5g чем отличается от 4g

Технология 5G: чем отличается от 4G, где ее можно применять и почему в России с ней все сложно

В городах уже появились автомобили без водителей, крупные сети постепенно отказываются от кассиров в пользу касс самообслуживания, туристы записываются на виртуальные туры, а врачи контролируют проведение операций дистанционно из своего кабинета. Кажется, что будущее уже наступило, но все эти технологии не могут работать без быстрой и стабильной связи, такой как 5G.

В этой статье мы расскажем, чем 5G лучше 4G, в каких сферах новое поколение мобильной связи будет полезно и как с его внедрением обстоят дела в России.

Чем 5G лучше 4G

Главное отличие 5G от четвертого поколения мобильной связи — это скорость. Обычному потребителю в принципе хватает 4G для серфинга в интернете, скачивания фильмов с торрентов и игр. С 5G вместо нескольких минут загрузка может занять меньше секунды.

Пятое поколение мобильной связи выдерживает большее количество устройств. Это означает, что скорость интернета будет оставаться стабильной, даже если человек находится на стадионе с десятками тысяч болельщиков, которые одновременно пользуются сетью.

Помимо высокой скорости и большой пропускной способности, у 5G есть другие показатели, которые отличаются от 4G. Ниже сравнительная таблица четвертого и пятого поколения мобильной связи.

Параметр

4G

5G

30 ГГц — 300 ГГц

Скорость передачи данных

Максимальная пользовательская скорость

Какие есть сценарии использования 5G

Если не вдаваться в подробности, то может показаться, что технология 5G нужна только для потокового воспроизведения видео высокого разрешения, игр в режиме реального времени и мгновенной загрузки главной страницы Habr.

На самом деле 5G даст мощный толчок для развития технологичных решений, таких как интернета вещей, беспилотных автомобилей, телемедицины, дополнительной и дополненной реальности.

Интернет вещей (IoT)

Интернет вещей (IoT) — это технология, с помощью которой любое устройство можно подключить к интернету. Это может быть как фитнес-браслет, так и мусорный контейнер, автомобиль или светофор. Благодаря датчикам и сенсорам устройства могут собирать данные и передавать их без участия человека.

Например, с помощью IoT камеры видеонаблюдения собирают информацию о транспортных потоках и пробках на дорогах, чтобы автомобилисты могли построить оптимальный маршрут. Технология умный дом позволяет управлять инженерными системами дистанционно через приложение или голосом с помощью специальных устройств. Например, у Яндекса есть станция с виртуальным помощником Алиса, а у VK — колонка с Марусей.

Это только малая часть отраслей, где уже сейчас государство и бизнес используют IoT. В 2023 году интернет вещей продолжают активно внедрять в промышленность, робототехнику, логистику и городскую среду. Технология 5G ускорит развитие IoT за счет высокой скорости передачи данных, низкой задержки и возможности подключения большого количества устройств к одной базовой станции.

Телемедицина

Телемедицина использует технологии связи на расстоянии, чтобы предоставлять медицинские услуги. С помощью видеоконференций, мобильных приложений и других каналов пациенты могут консультироваться со специалистами из других городов/стран и получать лечение удаленно. Подобный сервис есть в экосистеме Сбербанка.

За счет высокой скорости интернета с 5G врачи смогут проводить сложные удаленные операции с использованием роботизированных хирургических систем и устройств тактильной обратной связи. Технология расширит возможности совместной хирургии, когда специалисты из разных мест работают над одной процедурой. И позволит отслеживать состояние пациентов, чтобы корректировать их план лечения.

Автономные транспортные средства

Автономные транспортные средства (АТC) могут двигаться без участия человека. Для этого они используют искусственный интеллект, датчики, камеры и другие устройства. Автомобили могут быть полностью автоматическими или иметь возможность переключаться между режимами автономности и ручного управления.

Беспилотники пока остаются чем-то далеким и нереальным, но их уже активно тестируют не только в США, но и в России. В качестве примера можно привести разработку Яндекса. Чтобы автономные транспортные средства были безопасными, им нужно постоянно и быстро обмениваться данными друг с другом, инфраструктурой города и умными дорогами. Для этого как раз пригодится 5G с его возможностями.

С помощью пятого поколения мобильной связи АТС смогут точнее определять свое местоположение на дороге и корректно реагировать на различные ситуации. Операторы транспортной системы будут получать информацию о состоянии автомобилей и управлять ими в режиме реального времени для оптимизации движения на дорогах, а разработчики — быстро обновлять ПО и устранять проблемы.

Виртуальная и дополненная реальность (VR/AR)

Виртуальная реальность (VR) и дополненная реальность (AR) — это две технологии, которые изменяют способ, которым пользователь взаимодействует с виртуальной реальностью.

