Что мы знаем о 5G-сетях


    Эксперты прогнозировали массовое внедрение мобильной связи пятого поколения не раньше 2020 года, но работы идут с опережением. Стандарты 5G могут быть утверждены уже в течение ближайшего года, а тестовый запуск сети для обычных пользователей состоится в 2018 году.

    Об ожиданиях по поводу сетей пятого поколения – оправданных и не очень – расскажем под катом.

    На сегодняшний день большинству пользователей хватает 4G, поэтому целесообразность инвестиций в 5G у многих вызывает сомнения. Тем временем разработчики утверждают, что для развития «Интернета вещей» (IoT), распространения беспилотных автомобилей и инструментов виртуальной реальности недостаточно существующих стандартов. Качественное взаимодействие элементов IoT между собой и с пользователями потребует высокой скорости и предельно малой задержки. Благодаря этому «умные» автомобили смогут своевременно анализировать дорожную ситуацию, а VR-сервисы – передавать огромные потоки информации от множества датчиков и строить модели в реальном времени.



    Фанаты новых технологий ждут появления нового стандарта, как адепты Apple – новый iPhone: все гадают, каким он будет. В сообществе успел сформироваться набор мнений о том, на что будут способны сети пятого поколения. Разбираемся.

    Предположение 1: 5G-сети будут только в городах. Спойлер: пока да.


    Миллиметровые волны, позволяющие в десятки раз повысить скорость передачи данных, не проникают сквозь монолитные препятствия и быстро затухают в атмосфере. Чем выше частота, тем меньше расстояние, на котором возможна уверенная передача. Обычный Wi-Fi-роутер на частоте 5 ГГц в панельном доме с трудом обеспечивает связь в одной квартире. Но менее высокие частоты (используемые в сетях 3G и 4G) уже заняты.

    С одной стороны, технологию можно использовать и в таком виде. Например, для обеспечения связи на открытом стадионе. Однако в реальных городских условиях прототипы 5G сетей показывали неудовлетворительные результаты. Вышки, которые обеспечивали сотовую связь предыдущих поколений, могли передавать сигнал на большое расстояние, а в архитектуре 5G используют small cells, которые ранее применялись в обычной передающей технике для локального усиления сигнала. Максимальное расстояние от антенны до клиентского устройства в этом случае едва ли сможет превысить сотни метров.

    Сейчас «малые соты» планируется повсеместно установить в городах: в привязке к крышам и столбам. Вне городов построение сети «малых сот» пока кажется нецелесообразным.

    Предположение 2: даже в городах покрытие будет некачественным. Спойлер: нет.


    Итак, чем выше частота, тем труднее сигналу добраться до клиентского устройства без искажений. Был предложен подход, комбинирующий возможности современных и будущих сетей. Речь идет об использовании таких технологий передачи данных, как MU-MIMO (Multi-User Multiple Input Multiple Output), SCMA (Sparse Code Multiple Access) и F-OFDM (Filtered OFDM).

    Технология MU-MIMO обеспечивает одновременную передачу независимых потоков данных разным пользователям. Это повышает эффективность использования частотного спектра, увеличивает скорость передачи данных и количество одновременных подключений. Раньше MIMO служила для оптимизации LTE и Wi-Fi, но только для двух-четырех потоков сигналов. В 5G используют технологию Massive MIMO, позволяющую размещать десятки маленьких антенн в мобильных устройствах и сотни — в передающей станции. Конфигурация станции Massive MIMO включает 128 антенн. Для сравнения обычная станция оснащена 8 антеннами – очевидно, что с увеличением числа антенн технология дает более впечатляющий результат.

    Massive MIMO позволяет адаптировать передачу сигнала в условиях высотных зданий. Передача данных производится с применением сложного алгоритма цифровой обработки сигналов, направляющего отдельные потоки данных в области пространства.

    Помимо этого различные компании применяют собственные разработки для 5G. Так специалисты Samsung в сети 5G при движении на скорости 110 км/ч достигли передачи данных на скорости 1,2 Гбит/с. Для этого они использовали «Гибридную адаптивную технологию массивов» (Hybrid Adaptive Array Technology). Ericsson в своих испытаниях использует десятки и сотни антенн для передачи множества потоков MIMO.

    Huawei делает ставку сразу на несколько технологий: F-OFDM и SCMA.

