МРФ до 15 сентября
2017

Знакомьтесь: IMT-2020, или просто – 5G

В течение ближайших 10-15 лет наше общество претерпит больше изменений, чем за весь XX век. Человечество находится на пороге невероятной технической революции, которая принципиально и навсегда трансформирует наше представление обо всем, что есть вокруг. В этом новом мире люди и вещи, которые нас окружают, станут единым целым. Каждый человек, каждое устройство, вне зависимости от того, где они находятся, будут постоянно обмениваться информацией между собой в режиме онлайн. Реальность перестанет быть трехмерной, она превратится в многослойную, дополненную, предлагая параметры, которые в данный момент интересуют конкретного человека или его вещь. И это только начало...
IMT-2020

Сегодня в мире к Сети подключены около трех миллиардов человек. Всего на Земле проживает около семи миллиардов, то есть мы примерно на полпути к предоставлению доступа в Интернет всему населению. Но если сравнивать эти цифры с количеством «умных вещей», то и три, и семь миллиардов – ничто. В перспективе уже в ближайшее время к Сети будут дополнительно подключены сотни миллиардов различных гаджетов, для чего требуется разработать связь нового поколения.

Первое совещание консорциума «3rd Generation Partnership Project» (3GPP) по разработке связи 5G, на котором были определены сроки развития этого стандарта, состоялось в 2015 году. Созданный 20 лет назад, 3GPP уже накопил солидный опыт в создании технических спецификаций в области сетевых технологий и радиодоступа в мобильных системах. Решениям консорциума можно доверять – именно он разработал стандарты GSM, GPRS, EDGE, WCDMA, HSPA, LTE и LTE Advanced, ставшие реальностью сегодняшнего дня и уже успевшие глобально изменить наше общество.

В июне 2016 года консорциум 3GPP объявил план по стандартизации 5G. Уже в середине 2018 года должны быть готовы технологические рекомендации, которые лягут в основу дальнейших технологических разработок и промышленного производства инфраструктурных решений. Утверждение стандарта 5G ожидается после того, как Международный союз электросвязи (МСЭ) даст положительное заключение и будут согласованы диапазоны частот на Всемирной конференции радиосвязи, которая состоится осенью 2019 года. Согласно графику, утвержденному МСЭ, работа над стандартом должна быть завершена в 2020 году. Кстати, данный факт уже нашел свое отражение в названии, продолжающем традицию двух его предшественников: IMT-2000 (3G) и IMT-Advanced (4G). Стандарт пятого поколения (5G) мобильной связи получил официальное название IMT-2020.

Тем временем свои разработки и испытания в области 5G уже начали многие крупные производители сетевого оборудования и операторы связи: Samsung, Ericsson, Deutsche Telecom, Vodafone, Orange, SK Telecom, Nokia, Intel, China Mobile, Huawei, ZTE, Qualcomm и другие.

Эра «интернета вещей»

Связь стандарта 5G позволит улучшить качество уже существующих сервисов, где задействованы большие объемы трафика. Смартфоны и планшеты никуда не денутся, но вдобавок к ним появятся тысячи самых разнообразных гаджетов: от примитивных погодных датчиков и камер видеонаблюдения, до голосовых помощников, типа нынешних Amazon Echo, беспилотных автомобилей и целых «умных» зданий. Связь 5G позволит одновременно подключать множество устройств, способных устанавливать миллиарды соединений, за счет чего станет возможным предоставление таких принципиально новых услуг, как: сверхширокополосная мобильная связь (Extreme Mobile Broadband, xMBB) – реализация ультраширокополосной связи с целью передачи «тяжелого» контента; массовая межмашинная связь (Massive Machine-Type Communications, mMTC) – поддержка Интернета вещей (ультраузкополосная связь); сверхнадежная межмашинная связь (Ultra-reliable MTC, uMTC) – обеспечение особого класса услуг с очень низкими задержками.