VR погружает пользователей в виртуальный мир. Для взаимодействия с ним они используют гарнитуру и контроллеры, которые отслеживают движения пользователя и передают их в цифровую реальность.

AR, наоборот, добавляет цифровой контент в реальный мир с помощью мобильных устройств, которые используют камеры и дисплеи. Яркий пример AR-приложения — это PokemonGo. В 2016 году, после выхода игры, все сошли ума и с энтузиазмом ловили виртуальных покемонов. Чемпионаты по PokemonGo проходят до сих пор в разных странах мира.

В перспективе технология 5G улучшит игровой опыт благодаря более реалистичным и отзывчивым виртуальным средам. Разработчики смогут создавать сложные и интерактивные миры, а игроки и пользователи — наслаждаться плавным игровым процессом без задержек.

Использовать AR/VR можно и в других сферах, которые не связаны с игровой индустрией. Например, с их помощью можно обучать хирургов и строителей без риска для жизни или здоровья людей. Создавать виртуальные экскурсии и туры по достопримечательностям разных стран и городов или виртуальные каталоги и демонстрационные залы.

Что происходит с 5G в России

В России технология 5G пока находится на подготовительном этапе. В Москве, Санкт-Петербурге, Нижнем Новгороде, Набережных Челнах, Томске, техноградах Иннополис и Сколково создали ограниченные пилотные зоны. Эти сети с поддержкой 5G разрабатываются операторами связи, включая МТС, Билайн, Мегафон и Tele2.

Пилотные зоны используют для тестирования различных сценариев 5G, например, дистанционное управление роботами и дронами в Сколково, возможности видеонаблюдения и беспроводные офисы. У МТС есть пилотные зоны в Москве, Санкт-Петербурге, Московской и Ленинградской областях, где абоненты с совместимыми смартфонами могут подключиться к сети 5G.

Кроме того, в конце 2021 года в Боткинской больнице в Москве была создана пилотная зона 5G для проведения прикладных исследований и тестирования инновационных медицинских решений.

Почему в России нет коммерческой сети 5G

В то время как 72 страны уже запустили услуги 5G, а более 460 операторов из 137 стран инвестируют в пилотные разработки и испытания, в России еще не запущена коммерческая сеть 5G и на это есть объективные причины.

Недоступность необходимых частот для запуска 5G

Для развертывания 5G нужны определенные частотные диапазоны. В России 3,4-3,8 ГГц используют Министерство обороны и Роскосмос, поэтому они недоступны для коммерческих сетей. В 2022 году «НИИ Радио» и Huawei начали тестировать в Москве оборудование для 5G в диапазоне 6,4-7,1 ГГц.

Переход на отечественное оборудование

Правительство РФ настроено полностью перейти на отечественное оборудование для запуска 5G. Прямо сейчас в стране нет массового производства, которое сможет закрыть потребности страны, но есть рабочие прототипы.

Ростех планирует начать производство базовых станций в 2024 году. В тестовых зонах операторы используют оборудование зарубежных вендоров: Huawei, Nokia и Ericsson. Только в Сколково 5G работает на базе отечественного оборудования в рамках проекта Сколтеха, МТС и Фонда «Сколково».

Большие капитальные затраты и долгая окупаемость инвестиций

CAPEX на развертывание сети 5G в России составляют около триллиона рублей, поэтому операторы и инвесторы должны взвесить возврат инвестиций (ROI) при выделении ресурсов на модернизацию инфраструктуры, включая малые соты, массивные антенны MIMO и пограничные вычислительные комплексы.

Необходимость надежной защиты сетей

Есть опасения, что запуск 5G может станет угрозой для национальной безопасности, так как его мощность и скорость передачи данных могут использовать киберпреступники для шпионажа. В связи с этим в России запустили процесс проверки оборудования 5G на наличие потенциальных уязвимостей.

Правительство РФ обещает запуск 5G к 2024 году

Пока в России еще не запущена коммерческая сеть 5G, но правительство продолжает инвестировать в инфраструктуру и стимулировать разработку отечественного оборудование. Если верить обещаниям Минцифры, то пятое поколение мобильной связи запустят к 2024. Поэтому надеемся и верим, что мы скоро сможем оценить все преимущества новой технологии.

В чем разница между 4G и 5G?

Привет, Хабр! Я учусь по специальности радиотехника. В последнее время многие знакомые спрашивают меня, зачем переходить на технологию 5G и в чем разница между 4G и 5G. Поэтому сегодня представляю вашему вниманию перевод статьи на эту тему.

5G ― это сеть мобильной связи, которая пришла на смену 4G, с улучшенными показателями скорости передачи, покрытия сети и надежности.

Модернизация существующей сети понадобилась, потому что число устройств, требующих интернет-соединения, постоянно растет. Чтобы нормально функционировать, многим девайсам нужна пропускная способность сети, с которой 4G уже не справляется.

