Годы шли к этому, но 5G – следующая большая глава в беспроводных технологиях. Хотя мы еще не достигли того момента, когда она будет доступна повсеместно, почти все телефоны сегодня поддерживают 5G, и вероятность увидеть значок 5G на своем телефоне с каждым днем все больше.
Однако 5G – это не просто новое модное число. Внедрение этой технологии для операторов связи оказалось значительно сложнее, чем более старой технологии 4G/LTE, с различными компромиссами для каждой из них. Она также обещает глобальную связь, о которой раньше только мечтали в научно-фантастических романах.
Вся эта шумиха вокруг 5G может заставить вас задуматься, что же из этого получится, но хорошая новость заключается в том, что это не так сложно для потребителей, как вы думаете.
Но все же, учитывая новые мощные возможности сетей 5G, более глубокое понимание того, как они работают, может помочь вам принять правильное решение. Вот все, что вам нужно знать о 5G.
Что такое 5G?
Проще говоря, 5G – это пятое поколение мобильных сетей, которое постепенно приходит на смену сетям 4G. 5G предлагает потенциал для значительно более высоких скоростей загрузки и выгрузки данных, чем сети 4G, плюс значительно меньшую задержку – время, которое требуется устройствам для связи с беспроводными сетями.
Кроме того, сети 5G по своей сути более эффективны, обрабатывая больше соединений на одной вышке и с более высокой скоростью на одно устройство. Кроме того, они рассчитаны на работу в более широком диапазоне радиочастот (он же спектр), что открывает новые возможности для операторов по расширению своих услуг. Поскольку 5G – это совершенно новая технология, работающая на новых частотах и системах, телефоны поддерживающие только 4G несовместимы с новыми сетями 5G.
Первые сети 5G начали развертываться в 2019 году. Архитектура стандарта 5G была создана в 2016 году, и в этот момент каждая компания и человек, участвующий как в сетевом, так и в потребительском секторе, могли начать производство устройств, соответствующих новому стандарту 5G.
На данный момент 5G еще не достиг полного насыщения рынка, но уже близок к этому. Для создания совершенно новой сети требуется значительный объем инвестиций. Например, 4G/LTE потребовалось около трех лет, чтобы достичь статуса мейнстрима после первоначального развертывания в США в 2010 г.
В случае с 5G операторам пришлось использовать уникальные подходы, чтобы обойти существующее развертывание 4G/LTE и одновременно получить лицензии на более высокие частоты, необходимые для реализации самого большого достоинства 5G – сверхскоростной гигабитной передачи данных.
Скорее всего, пройдет еще год или два, прежде чем 5G станет доминирующей сетью во всем мире, но мы определенно приближаемся к этому, особенно в США. T-Mobile уже может похвастаться тем, что сеть доступна для 260 миллионов человек, и она ожидает, что к концу 2023 года эта цифра вырастет до более чем 300 миллионов – или 90% населения США. Хотя T-Mobile имеет большой перевес над своими конкурентами, другие компании быстро наверстывают упущенное: ранее в этом месяце Verizon объявил, что превысил 200-миллионную отметку.
Эти цифры также относятся только к расширенным сетям операторов 5G. В зависимости от оператора стандарт уже охватывает от 85% до 95% населения США. Хотя эти частоты более низкого диапазона не обеспечивают таких же впечатляющих скоростей, они предлагают другие преимущества – и возможность заменить 4G/LTE.
Как работает технология сетей 5G?
Как и 4G, технология 5G работает в широком диапазоне радиочастотного спектра, но способна работать в более широком диапазоне, чем существующие сети. В 5G есть три различных диапазона частот, которые работают по-разному. Наиболее распространенная форма 5G традиционно называлась Sub-6, но в последнее время она была разделена на две подкатегории. Кроме того, 5G работает на значительно более высоких частотах – с некоторыми важными компромиссами.
