5G интернет

5G: как работает технология и зачем нам это нужно

Технология 5G в последнее десятилетие приобрела статус наиболее обсуждаемой в обществе. Согласно оценкам агентства Gartner Hype Cycle for Emerging Technologies в августе 2019 года был зафиксирован пик ожиданий в отношении 5G интернета. Чаще всего в таких случаях, информация преподносится фрагментировано, а проверенные сведения достаточно субъективны. В данном материале будет представлена полная информация о технологии 5G в разрезе технических параметров, целей и опыта использования.

О чем мы поговорим:

• Предназначение 5G и история появления технологии;
• Частота 5G - какой диапазон частот будет выделен для 5G;
• Скорость 5G - в чем и на сколько отличие от предыдущих поколений;
• Кому будет актуально обратить внимание на данную инновацию;
• Отдельные кейсы успешной интеграции 5G в бизнес;
• Техническое устройство сетей 5G;
• Какие риски могут сопровождать процесс внедрения сетей 5G, а также какова реальная ситуация на рынке.

Что такое 5G?

Термином 5G принято обозначать новое поколение сетей для передачи мобильных данных. Ключевое отличие этой технологии от общеизвестной 4G проявляется в целом перечне преимуществ:

• Увеличение скорости передачи информации внутри сети;
• Уменьшенная задержка приема-передачи пакетов информации;
• Увеличенное количество устройств, которые могут одновременно находиться в сети без потери качества сигнала;
• Высокий уровень энергоэффективности;
• Увеличенные каналы, позволяющие значительно повысить пропускную способность всей сети;
• Увеличение мобильности пользователей.

Применительно к сетям 5G необходимо отметить один важный нюанс, который представляется в масштабной виртуализации. Эта технология не упирается в классические инновации в техническо-аппаратном обеспечении. Большая часть решений в 5G сосредоточена именно в программных решениях. Технология 5G обеспечивает большую скорость, режим прямого подключения между устройствами при меньших задержках. Для подключения к новым сетям нужны соответствующие 5G модемы.

Принципиальным подходом в новых сетях 5G является продуктовые решения, которые определяют основные параметры мощности. Интересным решением представляется высокая адаптивность данных сетей, что заключается в индивидуальной подстройке параметров к любому подключенному потребителю данных, начиная от рядового пользователя ноутбука, заканчивая производственной площадкой с высокой нагрузкой на сеть.

Традиционный подход, который до анонса 5G сложился внутри индустрии – это последовательное увеличение физических характеристик с каждой последующей версией сети. Применительно же к 5G имеет место быть инновационное решение, которое заключено в новом понимании сетей, как таковых. Это позволит придать значительный импульс к развитию для целого ряда отраслей. На практике, масштабная интеграция новой сети обернется формированием принципиально новых бизнес-процессов и моделей, новых взаимодействий между привычными гаджетами, а также развитием инновационных подходов к производству и сервису.

Как появилась технология?

Прежде всего необходимо отметить, что разделение на поколения применительно к мобильным сетям носит достаточно условный характер. Если представить всю цепочку развития в ретроспективной хронологии, то получается следующая ситуация:

• Технология 1G (дата появления примерно 1980-й год) – аналоговая сотовая связь;
• Технология 2G (дата появления примерно 1990-й год) – первые цифровые подходы, которые интегрировались в сети передачи данных (SMS);
• Технология 3G (дата появления примерно 2000-й год) – впервые в истории цифровых сетей скорость передачи данных превысила 1 Mbps (это такие технологии, как EVDO, HSPA и UMTS);
• Технология 4G (дата появления примерно 2010-1 год) – повсеместное внедрение сетей со скоростью передачи данных до 1 Gbps с масштабной интеграцией стандартов LTE и WiMAX.

Что касается запуска сетей 5G, то тут основным подходом является внедрение единого глобального стандарта. За разработку отвечают мировые лидеры в области технологий передачи данных, которые сводятся к следующим компаниям и организациям.

3GPP

Это целый консорциум, который был основан исключительно для формирования единого стандартного подхода к технологии 3G. Внутри данного объединения представлены ведущие игроки в отрасли, а также ряд регуляторов (развитые страны). Вместе они работают над единым стандартом беспроводной связи.

ITU-R

Это выделенное подразделение в Организации Объединенных Наций, которое специализируется на технологиях коммуникации. Этой структуре подконтролен процесс стандартизации технологий радиосвязи, а также они следят за использованием радиочастотного спектра в международном пространстве.