В проектах «умных городов» 5G позволит контролировать жизнь целых мегаполисов: будет вестись онлайн мониторинг состояния объектов ЖКХ, «умного уличного освещения» и безопасности в городе. Пользователи смогут смотреть 3D-телевидение и участвовать в видеоконференциях с эффектом «полного присутствия», скачивать за секунды или смотреть онлайн UltraHD видео, передвигаясь при этом, например, в общественном транспорте или на собственном робомобиле. Кстати, по прогнозам экспертов компании Ericsson, все городские территории и крупнейшие транспортные магистрали в Европе будут обеспечены сплошным 5G-покрытием уже к 2025 году.

Также на новом уровне можно будет использовать приложения виртуальной реальности в образовании. Например, создавая 3D-проекции знаменитых музеев мира или моделей галактик прямо в учебных классах.

5G также обещает революционно изменить медицину: станут возможными не только круглосуточный мониторинг состояния пациентов на дому, но и удаленные хирургические операции с участием лучших хирургов мира. Благодаря очень низким задержкам передачи данных 5G откроет больше возможностей для проведения операций с использованием робота. Такой сервис особенно актуален для небольших населенных пунктов, где доступны только беспроводные сети и нет высококвалифицированных хирургов.

В крупных производственных компаниях, ритейле, логистике 5G даст возможность использовать вместо людей промышленных роботов и дронов. Последние уже сейчас начинают широко внедряться на передовых производствах. Проект развертывания системы доставки товаров с помощью дронов есть, например, у Amazon.

Сложность внедрения

Основное отличие 5G от предыдущих поколений связи в том, что она будет «устройство-», а не «сота-ориентированной». Сам по себе термин «сотовая связь» подразумевает, что сеть оператора состоит из сот – базовых станций, обеспечивающих связь в определенном радиусе действия.

В сетях 5G сама архитектура, состоящая из сот, сменится архитектурой, состоящей из мобильных устройств. Сейчас сети радиодоступа состоят из больших (макро) сот, которые обеспечивают непрерывность покрытия/мобильность абонентов, и малых (микро) сот, которые устанавливаются в местах с наибольшей плотностью абонентов (хот-спотах) и обеспечивают там необходимую дополнительную емкость.

Размер макросот в основном определяется используемым диапазоном частот: для низких частот – больше, для высоких – меньше. Что касается микросот, то их количество пропорционально требуемой емкости. Кроме того, если сейчас одна базовая станция обслуживает несколько сотен одновременно подключенных устройств, то в связи с распространением межмашинных коммуникаций (M2M) число устройств многократно возрастет. И в некоторых случаях базовой станции придется обрабатывать до 10 тысяч устройств одновременно. Важной задачей разработчиков стандартов будет обеспечить надежным беспроводным соединением каждое из них.

Наличие свободных частот требуемого диапазона – один из основных факторов, необходимых для развития сетей 5G (наряду с готовностью сетевой архитектуры). Особенно остро стоит проблема нехватки частот в нижних участках спектра, включая диапазон
5 ГГц для Wi-Fi.

В Европе для развертывания 5G выделен частотный диапазон 700 МГц. Совсем недавно, 25 апреля 2017 года, решение об этом принял Европейский совет. К июню 2018 года страны-участницы ЕС должны будут представить план по реализации этого решения.

Для начального этапа развития европейских сетей 5G, помимо частотного диапазона 700 МГц, планируется использовать диапазоны 3400-3800 МГц и 24,25-27,5 ГГц. Низкие частоты (например, 3,4-3,6 ГГц) и широкие полосы должны обеспечить возможность массовой доступности скоростей до 100 Мбит/c. Одновременно с этим эффективность радиоинтерфейса пятого поколения будет увеличена в три раза, т.е. станет пропускать до трех раз больше данных при той же ширине полосы. Ожидаемый показатель: 6 бит/сек на 1 Гц.

Низкие частоты и хорошее покрытие дадут обширное и хорошо проникающее в помещения покрытие, необходимое для функционирования «интернета вещей». Это же касается и развития сферы mMTC (массированных систем связи типа M2M, систем «умный город» и для «умных домов»). Низкие частоты также будут использоваться для обеспечения надежной подключенности, например, беспилотных автомобилей (диапазоны 700 МГц и 3,4-3,8 ГГц).

