В данном материале мы расскажем вам о сетях нового поколения 5G. Поведаем о ключевых отличиях 4G и 5G, а так же особенностях и возможностях нового стандарта.
Что такое 5G
5G – сеть пятого поколения мобильной связи, пришедшая на смену 4G LTE. Новый стандарт связи характеризуется улучшенными показателями скорости передачи данных, качества покрытия, стабильности и емкости сети. Как и в предыдущих сетях сотовой связи, новый стандарт поддерживает полный спектр телекоммуникационных услуг: интернет, голосовые и видео звонки, SMS и т.д.
Необходимость в сети пятого поколения возникла по причине растущего количества устройств, что нуждаются в подключении к интернету. Помимо стационарного оборудования и смартфонов, доступ к сети нужен различным датчикам и модулям, что устанавливаются в видеорегистраторы, навигаторы, светофоры, автомобили и т.д.
В настоящее время сеть активно развивается и доступна только нескольким устройствам в крупных городах некоторых стран: США, Южная Корея, Япония, Китай и страны ЕС.
Особенности 5G
Новое поколение сотовой сети работает в верхнем диапазоне радиочастот 28 ГГц – 300 ГГц, тогда как предыдущее поколение 4G работает в частотном диапазоне 0,45 ГГц – 5 ГГц. Спектр частот излучения разделен на полосы, где характеристики меняются с ростом частоты. По мере увеличения частоты радиус покрытия уменьшается, но повышается скорость передачи данных.
Преимущество высокой частоты – увеличение емкости сети. Одна вышка способна охватить больше абонентов, что позволит расширить количество одновременно подключенных устройств. Кроме того эфир верхнего диапазона частот не загружен подключением текущих устройств, что позволит справиться с растущими требованиями к пропускной способности.
Ещё одно преимущество высокой частоты – определенная направленность сигнала. Благодаря этому параллельная передача радиосигнала для двух беспроводных устройств исключает наложение волн, вызывающих ослабление сигнала. Так же регулировка направленности позволяет посылать сигнал к определенному устройству только когда это нужно, тем самым достигается экономия энергии. А вот вышкам с 4G приходится излучать сигнал во всех направлениях, из-за чего энергия часто расходуется впустую, так как требуется обеспечивать покрытие в местах, где это не требуется.
Передача данных в сети 5G осуществляется на короткой волне, что позволяет использовать антенны меньшего размера. А высокая скорость достижима только в пределах прямой видимости между транслирующей антенной и приемником. Поэтому любые предметы на пути прохождения сигнала – способствуют ухудшению связи. При этом баннеры, столбы, деревья и листва, станут меньшей проблемой, так как энергия сигнала легко поглощается дождем, туманом или снегом.
Ещё одна проблема – радиус покрытия. В сети 4G на частоте 2,6 ГГц (полоса 7) сигнал охватывает радиус до 3,2 км. Сеть 5G на частоте 28 ГГц в лучшем случае охватит 200-250 метров или меньше, при условии прямой видимости и отсутствия помех. Поэтому для достижения эффективной работы сети, транслирующие антенны должны располагаться в непосредственной близости. Густое расположение антенн накладно в финансовом плане. Возможно, в качестве решения проблемы будет установлена крупная вышка, что проводным методом запитает сотни или тысячи ретрансляторов в определенном радиусе.
Возможности 5G
Сеть пятого поколения обеспечит увеличение емкости сети, что позволит обслужить больше беспроводных устройств. Поскольку количество подключенных устройств к базовой станции увеличится на 1000/м2, в сравнении с сетью 4G. Речь идет об абонентах сотовой связи, банковских и торговых терминалах, пользователях стационарного интернета. А ещё в датчиках и сенсорах, что устанавливаются в умные автомобили, светофоры, светильники, баннеры, навигационное и другое оборудование.
Пиковая скорость передачи данных стационарного оборудования на начальных этапах составляет 20-25 Гбит. А по мере повышения частотного диапазона увеличится и пропускная способность. Пользователи стационарного и мобильного интернета получат прибавку к скорости на загрузку и отдачу информации. На закачку и отдачу 4К контента понадобиться меньше времени.
Задержка (Ping) – до 1 мс, что обеспечит мгновенное получение ответа с сервера. Благодаря этому ускорится процесс открытия страниц в браузере. В сетевых играх улучшится игровой процесс. А в сумме с высокой пропускной способностью получится реализовать «Игру в облаке» — процесс, при котором пользователь сможет играть в современные игры через интернет и без необходимости покупки дорогостоящего компьютера/приставки.
