на какой частоте работает 5 джи
Как это устроено: выбор частот для 5G
5G может совершить реальный переворот в качестве жизни, поэтому интерес к новой технологии намного выше, чем когда-то к 4G. Так, количество компаний, запускающих устройства в первоначальном развертывании, изменилось с четырех для 4G LTE до 20 для 5G. Тестовые запуски и разработка услуг под применение 5G идут по всему миру, в том числе через инкубаторы для привлечения стартапов. Один из них – от МТС – работает и в России.
Есть распространенное мнение, что скорости в LTE всех и так устраивают, и никакой потребности в ускорении до 10 Гбит/с обычному юзеру не требуется. Это не совсем так. Сценарии применения 5G лежат в плоскости подключения инфраструктуры, создания новых возможностей для применения AR и VR, беспилотников и других, скорее, инфраструктурных и бизнес-решений. Ускорение приема-передачи трафика дает возможность быстрее освободить ресурс сети для потребителя, чтобы не сталкиваться с ситуацией, когда при скоплении пользователей страница открывается очень медленно. Нельзя же затягивать с расширением пропускной способности сетей до тех пор, пока абоненты не столкнутся с ухудшением качества связи из-за перегрузки сетей.
Скорость развертывания сетей будет зависеть от того, насколько быстро будет определена часть спектра для работы 5G, и какой она будет.
Объяснить как это работает проще всего на основе традиционного радио. Вы настраиваете свой радиоприемник на волну, например, 97 FM, где вещает определенная станция на частоте 97 мегагерц. Если же вы хотите включить другую радиостанцию, скажем, 103,5 FM, нужно переключиться на нее. То есть две станции никогда не передают по одному и тому же спектру в одно и то же время в одной и той же зоне, иначе они будут создавать помехи друг другу. При этом в другом регионе на частоте вашей любимой радиостанции может быть расположена другая станция, поскольку беспроводные сигналы передаются только на определенное расстояние.
Для полноценного запуска 5G необходим определенный диапазон радиоспектра. Количество спектра, выделенного для 5G, определит, насколько быстрыми будут сети, основанные на этой технологии. Спектр должен быть достаточно универсальным для всех различных сценариев использования, что вероятно будет означать использование нескольких различных полос частот. В целом частоты необходимы в трех диапазонах: до 1 ГГц, 1-6 ГГц и выше 6 ГГц.
Сигнал в различных частях спектра распространяется на определенное расстояние. Длина волны обратно пропорциональна частоте: то есть высокие частоты имеют меньшую длину волны. Например, 30 Гц (низкая частота) имеет длину волны 10 000 км (более 6000 миль), а 300 ГГц (высокая частота) составляет всего 1 мм. Но когда длина волны действительно мала (например, частоты на верхнем конце спектра), она легко может искажаться. Поэтому действительно высокие частоты не могут распространяться так, как низкие. Также на качество соединения влияет и ширина полосы, которая измеряется разницей между самой высокой и самой низкой частотой сигнала. Когда вы перемещаетесь вверх по радиочастотному спектру, чтобы достичь более высоких диапазонов, ширина полосы частот увеличивается, и, следовательно, увеличивается пропускная способность (то есть вы получаете более высокие скорости загрузки).
Например, миллиметровые волны (mmWave, технически охватывает частоты в диапазоне 30–300 ГГц, но чаще относится к полосам выше 24 ГГц) находятся в высокочастотном спектре и имеют преимущество за счет возможности передачи большого количества данных. Но они также легче поглощаются газами в воздухе, деревьях и близлежащих зданиях. Поэтому спектр mmWave не может использоваться для передачи данных на большие расстояния. Эти недостатки частично можно преодолеть за счет направленных антенн, реализуемых на основе технологий как Massive MIMO и beamforming (формирование луча), но на большие расстояния сигнал в этих частотах стабильно распространяться не может. Частоты mmWave также будут использоваться в тандеме с более низкими частотными диапазонами для обеспечения покрытия и емкости, которые потребуются 5G.
Помимо доступных частот mmWave можно очистить уже используемые диапазоны и повторно развернуть их. Этот процесс называется refarming. По сути его можно сравнить с переработкой поля: если поле используется для помидоров, вы не можете посадить туда кукурузу пока не будут убраны все томаты. Этот процесс затрудняет тот факт, что частоты, занятые предыдущими поколениями связи, до сих пор используются. Кроме того, их частотный диапазон ограничен, а чтобы реализовать весь потенциал 5G, воспользоваться преимуществами более высоких скоростей, предлагаемых этой спецификацией, Международная Ассоциация операторов подвижной связи (GSMA) предлагает выделять не менее 100 МГц в средних частотах каждому оператору мобильной связи. Например, China Mobile будет назначено 300 МГц в полосах частот 2,6 ГГц и 4,9 ГГц.