Высокие частоты и очень широкие полосы пригодны для подключения пользователей с высокими пиковыми скоростями – вплоть до 20 Гбит/с (в диапазонах 24,25-27,5 ГГц и 37-43,5 ГГц). Такие скорости требуются для онлайн-игр с разрешением UHD в облаке, дополненной реальности, голографических звонков, тактильного Интернета и других приложений. Диапазоны 24,25-29,5 и 37-43,5 ГГц являются наиболее вероятными диапазонами для глобальной коммерциализации 5G в области высоких частот.

Эволюционные особенности

Эпоха глобального сетевого сообщества – «интернета вещей» – предполагает виртуализацию сетевых функций (Network Functions Virtualization). Это позволит перевести в цифровой формат различные функции многих сетевых элементов операторов мобильной связи, а также реализовать «сеть по запросу». Иными словами, данные будут обрабатываться и храниться в виртуальной среде («в облаке»). За классическим оборудованием останется лишь функция передачи пользовательского трафика. Такой подход отвечает принципу конвергентности – обязательному элементу организации сетей пятого поколения. Данный принцип предполагает интеграцию обособленных объектов сети в единый вычислительный комплекс – «умные вещи» сами объединяются между собой, образуя «глобальное интернет-сообщество» (Networked Society) с целью обмена информацией в режиме онлайн. Яркими направлениями этой концепции является взаимодействие в форматах M2M (межмашинное взаимодействие) и D2D (Device to Device). Технология M2M необходима для взаимодействия устройств между собой без непосредственного участия человека – автоматизации процессов, например, в платежных терминалах, системах безопасности, в системах координации транспортных средств. Технология D2D позволяет устройствам, находящимся неподалеку друг от друга, обмениваться данными напрямую, без участия сети 5G, через ядро которой будет проходить лишь сигнальный трафик. Преимуществом такой технологии является возможность дополнительно разгружать сеть.

К 2021 году на сервисы 5G будет приходиться 1,5% совокупного мобильного трафика данных, где в среднем одно соединение 5G будет генерировать в 4,7 раза больше трафика, чем соединение 4G, и в 10,7 раз больше, чем соединение 3G.

Технология 5G, благодаря более быстрому отклику, также станет предпочтительной для использования в формате V2X (Vehicle-to-Everything) – системах обмена данными между автомобилем и другими объектами дорожной инфраструктуры. Поддержка V2X – это одно из ключевых требований для подключенного транспортного средства будущего. Используя ее, автомобиль сможет обмениваться информацией с другими автомобилями, светофорами, знаками и даже дорожной разметкой. Чтобы технология V2X стала реальностью, две области – автомобильная и телекоммуникационная, должны расширить зону охвата 5G-сигнала и обеспечить уверенный прием. Согласно мнению экспертов, это станет вполне реальным уже к 2025 году. Тем временем первое появление коммерческих сетей пятого поколения инженеры обещают осуществить гораздо раньше – в Южной Корее на зимних Олимпийских играх – 2018. Более продвинутый вариант анонсируют японский NTT DoCoMo и Nokia на летних Олимпийских играх 2020 года в Токио. Ждать осталось совсем недолго.

При подготовке статьи были использованы материалы сайтов: comnews.ru, ericsson.com, tadviser.ru, pcmag.com, fiercewireless.com, embb.telecom-paristech.fr, qualcomm.com, networks.nokia.com.

Наталья Сударикова: «Расходы на образование – это инвестиции в развитие человеческого капитала»>>>


Комментировать




Армия-2017
Светлана Петрова: "В современных условиях образование должно стать инвестиционно привлекательным"

...

Александр Курбатов: «Я счастливый человек, потому что строил нужное людям»

...

Анатолий Наумов: «Люди – это главный фактор развития»

...

Николай Ермаков: «Работать с ВТБ станет еще комфортнее»

...

Яндекс.Метрика
www.izhevskinfo.ru
Камский институт
Купол
Полиграф
Пресс-Тайм
Управление Госэкспертизы
Разработка сайта - "Мифорс" / Дизайн-студия "Мухина"