    SCMA — метод кодовой модуляции сигналов при обеспечении многостанционного доступа, основанный на разреженных кодах. Он позволяет соте обслуживать в 2,7 раза больше пользователей по сравнению с 4G и снижает задержку в сети.

    F-OFDM — сигнал OFDM с универсальной фильтрацией внеполосных излучений. Метод OFDM (англ. Orthogonal frequency-division multiplexing — ортогональное частотное разделение каналов с мультиплексированием) — был предложен еще в 1966 году. Мы о нем подробно уже писали. А вот современные версии метода предлагают использование в 5G неортогональных сигналов.

    Предположение 3: сети предыдущих поколений станут не нужны. Спойлер: нет.


    Следует учитывать, что 5G — это не технологическая панацея, после внедрения которой 4G- и 3G-сети будут ликвидированы. Наоборот, сети предыдущего поколения, особенно Wi-Fi, будут использоваться в тандеме с 5G. При этом будет обеспечено бесшовное переключение между сетями с одним устройством, одной сим-картой и на одном тарифном плане. Например, технология License Assisted Access (LAA) уже сейчас позволяет работать на частотах Wi-Fi, когда те не задействованы основными потребителями.

    Более того, для многих задач вполне достаточно и 4G: к примеру, для классического взаимодействия между пользователями и даже для работы IoT-устройств, которые передают небольшие объемы информации и редко. Они не требуют высокоскоростных подключений и могут работать с сетями невысокой пропускной способности.

    Предположение 4: это здорово, но пока нереально. Спойлер: нет.


    Этим летом в США появился один из главных центров развития 5G. Федеральная комиссия по связи США разрешила установку тестовых базовых станций и вышек без специального согласования. Это сэкономит разработчикам связи пятого поколения время на строительство тестовых сетей.

    В июле 2016 года комиссия открыла следующие диапазоны для использования в сетях 5G: 28 ГГц (27,5-28,35 ГГц), 37 ГГц (37-38,6 ГГц), 39 ГГц (38,6-40 ГГц), 64-71 ГГц (оставив возможность в будущем добавить частоты выше 95 ГГц). США стала первой страной, предоставившей операторам связи такую возможность.



    Корпорации также ведут интенсивные работы. Nokia выступила с заявлением, что уже подготовила базовые станции AirScale Radio Access, полностью поддерживающие 5G. Большая часть функциональности этих станций реализована программно.

    В 2016 году в Канаде Bell совместно с Nokia успешно завершили первые испытания работы беспроводных мобильных сетей пятого поколения. В этом эксперименте использовался диапазон 73 ГГц.

    Также в этом году Vodafone и Huawei провели тестирование технологии 5G, разогнав сеть до 20 Гбит/с (для одного устройства). Тесты охватывали однопользовательскую SU-MIMO (Single User Multiple Input Multiple Output) и многопользовательскую MU-MIMO (Multi User Multiple Input Multiple Output) передачу данных в диапазоне частоты 71—76 ГГц, 81—86 ГГц и 92—95 ГГц.

    Компания Ericsson в начале года показала первое устройство, поддерживающее 5G. Это 150-килограммовый телефон, нашпигованный экспериментальными компонентами, который питается от огромной батареи. Следующий шаг — миниатюризации аппарата. В Ericsson также заявили, что добились устойчивого приема сигнала на скорости 7 Гбит/с в движущемся автомобиле с помощью MU-MIMO и Beamforming. По планам компании Ericsson услуги 5G-связи в Европе будут доступны в 2018 году, а первые тестовые запуски начнутся уже в 2017 году.



    Компания SK Telecom обещает организовать 5G-связь к зимней Олимпиаде 2018 года в Южной Корее, Verizon планирует реализовать пробный проект в США уже в 2016 году. В России тестовые запуски собирается провести «Мегафон» во время чемпионата мира по футболу в 2018 году.

