live
Супутник ASTRA-4A 12073 МГц. Поляризація-Н. Символьна швидкість 27500 Ксимв/с. FEC 3/4

4G vs 5G. Що змінить наступне покоління мережі

Не встиг 4G осяяти своєю присутністю кожен смартфон в Україні, як весь світ вже заграє із наступним поколінням стільникового зв’язку. То що ж це таке 5G, чим відрізняється від нинішнього покоління та чому воно зараз в усіх на вустах? Давайте розбиратися

Раз на десятиріччя людство продукує нове покоління бездротових мереж, яке має забезпечити нас більш швидкою передачею даних та більшою функціональністю.

І якщо перше покоління наділяло лише можливістю стільникового зв’язку, а друге покращувало його та давало можливість обмінюватися текстовими повідомленнями, то з епохою 3G ми вже отримали (більш-менш) якісний доступ в інтернет, а 4G в свою чергу зробив можливим все, чого ми очікуємо від мобільної мережі: потокове відео та аудіо, вибух соціальних медіа, тощо. Тепер, на порозі 2020-х, людство очікує на наступний прорив: 5G.

Але перш, ніж говорити про наступне покоління, варто поглянути на те, що ми маємо зараз, тобто “четвірку”, і нагадати собі, що українські реалії — ще не зовсім 4G, згідно стандартам. Чому ж? Детальніше про це ви можете дізнатися у матеріалі “4G, 4G+ чи LTE. Чим відрізняються технології та що насправді пропонують українцям”.

То що ж таке це 5G?

5G - це п'яте покоління (а G у позначках мобільних мереж 3G, 4G, 5G означає слово Generation (з англ "покоління"), яке має забезпечити надшвидку передачу від кількох до 20 Гбіт / сек та зменшити затримку сигналу до однієї мілісекунди - проти 10 мілісекунд в мережах 4G і 100 мілісекунд в 3G. ​

5G не замінить 4G, а буде працювати паралельно з існуючою інфраструктурою.  Що потрібно зробити для впровадження:

  • розробити стандарти 5G
  • виділити частоти
  • оновити інфраструктуру
  • здійснити активну розробку смартфонів з підтримкою 5G і забезпечення їх доступності

Як це працює?

Ваш смартфон та інші бездротові пристрої використовують частоти у діапазоні, як правило, менші від 6 GHz, але в міру збільшення таких пристроїв ці частоти переповнюються. Результатом стає зменшення швидкості з’єднання і погіршення якості передачі даних.

Вирішити питання можуть нові полоси частот, тому зараз проходять експерименти з більш короткими “міліметровими хвилями” в діапазоні від 30 до 300 GHz.

Раніше такі частоти не використовувалися для мобільних пристроїв. Вони мають забезпечити більшу пропускну здатність, але мають чимало недоліків, основним з яких є погана спроможність проходити через перешкоди на кшталт стін будівель та листя дерев.

Щоб вирішити попередню проблему інженери пропонують зменшити радіус дії стільникових базових станцій — це назвали “small cell”. Наразі стільникові станції користуються великою потужністю для трансляції сигналу на великі відстані, і це рішення може виглядати на перший погляд дивним, але враховуючи погане подолання перешкод міліметровими хвилями, зменшення потужності на користь збільшення кількості є логічним: мала відстань між станціями дозволить ретранслювати сигнал, допомагаючи йому оминати перешкоди.

Massive MIMO – мається на увазі технологія, коли передача і прийом даних здійснюються за допомогою великої кількості антен. Станції четвертого покоління мають близько 10 антен, натомість 5-те покоління зможе похизуватися кількома сотнями, що збільшить пропускну здатність у кілька разів. Більше антен = більше даних.

Але минуле рішення породжує наступну проблему: з урахуванням того, що базові станції передають сигнал у всіх напрямках, рішення з кількома сотнями антен може створити чималі перешкоди.

Щоб це подолати пропонується використати наступну технологію: Beamforming (автоматичне формування діаграми скерування в сторону абонента). Це щось типу системи сигналізації трафіку, коли дані йдуть до конкретного користувача, що попереджає виникнення перешкод.

Уявіть, що ви у центрі міста, йдете поміж десятків будівель. Ви намагаєтеся подзвонити по телефону, але сигнал відбивається від будівель і накладається на сигнали інших користувачів. Базова станція з масивом MIMO отримує ці сигнали і відслідковує час їхнього прибуття та напрямок, визначає звідки вони прийшли і визначає найкращий маршрут передачі даних у повітрі для кожного окремого абонента.

Ну, і на завершення 5G-комплекту інженери використовують Full Duplex-технологію, що реалізує двобічний спосіб зв'язку, коли пристрій може в будь-який момент часу і передавати, і приймати інформацію. Передача і прийом ведуться пристроєм одночасно за двома фізично розділеними каналами зв'язку (по окремим провідникам, на двох різних частотах і т. д).

Навіщо це все?

Подальше покращення мережі — це не про швидке завантаження фільму в HD-якості на ваш смартфон, це більше про тотальну глобалізацію людства та неухильні суспільні й економічні зміни. Уявіть світ, в якому пов'язані не лише люди, а й всі речі: автомобілі "спілкуються" між собою на дорогах, лікарі завжди мають доступ до особистих медичних показників своїх пацієнтів. Це така собі "розширена" реальність, яка допомагає людям робити покупки, вчитися і досліджувати, де б вони не знаходилися.

5G в першу чергу розглядається як можливість вивести нарешті безпілотні автівки, повністю автономні міста, “інтернет речей” та ще безліч можливостей з папірців та експериментальних лабораторій на звичайні вулиці.