Старт работы над технологией 5G был дан в 2015-м году, где отправной точкой считается формирование стандарта IMT-2020 (разработчик – ITU-R). Именно внутри данного стандарта заключались основные требования к сетям нового поколения. Предшественником данного стандарта считается ITU-Advanced, на основании него были разработаны сети поколения 4G. Для более полного понимания приведем сравнительную характеристику этих двух стандартов.

Сравнение технологии 4G и 5G представлено на рисунке:

Компания ITU-R регулярно проводит Всемирные конференции по радиосвязи (более распространенное название WRC). Примерно один раз в 3-4 года вся мировая индустрия фокусирует свое внимание на вопросах глобального развития технологий радиосвязи, а также фиксируются стратегические решения по дальнейшим шагам развития.

К примеру, в рамках WRC-15 было принято решение, согласно которому радиочастотный диапазон 3,40-3,60 GHz был зарезервирован в ряде стран-участниц для организации мобильной широкополосной связи (технология MBB). В данный момент именно данные частоты стали фундаментом для развертки на их основе инновационных сетей 5G для рядовых пользователей. Следующая конференция WRC-19 прошла 28.10-22.11.2019, где в повестке значилось дополнительное выделение радиочастотного диапазона свыше 6 GHz под нужды сетей 5G.

Консорциумом 3GPP были сфокусированы усилия относительно технологий радиодоступа (Radio Access Technology), в рамках которого были представлены новые поколения решений для нужд сетей 5G - 5G New Radio или 5G NR. В планах дальнейшей разработки – новые стандарты и спецификации, которые фактически представят будущий облик технологии, как облика мобильной связи. Стартовой точкой стал сборник требований к сетям 5G под названием «Release-15» (выпущен в 2018 году), но интерес представляют и дальнейшие работы «Release-16» и «Release-17».

Частотный спектр

Реклама в интернете чаще всего вводит пользователей в заблуждение. В случае с сетями 5G именно так все и было – маркетологи описывают эту инновация, как повсеместное покрытие с гигабитной скоростью, доступное каждому пользователю на радиочастотах примерно в районе 3 GHz. Ситуация с одной стороны прозаичнее, а с другой стороны намного сложнее.

В первую очередь необходимо понимать, что перемещение устройства приема данных в радиодиапазон с более высокой частотой не влияет напрямую на увеличение скорости, как таковой. Во-вторых, технология не ограничивается ранее упомянутым спектром 3,40-3,80 GHz. В рамках развертки сетей нового поколения будут задействованы такие забытые частоты, как 0,700 GHz и 70 GHz (и даже выше).

Еще один принципиальный момент, который необходимо понимать конечному пользователю – это отсутствие каких-то реально ошеломляющих скоростей. Эта перспектива действительно реальна в будущем, но она относится к этапу повсеместной установки оборудования mmWave. Эта технология подразумевает прием-передачу радиочастотных волн миллиметрового диапазона – они короче, но и гаснут быстрее. С другой стороны их использование и позволит добиться гигабитной скорости на пользовательских девайсах. Использование технологий 5G на существующем оборудовании таких прорывов не обещает.

Становится очевидной потребность в переходе на новые радиочастотные диапазоны – это исключительно нехватка частот в существующих спектрах ниже 6,00 GHz. Операторам нужны свободные частоты с более широкими полосами передачи данных, что и приводит к потребностям в разработке новых стандартов.

5G-интернет работает на отличных от 4G радиочастотах. Радиоспектры устаревающих сетей – 0,8 / 1,8 / 2,6 ГГц, роутер 5G работает в более широком и высоком частотном диапазоне, разбитом на два блока: до 6 ГГц / 6 – 52,6 ГГц.  Они обеспечивают увеличенную пропускную способность, позволяют создавать более масштабные сети. Сигналы на сверхвысоких частотах передаются направленно, поэтому не мешают работе иного беспроводного оборудования. Роутер 5G потребляет меньше электричества, чем 4G, который большую часть энергии расходует впустую – распространяет сигнал во все направления.

Мобильный интернет 5G работает только на новых устройствах со встроенным модемом пятого поколения.

Роутер 5G передаёт и принимает информацию на более коротких радиоволнах, для его работы достаточно компактной антенны, однако её придётся очень точно наводить на излучатель. Новая базовая станция может работать с большим количеством устройств, чем 4G.

