Стандарт связи будущего поколения 5G будет способен поддерживать интернет-соединение во многих вещах, умных автомобилях и другой технике. Появится новый стандарт связи ближе к 2020 году.

Однако уже сегодня ведется активная разработка соответствующих спецификаций. Уже ясно, что новый формат 5G будет сильно отличаться от 4G. Прежде всего речь идет об увеличении скорости обмена данными для планшетов и мобильных телефонов, а также множестве других устройств, у каждого из которых имеются собственные требования.

5G: предсказания компании Ericsson

Как будет работать технология 5G и для чего вообще ее разрабатывать, если уже сейчас существует сверхбыстрый мобильный интернет? По мнению специалистов компании Ericsson, будущее выглядит следующим образом. Подключенные к сети интернет беспилотные автомобили будут обмениваться между собой информацией. При возникновении аварии автомобиль, который ближе всех находится к месту происшествия, сообщит об этом всем остальным машинам, которые едут за ним. Это даст возможность заблаговременно снизить скорость и рассчитать новый маршрут в случае возникновения пробки. Датчики автомобиля дают возможность более точно измерить погодные условия и отсылать через 5G соединение данные для того, чтобы автомобиль подобрал оптимальный маршрут движения. В сфере общественного транспорта сеть 5G даст возможность учитывать число ожидающих на остановках пассажиров в режиме реального времени. Водитель сможет просто пропустить остановку, на которой нет пассажиров, а диспетчер – направить в места скопления пассажиров дополнительный транспорт. Вся домашняя электроника в эпоху 5G интернета будет взаимосвязана. Сейчас пользователю приходится переносить портативное устройство с собой из комнаты в комнату, чтобы послушать любимое радио или песню, то теперь проигрывающие устройства в разных комнатах будут проигрывать то же самое. Пользователь сможет следить за потреблением энергии любого устройства, и знать, сколько электроэнергии было произведено солнечными батареями. 5G сеть приведет к революции в работе экстренных служб. В экстренных ситуациях она будет обеспечивать надежную связь. При проведении спасательных операций пожарные будут в шлемах с камерами транслировать картину с места происшествия, благодаря чему командование сможет оказывать помощь в сложных операциях.

Технологии 5G

Еще в прошлом году удалось упорядочить большую часть технологий. Но подбор технологий, которые будут обеспечивать их практическое применение, продолжается до сих пор. К ним относятся:

— сверхвысокие частоты: их достижение позволит обеспечить большую скорость работы;

— развивающиеся системы: благодаря пересылке данных крошечными частями работа устройств будет продлена на долгие годы;

— уменьшение задержек: в особенности это касается задач, требующих незамедлительной реакции.

Сеть 5G: скорость

Пока нельзя провести оценку скорости 5G-стандарта по сравнению с предыдущим. Компании Ericsson удалось добиться 50-кратного роста. Скорость работы может достигать 5 Гбит/с. Компании Samsung удалось выйти на показатель 7,5 Гбит/с. Перед партнерством «Евросоюз — Китай» поставлена задача увеличить скорость при использовании стандарта 5G в 100 раз. Японский оператор связи NTT DoCoMo вместе с компаниями Nokia, Samsung, Alcatel-Lucent и Ericsson планирует достичь скорости 10 Гбит/с. Исследователи из университета Сюррея предполагают, что скорость будет увеличена до 1 Тб/с. В следующие 10 лет по ожиданиям ученых скорость мобильных сетей возрастет в 1000 раз. Скорее всего рост скорости потребует использования более совершенного оборудования, а также значительного расширения спектра частот. Процесс распределения частот в Соединенных Штатах Америки уже начался.

Интернет вещей

В результате снижения стоимости подключения все больше устройств получает доступ к Wi-Fi. Концепция, которая предполагает объединение смартфонов, наушников, стиральных машин, светильников и другой техники, называется Интернетом вещей. Ожидается, что к 2020 году в мире будет 26 млрд таких устройств. Число соединений соответственно будет намного больше. Вещи благодаря сенсорам будут способны воспринимать информацию и удаленно выполнять некоторые команды. Такая особенность будет широко использоваться в технологии умного дома, системах безопасности, контроля теплового и электроснабжения, а также в городском планировании. Чтобы интернет-вещей работал как надо, потребуется не такая уж большая скорость подключения. Однако количество устройств будет огромно. Уже имеются выделенные сети, которые используют узкий диапазон частот. Разработчики стандарта 5G также хотят принять участие в данном процессе. Таким образом, телекоммуникационные сети должны будут поддерживать не только пользователей, но и «умные» устройства. Новый стандарт разрабатывается как раз для управления таким разнородным трафиком.