Основной диапазон для пятого поколения связи по всему миру — 3,5 ГГц с общей шириной полосы до 400 МГц в диапазоне от 3,4 до 3,8 ГГц. Он более привлекателен из-за более широкой доступности в целом по миру и большого количества спектра. Его выделение уже согласовано, например, в Европе: европейские регуляторы определили полосу 3,4–3,8 ГГц и планируют гармонизировать ее, чтобы сделать пригодной для 5G. В России ситуация другая: ключевые пользователи этого диапазона — Минобороны и «Роскосмос». Поэтому сейчас рассматривается вариант развернуть 5G в диапазоне 4,4–4,99 ГГц. Его используют Япония и Китай.
Расхождение в выбранных частотах создает ряд проблем. Есть такое понятие как роуминг данных. С этим мы все могли столкнуться, когда вышла первая модель iPhone с поддержкой 4G, но в России этой услугой было воспользоваться нельзя – чип в телефоне был рассчитан на частоты, которые были выбраны для LTE в США. В России же, как и в Европе, 4G работала в другом диапазоне. Аналогичная ситуация может повториться и с 5G, поскольку основной диапазон для развертывания таких сетей в мире – это 3,5 Ггц и миллиметровые волны. И один из крупнейших разработчиков мобильной экосистемы Qualcomm делает чипсеты и модули, рассчитанные на эти диапазоны. Эти же диапазоны поддерживают уже презентованные флагманы с поддержкой 5G, например, Galaxy S10.
Главная задача сейчас определиться с выбором универсального спектра необходимой емкости, иначе все “плюшки”, которые может дать нам эта технология – от развития беспилотников до быстрого трафика – будут отсрочены на неопределенный период.
Денис Панасенко,
руководитель 5G Инкубатора МТС.
Частота 5G сетей в России и в мире — все диапазоны
Частоты 5G в каждой отдельной стране выделяют местные власти. Безусловно, при этом учитывается мнение экспертов и мобильных операторов. С точки зрения технологий, наибольшее значение имеет тот факт, будет ли выделенный диапазон 5G находиться ниже 6 ГГц или выше. Это важно, потому что от длины волны зависит особенности распространения и отражения сигнала, а также дальность работы устройств и базовых станций, плотность подключений и трафика, которую можно использовать.
При этом, есть некоторые сложности для выделения диапазона частот 5G с частотой ниже 6 ГГц, поскольку, там уже работают не только сети 4G и 3G, но и Wi-Fi, который сегодня присутствует в каждом здании. Естественно, что никакие чиновники не будут отдавать эти частоты для запуска сетей пятого поколения, так как, старые стандарты будут востребованы еще минимум 10 лет, а то и больше.
На каких частотах работает 5G в мире сегодня?
Разработчики сетей связи нового поколения хотят использовать широкий спектр частот, в зависимости от задач и подключаемых устройств. Диапазон 700 МГц вместе с 3,4-3,8 ГГц планируется отдать под использование в беспилотных автомобилях, роботах и автоматизированном оборудовании в промышленности. Это связано с тем, что именно в этих частотных диапазонах 5G может передавать данные без задержек и поддерживать максимально устойчивое соединение даже с быстродвижущимися объектами.
Дополнительное преимущество частот ниже 1 ГГц – это легкость и дешевизна построения инфраструктуры, оборудования, а также же гарантировано хорошее покрытие на местности. Скорее всего, именно в этом диапазоне будут работать умные датчики, счётчики и техника, интернет вещей (IoT).
Высокие частоты необходимы для достижения максимальной пропускной способности, вплоть до 20 Гбит/сек. Именно, здесь будут работать устройства 3D-видео, технологии дополненной и виртуальной реальности, связь с использованием голографических и тактильных технологий, мощные облачные сервисы для игр и бизнес-задач.
Плюсы различных диапазонов частот
Легко обеспечить хорошее покрытие территории, сигнал хорошо проникает в здания и внутрь помещений.
Низкая стоимость построения инфраструктуры, требуется меньшее количество базовых станций.
5G частоты в России
Полный спектр частот и диапазонов еще не определен правительством России. Государственная комиссия по радиочастотам (ГКРЧ) рекомендует для выделения и использования частотный диапазон 27,1-27,5 ГГц.