Если подходить формально, то в рамках 5G NR выделяется два диапазона:

1 Frequency Range 1

Диапазон FR1 собрал внутри себя все частоты, которые традиционно использовались потребителями в рамках диапазона sub-6 GHz (или другими словами – это полосы, которые лежат ниже 6 GHz). Как уже отмечалось выше, диапазоны частот, которые заняты предыдущими поколениями технологий передачи данных, также будут адаптированы под 5G за счет рефарминга. Стоит обратить внимание на технологии кодирования, которые увеличивают эффективность сразу на +30%, если сравнивать её с аналогичным значением для LTE.

2 Frequency Range 2

Внутри диапазона FR2 содержатся абсолютно новые частоты, которые возникают при использовании волн миллиметрового диапазона. Старт полосы начинается с 24 GHz и может распространяться вплоть до 50 GHz (и даже выше), что определяется регуляторными подходами в конкретной стране и оборудованием оператора связи. У данных диапазонов достаточно малая дальность, а также сниженная проникающая способность. Для поддержания подобной инфраструктуры нельзя использовать классические базовые станции, а необходимо переходить на small cells (большое количество маленьких сотовых ячеек).

Ширина полосы

Шириной полосы регулируется количество данных для передачи, по принципу «чем больше ширина – тем больше данных можно передать за один пакет». Общепринятая мировая и отечественная практика – это выдача в использование полос по 5, 10 и 20 Mhz, которые могут быть интегрированы в единый кластер до 100 Mhz. Существующий диапазон sub-6 Ghz будет постепенно трансформироваться под технологию 5G, соответственно в нем произойдет расширение полосы до кластера 160 Mhz. Если же говорить об инновационном миллиметровом диапазоне, тот тут станет возможным выделение кластеров 300, 400 и даже 800 Mhz, которые будут зарезервированы для фиксированного доступа для передачи данных. Эта информация представлена согласно планам крупнейшего провайдера мобильной связи – Verizon.

Нельзя назвать диапазон FR1 в полной мере однородным на территории различных стран. К примеру, в большинстве стран-лидеров по внедрению коммуникационных технологий (в первую очередь США и Европа) разработчики технологий ориентируются на сетевой диапазон 3,40-3,80 GHz. В странах восточного региона (прежде всего Япония, Китай, а также Российская Федерация) практикуют развертку диапазона FR1 в пределах 4,40-4,99 GHz. Все это происходит исключительно из-за нехватки частот в спектре 3,40-3,80.

Этот фактор является предметом активных дискуссий – все они порождены небезосновательными опасениями в том, что будет возникать дефицит оборудования совместимого для работы в двух диапазонах частот. Кроме этого, будут возникать издержки операторов сотовой связи, с одновременным снижением качества работы. Есть и компромиссные решения, которые, однако, все еще в процессе проработки.

Рефарминг частот

Уникальная технология для сетей 5G – это рефарминг частот. Если рассматривать каждое последующее поколение мобильной связи, то ключевые отличия скрываются не только в измененном диапазоне, но также и в усовершенствованных (или полностью измененных) технологиях кодирования. При этом актуальна и обратная совместимость, где каждое последующее поколение совместимо для работы с предыдущим. Иными словами, станции для LTE или GSM продолжат свое функционирование на базе технологии 5G.

Фактически, рефарминг – это своеобразный способ экономии на технологической инфраструктуре, где неизменным остается покрытие сетями нового поколения. Старт развертки 5G будет происходить на существующем оборудовании, которое поддерживает функционирование сетей 4G (этот процесс будет характеризовать наступление этапа NSA или non-standalone). Далее будут производиться работы по развертке соответствующих технических решений и инфраструктуры, что будет характеризовать наступление этапа SA или standalone. На данном этапе будут в полной мере доступны преимущества 5G.

5G-интернет легко адаптируется к типу контента, при возможности оборудование переходит в режим энергосбережения при передаче на низкой скорости.

Скорость 5G модема достигает 3,6 Гбит/с, пиковая пропускная способность устройств в сетях предыдущего поколения – 600 Мбит/с, пропускная способность премиальных моделей достигает максимум 1 Гбит/с. Причём на скорость 5G стороннее магнитное излучение практически не влияет.

Роутер 5G превратит быстрый интернет в мгновенный: вы забудете о задержках, понятии «время загрузки», сжатие данных для передачи. Высокоскоростная магистраль позволяет объединить миллиарды устройств в одну сверхзащищённую сеть – интернет вещей, где они могут взаимодействовать практически без задержек.