5G работает на других антеннах и частотах, дает доступ в интернет большему количеству устройств, минимизирует задержки при передаче данных и обеспечивает сверхбыструю скорость.

5G работает иначе, чем 4G

Новая мобильная сеть не была бы новой, если бы фундаментально не отличалась от существующих. Одно из принципиальных отличий в том, что 5G работает в другом диапазоне радиочастот, чтобы достичь целей, с которыми не справляется 4G.

Радиоспектр разбит на полосы, характеристики которых меняются с ростом частоты. 4G работает на частотах ниже 6 ГГц, в то время как 5G использует крайне высокие частоты в диапазоне от 30 ГГц до 300 ГГц.

Высокие частоты хороши по многим причинам, одна из наиболее важных ― они способны обеспечить высокую емкость сети и большие скорости передачи. Высокочастотные диапазоны пока что не перегружены существующей сотовой связью и в будущем смогут обеспечить растущие требования к пропускной способности сети. Кроме того, передача сигналов на крайне высоких частотах характеризуется четкой направленностью, поэтому радиосигналы в этом диапазоне могут передаваться параллельно с работой других беспроводных устройств, не вызывая при этом интерференцию.

В свою очередь вышки 4G излучают сигнал во всех направлениях, иногда расходуя впустую энергию и мощность на излучение радиоволн в зоны, где подключение не требуется.

5G передает данные на более коротких волнах, а это значит, что антенны могут быть гораздо меньше используемых сейчас, и в то же время обеспечивают более точную регулировку направленности. Поскольку одна базовая станция может вмещать больше направленных антенн, 5G будет поддерживать количество подключенных устройств на метр на 1000 больше, чем 4G.

Это значит, что, когда сети 5G станут широко доступны, данные будут передаваться на крайне высоких скоростях большему количеству пользователей. Точность передачи возрастет, а задержки будут минимальны.

У высоких частот есть и свои минусы. Крайне высокие частоты передают сигнал в пределах прямой видимости между антенной и приемным устройством. Более того, радиоволны этого диапазона сильно затухают при передаче на дальние расстояния, потому что их энергия поглощается гидрометеорами (дождь, туман, снег) и другими объектами.

По этим причинам расположение антенн в сетях 5G должно быть тщательно спланировано. Возможно, это будут маленькие антенны в каждой комнате или здании или большие, расположенные по всему городу. Может даже оба эти типа. Скорее всего, придется использовать много ретрансляторов, передающих радиоволны как можно дальше, чтобы обеспечить поддержку 5G на большом расстоянии.

Еще одно различие между 5G и 4G состоит в том, что сети 5G легко адаптируются к разным типам передаваемого контента и способны переключаться в режим пониженного энергопотребления, когда не используются или когда какое-то устройство работает на низких скоростях, а затем переключаться на более высокую мощность для доставки таких услуг, как, например, HD видео стриминг.

5G намного быстрее, чем 4G

Полоса пропускания ― это количество информации, которая может быть скачана или загружена по сети в единицу времени. Теоретически, в идеальных условиях, данные передаются на пиковых скоростях, если какие-либо устройства и помехи очень мало влияют на скорость.

С точки зрения пиковых скоростей, 5G в 20 раз быстрее, чем 4G. Это значит, что за время, которое требуется для загрузки фрагмента данных в сети 4G (кино, например), его можно загрузить 20 раз по сети 5G. Если взглянуть иначе, вы можете скачать практически 10 фильмов, прежде чем 4G скачает первую половину одного!

Пиковая скорость в сетях 5G достигает как минимум 20 Гбит/с, а для 4G ― 1 Гбит/с. Цифры относятся к устройствам, которые не перемещаются. Скорость варьируется, как только вы начинаете двигаться, например, в машине или поезде.

Тем не менее, эти скорости не являются обычными для устройств в сетях 5G, поскольку зачастую множество факторов влияют на пропускную способность сети. Более важно взглянуть на реалистичные скорости или среднюю измеренную пропускную способность.

Сети 5G пока не используются повсеместно, поэтому мы не можем оперировать реальным опытом, но сети 5G неоднократно тестировались и стабильно показывали минимальную скорость загрузки 100 Мбит/с (домашние сервисы работают на скоростях от 300 Мб/с до 1 Гб/с!)

Скорость зависит от многих переменных, но сети 4G в среднем показывают менее 10 Мбит/с, что делает 5G как минимум в 10 раз быстрее, чем 4G.

Что может делать 5G, чего 4G не может?

С учетом различий в работе технологий, понятно, что 5G прокладывает путь в будущее мобильных устройств и коммуникаций, но что это действительно значит для вас?

