5G в России: что надо знать? Что такое 5G?

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.

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.

Спорная частота

Для мобильных сетей пятого поколения нужен частотный ресурс низкого и высокого диапазонов. В большинстве стран, где развернуто 5G, используют сантиметровый диапазон 3,4-3,8 гигагерца, который считается наиболее перспективным для коммерческой эксплуатации. Вот только есть проблема — его применяют Министерство обороны и «Роскосмос». И эти ведомства категорически против передачи диапазона гражданским.Здесь есть два решения, оба довольно спорные. Первый вариант — миллиметровый диапазон 26,5-29,5 гигагерца. Этот стандарт называется mmWave и предполагает высочайшую скорость передачи данных. Но с большими оговорками. Так, миллиметровые частоты плохо проходят через стены, а радиус работы базовой станции относительно небольшой. Именно поэтому в США и Китае mmWave эксплуатируется внутри больших общественных пространств — аэропортов, музеев и стадионов. Строить же большую инфраструктуру, основанную на миллиметровых частотах, бессмысленно, для этого нужны базовые станции через каждые сто метров, причем останется проблема с прохождением сигнала через толстые стены.
14 октября 2020, 16:46Диапазон частот 4,8-4,9 ГГц полностью выделят для 5GМинкомсвязи предлагает диапазон 4,8-4,9 гигагерца. Однако оборудование для таких частот в мире практически не производят, ведь базовыми для телекома считаются 3,4-3,8 гигагерца. В этом случае речь идет о создании инфраструктуры практически с нуля, возможно, только силами отечественной промышленности. Операторы связи от этого не в восторге: ведь десятилетиями они строили сеть на зарубежной элементной базе.»Главный вопрос я вижу в том, как в данном случае убедить потребителя (к примеру, «большую четверку») провести фактически полное переоборудование сетей после их многолетней работы с разными зарубежными производителями. Себестоимость российского оборудования, очевидно, будет в разы превышать зарубежные аналоги. Кроме того, сеть обновляют «с запасом» — нет никакого экономического смысла устанавливать то, что морально уступает самому передовому, потому что спустя несколько лет все придется менять», — замечает Алексей Чигадаев, руководитель международных digital-проектов коммуникационной группы iMARS.

Российская 5G

В конце сентября государственная корпорация «Ростех» показала на конференции «Цифровая индустрия промышленной России» отечественную базовую станцию 5G. Функциональный макет состоял из модуля радиопередачи, модуля цифровой обработки и ядра мобильной сети (5GC). Тестовые смартфоны на стенде исправно демонстрировали огромную скорость передачи данных

Разработку базовых станций обещают вести в рамках технологической кооперации российских компаний. Особо подчеркивают, что продукт совместим с оборудованием любого производителя из любой страны, если оно действует в соответствии с международными стандартами. Но вот на какой частоте будет работать российская базовая станция, не говорят.Использование отечественного оборудования при строительстве сетей 5G неизбежно, тем более там, где это связано с безопасностью. «Можно это называть превентивным процессом, можно параллельным, но заниматься собственным оборудованием необходимо, особенно для площадок, имеющих отношение к объектам критической информационной инфраструктуры. Конечно, все импортозаместить не получится, мировой рынок движется быстро. Я бы сравнил это с тем, что где-то в стране используют Cisco, а где-то — «Континент», все зависит от задачи и требований регулирующих органов», — отмечает Игорь Рыжов, эксперт по информационной безопасности АО НИП «Информзащита».»5G — это новая и действительно перспективная технология, которая сейчас находится на старте. В глобальном плане все игроки телеком-рынка и даже целые страны стремятся победить в гонке за 5G, ведь тот, кто быстрее и эффективнее «оседлает цифровую волну», сможет претендовать на технологическое лидерство в долгосрочной перспективе. По этой причине данная технология закономерно находится в фокусе госпрограмм — это новые скорости качественного мобильного интернета, виртуальной и дополненной реальности, 4K-видеостриминга», — говорит Сергей Сидоров, директор департамента инфраструктурных решений и сервиса Oberon.