Sub-6 (Low-Band): Сокращенное от Sub-6GHz, термин Sub-6 технически включает все частоты 5G, которые работают ниже порога 6 ГГц. Однако на заре 5G этот спектр почти полностью состоял из частот ниже 2 ГГц – того же спектра, который годами использовался сетями 2G, 3G и 4G/LTE. Большинство операторов начали развертывание сетей 5G с этих частот, поскольку это был самый простой и доступный способ начать; оборудование 5G могло использовать те же вышки и эфирные волны, которые использовались для услуг 4G/LTE, а поскольку низкочастотные диапазоны проходят гораздо дальше и легче проникают сквозь стены, деревья и другие препятствия, операторам также не нужно было устанавливать огромное количество новых вышек, чтобы покрыть зоны покрытия 5G. Однако у использования низкочастотного спектра есть и обратная сторона: производительность 5G не была значительно выше, чем у предыдущих услуг 4G/LTE. Более того, в некоторых случаях она может быть даже медленнее, поскольку трафик 5G вынужден уступать цифровое право на проход старым сигналам 4G/LTE, использующим те же частоты.
mmWave: На другом конце спектра 5G находится полоса КВЧ-спектра, где 5G в настоящее время работает на частотах от 24 ГГц до 39 ГГц, хотя в будущем, вероятно, будет расширяться еще больше. Как следует из названия, эти частоты имеют очень короткую длину волны, что означает, что они не распространяются очень далеко – в лучшем случае на пару городских кварталов. Положительным моментом является то, что 5G может обеспечить ошеломляющую производительность на mmWave – в идеальных условиях скорость загрузки может легко достигать 4 Гбит/с. Более того, эта более высокая пропускная способность также позволяет улучшить покрытие. Однако, чтобы покрыть территорию таким невероятно быстрым покрытием, необходимо тысячи малых ячеек сети – для покрытия 95% территории, к примеру, Нью-Йорка потребуется около 60 000 отдельных вышек mmWave. Именно поэтому раннее покрытие 5G компании Verizon, которое опиралось исключительно на mmWave.
Sub-6 (средний диапазон/С-диапазон): Чтобы выполнить обещание 5G, операторам связи и регулирующим органам необходимо было найти золотую середину между сверхскоростными, но чрезвычайно короткими по радиусу действия мм-волнами и частотами нижнего диапазона, которые обеспечивали широкий диапазон, но не давали значительного улучшения скорости по сравнению с сетями 4G/LTE, которые должны были заменить 5G. Ответ был найден: от 2,5 ГГц сети T-Mobile до 3,7-3,98 ГГц С-диапазона, лицензированного компаниями Verizon и AT&T. Этот спектр стал «сладким местом» для 5G, предлагая значительно лучший радиус действия, чем mmWaveа, и обеспечивая почти гигабитные уровни производительности, которые оставляют в пыли сети 4G/LTE.
Сегодня основные операторы связи США развернули сеть 5G во всех трех этих диапазонах, хотя они использовали несколько разные подходы. Verizon начал с mmWave в нескольких городах, после чего запустил свою общенациональную низкочастотную сеть 5G в конце 2020 года, а затем развернул частоты C-диапазона в начале 2022 года. T-Mobile начала с очень низкочастотной сети 600 МГц, что позволило ей первой предложить общенациональную сеть 5G во всех 50 штатах США, а затем использовала среднечастотный спектр 2,5 ГГц, который она получила в результате слияния со Sprint в 2020 году, чтобы получить преимущество в создании более быстрой сети 5G. Она развернула более быструю сеть mmWave только в таких местах, как стадионы, где более высокая пропускная способность была абсолютно необходима. AT&T немного отстала от обоих своих конкурентов; у нее есть большая низкополосная сеть 5G, и, как и T-Mobile, она использует приемопередатчики mmWave для покрытия более плотных районов, но ее развертывания C-диапазона пока достигли только около десятка городов.
Как быстро работает 5G?
Очевидно, что быстро, но на сколько? Короткий ответ: «Это зависит от ситуации». Стандарты телекоммуникационных технологий разработаны 3GPP несколько сложны:
- Пиковая скорость передачи данных: 5G предлагает значительно более высокую скорость передачи данных. Пиковая скорость передачи данных может достигать 20 Гбит/с по нисходящей линии связи и 10 Гбит/с по восходящей линии связи на одну мобильную базовую станцию. Это не та скорость, которую вы будете ощущать при использовании 5G (если только у вас нет выделенного соединения) – это скорость, разделяемая всеми пользователями соты. Даже в этом случае это теоретический максимум, который представляет собой верхний предел стандарта 5G.