    Здоровая конкуренция среди разработчиков, корпораций и государств нарастает день от дня. Сеть 5G уже не кажется фантастическим будущим и обещает стать эффективным инструментом для бизнеса и пользователей.
    Yota 101,44
    Компания
    Поделиться публикацией
    Похожие публикации
    Комментарии 21
    • +1
      Когда запустите в своей сети VoLTE?
      • +1
        Здравствуйте! Пока в планах запуска собственной сети VoLTE нет. Но мы не стоим на месте и постоянно развиваемся, поэтому, следите за новостями.
        • +1
          Вот зашел что бы тот же вопрос задать
          Более того, для многих задач вполне достаточно и 4G

          С другой стороны что бы перейти на VoLTE у оператора должно быть уверенное покрытие 4G на всей територии предоставления услуги, иначе какой в этом смысл
          у нас в Питере — пока это далеко не так =\
          • 0
            У нас в Раменском 30 км от первопристольной тоже. Местами вообще передача данных не работает. А тех поддержка yota игнорирует.
            Надеюсь через несколько лет поправят…
            • 0
              Я пользовался Мегафоном и покрытие 4G там отличное. Перешел на МТС (покрытие приблизительно такое же). Переход связан только из-за того, что айфоша 6+ и айпад эйр2 любили перескакивать с LTE на 3G. Я так понял это проблема Мегафона, потому что на МТС такой проблемы не стало — что на планшете, что на айфоне. А мне это критично, тк пользуюсь SIP-телефонией.
            • +1
              Постарайтесь, пожалуйста, побыстрее, а то очень странно выглядит: Yota — первые LTE освоили, а дальше развивать не хотите:(
            • –1
              По-моему немного странно спрашивать у yota когда фсб разрешит мегафону запустить volte.
              • 0
                Megafon = Yota
                • 0
                  Спасибо, в курсе. Однако смысл моего комментария не меняется. От той части компании, которая продана мегафону, остался только маркетинг. Железо, лицензии да и собственно радио-сеть в ведении материнской компании.
                  Не думаю, что тут смогут достоверно ответить когда, наконец, будет дано разрешение со стороны государства активировать volte на «собственной» сети.
            • +1
              Спасибо за статью! Было бы интересно почитать о том, как используются большие антенные массивы с точки зрения формирования и обработки сигналов.

              Немножко позанудствую по поводу описания технологий в Предположении 2. Вы перемешали разработки разных уровней, начиная с методов кодовой модуляции до методов пространственного разделения и антенных устройств.
              Все эти технологии наверняка уже используются комбинациями, то есть в стандартах 5G будут работать параллельно. Просто компании-разработчики выдают в своих пресс-релизах порционно свои сферы ответственности. Например, в SCMA используется тот же OFDM. А f-OFDM может применяться в любой комбинации MIMO.
              • –1
                Когда у вас статика на сайте начнет показываться?
                • +1
                  Здравствуйте, уточните, пожалуйста, вопрос. Вероятно, вы говорите о статистике — какую статистику вы имеете в виду?
                  • 0
                    В момент написания моего комментария и как минимум пару часов до его написания у вас на сайте не отдавалась статика — картинки, стили и т.п., про статистику я не спрашивал.
                • –1
                  wifi calling уже можно было-бы и прямо сейчас реализовать. К 5G оно вообще не относится.
                  • –1

                    Хех. У нас до сих пор на 3G и 2G застряли, а по телевизору пиарят вообще какой-то левый 3g+

                    • 0
                      Далеко не по всей Москве и московской области есть 3g/lte. Либо связи нет вообще. А тут речь о мифическом 5g. Пожалуй, самое худшее покрытие именно у yota.
                      • 0
                        Здравствуйте! Обеспокоены вашим отзывом! Просим Вас написать нам в личные сообщения группы ВК https://vk.me/yota. Во всем разберемся подробно и постараемся помочь. Спасибо!
                        • 0
                          Ответили то же, что и полтора года назад :)
                          И так же как и полтора года назад ничего не изменилось и не изменится
                      • 0
                        А когда у вас появится IPv6? А то 5G — это модно и современно, а используете протоколы прошлого века.
                        • 0

                          А что там слышно насчет технологии pCell? Удалось ее им протестировать полномасштабно или как? А то с этой гонкой за скоростями скорости действительно получаются дикие, а покрытие никакое.

                          • 0
                            «Компания Ericsson в начале года показала первое устройство, поддерживающее 5G. Это 150-килограммовый телефон»


                            Фотография выглядит очень смешно. Особенно на фоне выражения лица вон того мужика слева. Будто они не успели сделать как надо вовремя и напихали чего было в этот ящик, лишь бы показать на какой-нибудь презентации вовремя.

                            Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                            Самое читаемое