30 сентября 2020, 10:05В Минпромторге предложили думать не о 5G, а брать сразу вышеВпрочем, и по пути советской автаркии разработчики отечественного оборудования для мобильных сетей пятого поколения вряд ли пойдут.»Вероятно, «Ростех» видит перспективу в этом направлении и выступит оператором совместного предприятия с зарубежными партнерами по развитию российских сетей 5G. Крайне маловероятно, что он начнет изобретать велосипед, скорее всего, будет сотрудничество с лидерами в данной отрасли. Наиболее вероятный кандидат — Huawei. Китайская компания могла бы поставлять исходное оборудование, а «Ростех» дорабатывал бы его, что решало бы проблему локализации оборудования и загрузки российских промышленных мощностей», — считает Виталий Манкевич, президент Русско-азиатского союза промышленников и предпринимателей.»Если выпускать оборудование в международно признанных диапазонах, в частности 3,5-3,8 ГГц, то будет возможность экспорта и, соответственно, вырастут объемы производства, а следовательно, есть шанс снизить цены. Любое уникальное, только для российского рынка, решение погубит идею. Это же относится и к превентивному импортозамещению. Делаем сами, но как все, с соблюдением международных стандартов, протоколов, уровней излучения и порядка использования частот. Попытки уникальных решений только для себя и отечественных сетей приведут к проблемам и увеличению стоимости сети. Население привыкло пользоваться смартфонами иностранного производства и вряд ли откажется от них в угоду отечественным 5G», — рассуждает Денис Петухов, генеральный директор и сооснователь компании CraftTalk.

Особенности и принцип работы

В настоящее время, ещё нет устоявшихся практик использования сетей пятого поколения, но уже сейчас можно отметить преимущественно таких особенностей, как:

полный дуплекс,
massive MIMO,
маленькие соты,
миллиметровые волны с длиной волны 5G от 1 до 10 мм (от 30 до 300 ГГц),
формирование луча.

К числу минусов можно отнести то, что миллиметровые волны не способны легко проходить сквозь стены зданий, а также серьезно затухают в дождь, снег и листопад. Чтобы это обойти эти особенности 5G, будет использована такая разработка, как малые соты. Это миниатюрные базовые станции, которые будут располагаться каждые 250 метров в зоне покрытия. Подобная сеть из тысяч маленьких ретрансляторов от базовых станций, способа обойти все сложности рельефа и погодных условий. Скорее всего, они будут размещены на зданиях и фонарных столбах.

При прямой видимости, дальность 5G можно оценить в 1-2 километра. В городских условиях России, 300-700 метров. Для профессионалов более детальная информация представлена на график ниже.

Ещё одна новая технология 5G сети – это massive MIMO. Например, существующие базовые станции 4G сегодня поддерживают, в среднем, 12 портов. Восемь портов на передачу данных и 4 порта на приём. Базовые станции сети связи 5G могут иметь 100 портов и соответствующее количество узконаправленных антенн. За счёт этого пропускная способность увеличивается в 22 раза.

Ещё более продвинутыми стандарт связи делает технология beamforming или «формирование луча». Эта система сигнализации, развернутая между базовыми станциями, которая помогает определить и задействовать оптимальный маршрут передачи сигнала к конкретному пользователю. Один из её дополнительных плюсов – это снижение помех в передаче данных при использовании большого количества антенн.

Современные смартфоны должны принимать и передавать данные по очереди, если они работают на одной частоте. Либо, если устройство хочет передавать и принимать сигнал одновременно, оно должно делать это на разных частотах. Принцип 5G таков, что все устройства в рамках этой технологии, могут и принимать, и передавать сигналы одновременно. Эта технология имеет название «полный дуплекс». Это удваивает пропускную способность любой сети передачи данных. Минусом полного дуплекса является неприятный эффект эха. Он возникает, потому что передающая антенна мобильного устройства находится рядом с принимающей антенной, которая ловит этот сигнал. Поэтому, во все устройства, по умолчанию, включается технология эхоподавления.

