Смартфоны с поддержкой 5G планируют выпустить в самое ближайшее время практически все крупные бренды.
Вот только не стоит торопиться их покупать: зачем платить сотни долларов за то, чего ещё нет и не будет в ближайшее время? Тем более, если это что-то все равно не будет работать в твоих руках?
Что вообще такое 5G
5G (fifth generation) — сокращённое название пятого поколения мобильной связи, официально призванное заменить распространенные 3G и 4G.
За этой аббревиатурой скрывается важная неточность: как и в случае с прочими поколениями связи, 5G обозначает лишь общие признаки, но не является названием стандарта и не обязано обеспечивать какие-либо определенные параметры.
Проект общего стандарта был выпущен Международным союзом электросвязи (МСЭ) ещё в 2015 году и с тех пор существует под рабочим названием IMT-2020. Утверждение документа должно состояться не раньше 2020 года.
Существует ещё по меньшей мере 12 крупных альянсов, занимающихся разработкой собственных концепций связи 5 поколения.
Стоит учитывать и тот факт, что ряд поставщиков сетевых решений работают как в нескольких альянсах одновременно, так и в собственных интересах, предлагая отдельные практические решения для реализации «5G» уже сейчас.
Основные составляющие характеристики 5G
Одна из формулировок нового типа связи, созданная «Альянсом мобильных сетей следующего поколения» (NGMN) определяет следующие критерии соответствия 5 поколению связи (количество Х означает число порядков):
- Скорость передачи данных = XX Мбит/с для XX тысяч пользователей одновременно;
- Пиковая скорость передачи данных в мегаполисе ≥ 100 Мбит/с;
- Скорость передачи данных одной точки подключения ≥ 1 Гбит/с;
- Одновременное подключение XXX тысяч беспроводных датчиков (mMTC);
- Более высокая эффективность распределения диапазонов и самой передачи сигнала;
- Улучшение охвата (зоны покрытия);
- Снижение задержек (URLLC).
Все условия должны соблюдаться ОДНОВРЕМЕННО.
Принципиальные отличия 4G от 5G
Численные характеристики LTE-Advanced (ITM-Advanced) от 5G (ITM-2020)
ВАЖНО: Все существующие массовые типы беспроводной связи реализуют полудуплексный режим, одновременно либо передавая, либо принимая пакет данных от одного (нескольких рядом за счет многоантенных систем MIMO) устройства-абонента. Массовые подключения реализуются путем последовательных переключений сеансов между абонентами с определенной частотой.
Представленная NGMN трактовка чрезвычайно размыта. Однако, все разработчики сходятся во мнении, что для реализации новых скоростей потребуется внедрение следующих технологических решений:
Massive MIMO. Увеличение числа антенн на приёмопередатчиках с текущих конфигураций 4×4 до 128×128 и более позволит пропорционально увеличить скорость передачи данных и качество сигнала за счёт разнесённого приёма.
Новые частоты. Предполагается разделение на 3 основных диапазона:
- ниже 3 ГГц (для обеспечения широкого покрытия),
- 3-6 ГГц (для покрытия и емкости сети, прежде всего в крупных городах),
- выше 24 ГГц (в так называемом миллиметровом диапазоне, для большой емкости сети и точечного покрытия).
Network slicing (нарезка сети). Создание логически изолированных сетей под различные нужды в рамках одной инфраструктуры позволит проводить гибкую настройку и распределять ресурсы под конкретные задачи, позволяя выделять связь под наиболее важные сегменты, но усложнит сам процесс построения сетей.
D2D (Device-to-device). Устройства, находящиеся неподалёку друг от друга, смогут обмениваться данными напрямую.
Зависимость параметров 5G от назначения и конфигурации сети
Все это действительно принципиально отличает 5G от современного состояния 4G.
Но требует не только новых разработок оборудования — прежде всего, это требует единства стандартов, иначе оборудование разных производителей не сможет работать на полную силу друг с другом.
