлился в нынешних сетях 4G с 2010 года.
Южнокорейские и японские операторы объявили о том, что в 2019 году они начнут предоставлять коммерческие услуги 5G. Крупные европейские операторы планируют запустить 5G, по крайней мере, в одном городе в каждом из государств-членов ЕС к 2020 году.
Какие диапазоны частот будут использовать 5G?
Ожидается, что сети 5G будут работать в диапазонах 28 ГГц, 37 ГГц и 39 ГГц. Вообще говоря, 5G начнет работать с частотой 30 ГГц, чтобы использовать миллиметровые волны. Для сравнения, 4G работает между 700 МГц и 2100 МГц. Гигагерц буквально в тысячу раз сильнее мегагерца.
Полоса высокого спектра
5G - первая сеть, работающая на миллиметровых волнах, что позволит значительно повысить скорость передачи данных, чем это возможно в настоящее время. Миллиметровые волны также уменьшат размер необходимых антенн. Это означает, что удобные для ношения технологии, такие как smartwatches или smart-очки, смогут легче вписываться в 5G-подключение.
В чем разница между 4G и 5G?
Таблица отличия 4G против 5G
| 4G/LTE | 42 Мб/с | 100 Мб/с | ||
| Скорость исходящей связи (в реальном времени) | 25 Мб/с | 50 Мб/с | ||
| Загрузка данных (теоритическая/в лабораторных условиях) | 1 Гб/с | 20 Гб/с | ||
| Скорость исходящей связи (теоритическая/в лабораторных условиях) | 500 Мб/с | 10 Гб/с | ||
| Спектральная эффективность (прием) | 15 бит/с / Гц | 30 бит/с / Гц | ||
| Спектральная эффективность (исходящая связь) | 6.75 бит/с / Гц | 15 бит/с / Гц | ||
| Задержки (плоскость управления) | 100 ms | 50 ms | ||
| Задержки (плоскость пользователя) | 10 ms | 1 ms | ||
| Частотные диапазоны | 700-2100 МГц | 28-40 ГГц |
Каковы преимущества 5G?
Для конечного потребителя, 5G будет иметь ощутимые преимущества, такие как:
Конечно, у 5G есть намного больше преимуществ, в том числе косвенные выгоды. Например, это приносит долгосрочную экономическую выгоду для мобильной индустрии, которая, в свою очередь, передаст эти выгоды потребителю.
Похоже, что операторы продвигают свои продвинутые LTE-скорости как «5G», в основе которых лежит более высокая скорость загрузки. Скорость загрузки самая важная вещь для вас? Как вы думаете, это нормально для них называть это 5G? Сообщите нам свои мысли в комментариях ниже!
Доброго времени суток, хабровчане!
В этой публикации расскажу о сотовых сетях будущего: как они будут выглядеть, что стоит ожидать.
Итак, начнем.
Что вообще такое 5G? Это будущий стандарт мобильных сетей, который выведет их на принципиально другой уровень. Умные дяди из серьезных компаний говорят, что сети пятого поколения появятся примерно в 2020 году. Почему именно в 2020? Сейчас разберемся.
На рисунке представлено время появления сетей уже существующих поколений. Можно заметить, что между каждыми двумя поколениями разница примерно в 10 лет. Легко сделать вывод, что сети 5G, таким образом, можно ожидать примерно в 2020.
Какие принципиальные отличия между сетями пятого и предыдущих поколений? Первое, и самое очевидное, это увеличение скорости (как минимум на порядок), снижение задержек, значительное увеличение емкости сети, что необходимо для удовлетворения постоянно растущего спроса на Интернет. Тенденция такова, что в будущем к сети будет подключаться все, что угодно: от разнообразных датчиков до автомобилей.
Вторым пунктом стоит выделить переход к модели сети, где главным является абонент, а не базовая станция. В существующих сетях абоненту приходится самому подстраиваться под сеть: сигнал слишком слабый – передвинься. В сетях пятого поколения будут применяться умные антенны, способные менять диаграмму направленности в зависимости от потребностей абонентов в конкретных условиях. К примеру, если в соте в данный момент времени обслуживается один абонент, данные для него будут идти по узконаправленному каналу, что повысит отношение сигнал\шум и позволит повысить скорость передачи данных.
Третий пункт это переход в область миллиметровых волн. Спектральный ресурс ограничен и найти необходимые частоты в традиционных для мобильной связи диапазонах крайне трудно. Естественно, что для значительного увеличения скорости передачи данных потребуются гораздо бОльшие диапазоны частот. Логичным выходом из данной ситуации является переход в область десятков ГГц. Многие знают, что с увеличением рабочей частоты стремительно уменьшается дальность связи, то есть размер соты. Поэтому из третьего пункта можно сделать вывод: сети пятого поколения будут использоваться в местах, где есть спрос на скоростную передачу данных. Полного покрытия ожидать не стоит.
