5G ближе, чем кажется. Публичные тесты новой технологии проведут в России уже во время Чемпионата мира по футболу 2018 года, а к 2022 году Минкомсвязи планирует, что сетями пятого поколения будет покрыто 16 миллионников. К 2020 году развертывать сети 5G начнут в США, Японии и Корее. Между тем, до сих пор не закончена работа над стандартом сотовых сетей пятого поколения. Так что же представляет собой 5G, когда его реально ждать, и зачем нужен новый стандарт?
Поколение раз в 10 лет
Мобильная связь развивается в среднем 10-летними циклами. Новые технологии появляются, внедряются и становятся доминирующими раз в десять лет. 2000-ые годы стали эрой 3G, сейчас вы живем в эпоху 4G. Следующее десятилетие станет временем 5G.
Первые проекты по разработке 5G были объявлены еще в 2008 году. После 2015 года компании, работающие над новой технологии, наконец смогли подойти к полевым испытаниям. В 2016-м начали приниматься первые регуляторные нормы, в соответствии с которыми будут функционировать сети будущего. Так Федеральная комиссия США по связи одобрила для стандарта три диапазона 28 ГГц, 37 ГГц и 39 ГГц.
Осенью 2016 года Qualcomm представила первый модем, который будет поддерживать будущие стандарты 5G — Snapdragon X50.
В 2017 году в различных странах начали устанавливать первые базовые станции пятого поколения, пока они доступны только для тестирования специалистов.
Характеристики 5G
Стандарт пятого поколения будет заметно отличаться от предыдущих. В течение предшествующих 30 лет каждый новый стандарт приносил в первую очередь количественные улучшения связи. 2,5G подарил нам мобильный интернет. 3G сделал его по-настоящему удобным и доступным. 4G сблизил скорости стационарного и беспроводного доступа. Сегодня 4G обеспечивает в самых продвинутых версиях скорость нисходящего потока на 1 Гбит/с.
5G также обещает рост скоростей. Черновые версии стандарта определяют минимальный предел пропускной способности в 10 Гбит/с. Однако тесты оборудования показывают, что реальные скорости будут выше. Многие тестовые сети обеспечивают передачу данных на скорости в 25 Гбит/с. В июне 2017 года Huawei и Мегафон смогли «разогнать» сеть до 35 Гбит/с, работая в диапазоне 70 ГГц.
Однако увеличение скорости передачи данных в рамках сети является далеко не главным при разработке стандарта 5G. Еще в XXI начале века во многих странах количество мобильных абонентов превысило число населения. В этом десятилетии у мобильных операторов уже появились миллионы клиентов без паспорта и личности. Речь идет о подключенных к интернету датчиках и устройствах. В ближайшее десятилетие количество пользователей сотовых сетей начнет исчисляться десятками миллиардов. К людям присоединятся машины. 5G должен обеспечить на порядки большее количество стабильных соединений в единицу времени.
Массивное MIMO является одним из приоритетов развития стандарта. Для обеспечения стабильности связи будет использоваться трехмерная фокусировка сигнала. Базовые станции получат сотни узконаправленных антенн, которые будут закрывать все возможные направления.
Большое количество подключений, огромные массивы передаваемых данных вынуждают использовать развитые технологии кэширования данных. Оно также станет одним из краеугольных камней 5G.
5G обещает не только повышение скоростей передачи данных, но и снижение латентности, что будет востребовано в интернете вещей, где для реализации многих идей требуется высокочастотный опрос устройств. Латентность планируется снизить со 100 мс у 4G до 1 мс у 5G.
В проектах 5G улучшение взаимопроникновения сетей. Для обеспечения наиболее эффективного соединения и лучшего использования пропускной способности мобильной инфраструктуры устройства будут переключаться не только между 4G и 5G, но и подключаться к Wi-Fi и другим видам беспроводных сетей, благо частотные диапазоны уже сближены максимально.
Виртуализация сетей. Пятое поколение предполагает более активную и полноценную виртуализацию в мобильных сетях. Сервис и инфраструктура будут максимально отвязаны друг от друга. За счет этого можно повысить и эффективность использования частотного диапазона, и самой инфраструктуры.
Вызовы 5G
Внедрение 5G может оказаться не таким быстрым, как 4G. В некоторых случаях в сетях 3,5G внедрение LTE требовало минимальных инвестиций. В случае с 5G так не получится.
Чем выше частота сети, тем выше скорость передачи данных. Однако есть и обратная зависимость: тем ниже зона покрытия, и волны хуже проникают через стены и другие препятствия. Размер соты будет значительно меньше.
Операторам придется не просто установить новое оборудование на уже существующие вышки, но и найти новые места для размещения базовых станций. Их плотность для уверенного покрытия должна быть выше. Соответственно потребуются большие затраты.
Решения этой проблемы пока нет. Более «дальнобойные» диапазоны уже заняты сетями третьего и четвертого поколений. Да и в целом в современном мире свободных частот становится все меньше.
