Мобильная сеть 5G и что мы знаем о ней ?

Массовое внедрение 5G версии «поколения» мобильной связи, эксперты прогнозировали примерно в 2020 году, но на самом деле все развивается намного стремительнее. Стандарт мобильной сети 5G может быть утвержден самое ближайшее время, а запуск и тестирование начнутся уже в 2018 году.

Что можно ожидать от сети 5 – го поколения?

Сегодня огромному числу пользователей мобильной связи с головой хватает мобильной сети 4-го поколения, а именно «4G LTE» сетей, из-за чего, многие скептически относятся к инвестиционным проектам в сеть 5G поколения – а зря)))).

Сами же разработчики утверждают, что для того чтобы развивать «IoT» (Интернет вещей) и тестирования беспилотников, например, автомобили или автобусы с различными инструментами виртуализированной реальности, мощностей сетей 4G четвертого поколения просто недостаточно. 

Стандарт «IoT» и взаимодействие элементов между друг другом, должно быть качественное, обладать высокой пропускной способностью и быть без задержек. Все это позволит управлять умными автомобилями на удаленке, а различные VR сервисы смогут обрабатывать огромные потоки данных от различных датчиков и моделировать разные обстоятельства в реальном времени.

Фанаты всего нового с нетерпением ожидают новых технологий мобильной сети 5-го поколения, например, адепты компании «Apple» с трепетом и нетерпением ожидают выпуск новинки от iPhone. И все просто сходят с ума и гадают, что это будет такое, как это будет реализовано и какие новые функции появятся. Также интернет сообщество уже успело сформировать немного мнений о то, что смогут нам привнести мобильные сети 5-го поколения, давайте разбираться.

Реализация 5G сетей будет осуществлена только в крупных мегаполисах?

Те волны что способны увеличить передаваемые данные во много раз, являются миллиметровыми и не способны пробить даже монолит, а в атмосфере просто на просто затухают. Соответственно, чум у волны выше частотный диапазон, тем меньше будет расстояние уверенной передачи сигнала. Но низко-волновый частотный диапазон занять мобильными сетями 3-го и 4-го поколения.

Примечание: возьмем к примеру, 5Ггц обычный WiFi роутер, которым вы пользуетесь дома, у которого с большим трудом получается обеспечивать связь в квартире.

Например, технологию можно было бы применять на открытых пространствах, в торговых центрах или стадионах. Но тесты в городских условиях прототипов сетей 5-го поколения «5G» показали плохие результаты. 

Стандартные вышки, которые используются для передачи сигналов 3-го и 4-го поколения, конечно обладали возможностью передавать сигналы на большие расстояния, но с архетиктурным строением сети 5-го поколения, такого не получилось из-за использования «small cells», которые применяются для усиления локального сигнала в передающем оборудовании, а максимум то расстояние, которое может достигать от вышки с антенной до устройства пользователя составляет всего на всего не более 100-а метров.

Для тестирования в городах планируется установить на столбы и крыши «малые соты», а построение сети «малых сот» для такого назначения, является нецелесообразным.

Будет ли качественным покрытие в городах?

На самом деле, как уже было сказано выше, чем выше частотный диапазон сигнала, тем труднее будет пробиться до пользовательского оборудования при это не исказившись. 

В связи с этими недостатками, пришли идеи осуществить подход с комбинацией совместного использования существующих сетей с новыми т.е. будущими.

Три варианта технологий передачи данных для комбинирования:

1. Multi-User Multiple Input Multiple Output «MU-MIMO»;
2. Sparse Code Multiple Access «SCMA»;
3. Filtered OFDM «F-OFDM».

1 Технология - Multi-User Multiple Input Multiple Output «MU-MIMO»

Эта технология способна обеспечить независимую и одновременную передачу потоковых данных с различным пользователям. MU-MIMO просто на просто повышает применение и использования частотного спектра, количество одновременных подключений, эффективно использовать частотный диапазон и усиление скорости передачи данных.

Еще совсем недавно MIMO оптимизировала Wi-Fi и LTE, но для 2-4 потовых сигналов. Мобильная сеть 5-го поколения 5G пользуется технологией «Massive MIMO», которая позволила использовать сотни антенн в передающей станции и маленькие антенны в мобильных телефонах и устройствах.

Если сравнивать обычную станцию, которая оснащена всего 8-мью антеннами, то «Massive MIMO» станция обладает аж 128 антеннами, также понятно и обычному человеку и не специалисту, что чем больше антенн тем больше и лучше результат.

Технология «Massive MIMO» способна адаптировать распространение сигналов в местах высотных зданий, с применением наисложнейших алгоритмов обработки цифровых, а не аналоговых сигналов. Направляя тем самым потоки цифровых сигналов с данными в пространство.