5G: задержки

По всей видимости сеть 5G будет поддерживать даже технологии, используемые в беспилотном транспорте и приложениях дополненной реальности. Информация в этом случае должна поступать в режиме реального времени. В 4G сетях время приема-передачи превышает 10 мс. Это слишком много. Будущий стандарт должен полностью изменить сетевую архитектуру, переместить места хранения информации из дата-центров в конечные узлы, в том числе «умные» устройства. Так, например, движущемуся автомобилю нужна информация о расположении ближайшего транспорта. Сети, которые существуют сегодня, не способны справится с потоком такой информации уже для трех автомобилей. Большие задержки в передачи информации требуют размещения данных. Поэтому отзывчивость сетей нового поколения должна быть максимальной. При этом задержка в передачи информации не будет превышать 1 мс даже при движении терминала со скоростью 500 км/ч. Подобная латентность должна стать главным движущим фактором для создания новых технологий, таких как проведение хирургических операций на расстоянии или управление транспортом в плотном городском потоке.

Равновесие

Положение с определением круга потенциальных возможностей сетей 5G в 2015 году значительно улучшилось. Однако сами технологии еще находятся на стадии разработки. Необходимо определиться прежде всего с тем, какие технологии в первую очередь потребуются при переходе на стандарт 5G, а какие могут быть реализованы позднее. Скорее всего, в 2016 году этого не произойдет. Несмотря на отсутствие уверенности в приоритете технологий, производители по-прежнему пытаются возглавить процесс разработки и реализации технологии 5G. Это позволит им в будущем занять более выгодную позицию.

Компания Verizon Wireless сделала заявление о том, что в Америке первая сеть поколения 5G появится уже в 2016 году.

Новости с фронта

Прототипы сетей 5G уже появились. Первая сеть стандарта 5G была запущена в Южной Корее. Компания SK Telecom провела презентацию технологии на открытии исследовательского центра, который будет заниматься ее развитием. К зимней олимпиаде 2018 года компания планирует построить по всей стране 5G сеть.  В Японии свою 5G сеть планирует запустить NTT DoCoMo. Компания планирует приурочить это к олимпийским играм 2020 года.

5G против Америки

Разработкой стандарта 5G, как и предыдущих стандартов, занимается консорциум 3GPP. Утверждаются данные стандарты ITU или международным союзом электросвязи. Производители тоже не хотят оставаться в стороне. В конце 2015 года многие региональные группы приняли решение каждые полгода собираться с целью выработки общей позиции по развитию стандарта 5G. Такое соглашение было достигнуто осенью 2015 года между Китаем и Европейским союзом. Компании Ericsson и TeliaSonera заключили соглашение о стратегическом партнерстве для обеспечения клиентов сотового оператора в Стокгольме и Таллине доступом к сети стандарта 5G в 2018 году. Немного осталось ждать и того момента, когда первую сеть стандарта 5G запустят в России. Компания MTC и Ericsson подписали договор о совместной работе над развитием технологий пятого поколения. Результатом этого сотрудничества должна стать первая сеть стандарта 5G, появление которой будет приурочено к ЧМ по футболу. За два года до этого планируется реализовать проект LTE-U, который будет использоваться для подключения Wi-Fi точек доступа. Также будет проведено тестирование технологии Ericsson Lean Carrier. Данная технология организует распределение трафика, а также увеличивает скорость передачи данных, улучшает покрытие, снижает помехи и помогает планировать сети. Таким образом, можно сказать, что многие страны сегодня договариваются о сотрудничестве в данной сфере. Исключение составляет только Америка, которая привыкла во всем занимать лидирующие позиции.

4,5G

Чтобы подготовиться к будущему, компания Qualcomm предложила использовать технологию 4,5 G LTE Advanced Pro. Внедрение данной технологии запланировано на следующие четыре года. Благодаря данной технологии компания сможет поддерживать более широкий диапазон частот, необходимых для поддержки стандарта 5G, в том числе и развернутые сети LTE. Это должно увеличить пропускную способность и уменьшить задержки. Особенности сети такого типа заключаются в высокой пропускной способности, поддержке одновременно 32 операторов, распределении сетевого трафика между операторами, 10-кратном уменьшении задержки по сравнению с LTE Advance, использовании ресурсов входящих линий для нужд исходящих, повышение уровня энергосбережения, увеличении мощности сигнала и зоны покрытия. Кроме того, данный стандарт обеспечивает скорость 1 Гбит/с для обмена информацией между автомобилями, а также позволяет сканировать окружение без включения на мобильном устройстве GPS или Wi-Fi.

Технологические барьеры

В институте телекоммуникаций в Берлине ведутся опыты с частотами в диапазоне от 40 до 100 ГГЦ. Компания Samsung в своих экспериментах использует частоту 28 ГГц, компания Nokia – частоту выше 70 ГГц. При работе устройств в миллиметровом диапазоне наблюдается такая особенность, как плохое распространение сигнала. Его мощность с удалением базовой станции существенно падает. Интерференцию сигнала может вызывать даже тело человека. Для того чтобы решить данную проблему, предлагается использовать технологию MIMO или Multiple Input Multiple Output. Данная технология предполагает, что одновременно будет посылаться и отправляться сразу несколько сигналов. Такая технология уже используется в WLAN и LTE. Для высоких частот необходимо использовать Massive MIMO. Это специальная технология оптимизации приема, когда в мобильных устройствах размещаются десятки антенн, а в передатчике сотни.