Как МегаФон и Nokia в Нижнем Новгороде 5G-сети демонстрировали

    Несколько дней назад мне довелось побывать в Нижнем Новгороде, на международном бизнес-саммите, на котором Megafon и Nokia продемонстрировали прототип БС и приемника стандарта 5G со скоростью передачи данных почти в 5Гбит/с:



    На фотографии справа — прототип базовой станции нового стандарта, слева – прототип абонентского терминала.

    Вы не смотрите, что абонентский терминал размером с базовую станцию и обладает антенной размером с корпус компьютера. К 2018 году (а именно тогда ожидается принятие стандарта 5G) абонентская часть усохнет и как обычно вместится в небольшой чип в вашем новом телефоне.

    Хотите знать больше? Добро пожаловать под кат: робо-манипуляторы, пара слов о том, как передаются данные, умные базовые станции, PTT с видео и прочее.

    Для начала, давайте познакомимся. Очень приятно, базовая станция:



    Очень приятно, абонентский терминал:



    Между ними — радиоканал на пять гигабит:



    Ну, на самом деле чуть меньше:



    Пяти гигабит хватает, чтобы перегонять одновременно 8 видеопотоков с разрешением 7680×4320 в реальном времени, плюс 3 видеопотока FullHD и еще останется место под небольшой трафик с минимальными задержками.




    Достигается это агрегацией двух сот вместе с MIMO 8x8. Ничего не поняли? Я тоже. Поэтому пришлось найти человека, который в этом понимает, и полчаса пытать его диктофоном.

    Агрегация двух сот — это значит, что данные передаются не на одной частоте, а на двух. Сота — это определенная несущая, поддерживаемая базовой станцией. Одна базовая станция может поднимать несколько сот сразу.

    Вот тут, например, виден спектр сигнала:



    По обе стороны от центрального «провала» как раз и находятся две несущие, каждая шириной в 100МГц. Для примера, в сетях 3G ширина несущей в 5МГц, а в LTE в 20МГц.

    MIMO — это такая технология для упихивания в одну и ту же полосу в несколько раз больше данных за счет ортогональных кодов. В данном случае, 8х8 это передача на одной частоте 8 разных сигналов на прием и передачу.

    Статьи о OFDM и MIMO есть на хабре, например вот и вот.

    MIMO используется как для увеличения скорости(как в случае текущего прототипа 5G), так и для улучшения связи, когда на разных каналах передаются одни и те же данные. Например, в текущих стандартах связи 4G(LTE) есть поддержка MIMO до 4х4, хотя на практике телефоны и модемы не используют больше 2х2.

    Диапазон 4.5ГГц обладает меньшей проникающей способностью по сравнению с 2 ГГц у 3G и 2G, поэтому базовые станции придется ставить чаще. Однако, плюсы в этом тоже есть — чем больше станций, тем большую емкость они имеют, и тем большее количество абонентов могут обслужить, так что ситуаций «куча народу в одном месте и ничего не работает» должно быть меньше.



    Важно понимать, что текущие характеристики — это вовсе не конечный стандарт связи, а всего лишь попытка инженерами Nokia реализовать 5G сеть согласно собственному пониманию. Окончательный стандарт еще разрабатывается и утверждаться 3GPP, и когда он будет окончательно зафиксирован в 2018 году, он наверняка будет отличаться от текущей реализации довольно сильно. Однако, эти эксперименты тоже не пройдут даром — их будут принимать во внимание при обсуждении и разработке стандарта, так как реальные тесты сложно заменить только расчетами.

    Кроме того, в окончательном стандарте будет поддержка интернета вещей — множества малых датчиков и устройств(оставим за скобками вопрос о том, есть ли необходимость подключать все эти датчики к сотовой сети и платить операторам за трафик, вместо создания своей сети).

    Итак, каким же образом нам демонстрируют скорость и малые задержки?
    Например, вот платформа, на которой свободно катается шарик, поддерживаемая тремя манипуляторами:



    Ими управляет компьютер, который получает изображение с камеры, установленной над платформой. Он, видя шарик, формирует команды на движение манипуляторов таким образом, чтобы шарик прикатился точно в центр платформы. Каким образом задача из области машинного зрения относится к 5G-сетям?

    А все дело в том, что видео-данные и команды манипуляторам передаются через радиомост “базовая станция — абонентский терминал”. Соответственно, между отправкой данных с камеры и приемом команд манипуляторами существует некая задержка, которая обусловлена обработкой картинки и скоростью передачи данных(точнее, даже не скоростью, а задержкой).