Ульф Эвальдссон (Ulf Ewaldsson), старший вице-президент Ericsson:
Сокращение радиуса действия сот в плотных сетях, а также интеллектуальные возможности «спящего» режима базовых станций, минимизация сигнального трафика при обнаружении сети и синхронизации должны значительно уменьшить энергопотребление в сетях пятого поколения.

Кто придумал 5G?

Над стандартом работало множество международных организаций и коммерческих компаний. Формально, автором разработки можно назвать Международный союз электросвязи. Рабочее название проекта для специалистов — IMT-2020.

Безусловно, новый стандарт ожидают самые высокие и радужные перспективы. Как минимум, в развитых странах вроде США, Китая, Южной Кореи и ряда других передовых игроков на этом рынке, включая Россию.

Трудности 5G в России и при чем тут Минобороны

Операторы по всему миру планируют использовать для 5G средний диапазон с частотами от 3,4 до 3,8 ГГц. В России этот диапазон используют Минобороны и «Роскосмос».

Для построения полноценной сети используют несколько диапазонов одновременно. Базовым слоем используют низкочастотный диапазон 3,5 ГГц. Без него довольно затратно и тяжело строить сети в плотной городской застройке.

Как утверждает Оксюта, сейчас в обсуждении с регуляторами упоминается диапазон 4,9 ГГц как альтернатива 3,5 ГГц. Проникающая способность у него меньше, чем у 3,5 ГГц, а значит, нужно больше инвестиций в строительство новых станций. Экосистема плохо развита именно в этом диапазоне, то есть на данный момент недостаточно оборудования для поддержки 4,9 ГГц. Поскольку сейчас всех интересует, как окупить эти сети и заработать на 5G, то с увеличением срока реализации и затрат на строительство этот вопрос становится еще более актуальным.

Обновлено 31.05.2021 ТекстМелинда Тайжетинова, Иван Макридин Подкаст «Что изменилось?» 5G Кибербезопасность Интернет вещей Умный город IT

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.

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.

Где сейчас 5G?

По прогнозам, к 2024 году к 5G подключится 1,5 млрд человек. Но пока единого стандарта 5G нет — ведется ряд тестирований инфраструктуры и технологий, многие из которых еще разрабатываются. В коммерческой продаже устройств с 5G пока очень мало. Первое время даже устройства с 5G будут работать на рефарминге частот — то есть использовать инфраструктуру, обслуживающую 4G. Но этот стандарт будет более требователен к производителям смартфонов: чтобы его поддерживать, нужна будет куда более мощная батарея. Сейчас покупать смартфон с 5G пока рано — до того момента, пока он станет новым стандартом, еще 3-4 года. 9

В чем отличия от других стандартов?

Новый стандарт использует не только новые технологические, но и программные функции. Во-первых, в 5G используется несколько антенн на приемопередатчиках, поэтому растет скорость и качество сигнала. Сигнал 5G занимает более высокие частоты — это значит, что помех будет меньше, но передатчики должны быть мощнее, а станции — ближе. Во-вторых, в 5G используется network slicing (нарезка сети) — это значит, что в будущем могут появиться логически изолированные сети для определенных задач: например, отдельная — для интернета вещей, а другая — для видеотрансляций. Под каждую задачу выделяются нужные ресурсы и технологии. Так можно будет избежать перегрузок и задержек передачи сигнала. Именно поэтому 5G — это в первую очередь не потребительский тренд (по крайней мере пока), а бизнесовый. 4

В каких странах уже работает 5G-интернет

На момент публикации можно говорить о четырех странах, где на коммерческой основе запустили 5G: США, Южная Корея, Великобритания и Германия.