Кроме этого, рассматривается вопрос о выделении диапазонов 694-790 МГц, 3,4-3,8 ГГц, 4,8-4,99 ГГц. В настоящее время, некоторые из них заняты, в том числе Министерством обороны для военных нужд.
Помимо требований российского законодательства, Международный союз электросвязи выдвигает свои требования к стандарту 5G. В их числе:
Для соединения точка – точка планируется также задействовать дополнительные диапазоны 71-76 и 81-86 ГГц. Оборудование и соответствующие стандарты уже разработала компания Huawei.
Что такое 5G, зачем это нам, чем опасно и где найти
Не успев толком добраться до наших смартфонов, связь 5G уже у всех на слуху. Кроме того, вокруг технологии возник один из коронавирусных мифов. Давайте во всём разберёмся — и в мифах тоже.
5G и 4G — в чём разница
Со стандартом 4G мы уже сжились и вполне оценили его плюсы. Казалось бы, куда уж лучше. Оказывается, есть куда. Даже простое сравнение главных показателей 4G и 5G даст вам вполне красноречивую картину.
Скорость передачи данных
В сетях 5G пиковая скорость в 20 раз выше, чем у 4G. Пример для наглядности: пока на устройстве с четвёртым поколением вы скачиваете один фильм в качестве Full HD, ваш сосед с 5G за это время загрузит с два десятка таких же фильмов. И пусть это идеальная ситуация, но и при неблагоприятных условиях всё будет примерно так же: сотовые сети 5G окажутся гораздо быстрее.
Задержка сигнала
Это такой зверь, которого особенно «ценят» любители многопользовательских игр и потоковых видео. Задержка — промежуток времени между вашими действиями на гаджете и реакцией на них со стороны приложения, в котором вы работаете или играете. Этот параметр имеет заметное влияние на качество онлайн-игр, видео и аудиоконференций, которые ведутся через мобильный интернет.
У 4G задержка сигнала составляет около 40 миллисекунд, и этого достаточно, чтобы промахнуться в подвижной игре, даже точно прицелившись: пока система отреагирует, противник уже поменяет местоположение и вы промажете при, казалось бы, верном ударе. Это, конечно же, раздражает.
У сетей пятого поколения задержка в идеале составляет одну миллисекунду и не превышает пяти — разница с 4G минимум в восемь раз. Это очень много.
Ёмкость сети
С каждым днём растёт количество мобильных устройств, которые мы используем в разных целях. Смартфоны, планшеты, ноутбуки, фитнес-браслеты, игровые консоли — все они работают через мобильные сети. Интернет вещей сулит нынешним трудные времена: многочисленные датчики, видеокамеры и прочие устройства, которые активно применяются в умных технологиях, также нуждаются в подключении к мобильной сети. 4G c таким нашествием в обозримом будущем не справится, а вот 5G — вполне.
5G позволяет создать до миллиона подключений на каждый квадратный километр, это на порядок выше, чем у предыдущего поколения сетей.
Ёмкости сети 5G достаточно, чтобы обеспечить связью все наши умные лифты, светофоры, автомобили, медоборудование и т. д. Домашняя сеть 5G избавит вас от подвисаний и торможений личных гаджетов и другой техники: ПК, мобильных телефонов, видеокамер, умных холодильников и т. д. — подключайте их хоть все сразу и наслаждайтесь бесперебойной работой.
Энергоэффективность
Сети 5G смогут работать с маломощными устройствами интернета вещей. Множество микродатчиков и сенсоров будут служить автономно месяцами без смены или подзарядки батареи питания. Это важно, так как обеспечить миллионы доступом к электросети было бы крайне сложной инженерной задачей, часто вовсе не решаемой: она бы свела на нет все плюсы от возникновения интернета вещей.
Степень мобильности
Современный человек на месте не сидит и значительную часть своей жизни проводит в движущемся транспорте — и в эти моменты ему тоже хочется выйти в интернет. Особенно когда предстоит провести несколько часов в поезде. Если это пассажирский состав — ещё ладно, но уже для скоростей «Сапсанов» и «Ласточек» современный стандарт 4G не очень хорош. И снова 5G в приоритете — эта связь может нормально работать даже в японских экспрессах, летящих со скоростью 500 км/ч.
Новому поколению сетей не страшно постоянное повышение нашей с вами собственной мобильности, они обеспечат передачу данных без потери качества.