Следующим пунктом стоит выделить такую технологию, как MIMO. Суть ее заключается в использовании нескольких антенн на передающей и принимающей сторонах. Эта технология появилась еще в спецификациях, относящихся к третьему поколению. В большинстве сетей LTE MIMO работает в режиме 2x2, то есть две антенны на передачу, две на прием. Какие плюсы от этой технологии? В режиме 2х2 данные передаются сразу по двум независимым каналам, что позволяет увеличить скорость передачи почти в два раза. На данный момент существуют смартфоны, поддерживающие режим 4х4. К сожалению, увеличивать число антенн до бесконечности невозможно в силу небольших габаритов смартфонов. Еще одной проблемой является необходимость передачи служебных сигналов от каждой антенны, что снижает эффективность технологии.
Пятым пунктом необходимо отменить возможную реализацию технологии device-to-device. Нередки случаи, когда абоненты общаются находясь в десятках метров друг от друга. Благодаря применению этой технологии через сеть оператора будет проходить только сигнальный трафик, позволяющий тарифицировать такие вызовы, а сами данные будут проходить напрямую между устройствами. В этом и заключается суть технологии.
Как же будет выглядеть сеть будущего? 5G сети будут использоваться в местах, где есть спрос на высокоскоростной Интернет, в городах. Для общего покрытия будут использоваться сети предыдущих поколений. Если представить схематично, это будет выглядеть так:
Над сетями пятого поколения идет работа по всему миру, однако локомотивом является Европа. Средства, выделяемые ЕС на разработку несравнимы с теми, что выделяются в остальных частях планеты. По планам разработчиков к концу 2015 года должны сформироваться требования к стандарту пятого поколения. До этого момента все разговоры о скоростях и других параметрах сетей являются лишь домыслами.
Предугадывая комментарии «а зачем нужны такие скорости, мне 3G хватает» отмечу, что в будущем ожидаются глобальные изменения в мобильных сетях. Число подключаемых устройств к сети в режиме «always online» будет стремительно расти. Вполне возможен сценарий, когда телевидение перейдет на мобильные сети. Будет своего рода бум, который произошел с появлением передачи данных в сотовых сетях.
Считается, что новое поколение беспроводного Интернета появляется раз в десять лет. Но пятое поколение мобильной сети может нарушить эту традицию. Так когда же появится 5G интернет?
Одно из главных требований к 5G-связи уже выполнено: на днях исследователям из центра инноваций (5GIC) при Университете Суррея (Великобритания) удалось добиться скорости передачи данных в один терабит в секунду (1 Тбит/с). Эта скорость в несколько тысяч раз превышает ту, которой мы пользуемся в данный момент.
Чтобы понять, что такое 1 Тбит/с, представьте себе, что за 3 секунды вы можете скачать около 100 средних по объему фильмов. Таким образом, скорость 5G Интернета будет в 65 тысяч раз больше, чем нынешняя скорость 4G.
Но и это еще не все. Руководитель 5GIC, профессор Рахим Тафазолли, заявил следующее: «Мы разработали еще десяток передовых технологий, и одна из них позволяет развить скорость, превышающую один терабит. Иными словами, это такая же скорость передачи данных, как по оптоволоконному кабелю, но только для нее не нужен кабель».
В стенах Университета Суррея рождается 5G.По словам профессора, первая демонстрация возможностей 5G-соединения состоится в 2018 году, а общедоступной эта технология станет уже к 2020 году.
В данный момент испытания 5G соединения проводятся в лабораторных условиях; дальность работы экспериментального комплекса связи нового поколения составляет 100 метров. Впрочем, исследователи будут увеличивать этот диапазон и проводить полевые исследования в районе университетского кампуса, и лишь затем представят 5G общественности.
«Сначала мы должны убедиться, что 5G будет работать в реальных условиях», — объясняет профессор Тафазолли. – «Ведь мы хотим стать первыми в мире, кто покажет технологию беспроводной передачи данных с такой высокой скоростью».
Но усилия к появлению 5G-интернета прикладывают не только ученые, а и медиа-регулятор Ofcom. В частности, в Ofcom заявляют, что 5G сможет использовать очень высокий спектр частот – более 6 ГГц – для своей реализации; представители регулятора полагают, что с приходом 5G мир начнет пользоваться и голограммами.
Также в Ofcom предполагают, что мобильный телефон с 5G должен будет поддерживать скорость соединения 10-50 Гбит/с, в то время как для 4G-телефонов эта скорость составляет 15 Мбит/с.