С 5G по-прежнему можно отправлять текстовые сообщения, звонить, пользоваться интернетом и передавать потоковые видео.На самом деле, ничто из того, что вы сейчас делаете на своем телефоне в отношении интернета, никуда не денется с переходом на 5G ― сервисы просто будут улучшены.

Веб-сайты будут загружаться быстрее, видео, которые автоматически запускались раньше, станут запускаться еще быстрее (к сожалению?). Онлайн-игры перестанут тормозить, а видео в Skype или FaceTime станет более плавным и реалистичным.

То что сейчас кажется быстрым при работе в интернете, может показаться мгновенным.

Используя 5G в качестве домашней сети, вы сможете одновременно подключить к интернету большее количество устройств без проблем с пропускной способностью. Некоторые домашние интернет-соединения настолько медленные, что просто не справляются с технологиями, появляющимися изо дня в день.

Домашняя сеть 5G позволит подключить смартфон, игровую консоль, умные дверные ручки, гарнитуру виртуальной реальности, беспроводные камеры видеонаблюдения, планшет, ноутбук ― всё к одному маршрутизатору одновременно.

4G не справляется с растущим числом мобильных устройств, в то время как 5G открывает пути технологиям на базе подключения к интернету, таким как интеллектуальные светофоры, беспроводные датчики, носимые устройства и устройства общения между автомобилями.

Транспортные средства, которые получают данные GPS и инструкции по навигации (например, оповещения о дорожном движении), требуют крайне быстрого интернет-соединения ― нереалистично полагать, что 4G справится с этими требованиями.

Поскольку скорость передачи у 5G гораздо выше чем у 4G, есть вероятность того, что для передачи данных не потребуется предварительное сжатие. Это позволит еще быстрее получить доступ к информации, ведь теперь ее не надо распаковывать перед использованием.

Когда же появятся сети 5G?

Пока что мы не можем пользоваться 5G, потому что для мобильных операторов и провайдеров услуг технология в настоящее время находится на стадии тестирования и разработки, а телефоны 5G пока что даже не завоевали популярность.

Точная дата релиза 5G для каждого провайдера или страны не назначена, но большинство из них планируют вводить сети 5G в эксплуатацию в 2019 или 2020 году, за исключением некоторых южнокорейских телекоммуникационных компаний.

5G — это очень опасно? А зачем это нужно? А мой телефон его поддерживает? Отвечаем на стыдные вопросы про сеть нового поколения

В конце июля компания МТС объявила, что первой в России получила лицензию на оказание услуг мобильной связи стандарта 5G. Правда, когда связь нового поколения станет доступна простым абонентам, пока неясно — сначала МТС будет обслуживать бизнес-клиентов и крупные предприятия. Редакция «Медузы» сформулировала вопросы о 5G, которые, может, и стыдно произносить вслух — но ответы на которые очень хочется знать.

Чем 5G отличается от 4G? Просто еще быстрее?

Скорость соединения — самый понятный и заметный параметр, который отличает 5G от 4G с точки зрения простого потребителя. Да, скорость подключения к 5G будет в некоторых случаях в десятки раз выше, чем в типичной ситуации к 4G: можно смело говорить про сотни мегабит и даже гигабиты в секунду (а в теории — даже про 10–20 гигабит).

Другие особенности 5G не так сильно бросаются в глаза, хотя не менее важны: сети должны выдерживать до миллиона устройств на один квадратный километр (4G — до 100 тысяч устройств) и в теории обеспечивать очень низкую задержку сигнала, всего одну миллисекунду против десятков миллисекунд на сетях текущего поколения. Вам едва ли будет это важно просто при использовании телефона — если только вы не на стадионе, вмещающем десятки тысяч человек, — но 5G предполагается активно использовать и для интернета вещей.

Тут эти особенности нового стандарта начинают играть важную роль: на небольшой площади может оказаться огромное количество датчиков, передающих информацию о состоянии инфраструктуры. А беспилотные автомобили, которые в будущем, хочется верить, начнут массово ездить по улицам, смогут очень быстро получать информацию о дорожных событиях и реагировать на них.

Зачем мне на телефоне такая огромная скорость? У меня вайфай дома медленнее, и нормально

Домашний вайфай и правда зачастую сильно медленнее того, что может предложить 5G: по данным сервиса Speedtest на июнь 2020 года, средняя скорость домашнего интернета в России составляла 68 мегабит в секунду. И даже самый дорогой тариф какого-нибудь «Ростелекома» в Москве предполагает до 500 мегабит в секунду — все еще меньше того, что может достичь 5G.

Но вопрос не в том, зачем вам в телефоне такой быстрый интернет (скорее всего, незачем). Вопрос в том, нужен ли вам будет «домашний интернет» по отдельному тарифу, если вы сможете просто подключать ноутбуки, компьютеры и телевизоры напрямую к сети 5G — и получать соединение не хуже, чем по проводу или вайфаю? Особенно это соображение актуально если вы живете в доме, где доступен только один провайдер — и тот предлагает условия хуже, чем конкуренты.