В этом кроется самое неприятное: реализация нововведений требует не только серьезных финансовых затрат, но и полной реорганизации сетей со стороны телекоммуникационных поставщиков. На это готовы далеко не все.
Текущее состояние 5G
На данный момент активные работы по внедрению и разработке 5G-решений проводят несколько стран: Южная Корея, Китай, Япония, США и Россия.
Корея. Оператор SK Telecom получила спектр в частотах 3,5 ГГц и 28 ГГц, Korea Telecom планировала развернуть 5G-сеть зимой 2018, но официальных разрешений не получала.
Китай. В тестовом режиме работает лаборатория компании CMG совместно с компаниями China Unicom и Huawei Technologies в городе Чунцин, а в городе Синин начала работать первая штатная базовая станция.
Япония. NTT DoCoMo и Sohgo начали испытания системы безопасности на сетях 5G, которая должна быть запущена к церемонии открытия Олимпийских игр 2020 года.
США. Одобрены частоты, однако на данный момент в стране пытаются провести тендер на продажу частот, чему активно мешает правительство, котором были переданы полномочия по выделению частот и зонированию вышек/базовых станций.
В других странах активно работают крупные телекоммуникационные компании, тестируя свои решения для различных условия. Активнее всего проявили себя ZTE и Huawei.
Первые в рамках концепции Pre5G запустили ещё в марте 2015 года базовую станцию Pre5G на MWC в Барселоне. В 2017 они провели первый лабораторный тест в Узбекистане. Судя по всему, результаты легли в основу разработок, работающих в тестовом режиме в Китае.
Telecom Italia Mobile испытывает сети 5G в Турине, Милане и Сан-Марино, планируя запустить активное использование уже в 2019 году.
Впрочем, отсутствие директивных регулирующих условий приводит порой к совершенно диким случаям.
Американский провайдер AT&T в конце 2018 года обрадовал часть подключенных пользователей появившимся значком 5G E на дисплеях смартфонов. Как выяснилось позже, аббревиатурой 5G E («Е» — Evolution) обозначили продвинутый вариант LTE Advanced.
Многие компании в ближайшем будущем будут вынуждены остановиться на модернизированных вариантах LTE и Pre5G.
Дело в том, что для реализации работы 5G в полной мере требуются новые магистральные линии связи, которые пока не могут справиться даже с текущей нагрузкой протоколов 4G.
Почему от 4G рано отказываться?
Кроме того, существующие возможности 4G, выраженные в стандарте LTE, ещё не до конца исчерпаны: Существующие модемы сотовых и других устройств способны принимать/передавать в реальных условиях примерно в 2-100 раз быстрее, чем это происходит.
Конечные пользователи вынуждены довольствоваться урезанными до 5-20% от номинала скоростями передачи и огромными таймаутами между соединениями с базовой станцией из-за резко выросшей нагрузки.
Но операторам не выгодно увеличивать ёмкость базовых станций, поскольку на текущий момент даже 3G-оборудование не окупилось. Что говорить о более современном.
Если бы провайдеры позаботились о работоспособности для конечного пользователя, соответствие 4 поколению связи обеспечивало бы пиковые скорости от 100 Мбит/с для движущегося абонента до 1 Гбит/с для стационарного абонента.
Характеристики различных вариантов 4G
Стандарт LTE-Advanced говорит о пиковой скорости передачи данных в 3 Гбит/с на приём и 1,5 Гбит/с на отдачу от устройства-приёмника (смартфона, ноутбука, модема).
Кроме того, стандарт реализует работу с антенными блоками MIMO 4×4 и повышенное число одновременных подключений.
Все упирается в возможности и желание конкретных провайдеров по наращиванию количества точек подключения, развития кабельной сети для магистральных подключений и других необходимых шагов по развитию общей инфраструктуры.
Современный Wi-Fi вместо 4G
Принцип работы WiMax-сети
Кроме того, существующие реалии возрождают забытый стандарт WiMAX, который спустя 5 лет после видимого исчезновения стал вновь востребован. В частности, с его помощью осуществляется план проведения беспроводных сетей в отдаленные регионы России.