Области применения 5G
Сети пятого поколения позволят объединить в единую высокоскоростную систему все устройства умного дома. Счётчики, дверные замки, игровые и телеприставки, системы климат-контроля и безопасности — всё это можно будет подключить через мобильную сеть к одному управляющему устройству.
Да что там умный дом — 5G в силах объединить устройства целого умного города. Светофоры, камеры наблюдения, банковские терминалы, паркоматы, навигаторы в автомобилях, арендуемые транспортные средства (в том числе беспилотные) — умные устройства в режиме реального времени будут обмениваться информацией между собой. За счёт этого перемещение по городу станет максимально комфортным и безопасным, заработают новые удобные сервисы, городские коммунальные службы получат современные инструменты мониторинга, что скажется на качестве и эффективности работы.
Владельцы гаджетов, подключённых к 5G, почувствуют невиданную ранее свободу взаимодействия друг с другом. У вас будет практически мгновенный доступ к облачным сервисам, потоковому видео, многопользовательским облачным играм, покупкам в дополненной и виртуальной реальности, совместной удалённой работе в режиме онлайн и многое другое.
Вред от сетей 5G, когда они будут в России, где можно протестировать сейчас
5G и опасность для здоровья
Действующие санитарные нормы по электромагнитному излучению никто не отменял, а потому сети 5G просто не могут быть опаснее существующих сетей связи — базовый принцип их работы один и тот же. Любые сотовые сети опасны только в байках, которым люди верят лишь по незнанию. Шапочки из фольги вам не требуются.
Миф (увы, расхожий) про 5G и коронавирус — лишь один из множества примеров того, как без всяких на то оснований сотовую связь винят в болезнях всех мастей — от головной боли до рака. При этом к нам время от времени приходят даже жалобы на недомогания базовых станций, которые пока не включены.
Где можно протестировать работу 5G в России сегодня
В годах в России было запущено несколько пилотных полигонов для испытаний сетей пятого поколения. Компания МТС получила десять таких зон. В частности, есть зоны на столичной ВДНХ и в Кронштадте. Вот только гаджетов, которые будут работать в тестовых сетях 5G, очень немного, а предназначены эти сети пока для специалистов по связи.
Да, уже сейчас можно найти смартфон с поддержкой 5G. Но в России такой функцией воспользоваться пока негде.
Когда 5G появится в России повсеместно
Сроки коммерческого внедрения 5G в России во многом зависят от предоставления частот, а решение об этом принимает государство. Вряд ли нас с вами ждёт тесное знакомство с 5G в 2020 году. Однако МТС уже получила право развернуть сети 5G по всей стране. Мы предполагаем, что первые коммерческие сети появятся уже в следующем году. Поначалу доступ к новым технологиям получат крупные промышленные предприятия. Постепенно с формированием потребностей и доступностью совместимых устройств доступ к 5G будут получать всё новые и новые пользователи.
В соцсетях пишут, что в эпидемии коронавируса виноваты вышки сотовой связи
Сейчас мелькает много информации о том, что вышки сотовой связи 5G распространяют коронавирус, зомбируют людей и вообще все закончится массовым чипированием и контролем мирового правительства над населением.
Вот пример такого сообщения.
Откуда вообще взялась такая идея? Это же бред?
Аббревиатура 5G расшифровывается как fifth generation — «пятое поколение». При беглом взгляде на ситуацию совершенно непонятно, каким образом можно привязать к распространению коронавируса очередное поколение мобильной связи.
Если копнуть глубже, становится очевидно, что это только эволюция и симбиоз старых мифов, в одном из которых, например, утверждалось, что сети мобильной связи вызывают рак.
Авторы фейка связали диапазон частот сети с процессами в организме человека и предположили, что частоты 5G приводят молекулы кислорода в состояние, при котором они колеблются с частотой 60 Гц. Якобы из-за этого кислород не может связываться с гемоглобином в крови, что вызывает смертельное кислородное голодание.
Разумеется, это неправда.
Зачем вообще нужны 5G-вышки
Каждая страна выбирает разные частоты в зависимости от того, какие сейчас свободны. Увеличение частоты связано с радиусом действия. Чем выше частота, тем короче длина волны и тем быстрее она ослабевает по мере удаления от источника. Но также чем выше частота, тем точнее можно направить сигнал и тем выше скорость его передачи.
Основное отличие сетей пятого поколения от 4G как раз в том, что 5G передает данные на более коротких волнах. Благодаря этому антенны могут быть гораздо меньше тех, что используются сейчас. Одна базовая станция может вмещать больше направленных антенн нового типа и поддерживать на 1000 больше подключенных устройств на квадратный метр, чем 4G.
