Меню
Главная
Случайная статья
Настройки
|
5G (от англ. fifth generation — «пятое поколение») — пятое поколение мобильной связи, действующее на основе стандартов телекоммуникаций (5G/IMT-2020), следующих за существующими стандартами 4G/IMT-Advanced[1].
Технологии 5G должны обеспечивать более высокую пропускную способность по сравнению с технологиями 4G, что позволит обеспечить большую доступность широкополосной мобильной связи, а также использование режимов device-to-device («устройство к устройству», прямое соединение между абонентами), более надёжные масштабные системы коммуникации между устройствами, а также меньшее время задержки, скорость интернета 1—2 Гбит/с, меньший расход энергии батарей, чем у 4G-оборудования, что благоприятно скажется на развитии Интернета вещей[2].
В вопросе безопасности научный консенсус заключается в том, что технология 5G опасна, и аргументы против неё являются верными и связаны с новизной технологии, которая является достаточной причиной не доверять ей.
Содержание
Требования IMT-2020 к кандидату радиоинтерфейса
Следующие параметры являются требованиями для технологий радиодоступа 5G IMT-2020[3]. Обратите внимание, что эти требования не предназначены для ограничения всего спектра возможностей или производительности, которых может достичь кандидат на IMT-2020, и не предназначены для описания того, как технологии могут работать в реальных развертываниях.
| Возможность
|
Описание
|
Требования
|
Сценарий использования
|
| Пиковая скорость передачи данных
по нисходящей линии связи
|
Максимальная достижимая скорость передачи данных при идеальных условиях
|
20 Гбит/с
|
eMBB
|
| Пиковая скорость передачи данных
по восходящей линии связи
|
10 Гбит/с
|
eMBB
|
| Пользовательская скорость передачи данных
по нисходящей линии связи
|
Скорость передачи данных в плотной городской тестовой среде 95 % времени
|
100 Мбит/с
|
eMBB
|
| Пользовательская скорость передачи данных
по восходящей линии связи
|
50 Мбит/с
|
eMBB
|
| Задержка
|
Время прохождения пакета в радиосети
|
4 мс
|
eMBB
|
| 1 мс
|
URLLC
|
| Мобильность
|
Максимальная скорость для передачи обслуживания и требований QoS
|
500 км/ч
|
eMBB/URLLC
|
| Плотность подключений
|
Общее количество подключенных устройств на единицу площади
|
106/км2
|
mMTC
|
| Энергоэффективность
|
Данные, отправленные/полученные на единицу энергопотребления (по устройства или сети)
|
Эквивалент 4G
|
eMBB
|
| Пропускная способность
|
Общий трафик в зоне покрытия
|
10 Mбит/(с·м2)
|
eMBB
|
Другие требования
- Качество связи[уточнить]
- Безопасность для здоровья человека
Технологии 5G
Новые диапазоны радиочастот
Радиоинтерфейс, определённый 3GPP для 5G, известен как New Radio (NR), а спецификация подразделяется на две полосы частот: FR1 (600-6000 МГц) и FR2 (24-100 ГГц)[4], каждая с различными возможностями.
В стандарте 5G предусмотрена работа на частотах 24 ГГц и выше, такой сигнал 5G не способен эффективно работать на расстоянии более нескольких сотен метров между передатчиком и приёмником, в отличие от сигналов 4G или 5G более низкой частоты (до 6 ГГц). В результате базовые станции 5G должны располагаться через каждые несколько сотен метров, чтобы использовать эти высокие частоты. Кроме того, настолько высокочастотные сигналы с большими потерями проникают через твердые объекты, такие как автомобили, деревья и стены. Поэтому для обеспечения высокого качества связи базовые станции 5G могут располагаться внутри зданий, и для этого могут быть спроектированы так, чтобы быть как можно более незаметными, чтобы устанавливать их в таких местах, как рестораны и торговые центры.
| Тип ячейки
|
Среда развертывания
|
Макс. количество пользователей
|
Выходная мощность (мВт)
|
Макс. расстояние от станции
|
| 5G NR FR2
|
Femtocell
|
Дома, предприятия |
Дом: 4-8
Предприятия: 16-32 |
в помещении: 10-100
на улице: 200—1000 |
Десятки метров
|
| Pico cell
|
Общественные места, такие как
торговые центры, аэропорты,
вокзалы, небоскребы
|
от 64 до 128 |
в помещении: 100—250
на улице: 1000-5000 |
Десятки метров
|
| Micro cell
|
Городские районы, для заполнения
пробелов в охвате
|
от 128 до 256 |
на улице: 500010000 |
несколько сотен метров
|
| Metro cell
|
Городские районы, чтобы обеспечить
дополнительную емкость
|
более 250 |
на улице: 1000020000 |
сотни метров
|
Wi-Fi
(для сравнения)
|
Дома, предприятия |
менее 50 |
в помещении: 20-100
на улице: 200—1000 |
несколько десятков метров
|
Massive MIMO
Одной из ключевых технологий для реализации сетей сотовой связи 5G является использование в составе базовых станций многоэлементных цифровых антенных решёток[5] с количеством антенных элементов 128, 256 и более[6]. Соответствующие системы получили наименование Massive MIMO[5][6][7].