Конечно, команда 5GIC сделала большой прорыв, но все же препятствия на пути ко всеобщему 5G-интернету остаются. Признает это и сам профессор Тафазолли: «Важнейший аспект 5G – это то, как данный формат будет поддерживаться приложениями в будущем. Ведь мы не знаем, какими будут приложения в 2020, 2030 или 2040 году, но одно мы знаем наверняка: все они будут чувствительны к задержкам связи. Поэтому наша задача сейчас – сделать эту задержку меньше одной миллисекунды; это позволит развиваться новым технологиям и приложениям, которые невозможно реализовать в нынешнем формате 4G».
Нет похожих статей
О скором запуске мобильных сетей пятого поколения (5G) в Европе.
Давайте вместе разберемся, нужно ли ждать технологию в России, чем она хороша и какие проблемы поможет решить.
Что скрывается за аббревиатурой «5G»
Европейский запуск и тестирование 5G начнется в карликовом государстве Сан-Марино. Эта страна не является локомотивом технологического прогресса, её ученые ничего не изобретали и не придумывали для развития сетей пятого поколения.
Просто на территории этого государства самые лояльные в Европе ограничения на использование радиочастот. Оператор, Telecom Italia Mobile, занимающийся тестовым запуском, практически не будет ограничен в выборе частот вещания и сможет проверить работу стандарта при различных настройках оборудования.
Не факт, что 5G дойдёт до потребителя с полным набором потенциальных возможностейРазумеется, за основу будут браться доступные в Европе и мире частотные диапазоны, но никто не отрицает, что максимальный потенциал 5G раскроет на военных или авиационных частотах.
Это может сильно сказаться на дальнейшем развитии технологии. Она может стать исключительно правительственной для обеспечения нужд внутренних ведомств. Глаз на новую технологию могут положить корпорации, если 5G, например, поможет сильно сократить расходы на эксплуатацию транспорта.
В чем отличия от 4G
На данный момент нет четких рамок и стандартов для развертывания 5G-сетей. Нельзя точно назвать максимальную пропускную способность стандарта, используемые частотные диапазоны и прочие нюансы.
Ожидается, что 5G предоставит большую пропускную способность для широкополосной мобильной связи, обеспечит меньшее время задержки сигнала и позитивно скажется на расходе энергии у передающего и принимающего оборудования.
Для нас в первую очередь важна лишь большая скорость приема/передачи данных, чем в 4G. На существенное сокращение энергопотребления рассчитывать не приходится. Наивно полагать, что условный iPhone 10 с поддержкой 5G будет работать существенно дольше предшественников с LTE модулем.
Потенциально крутая фишка 5G – режим device-to-device . Он позволяет обмениваться пакетами данных в обход базовых станций оператораСпециальный диапазон частот может быть выделен под такой обмен. Устройства в таком режиме будут работать по аналогии с рациями, передавая и принимая кодированный сигнал на определенном расстоянии.
Это удобно, ведь так повышается скорость обмена информацией, а в случае падения связи со стороны оператора или нахождения пользователей вне зоны доступа сети можно будет, например, отправить сообщение или голосовой вызов ближайшим абонентам.
Что реально крутого в 5G
Уже сейчас в некоторых регионах нашей страны мобильный 4G интернет по скорости передачи превосходит предложения от кабельных операторов связи. При этом смартфон пользователя является модемом, который всегда с собой.
Для более комфортного использования можно выбрать специализированные решения, чтобы не разряжать мобильное устройство за несколько часов раздачи сигнала.
С ростом популярности стриминговых сервисов необходимость в загрузке аудио- и видео-контента на устройство через несколько лет практически отпадет.
Так получится, что iPhone, iPad или компьютер со слотом для сим-карты станет главной точкой для выхода в сеть, а из квартир начнут пропадать Wi-Fi роутеры и маршрутизаторы.
Когда ждать 5G
Исследователи и аналитики полагают, что 5G для бизнеса и рядовых потребителей станет доступным не ранее 2020 года. К этому времени сети нового поколения могут появиться лишь в крупных городах.
Следует понимать, что для активного развития технологии нужна не только инициатива операторов и провайдеров. Производители техники тоже должны внедрять новые модули связи для поддержки стандартов связи следующего поколения.
Российские тесты 5G показали скорость до 35 ГБ в секунду при работе на частоте 70 ГГцОтечественные операторы в этом направлении не отстают от иностранных коллег, в этом году компания Мегафон совместно с Huawei провела ряд тестов, демонстрирующих возможности 5G сетей.
Есть и подводные камни
Для повсеместного внедрения 5G понадобится полная замена оборудования на стороне оператора, а пользователи для получения возможности подключения будут вынуждены обновить парк своих устройств. Пока нет общепринятых стандартов 5G, говорить об этом слишком рано.
Сети нового поколения будут использовать высокочастотные диапазоны, при этом вырастет плотность базовых станций, а это дополнительные затраты для операторов.