Что вообще такое 5? И «джи»?

5 — это порядковый номер поколения мобильной связи. G — от слова generation, собственно — «поколение». До 5G были (вы не поверите) 4G, 3G, 2G и 1G. Как и все предыдущие поколения, 5G — стандарт сотовой связи. Это означает, что территория поделена на участки, называемые сотами, в которых установлены базовые вышки: телефоны подключаются к этим вышкам, а те уже передают сигнал дальше.

Это будет очень дорого?

Зависит от ценовой политики операторов, но по крайней мере на старте едва ли 5G окажется дешевле 4G. Например, в Южной Корее, где уже 10% абонентов подключены к 5G, на запуске самый дешевый тариф стоил 55 тысяч вон (около 3400 рублей) — и в него входили восемь или девять гигабайт трафика в месяц. За безлимитные тарифы операторы просили от 75 до 130 тысяч вон (от 4700 до 8000 рублей).

В других странах, например в Великобритании и США, некоторые операторы предлагают доступ к 5G без наценки, хотя канадский Rogers планирует брать дополнительные 15 долларов с марта 2021 года. Американский Verizon добавляет 10 долларов к существующему тарифу, а финские операторы делят тарифы не по объему трафика, а по максимальной скорости доступа (самый дорогой — 56 долларов в месяц).

Но главная статья расходов при переходе к 5G — это новый телефон. Существующие 4G-смартфоны и роутеры не могут подключаться к сетям нового поколения, поэтому вам придется купить новое подходящее устройство. Если вы любите Samsung или другие Android-устройства, выбрать новый 5G-телефон будет довольно просто, выбор богат. Если вы хотите 5G-айфон, вам придется подождать — как минимум до осени 2020 года, когда, по слухам, Apple представит первые модели с поддержкой сетей нового поколения.

Где-то в мире, где 5G уже работает, жизнь стала заметно лучше?

Пожалуй, пока рано говорить о сильном влиянии 5G на жизнь людей. Если взять Южную Корею, ставшую лидером по внедрению сетей нового поколения, то из заметных (и очевидных) изменений можно выделить разве что рост объема потребляемого трафика: те, кто сидел через 5G, скачивали в среднем по 33,7 гигабайта в месяц, на 65% больше, чем 4G-абоненты.

В остальном СМИ отмечают только отдельные приложения, которые используют преимущества увеличившейся пропускной способности. Например, речь идет о трансляции бейсбольных матчей с возможностью переключаться между камерами или использовании 5G на фабриках, где новый стандарт позволяет быстро загружать в облако фотографии продукции и анализировать ее на наличие дефектов.

А что за споры в России были с Минобороны за частоты? Они не помешают развитию 5G?

Для начала коротко объясним, почему слово «частоты» особенно важно, когда речь идет о 5G. Мобильная связь, как и любое другое радио (включая тот же Wi-Fi), использует электромагнитное излучение для передачи сигнала. При этом 5G может использовать три диапазона частот, от выбора которых зависят две важные характеристики: скорость передачи данных и способность сигнала огибать разные препятствия.

Когда речь заходит о скорости 5G в несколько гигабит в секунду, то обычно подразумевается применение самого высокого диапазона — от 24 гигагерц и выше. Большой минус этого диапазона состоит в том, что такие волны очень плохо проходят сквозь стены, окна, деревья и даже воздух во время дождя. Как следствие, базовые станции приходится устанавливать очень плотно, через несколько сотен метров друг от друга или даже ближе. Для операторов это очень дорого, а для пользователей оборачивается нестабильностью сигнала при движении: когда техноблогер Маркус Браунли тестировал одну из таких вышек, скорость с 2,1 гигабита в секунду в прямой видимости от нее упала «всего» до 200–300 мегабит в секунду, когда он зашел за угол ближайшего здания.

Компания МТС получила 5G-лицензию именно в этом диапазоне. Возможно, именно поэтому она планирует начать внедрение технологии с крупных предприятий: покрыть отдельный завод или склад быстрыми базовыми станциями будет проще, чем целый город.

Но сеть 5G может также работать в двух других диапазонах: самый низкий, меньше 1 гигагерца, обеспечивает скорости от нескольких десятков до 200–250 мегабит в секунду, зато стабилен на больших площадях. И наконец, средний диапазон, от 1 до 6 гигагерц, обеспечивает среднюю скорость и среднюю степень проникновения.

Полагаться только на самый низкий диапазон особо смысла нет: он обеспечивает соединение на уровне хорошего 4G, может быть, чуть лучше. Операторы обычно используют сочетание двух или трех диапазонов, чтобы достичь баланса между территориальной доступностью и скоростью 5G.

