Что такое 5G и зачем нам оно?

Что такое 5G

Строго говоря, никакого термина "5G" не существует — это просто маркетинговое наименование стандартов мобильной связи более современных поколений, чем те, которые используются сейчас: так-то под видом 5G ещё лет десять назад продавали в Подмосковье pre-WiMAX со скоростями 2–3 мегабита в секунду.

Сейчас удалось достичь некоторого консенсуса, и пятым поколением называют технологии мобильной связи, обеспечивающие скорости передачи данных порядка нескольких гигабит или даже десятков гигабит в секунду, задержки в несколько тысячных долей секунды и/или ёмкость, достаточную для одновременного обслуживания десятков и сотен тысяч оконечных устройств.

Как это работает

Важно понимать, что ни один из стандартов, подходящих под определение 5G, пока ещё не финализирован, то есть окончательно не утверждён, поэтому разные производители оборудования развивают похожие, но всё-таки имеющие определённые различия стандарты. Окончательное утверждение произойдёт лишь в 2019–2020 годах, так что те сети, которые у нас будут работать в 2018 году, будут всего лишь опытными зонами pre-5G, без коммерческой эксплуатации. Впрочем, несмотря на вопросы стандартизации, никакой "войны форматов" нет: все используют один и тот же нехитрый набор технологий: разнесённый приём с большим количеством антенн (например, 4x4 MIMO), сложные схемы кодирования (например, 256-QAM) и агрегацию частот.

Собственно, они уже постепенно начинают внедряться и на сетях 4G LTE, то есть переход к 5G будет не скачкообразным, а плавным, постепенным. Пожалуй, главное отличие сетей "4,5G" от 5G заключается в использовании новых частотных диапазонов: все эти десятки гигабит в секунду возможны только при использовании широкого спектра, и 5G будет, в частности, использовать миллиметровый диапазон (частоты 30–300 ГГц). Сейчас в нём работает, например, новейший стандарт Wi-Fi 802.11ad. Эффективная зона действия передатчиков на этих частотах не превышает нескольких десятков метров, так что крошечные базовые станции 5G будут в буквальном смысле окружать нас со всех сторон.

Зачем это нужно

Три основных изменения в нашу жизнь принесут сети 5G.

Во-первых, это сверхскоростной мобильный интернет. Да, он сейчас и так быстрый, но существуют новые сценарии его применения, в первую очередь это приложения дополненной и виртуальной реальности, в которых для полноценного эффекта погружения и присутствия требуется в режиме реального времени передавать огромные объёмы данных (в первую очередь это изображения и видеоролики сверхвысокого разрешения). При этом передавать их нужно всем одновременно и без задержек. Кроме того, такой интернет позволит окончательно перейти на "облачные" приложения, при работе с которыми все данные хранятся и обрабатываются на сервере, а доступ к ним можно получить с любого устройства. Это упростит и удешевит смартфоны, планшеты и компьютеры (им не потребуются ни большие объёмы памяти, ни мощные процессоры), неплохо скажется на их времени автономной работы, а также создаст предпосылки для создания абонентских устройств нового типа — очков, имплантов и прочего добра из фантастических фильмов.

Во-вторых, это сценарии применения, называемые в английском языке time-critical, а по-русски, видимо, всё же "реального времени". Смысл в том, что данные передаются в обе стороны без каких-либо видимых задержек. Это, например, беспилотные самоуправляемые автомобили, которые должны ездить по городу и не сталкиваться друг с другом, заранее просчитывая развитие дорожной ситуации. Или всевозможные дроны, которыми можно будет управлять откуда угодно, а не только с радиопульта: в будущем такие устройства позволят следить за безопасностью, доставлять покупки, выгуливать собак и гонять по крышам голубей.

В-третьих, это пресловутый "Интернет вещей" (IoT). Для него разработаны специальные варианты 5G, в которых упор делается не на скорость передачи данных, а на ёмкость и низкое энергопотребление. Дело в том, что для большинства IoT-устройств скорость и не требуется: они изредка передают и принимают крошечные объёмы данных — будь то показания газового счётчика, команда на переключение светофора или сигнал об освобождении парковочного места. В недалёком будущем датчики и модули передачи данных будут встраиваться буквально во все окружающие нас предметы, которые смогут общаться между собой и с нами. Первоначально их внедрение начнётся с ЖКХ-сферы и "умных" городов (те же счётчики и парковки работают уже сейчас), затем придёт очередь "умного" производства, где датчики объединят станки и конвейеры в единый целый организм, а потом наступит черёд "умных" домов, в которых автоматизируется всё — от просмотра телепередач до заказа продуктов в супермаркете.