Стандарт 5G: новое поколение современных коммуникаций

Стандарт 5G: новое поколение современных коммуникаций

Технология организации беспроводных сетей Интернета уверенно расширяет границы охвата всемирной пользовательской аудитории. Немалую роль в этом сыграли новые стандарты передачи данных, такие как «4G» и «5G». «Четвёрка», совсем недавно считавшаяся последним «писком» моды, теперь уже рассматривается устаревшим вариантом. На замену спешит новый стандарт «5G» – фишка высокоскоростного беспроводного Интернета. Этот стандарт по техническим характеристикам превосходит «четвёрку» практически на порядок. Демонстрирует явные преимущества, к примеру, на просмотрах видео потоком.

Скоростной «5G»: чего требует новый стандарт?

Принадлежность сети к стандарту «5G» определяется соблюдением определённых правил (технических спецификаций), установленных управляющими органами, подобными разработчику спецификаций мобильной телефонии «3GPP» (3rd Generation Partnership Project). Одним из условий разработанной спецификации, наряду с кардинально иным оборудованием, определяется параметр скорости загрузки/выгрузки.

Стандартизация и спецификация 3GPP
Стандартизацией и спецификацией определяются все основные технические критерии технологий, прежде чем эти технологии начинают полноценно внедряться в существующую структуру

Существует максимальный и минимальный пиковый параметр скорости загрузки/выгрузки для сети, соответствующей требованиям технологии «5G». Эти установки, как минимум предполагают поддержку индивидуальной базовой станцией «5G» следующих значений транспортной скорости:

  • пик загрузки «5G»: 20 Гбит/с;
  • пик выгрузки «5G»: 10 Гбит/с;

Стандарту «5G» также присущи минимальные требования относительно параметра задержки сигнала. Под задержкой сигнала понимается промежуток времени с момента отправки данных оператором сотовой сети до момента приёма данных устройством-получателем (к примеру, сотовым телефоном).

Требования стандарта «5G» ограничиваются минимальным параметром задержки около 4 мс, при соблюдении идеальных условий транспорта. Но теоретически значение паузы допускается до 1 мс применительно к некоторым видам связи (сверхнадежные каналы и каналы с малой задержкой).

! Для сравнения, значение паузы сигнала для сети «4G» достигает показателя примерно 50–100 мс. Это вдвое меньше, если рассматривать для сравнения устаревший стандарт сети «3G».

Фактические показатели скорости сети «5G»

Указанные выше скоростные параметры отражают характеристику скоростей каналов «5G» применительно к идеальным условиям. Эти условия предполагают отсутствие задержки сигнала и помех, а также эксплуатацию устройства в качестве единственного для конкретной ячейки «5G».

Использование новых типов кабелей для 5G сетей
Более совершенный тип кабеля требует новый стандарт для оптимальной работы: А – оптоволоконный кабель под новый стандарт, способный противостоять электромагнетизму и радиочастотным помехам; В – обычный коаксиальный кабель с пропускной способностью до 1 Гб/с

Каждой ячейкой сети «5G» допустима поддержка до 1млн. устройств на квадратный километр площади. При этом общее значение скорости загрузки/выгрузки распределяется поровну между устройствами, задействованными в границах одной ячейки.

При таких условиях пользователям мобильных устройств, конечно же, не придётся испытать эффект пиковой скорости «5G», учитывая мультипользовательское применение. Однако фактор высокой скорости вполне допустимо получить, если пользователь обладает выделенной системой фиксированного беспроводного радиодоступа (FWA). Такой вариант исключает разделение пропускной способности канала между множественными устройствами.

Уже существующие примеры «5G» известных зарубежных операторов мобильной связи демонстрируют своеобразный рекорд скорости загрузки. Достигнут показатель 2 Гбит/с для точки фиксированного беспроводного радиодоступа (FWA). Однако для обычной пользовательской среды с разделением трафика на каждого пользователя приходится не более 80-100 Мбит/с.

Так какую же демонстрирует скорость транспорта новый стандарт «5G»? Если, допустим, потенциальному пользователю подключаться к новой технологии без промедления (на момент 1.01.2019), каких скоростей транспорта в сети Интернет следует ожидать?