И трудности в России возникли именно со средним диапазоном, а если точнее, с частотами 3,4–3,8 гигагерц, которые используют Минобороны и «Роскосмос». В августе 2019 года Владимир Путин поддержал позицию Совбеза, предложившего не выделять этот диапазон под 5G, рассказывали «Ведомости». Эксперты, опрошенные изданием, подчеркивали, что именно этот диапазон важен для операторов — его активнее других используют в других странах, а значит, и устройств с его поддержкой будет больше.

Правительство и Минкомсвязи предлагают развивать в России 5G в другом диапазоне, 4,4–4,99 гигагерца, хотя операторы отмечали, что подходящего оборудования будет меньше, чем для занятого Минобороны диапазона. В сентябре 2019 года в «Сколтехе» запускали базовую станцию в этом диапазоне. Оператор Tele2 в августе того же года тестировал 5G в высоком диапазоне (28 гигагерц) в центре Москвы.

Когда ждать 6G?

Разработка сетей шестого поколения (разумеется, еще более быстрых, чем 5G) только началась. Предположительно, до начала внедрения 6G пройдет еще около 10 лет.

А мой айфон будет работать с 5G?

Если вы читаете этот текст в августе 2020 года, ответ однозначный: нет. Apple пока не выпускала айфонов (да и вообще устройств) с поддержкой 5G. СМИ ожидают, что первые 5G-айфоны представят уже осенью этого года.

А мой андроид?

Если в названии вашего телефона написано 5G, то да. Например: Samsung Galaxy S20 не работает в сетях нового поколения, а Samsung Galaxy S20 5G — работает.

Поддержку 5G нельзя добавить с помощью обновления операционной системы, поэтому решать придется при выборе нового телефона: планируете ли вы подключать его к новым сетям или 4G будет достаточно.

5G: какие перспективы в России?

Облачный гейминг, интернет вещей и «умные» алгоритмы.

К сетям для интернета вещей очень много вопросов. Основные выглядят так: что такое 5G и чем оно отличается от 2/3/4G? Зачем нам 5G? Какие преимущества мы получим от перехода на новое поколение сетей? Как обстоят дела в России с развитием сетей пятого поколения? Давайте разбираться.

Что такое 5G и чем отличается от 4G?

Начнём с самого простого — с определения. 5G, 4G, 3G — что вообще значат эти цифры и буквы? Всё максимально просто и логично! G — от английского «Generation» (поколение); 1, 2, 3, 4, 5 — порядковый номер поколения.

Обычно в рамках одного поколения существует несколько стандартов мобильной связи. Например, в рамках третьего поколения сетей существует пять стандартов, самые распространённые из них — UMTS и CDMA2000.

1G — это аналоговые мобильные сети, они развивались с начала 80-х. Им на смену в начале 90-х пришли 2G-сети. Они позволяли передавать данные в цифровом виде, поэтому 2G-сети имели более высокое качество связи, могли шифровать передаваемые данные и были безопаснее. Кроме голоса, можно было передавать текст или изображения (SMS и MMS). Самый известный стандарт 2G — GSM.

Между 2G и 3G был промежуточный этап — 2,5G. Помните занятные аббревиатуры GPRS и EDGE? Вот это как раз оттуда. Фактически тут зародился мобильный WAP-интернет, которым уже кое-как можно было пользоваться. Олды вспомнят, как говорится: «ставь класс», если тоже помнишь времена утомительного ожидания загрузки полифонических мелодий и картинок через WAP.

3G выводил передачу данных на принципиально иной уровень — тут уже можно было полноценно пользоваться привычным нам сейчас интернетом на мобильном устройстве: видео смотреть, музыку слушать, вот это всё. Именно повсеместное появление 3G навсегда изменило интернет. Благодаря сетям третьего поколения популярность приобрели стриминговые музыкальные и видеосервисы, а также сервисы вроде Instagram, завязанные на визуальном контенте.

4G призвано увеличить скорость передачи и сделать широкополосный интернет ещё доступнее. 4G — первое поколение сотовых сетей, в котором на первом месте передача данных, а не голоса. То есть в полноценном 4G даже голос преобразуется в пакетные данные и передаётся в таком виде.

И вот мы добираемся до нагоняющего ужас на Викторию Боню 5G.
Для того чтобы сеть соответствовала требованиям пятого поколения, она должна отвечать таким запросам:

• Высокая скорость передачи данных 1-2 Гбит/с;
• Минимальная задержка 1 мс;
• На порядок более высокая ёмкость сети;
• Высокая энергоэффективность;
• Стабильность и надёжность соединения;
• Возможность работать в режиме device-to-device.