    Если мы искусственно вносим задержку около 100мс в этот канал, имитируя связь 4G, то наблюдаем следующую картинку:



    Без должной оптимизации на момент получения команд на изменение положения платформы позиция шарика уже неактуальна — он успел укатиться из расчётной траектории, поэтому команда, дошедшая до манипулятора, делает только хуже, заставляя шарик двигаться в неправильном направлении. Таким образом, задержка в 100мс, слабо ощущаемая человеком, уже достаточно влияет даже на такую простую систему, как катающийся по доске шарик.



    Но стоит убрать внесенную задержку, переключая параметры канала данных на реальные параметры технологии 5G (5мс при полной загрузке канала, без загрузки в два раза меньше, задержка включает в себя прохождение сигнала туда-обратно), как все волшебным образом приходит в норму: за несколько секунд управляющая программа останавливает шарик в центре платформы.



    Виртуальная реальность тоже относится к сетям 5G: передача данных о положении очков и передача картинки обратно на очки также осуществляется через 5G-сеть, что демонстрирует низкие задержки в передаче видео, незаметные человеческому глазу.



    Конечно, в реальной жизни никому в голову не придет делать очки виртуальной реальности с передачей видео через сотовую сеть, это только пример, показывающий возможности технологии. Я надевал очки и с удовольствием крутил головой, пролетая мимо Москва-сити. Подтверждаю, задержек не заметно. Пиксели в очках заметны, а задержка нет.

    Еще один стенд посвящен так называемым «умным базовым станциям» — технологии Mobile Edge Computing. Это технология, которая позволяет устанавливать в базовые станции сервера, занимающиеся какими-то задачами «не отходя от кассы». Этим обеспечивается низкая задержка (как раз те самые 5мс, потому как все понимают, что в реальном использовании к этим 5мс добавится время прохождения сигнала до сторонних серверов и обратно), и экономия каналов от БС к провайдеру.

    Например, тут на одном из этих серверов работает детектор движения на видео:



    Заходишь внутрь охраняемого периметра, он начинает пищать:



    Я пока что так и не придумал, где такая технология могла бы пригодиться, но пусть будет.

    Последняя экспозиция — это защищенные коммуникаторы с оперативной аудио- и видео-связью на решении Missian Critical Push-To-Tallk:



    Если кто не знает, PTT — это попытка сделать рацию из сотовых телефонов. Номер набирать не надо, нажал кнопку, и тебя слышат все члены твоей группы (которая уже не ограничена мощностью радиосигнала рации). Кроме аудио, есть еще и видео:


    — Петрович, смотри у меня провод оторван. Какие цвета соединять?

    Кроме этого, плюсы еще в том, что можно записывать все переговоры и выводить передачи диспетчеру на компьютер.

    На этом осматривать интересные экспонаты заканчиваем, едим печеньку:



    И отправляемся обратно в Москву, к родному 4G.

    «МегаФон»
    68,17
    Компания
    Поддержать автора
    Поделиться публикацией

    Комментарии 32

      0
      Однако, плюсы в этом тоже есть — чем больше станций, тем большую емкость они имеют, и тем большее количество абонентов могут обслужить, так что ситуаций «куча народу в одном месте и ничего не работает» должно быть меньше.

      Поджарить мозги всех людей. Ирония.
        +1
        Интересно, что в конечном счете будет работать по скорости, не ужели 5Гбит на абонента в пике? Это если БС-ка обслуживает сотню-две качающих видео, сколько-же она должна информации излучать в эфир? )
          0
          Вообще в 5Ж планируется поддержка одной БСкой до 50 тыс абонентов. Понятно, что львиная доля — это будут датчики, автопилоты и т.д. Но тем не менее, по сегодняшним меркам цифра запредельная
          +1
          Интересно, а к БСке откуда и какой толщины интернет канал должен подходить? Реально не разбираюсь в этом.
            +1
            -канал от 2G GSM базовой станции до 2G контроллера BSC называется Abis и обычно 2 Мбит/с
            -канал от 3G WCDMA базовой станции до 3G контроллера RNC называется Iub и обычно 100 Мбит/с (бывает и 10 и 1000 редко)
            -канал от 4G LTE базовой станции до пакетной коры называется S1 и обычно обычно 100 или 1000 Мбит/с

