Что такое 5G интернетPost navigation

В чем состоят преимущества 5G-интернета

Помимо улучшенного соединения между различными типами устройств, 5G имеет и другие преимущества по сравнению с сетями прошлых поколений:

• более высокая скорость приема/отдачи данных,
• уменьшенная задержка,
• существенно увеличенная пропускная способность.

При стабильном 5G-подключении можно загрузить фильм в высоком качестве всего за несколько секунд, а также вести онлайн-трансляции без задержек.

Геймерам новый 5G интернет даст шанс проводить скоординированные операции без каких-либо сбоев и лагов.

Интернет-рынок труда (куда можно отнести фрилансеров, предпринимателей, частично или полностью работающих в сети) получит большую стабильность.

Интернет вещей (по-английски: Internet of Things, сокращенно: IoT) основан на соединении устройств (кроме обычных компьютеров и смартфонов) через интернет.

IoT Интернет вещей

Например, кухонная бытовая техника (холодильник, микроволновка, плита и т.п.), автомобили и даже кардиомониторы могут быть соединены через IoT. При наличии 5G-подключения IoT-устройства будут быстрее реагировать на изменяющиеся условия.

Все это повлияет не только на обычных потребителей связи, но и на бизнес-отрасли. Компании, работа которых сильно (или полностью) зависит от интернета, смогут действовать более эффективно.

Примечания

1.  (англ.). International Telecommunications Union. Дата обращения 22 февраля 2017.
2.  (недоступная ссылка). Дата обращения 2 марта 2016.
3. . MacDigger.ru. Дата обращения 21 апреля 2017.
4. ↑
5. ↑
6. Степанец И., Фокин Г. Особенности реализации Massive MIMO в сетях 5G // Первая миля. Last mile (Приложение к журналу «Электроника: наука, технология, бизнес»). — N1. — 2018. — C. 46 — 52.
7. . uzmobile.uz. Дата обращения 9 января 2018.
8. . 3dnews.ru (3 апреля 2019). Дата обращения 3 апреля 2019.
9.  (фр.) (28 avril 2019). Дата обращения 28 апреля 2019.
10. .
11. . www.kommersant.ru (30 апреля 2019). Дата обращения 29 апреля 2019.
12. . РИА Новости (20190419T1420+0300Z). Дата обращения 18 мая 2019.
13. . Всемирная организация здравоохранения. Дата обращения 10 мая 2019.
14. . Всемирная организация здравоохранения. Дата обращения 10 мая 2019.
15. . www.aefu.ch. Дата обращения 10 мая 2019.
16. S. W. I. swissinfo.ch, a branch of the Swiss Broadcasting Corporation.  (англ.). SWI swissinfo.ch. Дата обращения 9 июня 2019.

Требования к стандарту

• Качество связи
• Высокая средняя скорость передачи данных — от 1 Гб/с
• Среднее количество одновременных подключений — 1 млн на км²
• Задержка — до 1 мс
• Высокая энергетическая эффективность
• Безопасность для здоровья человека

По оценкам представителей NGMN, 5G-сети для бизнес-аудитории и рядовых пользователей должны были быть развернуты в 2018 году. Так что, наряду с перечисленными качественными характеристиками, 5G-сети создают новые возможности для пользователей, такие как Интернет вещей, а также широкополосные медиасервисы и связь в реальном времени в районах природных катастроф. Поскольку базовые станции и мобильные устройства потребуют для 5G-стандартов новых и более быстрых процессоров и программных приложений, ведущие производители носителей информации, чипмейкеры, такие как Advanced Semiconductor Engineering (ASE) и Amkor Technology, Inc., готовят производство соответствующей продукции.

Федеральная комиссия по связи США (FCC) в преддверии выхода на рынок 5G-технологий начала пересмотр действующих 4G-стандартов, утверждённых ITU-T. Так, своим решением 14 июля 2016 года FCC одобрила спектр частот для 5G, включающий частоты 28 ГГц, 37 ГГц и 39 ГГц.

