Технология 5G: кратко о том, почему о ней все говорят

Небольшое исследование и выжимка самой краткой и актуальной информации о технологии «5G» от нашей команды: описание, примеры использования, инфраструктура, преимущества и сложности, а также примеры модемов и базовых станций, поддерживающих новый стандарт связи.

Уже довольно долгое время обсуждение вокруг технологии «5G» не теряет заметных позиций. И это учитывая тот факт, что технологию связывали с появлением COVID-19, который в информационном поле сейчас уходит на второй план.

Если в начале этого года на таких крупных отраслевых мероприятиях как «Consumer Electronics Show» достаточно большое количество IT-компаний отметили, что 2020 год – это год 5G, то уже в середине 2020 достаточно просто посмотреть на активную рекламу у блогеров от известных игроков данного рынка.

Как пример:

Более того, если говорить о высших кругах, то стоит отметить, что даже администрация президента Дональда Трампа и Китай считают достижения в этой области – приоритетными.

Ну и в конечном счете тут мы попадаем в ситуацию, схожую со многими другими инновациями (как в истории с блокчейном), когда все говорят о технологии, но не совсем понимают ее суть.

Так в чем же суть технологии «5G»?

Если говорить коротко, то самая главная суть технологии 5G заключается в том, что она обещает более высокую скорость передачи данных и сокращение времени задержки для различных интеллектуальных устройств.

Причем не только для мобильных устройств, ведь вышеуказанное поможет стать катализатором для таких инноваций как, к примеру, автономное вождение или улучшить текущие отрасли, позволив расти, например, умным городам за счет низкой задержки передачи данных в отношении умных датчиков и уличных фонарей.

Все это решает проблему нагрузки на текущие станции, обслуживающие 2G, 3G и 4G-сети. Нагрузка порождает сбои в обслуживании, а технология 5G, в свою очередь, способствует лучшей управляемости достаточно большим количеством подключенных к сети ресурсов.

Как отмечают Reuters, количество пользователей, пользующихся технологией 5G, достигнет к 2024 году отметки в 1,5 млрд. И это неудивительно, ведь как прогнозирует Ericson, операторы связи начнут отказываться от технологий 2G и 3G на фоне растущих запросов к более качественным услугам передачи данных.

Самое интересное, что пандемия коронавируса не только не ухудшило положение технологии 5G в силу большого количества негативных заблуждений в сети, но и наоборот – благодаря повсеместной удаленной работе, многие компании и учебные заведения начали задумываться о более качественной поддержке связи, тем самым ускорив спрос на инновацию.

Тоже самое можно сказать и о других сферах. Например, о секторе развлечений, так как те же облачные игры требуют довольно хорошего высокоскоростного подключения, что также порождает вышеуказанную потребность.

В конце концов, во время ограничений, связанных с COVID-19, голосовой трафик существенно вырос – от 20 до 70%. Увеличившиеся количество звонков и их продолжительность порождает довольно существенную нагрузку на станции, поддерживающие такие мобильные сети как 2G, 3G и VoLTE.

Именно поэтому технология 5G так активно обсуждаема, а инвесторы и лидеры стран стараются активно способствовать скорейшему повсеместному внедрению технологии.

Из мировой практики можно вспомнить недавнее заявление Китая, готового построить более 600 000 станций 5G и запущенный автобусный маршрут, покрытый сигналом 5G. В России, в свою очередь, начались тесты данной технологии, а также активно внедряются образовательные программы в виде онлайн-программ для разработчиков 5G решений от университета ИТМО и МТС.

Об инфраструктуре «5G» и ее вызовах:

Сетевая инфраструктура технологии состоит из аппаратных компонентов, программных технологий для сетевых операций и полупроводниковых наборов микросхем (чипсетов). Именно последние и будут являться важнейшей частью смартфонов, ноутбуков, устройств C-V2X и маршрутизаторов.

В целом в сетевой инфраструктуре 5G можно выделить следующие микросхемы на основе типов интегральных микросхем (IC):

1. Радиочастотные (RFIC): используются в потребительских устройствах.