Для глобальной модернизации представители отечественного рынка должны сначала окупить текущие затраты, связанные с развитием и переходом на 4GПростым пользователям остается ждать новостей о европейских тестах 5G и следить за презентациями новинок техники ведущих компаний. Кто знает, возможно, через год или два в мы увидим поддержку 5G сетей, а может, Samsung станет первым в этом направлении с очередным обновлением линейки Galaxy.
Доброго времени суток, хабровчане!
В этой публикации расскажу о сотовых сетях будущего: как они будут выглядеть, что стоит ожидать.
Итак, начнем.
Что вообще такое 5G? Это будущий стандарт мобильных сетей, который выведет их на принципиально другой уровень. Умные дяди из серьезных компаний говорят, что сети пятого поколения появятся примерно в 2020 году. Почему именно в 2020? Сейчас разберемся.
На рисунке представлено время появления сетей уже существующих поколений. Можно заметить, что между каждыми двумя поколениями разница примерно в 10 лет. Легко сделать вывод, что сети 5G, таким образом, можно ожидать примерно в 2020.
Какие принципиальные отличия между сетями пятого и предыдущих поколений? Первое, и самое очевидное, это увеличение скорости (как минимум на порядок), снижение задержек, значительное увеличение емкости сети, что необходимо для удовлетворения постоянно растущего спроса на Интернет. Тенденция такова, что в будущем к сети будет подключаться все, что угодно: от разнообразных датчиков до автомобилей.
Вторым пунктом стоит выделить переход к модели сети, где главным является абонент, а не базовая станция. В существующих сетях абоненту приходится самому подстраиваться под сеть: сигнал слишком слабый – передвинься. В сетях пятого поколения будут применяться умные антенны, способные менять диаграмму направленности в зависимости от потребностей абонентов в конкретных условиях. К примеру, если в соте в данный момент времени обслуживается один абонент, данные для него будут идти по узконаправленному каналу, что повысит отношение сигнал\шум и позволит повысить скорость передачи данных.
Третий пункт это переход в область миллиметровых волн. Спектральный ресурс ограничен и найти необходимые частоты в традиционных для мобильной связи диапазонах крайне трудно. Естественно, что для значительного увеличения скорости передачи данных потребуются гораздо бОльшие диапазоны частот. Логичным выходом из данной ситуации является переход в область десятков ГГц. Многие знают, что с увеличением рабочей частоты стремительно уменьшается дальность связи, то есть размер соты. Поэтому из третьего пункта можно сделать вывод: сети пятого поколения будут использоваться в местах, где есть спрос на скоростную передачу данных. Полного покрытия ожидать не стоит.
Следующим пунктом стоит выделить такую технологию, как MIMO. Суть ее заключается в использовании нескольких антенн на передающей и принимающей сторонах. Эта технология появилась еще в спецификациях, относящихся к третьему поколению. В большинстве сетей LTE MIMO работает в режиме 2x2, то есть две антенны на передачу, две на прием. Какие плюсы от этой технологии? В режиме 2х2 данные передаются сразу по двум независимым каналам, что позволяет увеличить скорость передачи почти в два раза. На данный момент существуют смартфоны, поддерживающие режим 4х4. К сожалению, увеличивать число антенн до бесконечности невозможно в силу небольших габаритов смартфонов. Еще одной проблемой является необходимость передачи служебных сигналов от каждой антенны, что снижает эффективность технологии.
Пятым пунктом необходимо отменить возможную реализацию технологии device-to-device. Нередки случаи, когда абоненты общаются находясь в десятках метров друг от друга. Благодаря применению этой технологии через сеть оператора будет проходить только сигнальный трафик, позволяющий тарифицировать такие вызовы, а сами данные будут проходить напрямую между устройствами. В этом и заключается суть технологии.
Как же будет выглядеть сеть будущего? 5G сети будут использоваться в местах, где есть спрос на высокоскоростной Интернет, в городах. Для общего покрытия будут использоваться сети предыдущих поколений. Если представить схематично, это будет выглядеть так:
Над сетями пятого поколения идет работа по всему миру, однако локомотивом является Европа. Средства, выделяемые ЕС на разработку несравнимы с теми, что выделяются в остальных частях планеты. По планам разработчиков к концу 2015 года должны сформироваться требования к стандарту пятого поколения. До этого момента все разговоры о скоростях и других параметрах сетей являются лишь домыслами.
Предугадывая комментарии «а зачем нужны такие скорости, мне 3G хватает» отмечу, что в будущем ожидаются глобальные изменения в мобильных сетях. Число подключаемых устройств к сети в режиме «always online» будет стремительно расти. Вполне возможен сценарий, когда телевидение перейдет на мобильные сети. Будет своего рода бум, который произошел с появлением передачи данных в сотовых сетях.