5g интернет - новое поколение
5g интернет - новое поколение
Мобильные сети стремительно развиваются. Ещё несколько лет назад мы только начинали осваивать огромные скорости 4G, как вот уже готовят новый стандарт – 5G. Если в четвёртом поколении мобильных сетей скорость могла достигать сотен мегабит, то пятое поколение обещает до нескольких десятков гигабит! Это поистине огромные скорости, тем более для мобильного трафика. На май 2018 года стандарт 5G ещё не готов до конца, но все основные элементы в нём уже чётко изложены. Разрабатывают его такие именитые компании, как Intel, Qualcomm, Nokia, Huawei, Ericsson, ZTE и Samsung.
Новый стандарт обещает скорость на порядок больше, чем предшествующий, так пиковая скорость передачи данных может достигать более 20 гигабит и задержка между абонентом и базовой станцией около 1 миллисекунды, что непременно важно для онлайн игр, где время реакции играет огромную роль. Зона покрытия будет не меньше, чем при 4G, что опять же важно и для операторов, которым установка нового оборудования влетит в копеечку, и пользователям, которые будут желать пользоваться новой сетью у себя дома. Интересно в новой технологии то, что, несмотря на намного более высокую скорость, энергопотребление устройств остаётся на уровне предыдущего поколения.
Подробно о новой технологии.
По законам физики, существенно пропускную способность интерфейса можно поднять лишь одним способом: увеличить ширину канала. Казалось бы, сделать её сразу такой, чтобы всем хватило на ближайшие лет 10, но не всё так просто. Мобильные сети вещаются в строго определённых диапазонах и ширина канала обычно как минимум в 10 раз меньше. Например, сети UMTS (3G) вещают в диапазоне 1885 МГц – 2025 МГц для передачи данных от абонента и 2110 МГц – 2200 МГц для передачи к абоненту, и всё это при ширине канала в 5 МГц. Расширить канал не позволяют две вещи:
1.На один канал приходиться определённое количество абонентов и, если уменьшить количество каналов, то и максимальное количество абонентов, которые могут одновременно подключаться к базовой станции, тоже снизиться.
2.Диапазон доступных частот тоже ограничен: ниже по частоте находиться 2G сеть, а чуть выше Wi-Fi. Также, в некоторых странах действуют свои ограничения на доступный диапазон частот.
Чтобы сделать канал более широким, нужно поднимать минимальную частоту, тем самым увеличивая доступный диапазон частот. Например, 2G использовал частоту 900 МГц, в более поздних версиях уже 1800 МГц; 3G использовал частоту 2100 МГц, а 4G уже 2600 МГц. Нельзя не упомянуть, что и 3G и 4G могут вести вещание в диапазоне частот менее 1000 МГц, но там большая скорость достигается более совершенными методами приёма и передачи информации, также меньшим количеством пользователей на одну базовую станцию и меньшей максимальной скоростью. Такие частоты обычно характерны для местности с малой плотностью населения. Так вот, частота в сетях пятого поколения будет измеряться не мегагерцами, а гигагерцами! Федеральная комиссия по связи США (FCC) в июле 2016 года одобрила использование частот 28 ГГц, 37 ГГц и 39 ГГц под нужды 5G, а в теории частота может достигать 52 ГГц и более. Важно отметить, что максимальная частота 5G на данный момент не обозначена. Также, благодаря такой высокой частоте, ширина канала передачи данных может достигать 400 МГц, в отличие от 5 МГц в 3G и 20 МГц в 4G. А минимальная ширина канала составляет 180 кГц для IoT устройств, что позволяет подключать к одной базовой станции более миллиона устройств. Новый стандарт включает в себя поддержку вещания и на привычных нам частотах (менее 6 ГГц). Это связано с тем, что текущее оборудование можно переоборудовать для вещания в этом диапазоне частот, что крайне выгодно операторам сотовой связи. Ожидается, что первые массовые сети будут обладать именно такой частотой и, только в крупных городах, будут постепенно вводиться сети с частотами в 20 ГГц – 40 ГГц.
Ещё одно хорошее нововведение – это понижение задержки от базовой станции к абоненту. В сетях третьего поколения они были на уровне 50-70 миллисекунд, что было красной границей для онлайн игр. В 4G задержка упала до нескольких десятков миллисекунд. В 5G задержка составляет около одной миллисекунды.
Но у всего этого счастья будет одно весомая проблема и связана она с природой волн. Чем больше частота, тем больше проникающая способность волны, то есть она больше поглощается различными объектами и рассеивается. Это значит, что самых высоких скоростей при частоте 28 ГГц можно добиться лишь при прямой видимости и достаточной близости с базовой станцией, потому что бетонная стена или деревья будут глушить сигнал намного больше, чем тот же 4G или 3G. Эта одна из причин того, что массово будут вводить 5G с частотами ниже 6 ГГц. Но с другой стороны, зачем на мобильных устройствах такие большие скорости в несколько десятков гигабит, когда они не смогут нормально переварить и пары сотен мегабит?
Подводя итог, можно выделить следующие вещи:
1.Максимальная скорость передачи данных более 20 Гбит/сек.
2.Огромный частотный диапазон и широкий канал связи.
3.Задержка около одной миллисекунды.
4.Энергоэффективность на уровне 4G.
5.Зона покрытия минимум как у сетей предыдущего поколения.
MIMO
Дабы дать пользователям возможность получать больше скорости, многие стандарты беспроводной передачи данных поддерживают MIMO. Эта технология позволяет одновременно более одного канала передачи данных, тем самым повышая максимальную скорость. Для этого используют одновременно несколько антенн, соответственно, каждая для своего канала. Многие могли видеть Wi-Fi роутеры с кучей торчащих антенн – это как раз таки наглядная реализация технологии MIMO. Мобильные сети поддерживают MIMO, начиная с 3G HSPA+. В 5G MIMO тоже будет присутствовать. В отличие от 3G и 4G, которые поддерживали до четырёх антенн, в 5G будет поддержка до восьми, что позволит получать просто космические скорости по воздуху.
Когда ждать 5G?
Несмотря на многие технологические трудности, новый стандарт активнейшим образом стремятся внедрить всё ведущие мобильные операторы мира. Многие операторы обещают запустить в эксплуатацию новые сети в конце 2018, начале 2019 года. И Россия не отстаёт в этой гонке, а даже во многом преуспевает в ней. Компания «Мегафон» вместе с несколькими составителями стандарта 5G начали тестировать новую сеть, добиваясь впечатляющих результатов. Так, в 2016 году была достигнута скорость в 4,5 Гбит/сек, потом, в 2017 году удалось увеличить скорость до 35 Гбит/сек. Остальные операторы тоже не сильно отстают и активно инвестируют в новые сети. В России ожидается тестовый запуск 5G сети во время чемпионата миро по футболу 2018 года. Массовое внедрение новой сети начнётся в 2020 году.
Устройства с 5G
5G сети развиваются стремительно и вот-вот готовы открыться первые сети, но до сих пор в свободной продаже нет устройств, которые смогли бы работать с новой технологией. Мировые производители только начали анонсировать свой продукты, выпуск которых намечен на 2019 год. Больше всего шуму наделал телефон от ZTE под наименованием «Gigabit Phone». Представили его ещё в 2017 году и во многих it новостях упоминали его, но он так и не вышел в свет. Так что если сети и откроют в конце 2018 года, то использовать их смогут лишь те избранные, которым доступно оборудование нового поколения.
Опубликовано "5g интернет - новое поколение" 01.06.2018