Для кого это актуально

Массмедиа сформировало у рядового потребителя телекоммикационных услуг четкую ассоциацию 5G вместе с высокими скоростями интернета, технологиями умного дома и дополненной реальности, а также с беспилотными летательными аппаратами. Важно понимать, что сети 5G – это в первую очередь сегмент, ориентированный на промышленного и производственного пользователя. Основным заказчиком разработки технологий в данном секторе выступают именно корпорации. В сегменте интернета вещей зафиксирован наиболее стремительный рост объема передаваемых данных и количества устройств.

Опираясь на мировую практику коммерческой интеграции сетей с технологией 5G, можно с уверенностью утверждать, что рост абонентов показывает намного более высокую тенденцию, нежели, чем это было зафиксировано для сетей LTE или 3G. В частности, для последнего планка в 500 000 000 пользователей была достигнута только на временном промежутке в 10 лет. Для LTE этого же объёма пользователей удалось достичь за 5 лет. Аналитики прогнозируют достижение данного показателя в сетях 5G всего за 2-3 года.

Важно также поговорить о концепции network slicing, которая позволяет дифференцировать ресурсы сети под потребности и задачи потребителей из разных сегментов. Фактически происходит виртуальное разделение физической инфраструктуры, где каждому разделенному сегменту выделяются ресурсы и технологии, позволяющие более эффективно решать задачи конкретного объединения пользователей.

Главный недостаток передачи информации на сверхвысоких частотах – плохое преодоление препятствий сигналом из-за малой длины волны. Антенны модема 5G должны находиться в пределах прямой видимости с базовой станцией, что усложняет монтаж беспроводных сетей нового поколения, стоимость их развёртывания из-за использования множества ретрансляторов. Для тех случаев, где добиться прямой видимости не удастся необходимо использовать внешние антенны 5G.

Если обращаться к IMT-2020, то можно выделить три базовых сценария использования мобильной связи 5G:

• eMBB — Enhanced Mobile Broadband / Улучшенная Мобильная Широкополосная связь

На пользовательском уровне потребителей мобильного интернета произойдут изменения в скорости и качестве передачи данных. Для интернета внутри зданий показатель будет зафиксирован на отметке 1 Gbps, а для уличного покрытия – до 300 Mbps. Эти скорости можно будет достичь посредством постепенного запуска обновленного оборудования, которое работает в диапазоне mmWave. Отличительная характеристика в том, что новые антенны будут небольшого размера, opа счет чего отлично впишутся в окружающий городской ландшафт.

• URLLC — Ultra Reliable and Low Latency Communications / Сверхнадёжные коммуникации с низкой задержкой

Этот сценарий относится к тому типу коммуникаций, где критичными параметром выступает как можно более низкая задержка. Это имеет место быть для транспорта с автономным управлением, где при наступлении критической ситуации потребуется задержка сигнала для принятия решения не более 1 миллисекунды. В мировом сообществе ведется активная дискуссия, в рамках которой предлагают заменить данные технологии системами спутниковой навигации.

• мMTC — massive Machine Type Communication / Массовые межмашинные коммуникации

Аббревиатурами IoT и М2М называют обмен данными между отдельными машинами, что представляется отдельным сектором предоставления услуг по технологии 5G. Тут ключевым фактором будет выступать одновременное количество активных устройств в сети, которые по большей части будут промышленного характера. Фундаментальные критерии функционирования в данном случае – это стабильное и надежно работающее подключение в сети. Физически, такими устройствами будут являться датчики, передатчики, сенсоры, считыватели, а также большая номенклатура систем, реализующих функции умного города.

Для использования каждого из представленных слоем необходим свой частотный диапазон, а также специфическая инфраструктура:

• Если брать диапазон частот до 1 GHz, то они имеют прекрасную проникающую способность, opа счет чего их применение оправдано внутри зданий и сооружений. Приоритетными сферами использования такого диапазона является реализация систем М2М и IoT. Кроме этого, такой диапазон целесообразно применять для покрытия территориально удаленных поселков;
• Частота среднего спектра (или mid-band frequencies) от 1 до 6 GHz является достаточно сбалансированной по своим критериям ёмкости и покрытия, что позволяет использовать её на старте первоначальной развертки eMBB с последующим переходом на URLLC и mMTC;
• Волны миллиметрового диапазона от 24 GHz и выше позволяют реализовать все преимущества 5G. В качестве первоочередных зон использования данного диапазона представляются зоны с высокой нагрузкой (хот-споты), а также места, где массово пребывают пользователи.