Но зачем всё это нужно? Какие применения у 5G? Думаю, с высокой скоростью передачи всё предельно понятно и дополнительных объяснений тут не нужно, двигаемся дальше по списку.

Зачем огромная ёмкость 5G?

Вопрос резонный. У всего, что имеет доступ к интернету, есть свой уникальный адрес IPv4 или IPv6. На данный момент ёмкость протокола IPv4 исчерпана, решить эту проблему может переход на IPv6, но идёт он крайне медленно. 5G может ускорить этот процесс, и, что самое главное, 5G способна обеспечить одновременную и бесперебойную работу миллиардов устройств. Благодаря этому к сети можно будет подключить всё что угодно. С приходом 5G интернет вещей по-настоящему расцветёт. Причём с 5G и IPv6-подключение будет прямое, без посредников, а это, в свою очередь, позволит иметь минимальные задержки при работе.

Где важны эти маленькие задержки?

Благодаря низкой задержке станут возможны по-настоящему автономные автомобили и общественный транспорт. Только представьте: в автобусе сотни датчиков, камеры, лидары, и всё это хозяйство можно напрямую подключить к сети, чтобы управлять автобусом дистанционно. Тут пригодится и ёмкость, и низкие задержки 5G. Теперь таким транспортом можно удалённо управлять из какого-то единого городского центра управления, и город получит идеально работающий общественный транспорт.

Снижение задержек очень важно в телемедицине. С повсеместным внедрением 5G операции на расстоянии будут доступнее, появится возможность проводить их даже в небольших городах.

Практически все предметы «умного» дома бо́льшую часть времени простаивают, а благодаря прямому подключению по 5G и низким задержкам появится возможность задействовать части «умного» дома или IoT-устройства для распределённых вычислений. К примеру, мощнейший суперкомпьютер, состоящий из миллиардов самых различных устройств: «умных» чайников, микроволновок, датчиков и других «умных» вещей. Подобные проекты уже пробуют строить на базе существующих сетей, но 5G поможет повысить эффективность таких систем в разы.

Развитие тонких клиентов

С полноценным распространением 5G развитие тонких клиентов получит толчок.

С 5G вашему смартфону больше не потребуется супермощный процессор, много оперативки и много пространства на диске. Всё, что вам будет нужно в «смартфоне будущего», — сенсорный экран, батарея и 5G-модем. Браузер станет операционной системой. Такие смартфоны будут значительно компактнее, тоньше, легче и при этом смогут жить дольше. Все вычисления будут производиться удалённо на супермощных серверах, но вы этого не заметите, так как их результаты будут отображаться на дисплее мгновенно. Все ваши данные также будут храниться в облаке, но доступ к ним будет настолько быстрым, что вы не почувствуете разницы. Вы сможете запускать очень ресурсоёмкие игры и приложения. А ещё ваш смартфон можно будет обновлять значительно реже, вопрос медленного железа отпадает сам собой.

Благодаря облачным сервисам и возможностям 5G, мы сполна сможем насладиться всеми прелестями облачного гейминга. Думаю, именно с полноценным внедрением 5G-сервисы вроде PlayStation Now, GeForce Now и Google Stadia заменят нам консоли — ну или изменят их до неузнаваемости.

5G-сети неминуемо приведут к развитию нейросетей

Это произойдёт как минимум за счёт роста трафика и объёмов Big Data. Только представьте: каждый утюг, самовар и кроссовки будут генерить потоки данных. А «биг дата» — это пища для нейросетей. В итоге мы получим более «умные» алгоритмы и нейронки. Кто знает, может быть, это приблизит нас на шаг к созданию ИИ.

Что нужно для строительства сети 5G?

В мире применяют комплексный подход, необходимо использовать три группы частот:

• Для покрытия больших территорий — диапазон до 1 ГГц;
• Для покрытия городов диапазон от 2 до 6 ГГц, но наиболее популярные частоты в мире от 3,4 до 3,8 ГГц — бэнд N78;
• Миллиметровый диапазон или mmWave, частоты от 24,25 до 29,5 ГГц — для точечного покрытия мест массового скопления абонентов.

Какие перспективы в РФ?

Ситуация с 5G в России непростая. Проблема в том, что самые удобные для развития 5G частоты от 3,4 до 3,8 ГГц, бэнд N78, заняты военными. Минобороны не горит желанием их освобождать. Поэтому российским операторам приходится использовать альтернативные частоты 4,4–5 ГГц бэнд N79 или 6,7–6,8 ГГц. Эти диапазоны не популярны в мире, так как сигнал с более высокой частотой хуже проходит сквозь препятствия и имеет меньший радиус действия. Поэтому базовые станции, работающие на частотах 4,4–5 ГГц, приходится ставить чаще, это ведёт к росту цены развёртывания сети. Поэтому эти диапазоны не особо популярны и используются как вспомогательные. Следовательно, оборудование для работы на этих частотах стоит дороже.