В опытных сетях скорость передачи данных доходит до 25 Гбит/с (5G), рекордная скорость передачи данных, которая составила 35 Гбит/с, была достигнута в России во время тестирования технологии 5G.

Требования

(NGMN) определяет следующие требования, которым должны соответствовать стандарты 5G:

• Скорость передачи данных десятки Мбит/с для десятков тысяч пользователей одновременно;
• Скорость передачи данных 100 Мбит/с в условиях мегаполисов;
• Скорость передачи данных 1 Гбит/с одновременно для многих пользователей на одном этаже;
• Одновременное подключение сотен тысяч беспроводных датчиков;
• Более высокая по сравнению с 4G;
• Улучшение охвата;
• Повышение эффективности передачи сигнала;
• Значительное снижение задержки по сравнению с LTE.

По оценкам представителей NGMN, 5G-сети для бизнес-аудитории и рядовых пользователей должны быть развернуты в 2018 году. Так что наряду с перечисленными качественными характеристиками, 5G-сети создадут новые возможности для пользователей, такие как Интернет вещей, а также широкополосные медиасервисы и связь в реальном времени в районах природных катастроф. Поскольку базовые станции и мобильные устройства потребуют для 5G-стандартов новых и более быстрых процессоров и программных приложений, ведущие производители носителей информации, чипмейкеры, такие как Advanced Semiconductor Engineering (ASE) и Amkor Technology, Inc., готовят производство соответствующей продукции.

Федеральная комиссия по связи США (FCC) в преддверии выхода на рынок 5G-технологий начала пересмотр действующих 4G-стандартов, утверждённых ITU-T. Так, своим решением 14 июля 2016 года FCC одобрила спектр частот для 5G, включающий частоты 28 ГГц, 37 ГГц и 39 ГГц.

В опытных сетях скорость передачи данных доходит до 25 Гбит/с(4G), рекордная скорость передачи данных, которая составила 35 Гбит/с, была достигнута в России во время тестирования технологии 5G. Технологии 5G не были протестированы во время Чемпионата мира по футболу 2018 года.

Примерные сроки внедрения

О точной дате выхода 5G интернета и скорости будущих сетей точной информации нет. На данный момент нет даже стандартов такой технологии. Хотя считается, что некоторые российские провайдеры мобильного интернета (они же поставщики мобильной связи), уже протестировали возможности такой технологии. В частности, несколько месяцев назад проходила информация, что 5G протестировали специалисты «Мегафона» совместно с китайской компанией Huawei. Правда делали они это в лабораторных условиях, далеких от реальности современных мегаполисов.

МТС тоже не отстает от своих конкурентов. И заручившись поддержкой Ericsson также стараются развернуть на своих базовых станциях новые технологии в передачи данных. И в отличие от союзника «Мегафона», у Ericsson больше возможностей для реализации задуманного. Ведь четыре года назад они уже смогли развить скорость передачи данных до 5 гигабит в секунду. Но это было сделано в «тепличных» условиях лаборатории этой шведской компании.

Samsung пошел еще дальше. Они уже имели некоторые наработки во время внедрения сетей четвертого поколения и были готовы предложить их миру, но пока ничего из этого не вышло. Да и справедливости ради нужно отметить, если бы у корейцев было бы что-то стоящее, они уже начали внедрять его в жизнь.

Частые вопросы по теме 5G интернета

Какие смартфоны поддерживают 5G сети?

На данный момент на рынке России не представлены никакие смартфоны, поддерживающие 5G сети. Об этом можно судить по фильтрации характеристик смартфонов в самой большой базе рунета – Яндекс.Маркет.

Но мы постараемся не пропустить тот момент, когда можно будет обмыть все косточки первым 5G смартфонам в России.