Как используется частота 60 ГГц
Скорее всего, авторы «новости», приведенной на скриншоте, ошиблись в одной букве. Вероятно, они имели в виду частоту 60 ГГц — это 60 000 000 000 Гц.
Частота 60 ГГц — только одно значение из довольно широкого диапазона частот, на которых могут работать мобильные сети. Эта частота с недавнего времени применяется в домашних и иногда офисных роутерах для усиления безопасности, а также в сетях с небольшим покрытием — и никто еще не задохнулся.
Частота 60 ГГц поглощается атомами кислорода в атмосфере. Из-за этого зона покрытия стандартного роутера — всего около 10 метров. Вряд ли это подойдет операторам мобильной связи.
Зато такая частота позволяет быстро передавать очень большие объемы данных. Ну а тот факт, что она поглощается кислородом, помогает защищать пользователей от несанкционированного перехвата информации: чтобы ее получить, приемник-перехватчик должен работать на той же частоте. Для перехвата информации «по воздуху» злоумышленнику потребуется подойти очень близко к источнику сигнала, а это будет слишком заметно.
Найдите в инструкции, по какому стандарту работает ваш домашний роутер. Скажем, при стандарте 802.11ad как раз используется частота 60 ГГц.
Вредит ли мобильная связь здоровью
Конспирологи и раньше привязывали внедрение новых технологий мобильной связи к инфекционным болезням. Например, вспышку SARS в 2003 году они объяснили внедрением 3G, вспышку свиного гриппа в 2009 году — внедрением 4G, а эпидемию испанского гриппа 1918 года — распространением радио. Но научных подтверждений этому так и не нашлось.
Электромагнитные волны, применяемые для связи, действительно способны оказать воздействие на организм человека. Они нагревают наши тела. Внешние слои кожи способны поглощать радиоволны, выделяя тепло. Когда мы говорим о 5G, речь идет о миллиметровой длине волн, а они практически не способны проникнуть сквозь кожу, отражаясь от нее.
Ни одно исследование не выявило никакой хоть сколько-нибудь надежной взаимосвязи между воздействием мобильных телефонов и, например, развитием рака. ВОЗ выпустила бюллетень, в котором разъяснила отсутствие вреда смартфонов, но на всякий случай отнесла радиочастотное излучение к категории возможных канцерогенов — вместе с маринованными овощами.
Ответы ВОЗ на популярные вопросы о канцерогенахPDF, 139 КБ
5G – где и кому он нужен?
Даже не особо разбираясь в поколениях стандартов мобильной связи, любой наверняка ответит, что 5G — это круче, чем 4G/LTE. На самом деле, все не так просто. Давайте разберемся, в чём всё же 5G лучше/хуже и какие кейсы его использования наиболее перспективны с учетом текущего состояния.
Итак, что же нам обещает технология 5G?
(Источник картинки — Reuters)
Как это работает
Кто знает, как работает 5G – пропустите этот раздел.
Итак, за счет чего мы сможем достигнуть такой быстрой передачи данных в 5G, как описано выше? Ведь это не магия какая-нибудь?
Увеличение скорости произойдет благодаря переходу в более высокий частотный диапазон – ранее незадействованный. Для примера, частота домашнего WiFi составляет 2,4 или 5 ГГц, частота существующих мобильных сетей в пределах 2,6 ГГц. Но когда мы говорим о 5G, то здесь сразу речь о десятках гигагерц. Всё просто: увеличиваем частоту, уменьшаем длину волны – и скорость передачи данных становится в разы больше. Да и сеть в целом разгружается.
Вот наглядный комикс, как было и как будет. Было: 
Будет:
(Источник: IEEE Spectrum, Everything You Need to Know About 5G)
Частота повысилась в десятки раз, поэтому в 5G мы имеем дело с гораздо более короткими, миллиметровыми волнами. Они плохо проходят через препятствия. И в связи с этим меняется и архитектура сети. Если раньше связь нам обеспечивалась большими мощными вышками, которые давали связь на больших расстояниях, то теперь необходимо будет расставить много компактных маломощных вышек повсюду. И учитывайте, что в крупных городах станций потребуется очень много, за счет перекрытия сигнала высотными домами. Так, для уверенного оснащения Нью-Йорка сетями 5G нужно увеличить количество базовых станций в 500 (!) раз.
