Не успели мы привыкнуть ко всем преимуществам 4G, как в мире стали появляться мобильные сети пятого поколения. Рассказываем о том, как они работают, для чего нужны и правдивы ли слухи о них.
Что такое 5G и как он работает?
5G — это «пятое поколение» беспроводных систем связи. Для передачи цифровой информации на большое расстояние. 5G использует радиоволны.
Как и 4G, пятое поколение мобильной связи построено на основе компактных антенн, которые устанавливаются на вышках. В зависимости от высоты и особенностей рельефа, такая станция может передавать сигнал на расстояние от 1 до 500 километров. Каждая антенна обслуживает 10–1000 пользователей. При максимальной нагрузке сигналы устройств разделяются по времени приема-передачи, частоте и даже мощности. В антеннах стандарта 5G также используется технология Beamforming, знакомая по домашним роутерам. Станция формирует сигнал в виде узкого луча, направленного точно к устройству, а пользователь получает стабильно высокую скорость передачи информации.
Зачем нам технология 5G?
Число смартфонов, планшетов и других мобильных устройств продолжает расти. По состоянию на начало 2020 года 59% опрошенных взрослых в 100 странах пользовались такими девайсами. По статистике мобильных операторов, в мире насчитывается более 4,3 миллиардов активных абонентов. Уже сегодня в мегаполисах есть проблемы с приемом 3G- и 4G-сигналов. К примеру, в часы максимальной нагрузки скорость передачи данных в американских городах падает до 15–20 Мбит/с при теоретическом потенциале в 200–600 Мбит/с. В горных регионах и других местах со сложным рельефом, где невозможно развернуть 3G- и 4G-сети из-за особенностей рельефа, сотовая связь 5G решит эту проблему. Ведь она легко адаптируется к неблагоприятным условиям за счет гибкой регулировки мощности и направленности. Также сейчас развивается «интернет вещей» — это вся «умная» бытовая техника — от холодильников до видеокамер. Объем передаваемых данных увеличивается на 8–15% ежегодно. Но к 2025 году эксперты ожидают стабильного прироста до 25–50%. Интернету вещей уже сейчас необходим специальный канал связи, чтобы работать в автономном режиме.
Мы постоянно говорим о беспилотном транспорте. Электромобили Tesla уже обходятся без водителей, квадрокоптеры ведут съемку по заранее составленным сценариям, а прототипы летающих такси вскоре планируют передвигаться над европейскими и азиатскими городами. От стабильной связи с диспетчерским центром и другими транспортными средствами зависит безопасность пассажиров. Для этого также нужен 5G.
Преимущества и отличия 5G
Главная особенность новой сети — скорость от 600 Мбит/с до 2 Гбит/с. С ней можно смотреть 8K-видео «по воздуху» и играть на слабом компьютере, транслируя изображение через интернет.
В 5G используют другие частоты, способы кодировки для повышенной скорости. В сетях пятого поколения используют как дециметровые, так и сантиметровые волны. В отличие от метровых, они распространяются на небольшое расстояние и отражаются от препятствий, а не огибают их. Но у них есть и преимущества — устойчивость к помехам и возможность «упаковать» больше информации в одну секунду сигнала. Такое решение позволяет избавиться от помех — существующие каналы Wi-Fi, 3G и 4G перегружены, а в густонаселенных районах постоянно «падает» интернет. Поэтому задача 5G — обеспечить стабильную и быструю связь для большего количества пользователей.
В сети 5G также снижены задержки при передаче и обработке сигнала — с 20–25 до 4–5 миллисекунд. Это преимущество оценят как геймеры, стремящиеся свести пинг к минимуму, так и офисные работники, для которых видеоконференции стали необходимостью. Переход на новый частотный диапазон снизит уровень помех — подключение станет более стабильным, а число разрывов уменьшится.
При внедрении новой технологии всегда возникает вопрос о безопасности данных. В сетях 5G уровень защиты повысится по сравнению с коммуникациями прошлого поколения. Во-первых, планируется заменить трехстороннюю «модель доверия» четырех- или пятисторонней. Перед обменом информацией подтверждение будут давать мобильный оператор, поставщик услуг, устройство абонента, местный узел связи и сервис «интернета вещей». Это поможет защититься от подмены базовой станции, перехвата сигнала и других хакерских атак. Во-вторых, увеличится число точек маршрутизации. Если один участок сети будет скомпрометирован, его можно будет отключить, не нарушив нормальную связь. В-третьих, планируется привлечь «искусственный интеллект» для своевременного выявления киберпреступлений и блокировки злоумышленников.
Еще одна особенность 5G — конструкция антенн. Можно будет легко увеличить или уменьшить площадь распространения сигнала. Цифровые антенные решетки позволяют гибко менять диаграмму направленности и мощность сигнала, выбирая необходимую зону покрытия. В городах можно получить широкий луч с малой дальностью, а за их пределами — узкую полосу.