В мире, насколько я знаю, таких смартфонов тоже еще нет. Есть только прототипы. А самым первым, видимо, будет смартфон от компании ZTE.

Обновленная информация от 03.08.18. Как оказалось, первым смартфоном с поддержкой 5G интернета станет Motorola Moto Z3. Однако поддержка сетей нового поколения у него не «Врожденная», а «приобретенная». Смартфон можно будет купить уже в этом месяце, а 5G модуль только в 2019 году.

Где есть 5G интернет в мире?

Нигде! 5G интернет официально находится в стадии разработки и тестирования. И если вы слышите, что в Японии или в Китае или в Антарктиде запустили 5G интернет, то это либо фейк либо просто неточная информация. Если его и запустили, то только локально для тестов по типу, как у нас будут запускать во время чемпионата мира.

Даже в такой развитой стране как Япония планируют официально запустить 5G интернет в массы только в 2020 году. В общем, ни в каких странах мира сейчас 5G интернета нет!

На какой частоте работает 5G интернет и с какой скоростью?

Есть некоторые факты о частоте и скорости работы 5G сетей, с которыми мы вас сейчас ознакомим. Однако эти цифры – результаты тестов, не более того. В процессе разработки и внедрения технологии все еще будет 100 раз корректироваться и стандартизироваться. Но, тем не менее, взглянуть уже есть на что. Итак…

Еще в 2016 году были проведены первые тесты в России совместно компаниями Мегафон и Huawei. Результаты были следующими – при рабочей частоте от 4,65 до 4,85 ГГц получилось установить обмен данными на скорости до 4,5 Гбит/сек.

В ходе совместных испытаний компаний Мегафон и Нокиа все в том же 2016 году удалось достигнуть скорости 4,95 Гбит/сек. Не на много выше.

А вот уже в 2017 году все те же Мегафон и Huawei продемонстрировали новые возможности 5G интернета и добились стабильной скорости в 35 Гбит/сек при рабочей частоте 70 ГГц. Такие результаты действительно впечатляют.

В Японии в 2018 году планируют тестировать 5G сети на частотах в диапазоне от 4,5 ГГц до 28 ГГц. О скорости интернета пока никакой информации нет.

История

В июне 2015 года МСЭ разработал план развития технологии и определил её название — «IMT-2020». Высокоскоростной интернет по технологии 5G.

Тестирование

• В июне 2014 года ZTE был первым поставщиком, предложившим концепцию Pre5G, и в марте 2015 года компания запустила базовую станцию Pre5G, объединяющую BBU и RRU на MWC в Барселоне.
• В России первые тесты технологии Pre-5G проведены в июне 2016 оператором связи «МегаФон» совместно с Huawei. В сентябре МТС при тестировании на канале связи с частотой 4,65—4,85 ГГц была достигнута скорость передачи данных 4,5 Гбит/с при полосе 200 МГц.
• 22 сентября 2016 года «МегаФон» совместно c Nokia на бизнес-саммите в Нижнем Новгороде запустили мобильный Pre-5G-интернет. В ходе испытаний была достигнута скорость передачи данных 4,94 Гбит/с. Через построенную сеть передавался панорамный ролик в разрешении 8К Ultra HD (7680×4320 точек).
• 1 июня 2017 года «МегаФон» совместно с Huawei показали возможность передачи данных в сетях Pre-5G со скоростью 35 Гбит/с на частоте 70 ГГц.
• «Telecom Italia Mobile» планирует в 2018 году запустить мобильную сеть пятого поколения в Сан-Марино, обновив собственную 4,5G-инфраструктуру. Отдельные элементы сети 5G испытываются в Турине и Милане, но в Сан-Марино у оператора больше возможностей пользования эфиром из-за меньшей зарегулированности.
• В августе 2017 года «МТС» совместно с Nokia подготовили технологическую платформу (МГТС ) для подключения базовых станций 5G в Москве.
• «Национальный исследовательский институт технологий и связи» (НИИТС) проводит испытания и тестирования сетей 5G на российском оборудовании, занимаясь анализом радиочастотного спектра для стандарта 5G.
• 28 ноября 2017 года узбекистанский мобильный оператор «Uzmobile» совместно с ZTE на базе лаборатории Центра развития телекоммуникаций и персонала завершил лабораторный тест 5G в Ташкенте.
• Первые пилотные зоны сети связи 5G появятся в России в конце 2019 года. Тестовую зону 5G‐интернета планируется протестировать в 2019 году в Москве; площадкой выбрана территория Морозовской детской городской клинической больницы.