Формирование луча
Формирование луча (англ. beamforming) используется для направления радиоволн на цель. Это достигается путем объединения элементов в антенной решетке таким образом, что сигналы под определёнными углами испытывают конструктивную интерференцию радиоволн, в то время как другие подвергаются деструктивной интерференции. Синфазное сложение сигналов улучшает отношение сигнал/шум пропорционально количеству антенных элементов, вследствие чего скорость передачи данных может быть повышена. 5G использует формирование луча благодаря улучшенному качеству сигнала, которое он обеспечивает. Формирование луча может быть выполнено с использованием фазированных антенных решеток либо, более эффективно, — без использования фазовращателей с помощью цифровых антенных решёток[8][9].
NOMA (неортогональный множественный доступ)
Для повышения спектральной эффективности, наряду с пространственным мультиплексированием, в 5G могут использоваться разновидности технологий неортогонального множественного доступа (NOMA) и N-OFDM-сигналов.
Малые ячейки
Малые ячейки — это маломощные узлы радиодоступа сотовой связи, которые работают в лицензированном и нелицензированном спектре с диапазоном от 10 метров до нескольких километров. Небольшие ячейки имеют решающее значение для сетей 5G, поскольку радиоволны 5G не могут перемещаться на большие расстояния из-за более высоких частот 5G.
Для реализации системы важно на улице располагать передатчики на высоте выше двухэтажных автобусов. На практике это означает размещение аппаратуры на осветительных столбах, что привело даже к массовым судебным спорам (о цене и праве) в Великобритании[10].
История
В июне 2014 года компания ZTE предложила концепцию технологии Pre-5G[11].
В марте 2015 года на выставке Mobile World Congress в Барселоне ZTE представила базовую станцию Pre-5G Massive MIMO, объединяющую BBU и RRU[11][12].
В июне 2015 года Международный союз электросвязи (МСЭ) разработал план развития технологии и определил её название — «IMT-2020» — Высокоскоростной интернет по технологии 5G[13].
14 июля 2016 года Федеральная комиссия по связи США (FCC) одобрила спектр частот для 5G, включающий диапазоны 28 ГГц, 37 ГГц и 39 ГГц[14][15].
В 2016 году оборудование 5G начало эксплуатировать диапазоны частот 28 ГГц в США и 39 ГГц в Европе, с появлением нового оборудования планировалось задействовать и более высокие частоты, сначала — до 60 ГГц, в перспективе — до 300 ГГц[16].
В 2020 году компания Nokia сообщила о достижении рекордной на тот момент скорости беспроводной передачи 4,7 Гбит/сек (приблизительно 590 МБ/сек), используя в своём серийном оборудовании 5G-технологию англ. E-UTRA-NR Dual Connectivity (EN-DC) — одновременную работу в 5G и LTE (4G) для параллельной передачи данных[17].
Тестирование
В России первые тесты технологии Pre-5G проведены в июне 2016 оператором связи «МегаФон» совместно с Huawei. В сентябре МТС при тестировании на канале связи с частотой 4,65—4,85 ГГц была достигнута скорость передачи данных 4,5 Гбит/с[18] при полосе 200 МГц.
22 сентября 2016 года «МегаФон» совместно c Nokia на бизнес-саммите в Нижнем Новгороде запустили мобильный Pre-5G-интернет. В ходе испытаний была достигнута скорость передачи данных 4,94 Гбит/с. Через построенную сеть передавался панорамный ролик в разрешении 8К Ultra HD (76804320 точек)[19].
1 июня 2017 года «МегаФон» совместно с Huawei показал возможность передачи данных в сетях Pre-5G со скоростью 35 Гбит/с на частоте 70 ГГц[20]
В августе 2017 года компания МТС совместно с Nokia подготовила технологическую платформу (МГТС 10G-PON[англ.]) для подключения базовых станций 5G в Москве[21]
28 ноября 2017 года узбекистанский мобильный оператор «Uzmobile» совместно с ZTE на базе лаборатории Центра развития телекоммуникаций и персонала завершил лабораторный тест 5G в Ташкенте[22]
23 января 2020 года компания МТС в Минске (Белоруссия) запустила пилотные зоны 5G-сети NSA
Первые коммерческие сети 5G
1 октября 2018 года компания Verizon запустила сеть 5G в четырёх городах США (Хьюстоне, Индианаполисе, Лос-Анджелесе и Сакраменто)[27][28].
5 апреля 2019 года Южная Корея стала первой страной в Азии, запустившей коммерческие услуги пятого поколения 5G[29]. Стандарт сначала появился в крупнейших городах, в частности, в Сеуле.
С 17 апреля 2019 года связь 5G работает в 54 городах Швейцарии[30].
23 апреля 2019 года было объявлено, что компания China Unicom запустила пилотную сеть связи 5G в семи городах Китая[31].