Сотовой вышке не требуется излучать сигнал во всех направлениях, а только к определенному устройству. Когда необходимость в подключении отсутствует, оборудование перейдет в режим ожидания. Благодаря этому получится снизить энергетические затраты, что заложены в тарифные планы абонентов.
Различия 5G и 4G
Новое поколение сотовой сети выигрывает у предшественника почти по всем параметрам. Для потребителя различия заключаются преимущественно в увеличении скорости интернета и емкости сети, а так же снижении задержки (Ping).
- Скорость передачи данных для стационарного оборудования, Гбит/с – 20-25 против 1.
- Задержка, мс – 1 против 50.
- Мобильность, км/час – 500 против 400.
- Частотный диапазон, ГГц – 28-300 против 0,45-5.
- Количество активных соединений – 1000 на квадратный метр против 500 на одну соту.
Стоит отметить, что частотный диапазон для 5G – одновременно преимущество и недостаток. Эфир высокой частоты не загружен, что способствует высокой емкости сети и скорости передачи данных. При этом нижний частотный диапазон обеспечивает высокую область покрытия в ущерб меньшей скорости интернета и емкости сети. Поэтому для покрытия 1 км в сети 4G достаточно одной вышки, тогда как для той же области на 5G — 10-15 или больше. А это ведет к увеличению стоимости при построении сетей пятого поколения.
Требования для работы 5G
Для использования 5G требования аналогичны существующим стандартам сети:
- Наличие смартфона, поддерживающего 5G.
- SIM карта оператора, предоставляющего услуги 5G.
- Наличие покрытия 5G в месте проживания.
Для работы 5G необходим соответствующий модуль, установленный преимущественно на флагманские и некоторые модели среднего уровня, выпущенные не позднее 2018 года. Если в смартфоне нет 5G, поддержка со временем не появится и для использования сети понадобится приобретать совместимую модель. Исключение Motorola Moto Z3 с поддержкой съемного модуля 5G Moto Mod.
Ещё не достаточно поддержки сети пятого поколения оператором, важно находится в области покрытия транслирующей вышки. А с учетом новизны стандарта и высокой стоимости развития инфраструктуры, воспользоваться 5G получится пока только в крупных городах развитых стран.
Энергопотребление
Для работы 5G требуется примерно на 20% больше энергии в сравнении с 4G. Это объясняется новизной и не до конца отработанной технологией. А ещё недостаточным покрытием, приводящим к работе модуля в режиме повышенной мощности. Улучшения покрытия и оптимизации при разработке новых ревизий модуля положительно сказываются на энергопотреблении. В частности за счет снижения времени работы, так как для загрузки данных в сети 5G требуется меньше времени в сравнении с 4G.
Опасность 5G
В сети широко распространяются слухи о негативном влиянии 5G на человека. Ни один слух не подкреплен доказательствами и научным объяснением. Поэтому любое влияние сети 5G на организм не больше, чем у предыдущих поколений.
Текущее состояние покрытия
Сеть 5G доступна только в нескольких городах с небольшим покрытием, что позволяет только ознакомиться с новым стандартом. Для мониторинга покрытия имеется соответствующая карта.
На обеспечение минимального покрытия у операторов уйдет 2-3 года, а для массового использования может понадобиться до 5 лет. Такие сроки объясняются малым количеством сетевого оборудования, а так же устройств рассчитанных на работу в сетях 5G. К примеру, из смартфонов такая функция присутствует в моделях на Qualcomm Snapdragon 850 и в моделях Motorola Z3-Z4 с модулем 5G. Кроме того не стоит забывать, что стоимость покрытия сети 5G обходится дороже в сравнении с 4G LTE.
Сейчас и в дальнейшем 5G продолжит работать параллельно с 4G. Заметного прироста в скорости пока нет, судя по замерам скорости двух стандартов у американского оператора AT&T. Поэтому говорить обо всех преимуществах нового стандарта пока рано.
Вывод
Технологии ближайшего будущего завязаны на стандарте 5G. Умные датчики и сенсоры, в доме и на улице рано или поздно будут подключены к скоростному интернету. Благодаря этому множество обычных процессов автоматизируется и не потребует лишней затраты времени и усилий. Поэтому не стоит рассматривать новый стандарт только как прибавку, что улучшит мобильный интернет.
Внедрение 5G позволит реализовать различные проекты, развить технологии виртуальной и дополненной реальности. Обеспечить новые способы доставки контента высокого качества. А ещё появление новых рабочих мест для развития и обслуживания сети нового поколения.
А что насчет 5G думаете вы? Поделитесь своим мнением в комментариях под статьей.