Внедрение

1 октября 2018 года компания Verizon запустила сеть 5G в США.
5 апреля 2019 года Южная Корея стала первой страной, которая запустила коммерческие услуги пятого поколения 5G. Стандарт сначала появился в крупнейших городах, в частности, в Сеуле, и за 2019 год будет расширен до 85 % городов.
С 17 апреля 2019 года связь 5G работает в 54 местах Женевы, Лозанны, Берна, Цюриха и др. городов Швейцарии. До конца 2019 г

компания Swisscom намерена охватить услугами 5G 90 % населения страны.
23 апреля 2019 года было объявлено, что компания China Unicom запустила тестовую сеть связи 5G в семи городах Китая.
Для реализации системы важно располагать на улице передатчики на высоте выше двухэтажных автобусов. На практике это означает размещение аппаратуры на осветительных столбах, что привело даже к массовым судебным спорам (о цене и праве) в Великобритании.

В России

В конце апреля 2019 года заместитель председателя правительства РФ Максим Акимов сообщил, что основная часть работ по расчистке частотного спектра под сети связи 5G будет завершена через 2 — 2,5 года, добавив, что в этот же период в некоторых городах также может начаться внедрение этого формата связи. Максим Акимов оценил создание сетей 5G в 650 млрд рублей.

5 июня 2019 года МТС и Huawei подписали соглашение о развитии 5G в России. Торжественная церемония подписания прошла в присутствии Владимира Путина и Си Цзиньпина.

В августе 2019 года Президент РФ Владимир Путин наложил резолюцию «Согласен» на письмо Совета безопасности с отрицательной позицией по выделению частот 3,4–3,8 ГГц для развития 5G в России.

Network Slicing

Network Slicing подразумевает разделение физической архитектуры 5G на множество виртуальных сетей или слоёв.  Каждый сетевой слой включает в себя функции уровня управления, функции уровня пользовательского трафика и сеть радиодоступа (5G-NR, либо non-3GPP). Базируясь на архитектуре NFV/SDN, каждый слой обладает своими характеристиками и нацелен на решение той или иной бизнес-задачи. 3GPP определяет три стандартных сетевых слоя:

• сверх-широкополосный доступ (eMBB, Enhanced Mobile Broadband) — пользователи глобальной сети Интернет, камеры видеонаблюдения,…
• ультра-надежность  и низкие задержки (URLLC, Ultra Reliable Low Latency Communication) — транспорт без водителя, дополненная и виртуальная реальность,…;
• интернет вещей (IoT, Internet of Things) — миллионы устройств, передающие малые объёмы данных от случая к случаю.

Каждый оператор может определять дополнительные сетевые слои, например, выделенный сетевой слой для критических коммуникаций, для внутрикорпоративной связи и т.д.

Конкретный пользовательский терминал (UE) может обслуживаться одновременно одним или несколькими сетевыми слоями (максимум — 8-ю). При этом модуль AMF является общим для всех слоев, а вот остальные элементы (в т.ч. SMF, UPF) могут различаться. Также различные слои могут включать в себя различные сети радиодоступа, либо единую сеть, но с отличающимися характеристиками. И, как один из бизнес-кейсов, сетевые слои могут иметь различающиеся параметры безопасности.