По оценкам российских операторов, переход на 5G для них будет стоить примерно 150 миллиардов рублей – стоимость, сопоставимая с предыдущими расходами на развертывание 4G-сети, и это даже несмотря на то, что стоимость станции 5G ниже существующих (но их нужно много).
Два варианта сети: стационарный и мобильный
Для уменьшения энергопотребления и повышения дальности используется технология beamforming — динамическое формирование радиолуча для конкретного абонента. Как же это делается? Базовая станция запоминает, откуда и во сколько пришел сигнал (он исходит не только от вашего телефона, но и как отражение от препятствий), и при помощи методов триангуляции высчитывает ваше примерное местоположение, а затем строит оптимальную траекторию сигнала.
Источник: Analysys Mason
Однако необходимость отслеживать положение приемника приводит к небольшому различию для фиксированного и мобильных вариантов использования, и это находит свое отражение в различных кейсах использования (об этом – чуть далее, в разделе «Потребительский рынок»).
Status Quo
Стандарты
Принятого стандарта 5G нет. Слишком сложна технология и слишком много игроков с противоречивыми интересами.
В стадии предложения высокой степени проработки находится стандарт 5G NR (New Radio) от организации 3GPP (3 rd Generation Partnership Project), которая разработала предыдущие стандарты, 3G и 4G. 5G использует два радиочастотных диапазона (Frequency Range, или сокращенно просто FR). FR1 предлагает частоты ниже 6ГГц. FR2 – выше 24ГГц, т.н. миллиметровые волны. Стандарт поддерживает стационарные и движущиеся приемники и является дальнейшим развитием стандарта 5GTF от американского телеком-гиганта Verizon, поддерживающего только стационарные приемники (такой вид услуг называется сетями фиксированного беспроводного доступа).
Стандарт 5G NR предусматривает три сценария использования:
Внедрение
С 2018 проводится масштабное тестирование, например, на зимних Олимпийских играх в Южной Корее. В 2018-м все российские операторы «большой четверки» провели тесты. МТС тестировала новую технологию совместно с Samsung — проверялись сценарии использования с видеозвонками, передачей видео высокого разрешения, онлайн-играми.
В Южной Корее, впервые в мире, 5G сервис был предложен в конце 2018-го. Всемирное коммерческое внедрение ожидается в следующем, 2020-ом году. На начальном этапе будет использоваться диапазон FR1 как надстройка к существующим 4G сетям. Согласно планам Минкомсвязи, в России 5G начнет появляться в городах-миллионниках с 2020-го года. На практике, масштабное развертывание будет определяться возможностью монетизации, и этот аспект 5G пока не ясен.
Сейчас 5G рассматривается телеком-операторами скорее в плоскости маркетинга: иконка 5G на экране телефона однозначно будет плюсом в глазах абонентов телеком-оператора. Показателен анекдотический случай с оператором AT&T, разместившим иконку 5G при отсутствии реальной сети, за что конкуренты предъявили ему судебный иск за обман.
Если хорошо присмотреться, то видно, что иконка на самом деле «5GE» — расшифровывается как 5G Evolution, и внезапно это не 5G, о котором мы думаем, а всего лишь лейбл, придуманный маркетологами для существующей LTE-сети с некоторыми улучшениями.
Чипсеты
Микроэлектронные компании уже инвестировали многие миллиарды долларов в 5G. Микросхемы для 5G NR сотовых модемов предлагает Samsung (Exynos Modem 5100), Qualcomm (Snapdragon X55 modem), Huawei (Balong 5000). Модемы от Intel, нового игрока на этом рынке, ожидаются к концу 2019. Модем Samsung выполнен по 10нм FinFET технологии, и совместим со старыми стандартами, начиная с 2G. В частотном диапазоне до 6ГГц обеспечивает скорость загрузки до 2 Гб/c, при использовании миллиметрового диапазона скорость возрастает до 6 Гб/c.
Телефоны
Практически все производители телефонов на Android объявили о планах внедрения 5G. Samsung представила флагман Galaxy S10 в версии для 5G на выставке Mobile World Congress в конце февраля 2019 г. Уже 5 апреля состоялся его релиз в Корее. В США новинка появилась 16 мая, и там соединение происходит с сетью телеком-оператора Verizon. Подтягиваются и другие операторы: AT&T заявляет о планах выпустить совместно с Samsung второй смартфон во 2-й половине 2019 года.