- Реальная скорость 5G: Хотя пиковые скорости передачи данных звучат впечатляюще, реальные скорости будут значительно ниже и будут сильно варьироваться в зависимости от многих факторов, включая спектр сигнала и расстояние до ближайшей вышки. Типичные скорости 5G могут варьироваться от 50 Мбит/с до более чем 3 Гбит/с для загрузки данных. По последним данным, средняя скорость загрузки по всей стране составляет от 100 Мбит/с до 200 Мбит/с.
- Задержка: Это время, которое требуется для пересылки пакета TCP и получения подтверждения о получении, прежде чем вы сможете начать передачу данных. Это имеет большое влияние на такие виды деятельности, как серфинг и игры, где регулярно пересылаются небольшие объемы данных. В идеальных условиях задержка должна составлять менее 4 миллисекунд (мс), но меньшее значение всегда лучше. Лучшие проводные оптоволоконные сети могут предложить задержку от 1 мс до 2 мс.
- Эффективность: Радиоинтерфейсы должны быть энергоэффективными при использовании и переходить в режим низкого энергопотребления, когда не используются. В идеале, радио должно быть способно переходить в состояние с низким энергопотреблением в течение 10 миллисекунд, когда оно не используется.
- Спектральная эффективность: Спектральная эффективность это оптимизированное использование спектра или полосы пропускания таким образом, чтобы максимальное количество данных могло быть передано с наименьшим количеством ошибок передачи. Например, 5G должен повысить спектральную эффективность по сравнению с LTE при 30 бит/Гц нисходящей связи и 15 бит/Гц восходящей связи.
- Мобильность: Базовые станции 5G должны поддерживать движение со скоростью от 0 до 310 км в час. Это означает, что базовая станция должна функционировать, несмотря на перемещения антенны. и частоты 5G гораздо лучше справляются с этим, чем частоты в спектре mmWave. Однако это вряд ли будет иметь практическое значение, поскольку вы, скорее всего, покинете зону покрытия mmWave, как только начнете двигаться на более высоких скоростях.
- Плотность подключения: 5G может поддерживать гораздо больше подключенных устройств, чем 4G/LTE. Стандарт утверждает, что 5G должен поддерживать 1 миллион подключенных устройств на квадратный километр. Эта огромная цифра учитывает множество подключенных устройств, которые станут основой Интернета вещей (IoT). Какую производительность вы получите при таком количестве подключенных устройств – это другой вопрос, но именно в этом случае обеспечивается значительное преимущество.
В реальном мире фактические скорости 5G сильно варьируются. В конечном счете, технологии, такие как 5G, смогут обеспечить скорость в несколько гигабит в секунду (Гбит/с), но на данный момент можно ожидать скорости от 200 Мбит/с до 400 Мбит/с, если вы пользуетесь сетью среднего диапазона/С-диапазона, и менее 100 Мбит/с в низкочастотных сетях 5G. Эти цифры могут быть выше в идеальных условиях – мы измеряли гигабитные скорости на частотах C-диапазона, но это далеко не типично. Обычно для получения таких скоростей вам нужно находиться в относительном одиночестве рядом с приемопередатчиком mmWave. Помните, что вы также делите доступную полосу пропускания со всеми остальными пользователями этой же вышки, поэтому в пиковое время дня в оживленном районе ваша производительность будет падать.
Если вы подключены к сети , вы, скорее всего, обнаружите, что ваше соединение не быстрее, чем 4G/LTE. В некоторых случаях оно может быть даже медленнее. В основном это связано с тем, что трафик 4G/LTE все еще использует эти частоты. Первые развертывания 5G в низком диапазоне частот были «подсоединены» к вышкам 4G/LTE с помощью технологии, известной как динамическое разделение спектра (DSS). Это позволяет трафику 5G и 4G/LTE сосуществовать в одном эфире, но поскольку DSS – это функция 5G, именно трафику 5G приходится освобождать место для сигналов 4G/LTE. Хорошей новостью является то, что производительность низкочастотного диапазона 5G будет улучшаться по мере того, как все больше людей будут переходить на смартфоны 5G, и трафик 4G/LTE будет меньше.
5G UW vs 5G UC vs 5GE
Поскольку среднечастотный диапазон 5G обеспечивает гораздо лучшую производительность, чем низкочастотный диапазон 5G, каждый оператор связи приложил немало усилий для продвижения этих расширенных услуг 5G с помощью уникальных фирменных названий и специальных значков в строке состояния на телефоне. Это позволяет клиентам знать, когда они используют лучшие 5G, а также выделяет их на фоне конкурентов.