На этом фоне уже второй год подряд после длительного перерыва возобновились крупные конференции участников рынка телекоммуникаций.
Одно из важных преимуществ WiMAX — частоты лицензированы, стандарт утвержден, но регуляция в данном диапазоне намного проще, нежели в уже забитом абонентами LTE или полностью отсутствующем 5G.
Кроме того, на стадии запуска ещё один важный проект: обновленный протокол IEEE 802.11ac (Wave 2) — всем знакомый Wi-Fi 5 ГГц с новым типом модуляции и невероятными свойствами.
Реально достижимая пропускная способность канала по стандарту составляет 1,5 Гбит/с и позволяет приемопередатчику работать одновременно с 4 потоками.
Тем временем IEEE уже подготовила смену в виде принципиального нового Wi-Fi 802.11ax (должен быть утвержден в 2019 году), 802.11ad с рабочим диапазоном в миллиметровом спектре и 802.11ay с пиковой пропускной способностью в 176 Гбит/с.
Важно, что для все эти протоколы соответствуют требованиям к 5G: поддерживается огромное количество одновременных подключений, достигается огромная скорость передачи и переключения между абонентами, задержки сведены к минимуму.
Рекламный проспект нового стандарта Wi-Fi
Но что ещё важнее, для первых 2 уже существуют серийные приёмопередатчики, обеспечивающие обратную совместимость с более ранними стандартами IEEE 802.11ac и 802.11n. То есть к ним смогут подключаться обычные модемы портативных и не очень устройств.
Тенденции развития технологии 5G подобного не предусматривают — потребуются новые устройства, причем вполне возможно, с региональной привязкой.
Почему 5G не для России?
Модель 5G-сети
Говоря о 5G, все забывают о том, что для него выделено 3 рабочих диапазона. И у каждого — свои уникальные свойства.
Так, скорость передачи данных 25,3 Гбит/с, полученная в ходе предварительного тестирования, характерна только для миллиметровых длин волн, которые характеризуются плохой проницаемостью.
Непреодолимым препятствием для такой волны станет обычная гипсокартонная стена, поэтому для полного покрытия потребуется огромное количество точек подключения внутри здания. Этот тип необходим для магистральной передачи данных.
Более длинные диапазоны позволяют передавать данные внутри зданий, но обладают более низкой скоростью и планируются для доставки конкретным абонентам.
Поэтому для конечных абонентов реальная скорость передачи предполагается на уровне 1-2 Гбит/с с задержкой в 1 миллисекунду. Так ли это много в сравнении с текущими 100 Мбит/с при 10 мс задержки у 4G?
На самом деле нет, поскольку для больших скоростей LTE Advanced на данный момент просто не готова инфраструктура: его скорости упираются даже не в число одновременных подключений, а в отсутствие магистральных сетей необходимой скорости.
Внедрение 5G потребует ещё большего, что вряд ли появится в ближайшее время.
Один из диапазонов и вовсе предполагается оставить для умной техники и прямых подключений между IoT-устройствами: именно в нем реализуется большое число одновременных подключений и минимальные задержки — за счет снижения скорости и размера единовременно передаваемого пакета.
Что сейчас происходит с 5G в России
В России, на первый взгляд, ситуация с внедрением 5G как минимум не хуже. Первые тесты технологии Pre-5G проведены в 2016-2017 «МегаФоном» совместно с Huawei, в результате была достигнута скорость 35 Гбит/с.
На данный момент опытные закрытые тестовые зоны действуют в Иннополисе и в Сколково. Первая полностью создана силами Huawei, вторая разработана и эксплуатируется при совместном участии «Ростелекома», Nokia и фонда «Сколково».
Первую общественную тестовую зону 5G‐интернета планируется запустить в Москве в 2019 году на территории Морозовской детской городской клинической больницы.
Причем в Москве для создания сетей 5G уже существует инфраструктура: для подключения базовых станций планируется использовать технологическую платформу МГТС 10G-PON («МТС» с Nokia).