Также с развитием технологий сети 5-го поколения, крупные компании производители электроник уже обладают наработки в этом направлении, например, компания Samsung и ее специалисты, смогли добиться передачи данных 1,2 Гбит/с в момент передвижении автомобиля на скорости в 110 км/ч. Используя Hybrid Adaptive Array Technology «Гибридно-адаптивную технологию массивов».

Компания «Ericsson» для того чтобы передать много потоков MIMO, применяют десятки и даже сотни антенн.
А знаменитая компания «Huawei» использует сразу 2 технологии F-OFDM и SCMA. 2 Технология - Sparse Code Multiple Access «SCMA»

Такая технология передачи данных как, Sparse Code Multiple Access «SCMA» — представляет собой, методику модуляции сигнальных в момент обеспечения многостанционного доступа в основе которого лежат раздраженные коды. SCMA понижает задержку сети и увеличивает пользовательское обслуживание абонентов в 2,7 раз, чем 4G сети (четвертого поколения).

3 Технология - Filtered OFDM «F-OFDM»

Технология Filtered OFDM «F-OFDM» — представляет из себя сигналы внеполосных излучений с универсальной фильтрацией. Сам метод «ортогонально частотное разделение каналов с мультиплексированием» Orthogonal frequency-division multiplexing – был создан еще в далеком 1966 году, а современные технологии предлагают использовать не ортогональные сигналы в сети 5-го поколения «5G».

Останутся ли сети, которыми мы пользуемся сейчас и будут ли они нужны?

5G сети создают не для того чтобы уничтожить знаменитые 3G и 4G сетей, наоборот, технологии, которые сейчас используются этими сетями, будут просто модернизированы и применены совместно с новыми разработками и технологиями, а WiFi будет применен в тандеме с мобильной сетью пятого поколения. 

Также будет обеспечиваться переключение без шва одним устройством и между сетями, используя одно устройство и одну сим карту. Например – LAA технология «License Assisted Access» сегодня уже позволяет работать на WiFi частотах, когда потребители не использую WiFi.

Помимо всего, сеть 4-го поколения, решает множество задач. Например – для работы «IoT» и банального взаимодействия между пользователями, не требуя при этом высокой пропускной способности и не передавая огромные потоки данных или информации.

Мобильная сеть 5G, которая имеется в реальности сегодня.

В Соединённых Штатах Америки, был создан главный центр, отвечающий за развитие сетей 5-го поколения. Комиссия федерального уровня, позволила установку базовых вышек без разрешительной документации и согласовательных действий, что сэкономит в разы, разработчикам и татуировщикам время.

в 2016 году летним июльским месяцем, комиссией США открыты диапазонные частоты для сетей 5-го поколения:

• 28 ГГц (27,5-28,35 ГГц);
• 37-38,6 ГГц;
• 38,6-40 ГГц;
• 64-71 ГГц.

И даже остается возможность для будущего развития и использовать частотный диапазон в 95 ГГц. США первая во всем мире, предоставила возможность использования частот сотовым операторам.

Крупнейшим производителем Nokia, было заявлено – о подготовке «AirScale Radio Access» базовых станций которые целиком и полностью поддерживают сети 5G с реализацией большинства станций, но основой здесь служит программный уровень.

Первые успешные испытания компанией Bell совместно Nokia были произведены в Канаде 2016 года, мобильных сетей 5-го поколения в диапазоне 73 ГГц.

Huawei и Vodafone в 2016 году тоже проводили крупнейшие тесты мобильной сети 5G, получив скорость одного устройства до 20 Гбит/с, однопользовательскую/многопользовательскую «Single User Multiple Input Multiple Output» - SU-MIMO / «Multi User Multiple Input Multiple Output» MU-MIMO с использованием таких частотных диапазонов как:

• 71—76 ГГц;
• 81—86 ГГц;
• 92—95 ГГц.

В начале 2016 года, крупная компания Ericsson, представила первое свое устройство, которое поддерживает мобильную сеть пятого поколения. Огромнейший аппарат в виде телефона весом в 150 кг, напичканный компонентами для экспериментов и который питается от одной батареи.

Естественно то что тестовый аппарат будет уменьшен, но при этом тесте компания Ericsson смогла добиться устойчивого приема сигнала 7 Гбит/с в движущемся автомобиле используя технологию Beamforming и MU-MIMO. Планы компании запустить тестовую 5G связь в 2017 году, а непосредственно услуги мобильной сети будут доступны в Европе в 2018 году.

Россия тоже не отстает от тенденций развития и компания «Мегафон» планирует запустить первые тесты в 2018 году, когда будет проходить чемпионат по футболу.

Сеть 5-го поколения 5G обещает быть отличным инструментом как для пользователей, так и для бизнеса, учитывая активно развивающуюся полным ходом здоровую конкуренцию среди государств, разработчиков и крупных корпораций. 

Успехов на дорогах, берегите себя.