            В подавляющем большинстве случаев это обычный медный Ethernet от базухи до ближайшего IP маршрутизатора, от маршрутизатора в сеть оператора — в крупных городах в основном оптика, далеко в деревнях — часто до сих пор радиорелейные линии. Каналы у оператора либо свои, либо арендованные, в крупных городах а-ля Москва — в основном уже свои, релейки в деревнях — либо свои либо арендованные у какого-нибудь местного филиала Ростелекома.
              0
              Тут не раз писалось, что 90% БС подключены по релейкам. В принципе это не большая проблема с учётом того как затухает сигнал на 15 и 18ГГц, а релейки прокачивают сотни мегабит. Конкретно Ceragon IP-10 может прокачать от 50 до 500мбит(смотря какая полоса частот имеется и сколько производительности купили — ограничения там программные).
                0
                Это так везде за МКАДом, области большие, оптика дорогая, обслуживание дорогое и тд. В Москве много оптики под землей между БС. Что касается пропускной способности на релейках, то по опыту работы с MiniLink TN могу сказать, что при увеличении до таких значений очень сильно падает помехоустойчивость(играя с модуляцией и шириной канала). В городе это оказывает сильное влияние, где полно источников помех, а за городом другие расстояния, что тоже отрицательно сказывается на приеме. Так что для 5G только оптика.
            +2
            /me захотел сервер с логотипчиком Nokia — ведь connecting people ^_^
              +1

              5G это, конечно, круто.


              А куда писать, чтоб покрытие, хотя бы, 3G сделали стабильным*? Уж молчу о том, чтоб в принципе сделали хоть какое-нибудь покрытие вдоль автомобильных трасс и ж/д дорог...


              *стабильность – я о тех ситуациях, когда сигнал 3G/LTE есть (3-5 палок), а связи нет вообще, ни одного входящего пакета не пролезает. По опыту – касается только данных, голос в такой ситуации работает нормально.

                +3
                Я три года писал в спортлото, но оттуда только прислали сто рублей и значок. Тогда я просто перешёл на Tele2 и в электричке всё сразу заработало.
                  0
                  Вы описываете перегруженную сеть.
                  Выше про Теле2 написали — покрытие на 2100+2600, конечно уступит тому, что есть в 900, но зато сеть с самой большой ёмкостью и наименьшим количеством абонентов.
                  Нам в Оренбурге повезло 3G сеть двухдиапазонная: 900/2100, абонентов, видимо, меньше, чем у большой тройки, чтобы интернет не работал если и бывает 1-2 раза в месяц и есть пара проблемных мест в городе, где хендовер нормально не отрабатывает и интернета нет с минуту.
                    0

                    Я подозреваю, что дело в перегруженности, но есть один факт, который заставляет сомневаться: при переподключении телефона к сети связь, чаще всего, начинает работать. Есть, конечно, шанс, что переподключение происходит к другой БС, но тогда вопрос – почему этого не происходит автоматически?


                    За границей ни разу не наблюдал такого поведения – там с тем же самым девайсом всегда связь соответствует уровню сигнала + обновления уровня сигнала происходят намного оперативнее, без необходимости переподключения к сети.


                    Сильно подозреваю, что дело в каких-то настройках БС – т.е., почти наверняка, решается без расширения ёмкости/установки новых БС.