Обращаясь к разработке Release-16 от консорциума 3GPP, можно говорить о новых сценариях использования, которые могут дополнить список выше:

• Сценарий V2X (или vehicle to everything), который позволит реализовать обмен сигналами между двумя беспилотниками (а также связь с центром управления) в движении, где основной характеристикой будет являться низкая задержка;
• Сценарий satellite access реализующий доступ через спутники.

Вот как комментирует данные сценарии Жижикин Игорь (директор «Tele2 Москва»): «Мы считаем, что отдельные коммерческие технологии сетей 5G будут внедряться уже в 2022 году, когда наберет обороты реализация отдельных проектов цифровой экономики. Это является приоритетом, обозначенным на государственном уровне, где зафиксирована необходимость коммерческого использования сетей 5G в 5 городах-миллионниках к 2022 году, а в 15 городах-миллионниках к 2024-му городу».

Кейсы применения 5G

Можно найти огромное количество успешных историй интеграции технологии 5G в существующие бизнес-процессы – они находятся в открытом доступе в сети. Остановимся на тех, которые представляют наибольший интерес.

Интернет вещей (IoT)

Под данным ёмким термином объединены вместе технологии, поддерживающие умный дом, вычислительные мощности (IIoT), а также инфраструктурные решения, реализующие в себе системы умного города. Для объединения всех устройств и систем в единую экосистему, используется специальная структура, которая характеризуется централизованным контролем с минимальными задержками при удаленном управлении. Для первого спектра сфер применения целесообразно выделить устройства бытового назначения, климатические системы, различные оповестительные приборы. Что касается применения сетей 5G для производственных площадок, то тут в основе всего лежит организация качественной и бесперебойной связи между производственными устройствами и станками, измерительными приборами, а также центрами обработки информации. Это несет в себе большое количество преимуществ для рядовых жителей городов, где развернута подобная инфраструктура – бесперебойный доступ к функционирующим системам (включая транспорт) и т.д.

Беспилотный транспорт

При помощи технологий 5G представляется реальным реализация концепции автономного управления без привлечения оператора. Это может быть доступно в различных сферах – грузоперевозки, службы такси, а также управление сельскохозяйственной техникой. Все вместе это несет в себе увеличенные критерии надежности и безопасности для конечного потребителя обозначенных услуг.

Облачные технологии

Технологии обработки в облачных сервисах позволяют хранить большое количество данных, производить высокоскоростные вычисления, а также моментально загружать и выгружать требуемые данные. Большое распространение в первую очередь такие приложения, которые ранее устанавливались в режиме on-premise. Для рядового пользователя и разработчиков это обернется высокой мобильностью – они смогут производить операции, требующие значительного количества ресурсов, фактически обладая только доступом в интернет.

Здравоохранение

Организация качественных и высокоскоростных каналов связи с далеко расположенными населенными пунктами позволят организовать эффективные коммуникации на случай возникновения нештатных и экстренных ситуаций. Могут быть реализованы сложные операции или диагностические манипуляции, где поток данных высокой четкости будет транслироваться сразу нескольким удаленным специалистам. Интересные возможности открываются для фитнес-браслетов, которые смогут контролировать свои физиологические показатели в режиме «он-лайн».

Виртуальная и дополненная реальность (VR/AR)

В данном аспекте следует рассматривать этот пакет технологий не с точки зрения развлекательных сервисов. Ключевое применение относится к интерактивному обучению, системам навигации, а также к инженерным процессам повышенной сложности.

Если попытаться экстраполировать процесс применения технологий 5G на далекое будущее, то ключевой акцент будет сделан на развитии и повсеместном внедрении умных систем (дом, город, производство и т.д.). Интересной также представляется тенденция развития голосовых ассистентов. Новый виток развития также ждет и развитие технологий искусственного интеллекта, доступ к которому теперь сможет получить гораздо большее количество рядовых пользователей.

Каким образом устроены сети 5G

Как мы уже рассказали в первой части статьи, обычно для развертки сетей нового поколения используется действующая инфраструктура и оборудование (то, на котором работают сети текущего поколения 4G \ LTE). Что касается программных решений, направленных на увеличение скорости передачи данных, то для 5G планируется использование гибкого кодирования и расширенных каналов передачи данных, что позволит увеличить показатели LTE от 25 до 50%.