Компания AT&T фактически первой представила специальный бренд 5G, но, к сожалению, эта первоначальная попытка только замутила воду, поскольку она даже не представляла реальную сеть 5G. AT&T’s ; оператор провел ребрендинг своей недавно обновленной сети, заявив, что это первый шаг в «эволюции к 5G». В действительности это была та же технология сети 4G/LTE, которую уже предлагали Verizon и T-Mobile, ложно обозначенная, чтобы заставить людей думать, что AT&T опередил других в развертывании 5G.
После того, как AT&T получил за этот глупый шаг, он стал немного более консервативным в своих планах по развитию 5G. Тем не менее, она первой ввела уникальное название в начале 2020 года, чтобы отличить свою услугу mmWave от более широкой низкочастотной сети. AT&T назвала эту услугу «5G Plus» (5G ), и первоначально она была доступна в центральных районах около 35 городов. В начале 2022 года компания AT&T назвала эту услугу «5G Plus» (5G ), и первоначально она была доступна в центральных районах около 35 городов США.
После этого в конце 2020 года компания Verizon представила (5G UW). В отличие от AT&T, это был ребрендинг всей сети 5G, которая до этого момента была ее сетью, так как Verizon начинала 5G исключительно с ммВолны. Название 5G UW стало необходимым после того, как генеральный директор Verizon воспользовался возможностью выйти на сцену на мероприятии Apple по запуску iPhone 12 и объявить о новой услуге оператора – низкополосной сети 5G, которая принесет 5G в остальную часть страны. Как и в случае с AT&T, увеличение покрытия 5G UW до более чем 100 миллионов клиентов практически за одну ночь.
Между тем, T-Mobile медленно создавал среднечастотную сеть 2,5 ГГц с тех пор, как приобрел этот спектр у Sprint в 2020 году. Компания «Uncarrier» уже предлагала лучшую емкость и скорость, чем ее конкуренты. Однако T-Mobile полностью забрендировала свою среднечастотную сеть только в 2021 году, назвав ее так, чтобы отличить от своей низкочастотной сети 5G Extended Range.
Лучшие телефоны 5G, доступные сейчас
Сегодня трудно найти телефон, в котором не было бы 5G, благодаря агрессивному развертыванию сетей операторами связи и разработке более доступных мобильных чипсетов, включающих радио 5G. Поэтому, когда вы ищете лучший телефон с поддержкой 5G, вы просто покупаете любой современный телефон.
Можно ли использовать 5G для домашнего интернета?
Благодаря невероятным скоростям и низкой задержке, 5G имеет хороший потенциал в качестве замены домашним беспроводным сетям. Это особенно актуально для сельских районов, где быстрый проводной интернет труднодоступен, а единственной альтернативой является спутниковый интернет. Несмотря на то, что такая возможность, безусловно, существует, ее развертывание в реальных цифрах занимает некоторое время.
Мы все еще находимся на расстоянии нескольких лет от обещания 5G обеспечить прямое подключение к каждому устройству в наших домах, поэтому сегодняшние решения домашнего интернета 5G, также известные как фиксированный беспроводной доступ (FWA), просто заменяют ваш проводной широкополосный маршрутизатор устройством 5G; Wi-Fi и проводные соединения Ethernet по-прежнему используются для соединения всего в вашем доме.
Потенциальные преимущества 5G
Они выходят за рамки мобильной связи. Хотя дополнительная пропускная способность и меньшая задержка означают более высокую производительность при загрузке, потоковой передаче и играх, наиболее перспективной частью 5G является его способность обеспечить беспроводную связь для гораздо более широкого круга устройств и приложений. Меньшая задержка, более высокая пропускная способность и большая дальность действия, предлагаемые 5G, делают его идеальным решением для обеспечения широких возможностей подключения «всегда на связи» в тех местах, где Wi-Fi не справляется.
Улучшение домашней широкополосной связи
Хотя 5G обычно воспринимается как мобильная технология, она также может оказать значительное влияние на домашнюю широкополосную и беспроводную связь. Как уже упоминалось в предыдущем разделе, операторы связи предлагают услуги домашнего интернета, основанные на соединениях 5G вместо кабеля или оптоволокна. Несмотря на то, что эта технология пока не обеспечивает скорость оптоволокна или кабеля, она более чем достаточна для повседневного серфинга, потокового вещания и просмотра веб-страниц, а также лучше, чем проводные варианты, доступные во многих сельских районах.