Поэтому было принято решение разработать отечественное 5G-оборудование. С 2019 года этим занимается госкорпорация Ростех и уже даже демонстрировала рабочие прототипы оборудования.

Минцифры вложит в развитие 5G в России 21,4 млрд рублей

/>Илья Кичаев

Возникает вопрос: что будет с совместимостью наших 5G-сетей, построенных на нашем оборудовании и основанных на частотах 4,4–5 ГГц? Будут ли работать буржуйские смартфоны с нашими отечественными сетями в бэнде N79?

Ответ: да, будут! 4,4–5 ГГц диапазон хоть и редкий, но далеко не эксклюзив России, его активно применяют в Китае и Японии. Поэтому многие смартфоны его уже поддерживают. Это устройства на основе Snapdragon 865 и новее, смартфоны с Kirin 990 и новее и даже iPhone 12 сможет работать в этом бэнде, если Apple разблокирует его на территории России.

Так что 5G-сеть в России рано или поздно будет развёрнута, вопрос только в цене и времени. Оборудование будет дороже, базовых станций придётся ставить больше, что тоже приведёт к удорожанию.

Более того, в России уже полным ходом ведётся развёртывание тестовых зон с покрытием 5G. У МТС тестовые зоны есть в Москве, Санкт-Петербурге и Казани.

«МегаФон» запустил огромную 5G-зону в Санкт-Петербурге. Правда, не уверен, что это можно назвать 5G. Дело в том, что реализована питерская зона «МегаФона» за счёт агрегации несущих частот из диапазонов 2600, 2100 и 1800 МГц. Это позволяет добиться скоростей порядка 250–300 Мбит/с, что до 5G недотягивает. Предельно упрощая, можно сказать, что для подключения вы используете одновременно несколько каналов 4G.

У «Билайна» есть небольшая зона в Лужниках. Tele2 даёт своим московским абонентам возможность попробовать 5G в своём флагманском салоне на Тверской, а также в Казанском метро можно протестировать 5G в миллиметровом диапазоне (24,25–29,5 ГГц).

Нам удалось проверить работу сети 5G от МТС в Москве. Эта тестовая зона доступна всем абонентам МТС с марта 2021 года. Чтобы получить доступ, необходимо иметь смартфон, поддерживающий бэнд N79. Мы использовали Huawei P40 Pro и получили такие результаты: средняя скорость приёма 920 Мбит/с и около 65 Мбит/с на отправку.

Почему люди боятся 5G?

Вопрос риторический, но я попробую дать на него ответ. Людям свойственно с недоверием относиться ко всему новому. Кто-то где-то услышал, что излучение 5G опасно, что оно, словно микроволновка, может поджарить всё живое вокруг базовой станции, а слухи про то, что 5G способствует развитию COVID, и вовсе удивляют и откровенно веселят. Когда слышишь подобное, просто поражаешься тому, во что готовы верить люди. По-моему, на фоне связи 5G и распространения COVID существование русалок, леших и прочей мифической живности выглядит куда правдоподобней.

Слухи, домыслы, незнание и непонимание сути вещей привели к ситуации, которую мы наблюдаем вокруг 5G.

На самом деле, технология безвредна и по своему воздействию на человека не особо отличается от уже существующих сетей мобильной связи или Wi-Fi. Частоты, которые использует 5G, уже давно облучают нас с вами со всех сторон не первый десяток лет. Их около пятидесяти лет используют военные, Wi-Fi-роутеры давно работают в диапазоне 5 ГГц и ещё дольше излучают на частоте 2,4 ГГц. Как видите, спустя десятилетия с нами ничего плохого не произошло.

Опасения по поводу другого, более высокочастотного спектра или микроволнового диапазона (mmWave) и вовсе беспочвенны. Чем выше частота радиоволны, тем меньше у такой волны проникающая способность. Иными словами, радиоволны высокой частоты просто отразятся от вас, а в самом тяжёлом случае дальше кожи вглубь организма не проникнут. Кстати, это свойство высокочастотных радиоволн много лет используется в радиолокации. В частности, полицейские радары, измеряющие скорость движения автомобилей, используют похожий радиочастотный спектр и, опять же, никого полицейский радар ещё не убил.

Надеюсь, страсти вокруг 5G вскоре поутихнут и российские операторы начнут более активно разворачивать сети пятого поколения! 5G — это однозначно благо для всех и каждого. Напишите, что вы думаете по поводу 5G, буду рад с вами вступить в дискуссию в комментариях.

Материал создан на основе сценария к видео «�� Попробовали 5G в Москве! Как поймать и зачем нужно» для тех, кому удобнее читать, а не смотреть.