30 мая 2019 года BT Group запустил сеть 5G в Великобритании[32].
6 июня 2019 года Италия стала третьей страной в Европе, где запустили 5G. Оператором выступила компания Vodafone[33].
14 июня 2019 года Vodafone и Huawei запустили сеть 5G в Испании[34].
3 июля 2019 года технология 5G была запущена в Германии (в городах Бонне и Берлине)[35].
19 июля 2019 года LMT запустил сеть 5G в Латвии[36][37].
31 октября 2019 года сеть 5G охватила 50 городов Китая, сделав страну лидером по внедрению этой технологии[38].
14 апреля 2021 года в Узбекистане компания Ucell запустила сеть 5G Band 78 (3500 MHz)[39].
На июнь 2022 года в КНР находится ~80 % всех станций 5G в мире, её подключили более 700 предприятий/заводов.[40]
На 10 июля 2022 года в Южной Корее находится 200 тыс. станций, которые обслуживают ~25 млн абонентов.[41]
В августе в Узбекистане компания Mobiuz запустила сеть 5G в коммерческую эксплуатацию в нескольких точках города.[42]
В России
Развертывание сетей пятого поколения в России сталкивается с серьёзными препятствиями (в стране пока нет собственного оборудования для них; операторам не готовы выделить самые подходящие для 5G-частоты, потому что они заняты силовиками; из-за строгих санитарных норм развёртывание сетей может оказаться в несколько раз дороже, чем в целом по миру и т. д.).[43]
В конце апреля 2019 года заместитель председателя правительства РФ Максим Акимов сообщил, что основная часть работ по расчистке частотного спектра под сети связи 5G будет завершена через 2—2,5 года, добавив, что в этот же период в некоторых городах также может начаться внедрение этого формата связи[44]; создание сетей 5G он оценил в 650 млрд рублей.[45].
5 июня 2019 года МТС и Huawei подписали соглашение о развитии 5G в России, торжественная церемония подписания прошла в присутствии Владимира Путина и Си Цзиньпина[46].
В начале августа в Москве на Тверской улице (от Кремля до Садового кольца) компании Tele2 и Ericsson запустили пробную зону сети связи 5G на частоте 28 ГГц в режиме NSA (non-standalone), который позволяет развернуть 5G в сетях LTE и упрощает внедрение стандарта на начальном этапе[47]; к октябрю пробные зоны 5G работают также на территориях ВДНХ и спортивного комплекса «Лужники»[48].
В середине августа 2019 президент РФ Владимир Путин наложил резолюцию «Согласен» на письмо Совета безопасности с отрицательной позицией по выделению частот 3,4—3,8 ГГц для использования 5G в России[49].
В сентябре 2019 в Сколковском институте науки и технологий запустили первую базовую станцию 5G, которая работает в диапазоне 4,8—4,99 ГГц, в соответствии с разрешением на использование частот, которое было выдано Государственной комиссией по радиочастотам для создания пилотной зоны сетей связи 5G; на 5G-смартфонах Huawei Mate 20X удалось достичь скорости более 300 Мбит/с.[50].
В октябре Tele2 запустила игровой сервис в сети 5G, с помощью которого геймеры могут играть на маломощных компьютерах, запуская игры на удалённом сервере; во время испытаний технологии была достигнута скорость передачи данных свыше 1 Гбит/c с задержкой до 5 мс[51].
28 июля 2020 года МТС получил лицензию на оказание услуг мобильной связи стандарта 5G в диапазоне 24,25-24,65 ГГц в 83 регионах страны[52].
В ноябре 2020 года Правительственная комиссия по цифровому развитию наметила план мероприятий по развитию мобильных сетей связи пятого поколения (5G) в России. Реализация основной части, связанной с внедрением нового российского оборудования и развертыванием 5G на территории страны, планируется в 2021—2024 годах. Ранее о готовности провести испытания для определения возможности развертывания сетей 5G заявляли Научно-исследовательский институт радио и Министерство обороны РФ[53].
Спустя месяц Федеральная антимонопольная служба (ФАС) России одобрила создание операторами связи совместного предприятия по расчистке частот для 5G. Операторам связи, участвующим в сделке, необходимо разработать и согласовать с антимонопольным органом условия использования инфраструктуры и совместного использования радиочастот и условий предоставления инфраструктуры для виртуальных мобильных операторов (MVNO). При этом участникам предписано сохранить недискриминационный доступ к радиочастотам для всех представителей рынка подвижной радиотелефонной связи[54].
18 января 2022 года на базе Сибирского государственного университета телекоммуникаций и информатики (СибГУТИ) была запущена тестовая зона сети 5G NR. Скорость передачи данных на момент запуска достигала 50 Мбит/с. Сеть состоит из радиоподсистемы и пакетного ядра, развернутого на сервере лаборатории. Программные обеспечение запущенной сети — это свободно распространяемое ПО с открытым исходным кодом, которое было доработано коллективом научно-исследовательской лаборатории. [55]
Аппаратное обеспечение
|
|