Потребительский рынок
Кейс 1. Домашний Интернет
Насколько в новинку этот сценарий будет для пользователей? Уже сейчас в некоторых странах перестают пользоваться традиционным домашним проводным интернетом, и переходят на LTE: оказывается быстрее и дешевле пользоваться мобильной связью во всех ситуациях, при наличии удобных тарифов. Такая ситуация, к примеру, сложилась в Корее. И она проиллюстрирована вот в этом комиксе: 
Кейс 2. Массовые скопления людей
Наверняка все бывали в такой неприятной ситуации: приходите на выставку или стадион, и пропадает мобильная связь. И это именно в тот момент, когда хочется запостить фото или написать в соцсети.
Стадионы
Samsung провел тест совместно с японским телеком-оператором KDDI на 30-тысячном бейсбольном стадионе. Используя тестовые 5G-планшеты, удалось продемонстрировать стриминг 4K-видео одновременно на нескольких планшетах.
Стадион – один из трех сценариев, которые проиллюстрированы в демозоне под названием 5G City, расположенной в г. Сувоне (штаб-квартире Samsung). Другие сценарии включают в себя городскую среду (подключение видеокамер, сенсоров и информационных табло) и высокоскоростную точку доступа для доставки HD-видео в движущийся автобус: пока он проезжает мимо точки, успевает скачаться фильм.
Компания Niantic – создатель всемирно известной геолокационной игры Pokemon Go – возлагает большие надежды на 5G. Не так давно в игре появились групповые события – рейды. В рейдах вам нужно скоординироваться с другими игроками, чтобы совместными усилиями победить особенно сильного покемона, и это создает интересные ситуации в реальной жизни. Так, главная легендарная локация игры с самым редким покемоном Mewtwo находится на Таймс-Сквер в Нью Йорке – можете себе представить, какая там способна собраться толпа, состоящая не только из охотников на покемонов, но и просто туристов.
Дополненную реальность также рассматривают как «killer app» для 5G. В этом ролике вы можете увидеть концепт магических поединков в реальном времени, которые сейчас разрабатываются Niantic в новой игре по мотивам «Гарри Поттера». Niantic уже заключила партнёрство с Samsung и операторами Deutsche Telecom и SK Telecom.
Транспорт
Наконец, интересен кейс с поездами. Появилась идея снабдить железную дорогу связью 5G для развлечений и комфорта пассажиров. Исследование Бристольского университета показало: чтобы добиться высокоскоростной бесшовной связи, нужно оснастить железную дорогу точками доступа на расстоянии 800 метров друг от друга!
Пример того, как нужно расставить точки доступа вдоль железнодорожного полотна
Были успешно проведены тесты на поезде, курсирующем возле Токио – их проводила Samsung совместно с телеком-оператором KDDI. В ходе тестов была достигнута скорость 1,7 ГБит/с, и в процессе теста произошло скачивание 8К-видео и загрузка 4К-видео с камеры.
Новые сценарии использования
Но всё это — скорее решение уже привычных нам задач. А что принципиально нового может предложить нам 5G?
Connected car
Основное преимущество – маленькая латентность, позволяющая машинам связываться друг с другом на скоростях до 500 км/ч. В отличии от людей-водителей, машины наконец смогут договориться между собой или с неподвижной инфраструктурой о маневрах, сделав дорогу безопасней. Интересно, что система будет учитывать погодные условия: все знают, что в скользкую погоду тормозной путь длиннее, поэтому и правила в такой системе должны меняться.
Европейская ассоциация 5GAA (Automotive Association) уже объединяет более 100 основных телеком- и автопроизводителей по всему миру с целью ускорить развертывание системы C-V2X (Cellular Vehicle-To-Everything). Основные задачи ассоциации – всеобъемлющая дорожная безопасность и эффективность движения. На безопасность могут рассчитывать также велосипедисты и пешеходы с 5G-смартфонами. Участники движения на расстояниях до 1 км смогут связаться напрямую, при больших расстояниях им понадобится наличие 5G-покрытия. Система обеспечит создание коридоров для полиции и скорой помощи, предусмотрит обмен сенсорикой между машинами, удаленное вождение и прочие чудеса. После запуска C-V2X ассоциация планирует применить полученный опыт в 5G V2X, где замахнется на индустрию 4.0, умные города и все, что движется использует 5G.
Примеры ситуаций, которые можно разрешить при помощи Connected Car. Источник: Qualcomm.