Таким образом, внедрение сетей 5G будет происходить сразу по двум направлениям – программное и аппаратное, что позволит получить максимум ускорения при переходе на новый стандарт.

Small cells

При переходе к standalone этапу потребуется установка и запуск нового оборудования – обновленных станций и устройств-передатчиков. Как уже говорилось – это будет аппаратура с поддержкой mmWave (короткие волны миллиметрового диапазона), что существенно снизит способность проникать через препятствия, а это, в свою очередь, приведет к уменьшению радиуса покрытия базовой станции. Подобные решения потребуют постройки более плотной инфраструктуры, которая будет строится на принципе малых сот (или small sells).

Мобильная связь реализована через передающие станции, функционирующие на мощности от 20 до 40 Ватт. Тут можно произвести модернизацию, установив более экономичные модели, потребляющие мощность 2-10 Ватт. Именно за счет такой массовой замены можно будет обеспечить массовое покрытие высокочастотного диапазона, вместе с переходом на увеличенные скорости передачи данных (до 1 Gbps).

Сами по себе передатчики с технологией small cells более органично смотрятся в условиях городского ландшафта – их можно будет устанавливать на распространенных объектах (осветительные столбы, стены зданий, общественные остановки). Для того, чтобы вписать передатчики в дизайн-ког города, им можно будет придать любую форму – вплоть до урны или рекламного лайтбокса.

Антенна, работающая по технологии mmWave передает сигнал, который характеризуется достаточно быстрым затуханием и существенным ограничением по направленности (всего до 4 градусов). Все это компенсируется высокой плотностью антенн, которые выступают в роли ретрансляторов и отражателей – сохраняют силу сигнала и маршрутизируют его до конечного устройства у пользователя.

Что касается поддержания стабильности работы технологии small cells внутри зданий и сооружений (когда конструкция создает помехи для распространения), то тут есть специализированная разработка Distributed Antenna System. Для ее реализации базовую станцию монтируют в серверной и организуют проводное соединение с антеннами-передатчиками для каждого помещения.

Beamforming/Massive MIMO

Для технологий радиосвязи есть распространенный термин «beamforming», который описывает процесс формирования луча. Сюда входит, как придание лучу определенного вектора распространения, так и его концентрация с формированием определенных параметров. Данный принцип применительно к стандарту 5G будет реализовываться через технологию Massive MIMO (Multiple-In Multiple-Out), которая позволит не устанавливать избыточные базовые станции в рамках реализации small cells.

Технология Massive MIMO представляет собой совокупность из нескольких базовых станций, которые объединены большим количеством антенн (собранных в единый массив). Это позволяет реализовать адресную передачу сигнала с обслуживанием сразу нескольких пользователей. Позитивные моменты при реализации данной технологии – это уменьшение количества помех, а также увеличение качества сигнала.

Вот как комментирует внедрение данных технологий Меркутов Алексей (руководитель отдела по работе со СМИ ПАО «МТС», Пресс-секретарь Группы МТС): «На сегодняшний день становится абсолютно понятно, что интеграция 5G в существующую систему представляется своего рода эволюцией. С точки зрения экономических расчетов до 2022 года будет производиться фрагментированная развертка сетей 5G, которая будет строиться на существующей инфраструктуре LTE с учетом non-standalone подхода. Общая цепочка перехода будет выглядеть, как LTE-A -> LTE-EVO -> 5G NR. Последний этап будет реализован исключительно за счет внедрения технологий Massive MIMO, Cloud Air и Short TTI».

Виртуализация

Наиболее прогрессивной технологией в новом стандарте 5G представляется виртуализация. Она базируется на таких принципах, как SDN (Software Defined Networks / Программно-конфигурируемая сеть) и NFV (Network Function Virtualization / Виртуализация сетевых функций). Это значит, что классово-ориентированный подход будет реализован исключительно через физическое оборудование, но не программными функциями.

Кроме этого, предполагается использование cloud-технологий, построенных на принципах C-RAN (Cloud/Centralized RAN). Это направление будет отвечать за реализацию функций, которые в предыдущем стандарте были реализованы за счет физического оборудования базовых станций. Как результат, такой подход позволит оптимизировать инфраструктуру, а, как следствие, снизить затраты для операторов мобильной связи.