Что ещё заметнее и важнее для создания полноценной сети пятого поколения, в стране существует «Национальный исследовательский институт технологий и связи», который проводит испытания и тестирования сетей 5G на российском (!) оборудовании и занимается анализом радиочастотного спектра для стандарта 5G.
Несмотря на радужное начало, в России появление нового типа связи на грани полного провала. Как и LTE Advanced.
Дорожная карта проектирования и внедрения 5G
Согласно «Концепции создания и развития сетей 5G/IMT-2020 в РФ»:
- диапазон 790-862 МГц выделен для сетей LTE-Advanced, задействован Воздушной Радионавигационной службой;
- диапазон 880-960 МГц выделен для GSM, 3G и LTE-Advanced, задействован Воздушной Радионавигационной службой;
- диапазоны 1,8-2,1 ГГц выделен LTE и 5G, задействован радиорелейными линиями и Минобороны РФ;
- диапазон 2,3-2,4 ГГц выделен 5G, ограничен для мобильного беспроводного доступа отечественного производства, Минобороны и МВД;
- диапазон 2,5-2,69 ГГц выделен LTE-Advanced, ограничен локально радиолокационными станциями;
- диапазон 30 ГГц и выше выделен для 5G, локально используется Минобороны.
Оставшиеся полосы частот обеспечивают, по мнению экспертов, недостаточное покрытие в наиболее важном, «городском» 5G среднего диапазона.
Микроволновые частоты свыше 30 ГГц относительно свободны, но не имеют практического значения для живых частных пользователей в пределах городской черты.
Проблемы 5G: торговые войны и вред для здоровья
Судя по всему, подобные проблемы пока не грозят новому стандарту связи только в Китае. Возможные перспективы роста и связь стандарта с «Интернетом вещей» заставляют проявлять регулирующие органы нездоровый интерес.
Как ни странно, в России регулирование 5G со стороны правительственных органов получило «зеленый свет». Однако наличие огромного числа военного и научно-исследовательского оборудования, работающего на соседних частотах, составляет большую проблему.
Аналогичные вопросы к внедрению будут во многих странах: миллиметровые волны активно используются для радиолокации, а диапазон 2-5 ГГц часто забит радиопереговорами спецслужб.
Но главный антипример касательно внедрения 5G — ситуация в США, где все частоты под 5G государство планирует национализировать для подконтрольного распределения, что может привести к тотальному контролю — как экономическому, так и политическому.
Что еще хуже, это в теории может позволить спецслужбам установить тотальный контроль в информационном пространстве.
Плоды уже есть: из всех тендеров уже выпал Huawei, обладающий наибольшим потенциалом для раннего внедрения (кстати, его вывели из участия в частотных аукционах Берлина).
Ранее с ними сотрудничал Intel, вынужденный отказаться от работы с китайской корпорацией. В одиночку развитие стандарта будет значительно сложнее.
Реальные достоинства 5G-соединения
Не стоит забывать, что миллиметровые волны признаются вредными для человека. Особенно при той мощности, что необходима для реализации обязательных возможностей 5G.
Интересно, что пока медики ссылаются на отсутствие статистики и уверяют в полной безопасности этой связи, хотя вред радиолокационных лучей известен уже давно.
Когда покупать устройство с поддержкой 5G?
Торговые войны серьезно замедлят разработку единого стандарта 5G и его внедрение. А потеряв 2-3 года, он окончательно сдаст позиции более удобной современной версии Wi-Fi.
В ближайший год не имеет смысла ждать что-то большее, чем тестовые зоны 5G. Возможно, в 2020 появятся первые пилотные зоны для работы гражданских серийных устройств и простых пользователей.
Серьезные зоны покрытия появятся не раньше, чем в 2023-2025 годах. К тому моменту 5G-модемы заметно подешевеют и станут привычными. А купленный сегодня смартфон с соответствующей поддержкой дважды устареет.
И это — в лучшем случае, если место 5G не заменит более перспективная технология.
(47 голосов, общий рейтинг: 4.53 из 5)
🙈 Комментарии 24