Более того, в будущем связь 5G может полностью заменить домашний маршрутизатор, а все устройства в вашем доме будут подключаться непосредственно к сети 5G. Прежде чем это произойдет, необходимо решить вопросы безопасности и производительности, но работа в этом направлении уже ведется.
Автономные транспортные средства
Небольшая задержка 5G делает его идеальным для автономных транспортных средств, позволяя получать информацию о дорожных условиях и обратную связь о производительности для водителей и автопроизводителей. Например, ваш автомобиль может быть немедленно проинформирован, если другой автомобиль быстро тормозит впереди вас, и упреждающе задействовать свои тормоза, предотвращая столкновение. Такая связь между автомобилями может в конечном итоге спасти жизни людей и повысить эффективность дорожного движения.
Общественная безопасность и инфраструктура
В конечном итоге 5G станет основой для муниципалитетов, что позволит им работать более эффективно. Коммунальные компании смогут легко отслеживать использование ресурсов удаленно, датчики смогут уведомлять отделы общественных работ о затоплении стоков или Уличные фонари гаснуть, а муниципалитеты смогут быстро и недорого устанавливать камеры наблюдения.
Здравоохранение
Компонент сверхнадежной связи с низкой задержкой (URLLC) в 5G может кардинально изменить здравоохранение. Поскольку URLLC снижает задержки в 5G даже больше, чем в 4G, открывается целый мир новых возможностей. В ближайшие годы ожидаются улучшения в области телемедицины, дистанционного восстановления, физиотерапии с помощью дополненной реальности, точной хирургии и даже дистанционная хирургия. Больницы смогут создавать массивные сенсорные сети для наблюдения за пациентами, врачи смогут выписывать «умные» таблетки для соблюдение лечения, а страховщики могут даже следить за абонентами определять подходящие методы лечения и процессы.
IoT
Одним из наиболее интересных и важных аспектов 5G является его влияние на Интернет вещей. Хотя в настоящее время у нас есть датчики, которые могут общаться друг с другом, они, как правило, требуют много ресурсов и быстро исчерпывают емкость передачи данных 4G. Благодаря скорости 5G и значительно более высоким пределам пропускной способности, IoT будет работать на основе связи между датчиками и умными устройствами.
Как выглядят вышки 5G?
Возможно, вам интересно, где расположены вышки 5G в вашем городе. По большей части, вышки 5G выглядят так же, как и вышки 4G – в основном потому, что это вышки 4G. Общенациональное покрытие, которое сейчас предлагают операторы связи построено на слегка подправленных вышках 4G, поэтому если вы видите традиционную вышку сотовой связи, а в вашем районе есть покрытие 5G, есть вероятность, что эта же вышка поддерживает и сеть 5G в вашем районе. Тот факт, что они смогли повторно использовать эти вышки 4G, отчасти объясняет, почему все три оператора смогли развернуть общенациональные сети 5G в такие короткие сроки.
Однако по мере того, как операторы начнут разворачивать спектр, ситуация может измениться. Как уже упоминалось, частоты mmWave не могут распространяться так далеко, как частоты Sub-6, на которые работают общенациональные сети, поэтому для обеспечения покрытия mmWave в городе должны быть сотни или даже тысячи малых сот по всему городу. Это небольшие белые узлы, которые висят на боковой стороне здания или иногда на собственном маленьком столбе. Иногда они окрашены в другой цвет, чтобы слиться с окружающей средой, но обычно они остаются белыми.
В ближайшем будущем в городах, вероятно, появится больше таких малых сотовых вышек и узлов, хотя они, скорее всего, будут ограничены густонаселенными районами. Однако большинство районов, скорее всего, будут полагаться на среднеполосные приемопередатчики; для улучшения покрытия могут потребоваться новые вышки, но внешне они не будут сильно отличаться от вышек сотовой связи, которые вы видели раньше. В сельских районах, скорее всего, по-прежнему будут использоваться существующие вышки 4G с установленным на них модернизированным низкополосным оборудованием 5G.
Безопасен ли 5G?
Один из основателей проекта ITShaman.ru. Я люблю компьютерное железо. Люблю Intel, но дома и на работе использую AMD. Из-за этого много экспериментирую и тестирую.
Комментарии (0)