При регистрации в сети в рамках процедуры установления RRC соединения (и  далее — в сообщении NAS) пользовательский терминал (UE) передает список запрашиваемых сетевых слоев (S-NSSAI — Single Network Slice Selection Assistance Information). На первом шаге, на основании полученных от UE данных, списка сетевых слоев, содержащихся в UDM профиле пользователя и местоположения абонента осуществляется выбор элемента AMF, который может обеспечить необходимый набор услуг. Выбор AMF осуществляется с привлечением модуля выбора сетевого слоя (NSSF) и репозитория сетевых функций (NRF).

На втором шаге назначается модуль управления сессиями (SMF) и далее — шлюз передачи пользовательского трафика (UPF). Назначение SMF/UPF может происходить в соответствии со статическими настройками, либо — динамически (через репозиторий сетевых функций — NRF).

Скорость 5G интернета

На данном этапе (2017 год) скорость сети 5G находится на стадии тестирования. Каждый новый результат опережает предыдущий. В целом, планируется, что скорость нового поколения связи будет достигать  до 20 Гбит/с. Однако пока этот показатель не превышал 15 Гбит/с. Если вам непонятны значения этих величин,  то представьте, что скорость передачи данных может быть в 40 раз выше нынешней. Многие посчитают, что такие скоростные возможности 5G интернета существенны, но на данном этапе бесполезны. Скорее, бесполезны они будут для рядового пользователя «сегодня», который в сети мониторит погоду на завтрашний день или смотрит котиков на ютубе, не более. А что будет с рядовым пользователем «завтра»?

А эта статья будет полезна тем, кто хотел бы, но не знает, как проверить скорость интернета.

Передача данных на высоких частотах

С технической точки зрения, у использования высоких частот есть преимущество: чем выше частота, тем короче длина волны сигнала, а вместе с тем меньше оптимальный размер приемной антенны. То есть, например, для передачи на частоте 28 ГГц нужна антенна длиной всего 0,5 см. Однако сигнал на частоте 28 ГГц редко передается без искажений. Он настолько смещается, отражается и заглушается, что для чистого приема одной-единственной антенны становится мало.

Выход есть — называется он MIMO. Обычная технология MIMO (Multiple Input Multiple Output) уже сейчас применяется для оптимизации приема LTE и WLAN, но часто параллельно отправляется и принимается всего 2-4 сигнала. Технология Massive MIMO, использующая высокие частоты, позволяет размещать десятки маленьких антенн в мобильных устройствах и сотни — в передающей станции. Первые прототипы Huawei и, например, Лундского университета (см. блок справа) показывают, что отрасли предстоит еще немалая работа над миниатюризацией технологии. Другие идеи уже воплощены в жизнь, например, направленная радиосвязь на группах крохотных антенн, которые выравниваются в зависимости от угла падения сигнала.

Базовые станции 5G от Ericsson, лидера сегмента рынка оборудования для сетей связи, уже работают в тестовом режиме

В сети 5G данные будут передаваться на высоких частотах. Это означает, что радиус покрытия будет небольшим. Однако вследствие небольшой длины волны небольшим должен быть и оптимальный размер антенн, что позволяет устанавливать на терминал сотни антенн для увеличения радиуса действия. Лундский университет уже разработал прототип подобного устройства.

Использование высоких частот в сочетании с мелкосотовой архитектурой соответствуют требованиям сервисов будущего, которые зависят не столько от высоких скоростей передачи данных, сколько от стабильности соединения и времени отклика. В качестве примера можно привести беспилотный автомобиль на автостраде: управляемые компьютерами участники движения обмениваются данными друг с другом при помощи малых сот, расположенных по обочине.

Посредством сети 5G не только передаются разговоры, но и происходит взаимодействие друг с другом беспилотных автомобилей. Кроме того, становится возможным использование тактильного Интернета. Последний предполагает возможность дистанционного управления устройствами в режиме реального времени.