Очевидно, что реализация платформы на cloud-технологии потребует существенно меньшее количество электроэнергии, чем развертка базовой станции с аналогичным функционалом. За счет того, что концепция C-RAN учитывает геолокацию любого пользователя в сети, будет задействовано активное перераспределение ограниченных сетевых ресурсов.

К примеру, оператор мобильной связи NTT DOCOMO (Япония) планирует за счет использования cloud-технологий снизить энергопотребление на внушительную цифру 75%.

Какие риски несет в себе 5G

Все новые технологии, впервые выходящие на рынок, несут в себе определенные риски и тут 5g не является исключением. На данном этапе сложно сказать, насколько вышеупомянутые риски являются оправданными.

При теоретическом анализе можно выделить следующие основные рискованные моменты.

1. Кибератака

Принцип IoT определяет его подверженность интернет-атакам в той же мере, как и для любых других электронных устройств. Для пользователей сохраниться необходимость в постоянном внимании к безопасности своих девайсов. Для владельцев критичной инфраструктуры (крупные корпорации или государство) потребуется разработка серьезных мер с внедрением многоступенчатой защиты.

2. Частоты могут пересекаться

Технология рефарминга не может решить проблему пересечения частот целиком, поскольку часть диапазонов находится во владении специальных служб (военные, национальная безопасность, космические и полетные ведомства). Чтобы занять тот или иной диапазон, потребуется тщательно проанализировать его принципиальную возможность передачи для общего использования.

3. Влияние на состояние здоровья

Целый ряд общественных и государственных российских деятелей России заявили в 2019-м году о необходимости тщательного изучения влияния сетей 5G на здоровье человека. Данные исследования будут проведены под эгидой Министерства здравоохранения, такими службами, как Роспотребнадзор и Федеральное медико-биологическое агентство (ФМБА). После этого будут сформулированы основные нормативы.

Ситуация на рынке

Аналитическое агентство Gartner указало в своем отчете за 2020-й год, что выручка от сетей 5G увеличилась на 89% по сравнению с аналогичным периодом в 2019-м году. В натуральном выражении – это внушительная сумма 4,2 млрд долларов.

Что касается ситуации на отечественном рынке, то операторы активно вкладываются в развитие инфраструктуры 5G. В период 2020-2027 данные капиталовложения по некоторым оценкам будут лежать в диапазоне от 550 до 610 млрд рублей. Если же учитывать концепцию совместного использования базовых станций, то затраты могут быть чуть ниже – примерно 400-450 млрд рублей.

На мировом же рынке уже вовсю объявляют о тестировании сете нового поколения 5G. Глобальные производители смартфонов и другой электроники уже даже выпустили линейки девайсов, которые поддерживают данную технологию – это LG V50, OnePlus 7 Pro 5G, Samsung Galaxy S10 5G, Moto Z2 Force/Z3/Z4.

Что касается российских операторов сотовой связи, то впереди всех находится «ВымпелКом», который рапортовал о готовности инфраструктуры 5G на территории Москвы и области на 95%. Компания TELE2 также активно проводит установку базовых станций с соответствующей технологией. Сохраняется сложная ситуация с выделением радиочастотного диапазона, поэтому на данный момент трудно сформулировать конкретные планы компаний в направлении развертки сетей 5G.

Многие производители уже представили новые устройства с поддержкой 5G, но еще очень рано планировать их покупку российскому потребителю. Все их преимущества пока что доступны только в онлайн-формате, из-за отсутствия отечественной инфраструктуры.

Рекомендаций для пользователей также нельзя выдать в однозначном формате, поскольку имеет место быть сформированная неопределенность относительно тех частот, которые в РФ будут определены под технологию 5G. Это, в свою очередь, позволит определить перечень гаджетов, которые смогут функционировать. Что касается мирового опыта, то тут 80% стран приняли решение о развертке 5G в диапазоне 3,40-3,80 Ghz. Это определяет, что практически все девайсы изготавливаются именно под этот радиочастотный диапазон.

Тем не менее, есть оптимистичные оценки, касательно появления в следующем году на территории нашей страны первых коммерческих 5G устройств, среди которых, разумеется, смартфоны, очки и шлемы виртуальной реальности, а также специализированные роутеры. Пользователям будут доступны лучшие по сравнению с 4G-флагманами характеристики — большая скорость передачи данных, меньшая задержка. Однако на первых порах было бы наивно ожидать революционного скачка в повседневных сценариях использования.