Ця статистика показує кількість прогнозованих підключених абонентів до 5G у всьому світі з 2020 по 2025 рік. У 2025 році кількість підписок на 5G прогнозується на рівні 2,61 мільярда осіб.

Наразі світ потроху розгортає технологію, але і досі у "лабораторних" умовах. Першу тестову мережу формату 5G запустили 23 квітня 2018 року в мегаполісі Чунцин в Південно-Західному регіоні Китаю. Відповідні експерименти проходять також у Південній Кореї, Японії, США. 

Тим часом в Україні на питання Еспресо. TV про впровадження 5G та розподілення частот представники компаній Kyivstar та Vodafone відповіли, що поки не володіють жодною інформацією з цього приводу. До того ж, "ще 4G не по всій країні розгорнули", - зазначили фахівці.

5G: Що зміниться

  • Розвиток безпілотних авто:  5G ліквідує небезпечні затримки сигналу.
  • Навчання: люди отримають можливість отримувати досвід у VR-середовищі під безпосереднім керівництвом наставника.
  • Медицина: з'явиться можливість "віддаленої хірургії". Це може врятувати тисячі життів, коли провідний фахівець галузі знаходиться в іншому куточку світу, а обставини не дозволяють транспортувати людину.
  • Спілкування: інтерактивна віртуальна реальність дозволить створювати ілюзію присутності в одному просторі.
  • Розваги: надшвидка трансляція відео у форматі 4К, 8К, можливість трансляції подій з ефектом VR.

Оперувати з будь-якого куточку планети

Окремої уваги заслуговує розвиток за допомогою 5G мережі медичних послуг, зокрема і віддаленої хірургії, коли лікар може знаходитися у будь-якій точці світу, оперуючи людину за допомогою роботизованих маніпулятрів.Так, фахівці з Китаю вже повідомили про першу віддалену хірургічну операцію в рамках тестування обладнання, яку провели за допомогою 5G -мережі. 

Звісно, на людях експеримент не ставили - операцію провели на тварині, якій  успішно видалили печінку без безпосередньої присутності лікаря в операційній. Хірург віддалено керував роботизованими маніпуляторами, зв'язок з якими тримав за допомогою п'ятого покоління мережі.

Затримка передачі даних між роботом та лікарем склала приблизно 0,1 сек, і на думку фахівців, цього достатньо, щоб зменшити ризик потенційно смертельних медичних помилок. 

Як нове покоління мережі вплине на економіку?

Фахівці очікують, що глобальний економічний вплив 5G на нові товари та послуги досягне 12 трильйонів доларів до 2035 року .

Як йдеться на сайті Всесвітнього економічного форуму, багато з переваг, ймовірно, ще не очевидні для нас. Оператори бездротових мереж спочатку чинили опір пропозиціям надавати своїм клієнтам мобільний доступ до Інтернету, запитуючи, чому вони цього хочуть. На зорі прийняття 4G ніхто не міг передбачити нові бізнес-моделі, які зростали на цьому тлі. Наприклад, Uber, Spotify і Facebook.

Зміна поколінь у мобільному зв'язку не відбувається, як перетворення гарбуза на карету у казці про Попелюшку. Це зусилля, дослідження, розробка, значні ресурси, роки праці і подолання перешкод. Робота над 4G тривала майже десять років, і завдання були нелегкими. Інженер  Qualcomm, де більша частина цієї технології була винайдена, описує одну з десятків тисяч проблем:

"Коли сигнал виходить з базової станції, він може зазнати втрати до 130 децибел, перш ніж він досягне вашого мобільного телефону. Щоб поставити цю втрату в перспективу, уявіть, що потужність переданого сигналу приблизно дорівнює розміру Землі, а потужність прийнятого сигналу буде еквівалентна розміру крихітних бактерій", - зазначає фахівець. Це величезна втрата потужності, і проблема вимагає складних технічних рішень, щоб компенсувати ефект втрати.

Зі сторони розвитку економіки процес впровадження 5G виглядатиме наступним чином:  інженери з конкуруючих інноваційних компаній, конкурентні виробники продуктів, оператори конкуруючих бездротових мереж, всі з різних країн і континентів, обговорюють, тестують, прагнуть вдосконалити десятки тисяч різних технічних рішень.

Цей процес був у фундаменті технологічної революції, яка породила безліч нових галузей промисловості, мільйони нових робочих місць і понад 1 трильйон доларів економічного зростання .

Вже за доби 4G, за ​​даними Європейського патентного відомства, кількість патентних заявок, пов'язаних з "розумними об'єктами", зросла на 54% упродовж останніх трьох років, і кожне це рішення впливає на перебіг подальшого розвитку технологій.

Законодавство

Однією з головних перешкод на шляху до глобального впровадження п’ятого покоління зв’язку є законодавство. Країнам необхідно спершу гармонізувати стандарти в сфері зв’язку. Деякі країни, наприклад, Південна Корея чи США вже виділили цей спектр мобільним операторам, створивши для них можливості тестування нового покоління зв’язку.

Інші країни рухатися в цьому напрямку має підштовхнути Світова конференція радіокомунікацій (WRC). Це орган ООН, який збереться наступного року в Єгипті, і, за словами представника GSMA Бретта Тарнутцера, він буде дуже важливим для індустрії. У GSMA рекомендують за підсумками WRC прийняти використання для 5G частотних діапазонів 26, 40 та 66-71 гігагерц.

новини партнерів

‡агрузка...

20 вересня, 2019 п'ятниця

20 вересня, 2019 п'ятниця

Відео

Введіть слово, щоб почати