3 апреля 2019 года усилиями южнокорейских компаний SK Telecom, KT и LG был выпущен первый в мире 5G-телефон. А спустя два дня страна впервые в истории запустила коммерческие услуги пятого поколения. Стандарт сначала появился в крупнейших городах, в частности, в Сеуле, а до конца 2019 года будет расширен до 85% городов.

Провайдеры AT & T и Verizon считаются лидерами по запуску 5G в США. В декабре 2018 года AT & T стал первым оператором связи в США, который запустил основанную на стандартах мобильную сеть 5G, обслуживающую десятки городов, хотя и без устройств с поддержкой 5G. В марте 2019 года Verizon включил основанную на стандартах сеть 5G в Миннеаполисе и Чикаго, также до появления мобильных устройств 5G.

Кроме того, 16 мая 2019 года Verizon начал продавать смартфон Samsung Galaxy S10 5G. Провайдер утверждает, что к концу 2019 года он будет иметь 5G в 30 городах. По состоянию на август 2019 года AT & T развернул 5G в 21 городе США, надеясь расширить список до 30 штатов к концу года.

Великобритания также находится в перечне стран с доступом к 5G. В течение 2019 года провайдеры EE, Vodafone UK, Three UK и O2 UK начали коммерческое развертывание сети нового поколения в Великобритании. Эти операторы используют оборудование от Ericsson, Nokia и Huawei. Three UK объявила о предоставлении неограниченной услуги передачи данных без ограничения скорости и каких-либо дополнительных затрат. Чтобы ускорить развертывание активного оборудования 5G, Vodafone UK заключила соглашение с O2 UK о совместном использовании оборудования, которое можно увидеть с помощью радиоантенн на совместных сетевых площадках.

Германия замыкает список стран с доступным на коммерческой основе 5G. В 2019 году Vodafone Germany и Deutsche Telekom Germany запустили услуги 5G в нескольких городах. Vodafone Germany стартовала с 20 городов и муниципалитетов (включая Кельн и Дюссельдорф), в то время как Deutsche Telekom Germany стартовала только в шести (но включая Берлин и Мюнхен).

Близки к появлению коммерческого 5G-интернета и в Швейцарии. Цель местного оператора Swisscom состоит в том, чтобы сделать Швейцарию страной 5G с общенациональной независимой сетью 5G New Radio (NR), созданной к концу 2019 года. Служба будет работать в полосе 3,5 ГГц. Оператор готовит запуск своей сети вместе с продажей 5G-совместимых смартфонов и подписок.

Не отстают с скандинавские страны. В 2018 году Дания, Финляндия, Исландия, Норвегия и Швеция начали путь к тому, чтобы стать странами с 5G, подписав совместное соглашение. Его цель состоит в том, чтобы создать единый подход к развертыванию 5G в каждой стране и обеспечить объединенную сеть по всему региону. Для этого они договорились о поощрении новых средств тестирования, координации полос частот 5G в разных странах, устранении препятствий для развертывания инфраструктуры и отслеживании развития в таких областях, как транспорт и передовая автоматизация.

Что значит 5 и что значит G?

Под 5G понимают новое поколение мобильной связи. G в названии — просто обозначение поколения, generation. Сети 1G появились в 1980-х — это было первое поколение беспроводных телефонных технологий. В 1991 году появилась сеть со стандартом 2G. Стало возможно шифровать цифровой сигнал, а передавать можно было не только голос, но и текст, и изображения (SMS и MMS). В следующих модификациях 2,5G (GPRS) и 2,75G (EDGE) появился доступ в интернет, а в 3G он стал пакетным и более быстрым. Это был стандарт мобильной связи 2000-х. 4G стал популярен в 2010-х — интернет стал быстрее, с его помощью можно было уже играть в мобильные игры, смотреть длинные онлайн-видео и пользоваться видеосвязью. Теперь на подходе 5G, под которым на самом деле понимается множество технологий и трансформация целых инфраструктур.

Источники