                      0
                      При переподключении у вас мобила прочищает весь сетевой стек, прибивает все подключения TCP и т.д. Потом, со временем из за перегруженнности БС TCP сессии снова начинают подвисать и так по кругу. По правильному надо было бы настроить TCP чтобы он быстрее дропал сессию если случился таймаут. Ну и на такой БС лучше находиться в зоне уверенного приема, чтобы мобила могла использовать более высокие модуляции чтобы через ограниченный радио-ресурс быстрее пропихивать свои данные
                  –1
                  Вот не могу понять, зачем 5G выдумывают если 3G не везде ловится, а 4G не разу не видел что было намного быстрее 3G (максимум 56 мегобит (обычно 15 мегобит), что далеко для предела).
                    0
                    А чем же заниматься разработчикам оборудования? Сейчас еще до сих пор потихоньку улучшают 3G, 4G в стадии «насыщения». То есть основные фичи разработаны, выпущены и операторы в полях наращивают покрытие. Не разгонять же девелоперов, вот и приходится 5G начинать делать :)
                      +3
                      все просто — хотите хорошую связь — платите много, не только Вы, но и все люди вокруг. При ARPU в России в среднем 300-400 руб. в месяц имеем около 5 долларов в месяц с абонента, это один из самых низких уровней в мире. в Европе, Америке, в развытых странах Азии — в РАЗЫ больше. При ARPU в 5 долларов у оператора просто нету лишних денег чтобы ставить базухи там где они не окупаются, стоимость базухи сейчас — около 10-15 килобаксов в зависимости от конфигурации, добавте сюда затраты по поис и оборудование площадки, систему электропитания, аккумуляторы, антенно-фидерный тракт, зарплату кучи инженеров и проектировщикох, в итоге под 20к зелени набегает с учетом всех расходов. При таких затратах и при такой стоимости свзяи сейчас, базухи ставят только там где они себя окупают, а не там где вы хотите за 300 рублей в месяц везде и всегда иметь хорошую связь.
                      5G будет обязательно, никуда не денется, мобильный пакетный траффик продолжает расти в 1.5-2 раза каждые два года, через несколько лет существующие в Росии(на развитых рынках а-ля Москва) сети LTE буду загружены по-максимуму, будут разгружать большим кол-вом Small Cell, рефармингом всего и вся в LTE, запуском 5G в самых «жирных» хотспотах. Напомню что высокая скорость в качестве положительного побочного эффекта имеет увеличения емкости сети, в том смысле что при прочих равных условиях, если сеть передает данные абонента в N раз быстрее, то соответственно радиоканалы(любого стандарта) высвобождаются в N раз быстрее и становятся доступными другим абонентам.
                        0
                        Модернизировать всё — деньги надо. Оборудование стоит денег. Технически-то не проблема сделать покрытие 3G как сейчас GSM — демонтировать весь GSM и на его 900-х частотах сделать UMTS, и ёмкость у сети будет выше и покрытие такое же, если не лучше за счёт CDMA, вот только владельцы GSM аппаратов остануться с одной 1800 частотой, и то тут LTE бы )
                      • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                          0
                          Сами себя высекли… Ой признали!
                          –2
                          маркетологам платят зарплату вот они и отрабатывать теперь будут
                            0
                            А коммуникаторы это тоже прототипы? Или есть что-то существующее?
                              0
                              Нет, реальное железо, работающее в реальных сетях.
                                0
                                на любом электронном рынке где мобилами торгуют, таких игрушек будет столько, что выбирать надоест. китайцы щас ведроиды с рацией (470МГц как правило) клепают тоннами во всех вариантах.
                                  0
                                  А причем тут рация в телефоне? В PTT общение через сеть оператора идет.
                                    0
                                    в птт — да. а вот торчащая из них антенна очень красноречиво намекает, что там и «олдскульный» птт есть.
                                      0
                                      Почему антенна не может быть для 3G(2 ГГц)?
                                        0
                                        Размеры внешней антенны в этих кетай-говнофонах — сантиметров около 15. Т.е. как раз примерно четверть волны на 70см-диапазон. Антенна такого размера для диапазона 2ГГц будет либо массо-габаритным макетом с реальной длиной излучателя внтури порядка 4см, либо коллинеаркой, ДН которой мало пригодна для абонентской станции.
                                –1
                                распил. у меня даже 3g нет не использую.
                                  0
                                  Мне кажется, люди начали забывать значение слова «распил». Расскажите, кто тут и чьи деньги пилит-то? Мегафон деньги Нокии? Нокия деньги Мегафона?
                                    0
                                    Ну строго говоря распилы и откаты бывают и между частными компаниями. Но к данному случаю, насколько могу судить, это все же не применительно.
                                  0
                                  Какое же это 5G? Можно взять полосу 2ГГц, тогда будет пиковая скорость 50 Гбит/с, назовём это 6G? Ключевой параметр-спектральная эффективность, такого обмена данными остаётся на уровне LTE, значит никакого прорыва здесь нет, лишь красивая уловка для массового потребителя.
                                    0
                                    А кто сказал что поколения меряются по спектральной эффективности? От «развитого» WCDMA до «начинающегося» LTE спектральная эффективность не сильно возросла, а вот ширина каналов да с 5MHz до 20MHz сразу и за счет этого прибавка скорости. Сейчас LTE устройство способно работать с 60MHz спектра, так чем же возможность работы с 400MHz не прорыв?

                                  Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                                  Самое читаемое