Покрытие 5G, особенно на первых порах, будет неравномерным. Его точно обеспечат в городах, сначала в местах с наибольшей проходимостью и нагрузкой, например, у спортивных сооружений, в бизнес-районах, около торговых центров. Впоследствии возможны варианты совместного использования частот с 4G и т.д. 5G за пределами городов пока остается под вопросом. Впрочем, там, в большинстве случаев при меньшей плотности абонентов может хватать и возможностей LTE.
Для чего нужно 5G
Наиболее близкое и понятное рядовому пользователю применение 5G — тяжелый контент. Телевизоры 4K пока еще не стали мейнстримом, но уже практически все топовые смартфоны снимают видео в этом формате. 8K также постепенно выходит на рынок. А еще есть сферические камеры и трансляции для устройств виртуальной реальности. 5G способен открыть для такого контента сотовые сети. Не случайно первые крупные демонстрации возможностей сети запланированы на крупные спортивные мероприятия. В Корее сеть 5G развернут в Пхенчанге зимой 2018-го во время Олимпийских Игр. Соревнования будут показывать в 8K, а Intel даже обещает организовать виртуальный показ игр, когда можно будет надеть шлем и почувствовать себя на стадионе. В России Мегафон собирается показать возможности 5G во время Чемпионата мира по футболу 2018 года.
Искусственный интеллект также «будет рад» появлению 5G. Уже сегодня на телефонах есть десятки и сотни приложений, в которых используются нейронные сети для обработки изображений. Пока это развлекательный контент. Однако в перспективе ИИ вторгнется во многие сферы нашей жизни. Нейронные сети сейчас существуют в облаке. Обмен информацией с ними вырастет, что потребует большей пропускной способности сети.
Интернет вещей. Уже сейчас понятно, что интернет вещей в первую очередь будет не сообществом кофеварок и холодильников, а получит промышленное наполнение. Умными уже становятся сельское хозяйство, промышленность, транспорт, логистика, энергетика. Десятки и сотни миллиардов сенсоров будут собирать различные данные передавать их на серверы для обработки и принятия решений, а затем команды будут отправляться автоматическим контроллерам, управляющим различными процессами. Во многих случаях системы будут реализованы в локальных сетях, но также огромным будет потребность в передаче информации через мобильные соединения. 5G с его многопользовательскими достоинствами и большой пропускной способностью обеспечит инфраструктуру для интернета вещей.
Беспилотные автомобили. Беспилотные технологии в автотранспорте развиваются очень быстро. В следующем десятилетии на дорогах могут появиться первые полностью роботизированные машины. Однако сегодняшние тесты автопилотов показывают, что «машинное зрение» еще далеко от идеала. Tesla хорошо справляется с опережением, но не всегда может увидеть за пару километров несущуюся машину в левой полосе. В будущем автомобили могу быть объединены в единую сеть. Это значительно повысит безопасность на дорогах, а также шансы беспилотников на допуск к общему движению. 5G и здесь предоставит нужную инфраструктуру, а уменьшенная в разы латентность обеспечит необходимое на высоких скоростях быстродействия.
5G в России
Российские операторы уже начали тестирование сетей 5G. Мегафон работает с Huawei. Партнеры смогли достичь скорости в 35 Гбит/с, что является одним из самых высоких показателей в реальных тестах на данных момент.
Мегафон выиграл тендер на обеспечение связью Чемпионата мира по футболу 2018 года. Компания планирует развернуть тестовые сети 5G во время спортивного события. На стадионах обещают мобильный интернет со скоростью до 5 Гбит/с. Уже выделены частоты. Сегмент сети связи пятого поколения будет развернут в диапазоне 3400-3800 МГц, тогда как мобильный интернет поколения 5G будет работать в диапазоне 25250-29500 МГц.
МТС провел два теста 5G. Один еще в 2016 году с Nokia, добившись скорости в 4,5 Гбит/с. Другой весной этого года с Ericsson, получив скорость в 25 Гбит/с. Кстати, Ericsson объявила, что будет готова предоставить европейским операторам оборудование для 5G уже в 2018 году.
Билайн в январе этого года наконец выбрал себе партнера по 5G. Им стала китайская Huawei, которая является одним из лидеров по инвестициям в R&D для сетей пятого поколения.
Tele2 работает в направлении 5G с Nokia. И собирается развертывать сеть после 2020 года.
Формально 5G может появиться в России в 2020 году. Однако реально воспользоваться сетью пятого поколения можно будет лишь через два года.
В 2019 году в стране планируется принять акты, регулирующие функционирование сети. В 2020 году операторы получат частоты для развертывания сетей. В этом же году по планам правительства пилотные проекты должны быть запущены пяти городах миллионниках. К 2022 году сеть 5G должна функционировать уже в 15 городах с населением больше миллиона человек. В итоге реально работающие сети 5G, доступные пользователям, появятся в России к 2022 году.
***
Раньше других в 2019 году планируют развернуть первые сети пятого поколения в США и Корее. Как правило, эти страны идут в авангарде сотовых технологий. Считается, что к 2020 году будет завершена стандартизация 5G. После этого внедрять новый стандарт начнут массово.
По слухам, Apple планирует обеспечить поддержку 5G в iPhone 9. Учитывая традиции нейминга, речь, скорее всего, идет о модели 2019 года.