Такой принцип «прямого общения» между устройствами (device-2-device, D2D) в настоящее время реализуется в новой версии стандарта LTE. Обмен данными на высоких скоростях в режиме реального времени и минимальное время отклика необходимы для работы тактильного Интернета — главного объекта исследования лаборатории 5G Дрезденского технического университета. Здесь изучается дистанционное управление устройствами — от роботов для спасательных работ до дистанционной операции, проводимой врачом скорой помощи, в сочетании с очками виртуальной реальности, например, Oculus Rift.

Фото: Vodafone Deutschland (Aufm.); Ericsson (2); Lund University (MIMO); Audi AG (Auto); David Öhmann/5G Lab Germany (taktiles Internet); Wikipedia/Srleffler/CC BY-SA 3.0 (Kabel o.); CREOL/UCF (Kabel u.)

CUPS control and user plane separation

В соответствии с архитектурой SDN для сетей 5G определено разделение шлюза пакетной передачи данных на две составляющие — плоскость управления (SMF) и плоскость пользовательского трафика (UPF) — control and user planes separation (CUPS). При этом ради объективности стоит отметить, что концепция CUPS релизом 14 3GPP определена и для сетей 4G-LTE, где предусмотрено разделение SGW на C-SGW (control plane) и U-SGW (user plane), а PGW соответственно — на C-PGW и U-PGW.

Упрощение архитектуры UPF по сравнению с PGW сети 4G-LTE позволяет снизить как стоимость разработки и производства самих узлов, так и затраты на их эксплуатацию. В конечном счете, это открывает путь к «пограничным вычислениям» (edge computing) за счет возможности устанавливать на сети большое кол-во шлюзов, размещая их в непосредственной близости к сети доступа. Однако такой подход создает проблему мобильности, поскольку перемещение пользовательского терминала с активной сессией передачи данных будет сопровождаться частой сменой UPF. 3GPP решает данную проблему путем введения новой функциональности — бесшовности абонентских сессией и услуг — SSC (Session and Service Continuity).

Воздействие на человека

См. также: Электромагнитная безопасность и SAR

Научные исследования достоверно подтвердили единственное последствие воздействия радиочастот высокой мощности на человека — значительное повышение температуры тела. Однако пока не проводилось надёжных исследований влияния на человека электромагнитного излучения вообще и сетей стандарта 5G в частности. Отсутствие достоверных исследований стало причиной попытки в апреле 2019 года введения моратория на использование стандарта 5G в швейцарском кантоне Женева; позже стало известно, что у представителей кантона нет полномочий введения моратория.

Возможности 5G интернета

Прежде всего отметим, что 5G интернет предназначен в большей степени для решения экономических и технологических задач. Для нас уже неудивительно, что эти две сферы человеческой деятельности переплетаются  между собой, порождая единые цели и достигая общих результатов. Наглядный пример – создание робота. Стоит ли объяснять, какой вклад это внесло в науку и какую выгоду это приносит экономике?

А теперь перейдем от высоких слов к предсказуемому вопросу: если не для развлечения, то зачем, где и как будет использоваться 5G интернет?  Сети 5G будет применяться в разных отраслях. Собственно, в тех же, где интернет используется и сегодня. Просто это расширит границы, приобретёт дополнительные возможности и положительно отразится на работе автоматизированных и удаленных систем, таких как: беспилотный транспорт, удаленное управление промышленностью, роботами и операциями телемедицины. Отметим, что это те сферы, где абсолютно недопустима задержка сигнала. Именно поэтому так необходимо внедрение 5G интернета.

Что касается простых пользователей, им будет предоставлена возможность окунуться в интерактивную виртуальную реальность. Таким образом, люди смогут взаимодействовать на расстоянии так, будто находятся напротив друг друга. Также сеть 5G исключит задержки в передаче видео сверхвысокой четкости и многопользовательских VR-играх.