2. Прикладные интегральные схемы (ASIC): используются в бытовой электронике, автономных автомобилях и промышленной автоматизации.

3. Сотовые или базовые: используются в смартфонах и оборудовании помещений клиента (CPE).

4. Микросхемы миллиметровой волны (mmWave): используются в домах и предприятиях.

В данный момент такие компании как «Qorvo» и «Anokiwave» являются ведущими IC провайдерами.

Согласно текущим тестам, одной из сложностей поддержки инфраструктуры 5G является поддержание малого расстояния (от нескольких десятков до нескольких сотен метров) вышек друг от друга. Для примера вышки сотовой связи 3G и 4G позволяют расстояние в несколько десятков километров. Иными словами, в крупных городах потребуется большое количество антенн на каждом большом перекрестке во избежание потери сигналов.

В качестве примера, станции связи «Femtocell» смогут поддерживать от 16 до 32 пользователей, а максимальное возможное расстояние от станции представляет собой лишь несколько десятков метров. С другой стороны, более мощностные станции как «Metro cell» способны выдержать более 250 пользователей и поддерживать расстояние в несколько сотен метров. Для сравнения, Wi-Fi сможет охватывать лишь не менее 50 пользователей, а возможное расстояние близится к нескольким десяткам метров.

Второй сложностью является замена оптоволоконных связей по причине наличия медленных соединений. Так как скорость беспроводного соединения будет довольно высокой, то и скорость проводного соединения должна иметь соответствующие возможности по причине активного обмена данными и нивелирования перебоев.

О примерах модемов, поддерживающих «5G»:

Особенностью модемов, поддерживающих технологию 5G является более высокая скорость и сокращение задержки передачи данных. Среди наиболее ярких представителей есть обеспечение беспроводного интернета со скоростью (до 7,5 Гб) и задержкой, аналогичными передаче по оптоволокну. Подобные характеристики заявили разработчики модема «Snapdragon X60».

Конкурентами вышеуказанного модема является «Huawei Balong 5000», скорость которого достигает 6,5 Гб, а также уже работающий в сетях 4G модем «Sierra Wireless EM», который впоследствии модернизируют до 5G стоимостью примерно в 8-10 тысяч рублей.

О примерах базовых станций 5G:

Одними из наиболее ярких примеров базовых станций являются BBU5900 и CBU5900 от Huawei, работающих для распределенных и централизованных сетей.

BBU5900 обладает самой высокой способностью к интеграции среди аналогов, представленных на рынке. Она поддерживает все технологии радиодоступа (RAT) (2G, 3G, 4G и 5G) и все частотные диапазоны, обеспечивая производительность транспортной сети на уровне 50 Гбит/с.

CBU5900 предполагает централизованный запуск большого количества блоков BBU для поддержки архитектуры C-RAN. Использование CBU5900 позволяет упростить установку на удаленных объектах, снижает требования к кондиционированию серверных и способствует быстрой спутниковой синхронизации во всей сети. Вышеуказанное сокращает количество выездов на объект в ходе установки/эксплуатации и значительно снижает расходы.

Кратко подведем итоги:

1. Данных с каждым годом становится все больше, а человек, соответственно, больше их потребляет. Потребление происходит за счет видеокамер, мобильных устройств, фонарных столбов и других ресурсов. А технология 5G сможет лучше справляться с большим количеством таких подключенных устройств.

2. Понимание данного фактора заставляет участников рынка обратить внимание на данную технологию:

- правительства стран и инвесторы начинают активно инвестировать;

- компании начинают активно внедрять в собственную продукцию;

- университеты начинают активно обучать, создавая релевантные программы.

3. Несмотря на инновационность технологии, инфраструктура 5G также имеет и недостатки в сравнении с 3G и 4G в виде необходимости поддержания малого расстояния между вышками связи.

4. И в заключении, сегодняшняя ситуация позволила появлению еще большего спроса на технологию 5G.