5G позволит связываться не только наземным машинам, но и летательным аппаратам. В этом году Samsung, совместно с испанским интернет-провайдером Orange, продемонстрировал, как удаленный пилот управлял полетом дрона, пользуясь развернутой 5G сетью, и получая видеопоток высокого разрешения в реальном времени. Американский провайдер Verizon в 2017-м купил оператора дронов Skyward, обещает миллионы 5G-подключенных полетов. Дроны компании уже подключены к запущенной 4G-сети Verizon.
Индустрия 4.0
Вообще выражение «Industrie 4.0» придумали в Германии для своей программы модернизации промышленности. Ассоциация 5G-ACIA (5G Alliance for Connected Industries and Automation) со штаб-квартирой в Германии объединяет с 2018 года производственные компании, заинтересованные в использовании 5G. Наибольшие требования к латентности и надежности предъявляет контроль движения промышленных роботов, где время отклика не может превышать десятков микросекунд. Сейчас это решается с помощью Industrial Ethernet (например, стандарт EtherCAT). Вполне вероятно, что 5G поборется и за эту нишу!
Другие применения, такие как связь между индустриальными контроллерами или с человеком-оператором, сенсорные сети, менее требовательны. Сейчас большинство таких сетей используют кабель, так что беспроводный 5G представляется экономически оправданным решением, вдобавок позволяющим быструю реконфигурацию производства.
На практике, экономическая целесообразность приведет к внедрению 5G в наиболее дорогостоящих областях, связанных с оплатой человеческого труда, например, водителей погрузчиков на фабриках и складах. Так, европейская инженерная компания Acciona продемонстрировала автономную роботележку MIR200. Тележка передает 360-видео в высоком разрешении, удаленный оператор поможет ей выехать из непредвиденной ситуации. Тележка использует 5G-технологии Cisco и Samsung.
Технологии дистанционного сотрудничества пойдут дальше. В этом году было продемонстрировано, как хирург-эксперт в реальном времени наблюдает за ходом онкологической операции, происходящей за многие километры от него, и показывает своим коллегам, как лучше производить операцию. По мере усовершенствования технологии, он сможет принять более активное участие, уже непосредственно управляя хирургическими инструментами.
Интернет вещей
Прежде всего, 5G решит проблему с многочисленными и плохо поддерживаемыми стандартами связи Интернета вещей, которая сейчас, по нашему мнению, ограничивает развитие этого направления.
Здесь 5G может предложить следующее:
Завершая эту тему, обратим внимание на следующую интересную возможность. Сейчас зависимость от розетки или необходимость замены батарей ограничивает выбор «вещей». Низкочастотная индуктивная беспроводная зарядка работает лишь на расстоянии в несколько сантиметров. 5G и его направленные миллиметровые волны позволят эффективную зарядку на расстояниях в несколько метров. Хотя существующие стандарты это и не оговаривают, мы не сомневаемся, что инженеры скоро найдут способы воспользоваться этой возможностью!
Возможности для разработчиков
Если вас заинтересовала тема, то куда двигаться дальше?
Связи. Лично познакомиться с 5G-игроками можно будет на ближайших российских конференциях Сколково Startup Village 2019 29-30 мая, Wireless Russia Forum: 4G, 5G & Beyond 2019 30-31 мая, CEBIT Russia 2019 25-27 июня, Smart Cars & Roads 2019 24 октября.
Из академических контактов следует отметить Moscow Telecommunication Seminar проводимый в Институте Проблем Передачи Информации.
Трудоустройство. Помимо сотовых операторов большой четверки, в России есть несколько компаний, планирующих использование 5G в ближайшем будущем. Бизнес-модель ведущего провайдера доставки контента в России и СНГ, компании CDNVideo – плата за объем полученного трафика. Использование 5G, потенциально снижающего эту цену, позволит компании снизить издержки. Компания PlayKey продвигает игры в облаке, неудивительно, что и в ее планах использование 5G.
Open Source, по видимости, будет играть ключевую роль в инфраструктуре. Американский Open Networking Foundation поддерживает 5G. Европейский OpenAirInterface Software Alliance объединяет желающих обойти проприетарные компоненты 5G инфраструктуры. Стратегические направления включают поддержку 5G модемов и software-defined систем, гетерогенные сети и интернет вещей. O-RAN Alliance виртуализирует сети радиодоступа (Radio Access Networks). Реализация ядра сети доступно от Open5GCore.
Станислав Полонский — Начальник управления перспективных исследований и разработок Исследовательского центра Samsung
Татьяна Волкова — Автор учебной программы проекта IoT Академия Samsung, специалист по программам корпоративной социальной ответственности Исследовательского центра Samsung