Пользовательские ожидания и реальные примеры

Ответ на поставленные выше вопросы вовсе неоднозначен, каким видится на первый взгляд. Фактические скоростные значения «5G» зависят не столько от местоположения пользователя, сколько от иных критериев.

Индийский робот с каналами связи 5G
Робот индийских инженеров, конструкция которого предусматривает использование каналов связи, построенных на основе инновационной технологии передачи данных

Когда пользователю становится доступна сеть, влияние на качество связи оказывают многие другие факторы:

  • используемое аппаратное обеспечение,
  • скоростные ограничения сети,
  • количество пользователей, совместно использующих «5G»,
  • неизбежные помехи сотовой связи.

Одним из первопроходцев, практикующих стандарт «5G» на территории Соединенных Штатов выступает известная телекоммуникационная фирма «Verizon». Данные клиентов компании демонстрируют реальную «шустрость» «5G» в современном исполнении.

Конкретные цифры телекоммуникационной компании показывают интересный результат. Домашний пользователь новой системы с вариантом «FWA» от «Verizon» получает ускорение трафика на уровне 300 Мбит/с — 1 Гбит/c.

При этом обладатели подобного рода сервиса отмечают не только оператора «Verizon» в качестве гарантирующего высокоскоростной трафик, но также ряд других компаний.

Установка домашнего роутера 5G
Примерно такие «5G» роутеры устанавливаются для каждого отдельно взятого клиента, рассчитывающего пользоваться новой технологией по индивидуальному плану

Помимо статистики, доступной от действующих сетей, существуют рекламные предложения, сделанные разными операторами телекоммуникаций. Например, средний показатель скорости в 450 Мбит/с, обещает клиентам компания «T-Mobile», но после запуска в 2019 году. Этот же оператор заявляет о достижении скоростных показателей до 4 Гбит/с к 2024 году.

Между тем отдельные операторы мобильной связи претендуют на скорости куда более высокие. Так технология японской компании «NTT DOCOMO» показала уникальный результат — 25 Гбит/с. Эксперименты проводились на момент 2018 года с оборудованием, установленном в составе движущегося транспортного средства. Эксперимент завершился успешно.

Какую скорость даёт беспроводная сеть «5G» конечному пользователю?

Сложно представлять без реальных примеров, на что может рассчитывать пользователь сети «5G», к примеру, в сравнениях относительно стандарта «4G» или других более медленных технологий. Поэтому возьмём для примера загрузку видео-файла объёмом 3 ГБ, посредством сетей:

  • 3G»
  • 4G»
  • 4G LTE»
  • Gigabit LTE»
  • 5G», соответственно.

Сколько времени затратит пользователь сервиса, загружая видео-файл при условии использования каждой из отмеченных технологий? С точки зрения  реалистичных скоростей, примерно столько:

  • «3G» — один час восемь минут,
  • «4G» — сорок минут,
  • «4G LTE» – двадцать семь минут,
  • «Gigabit LTE» – шестьдесят одна секунда,
  • «5G» – тридцать пять секунд.

Эти цифры близки к среднестатистическому значению. При условии наличия соединения по сети «5G» и, соответственно, трафика на уровне 20 Гбит/с, фильм объёмом 3Гб загружается практически мгновенно, не дольше одной секунды.

Базовая станция с поддержкой технологии 4G и выше
Таким конструктивным исполнением видится современная базовая станция типа «CableFree LTE» с агрегацией несущих для сетей стандарта «4G» и выше

Ниже приведены ещё несколько примеров загрузки по времени, которое потребуется для файлов разного объёма, на разных скоростях транспорта:

  • 1 Гбит/с: 75 изображений формата «.jpg» (300 МБ) за две секунды;
  • 5 Гбит/с: два полных сезона «Office» (5 ГБ) за восемь секунд;
  • 15 Гбит/с: 105 Гб архива данных из Интернета и одна минута на загрузку;
  • 20 Гбит/с: скачивание «Avatar: Special Edition» (276 ГБ) и две минуты времени.

Конечно, отмеченные пользовательские действия выполняются значительно быстрее, благодаря новому стандарту. Но работа с крупными файлами, как на примерах выше, наглядно демонстрирует невероятно высокие скорости, которые предполагается получить с помощью новой технологии.

Приложения и технологии «6G»

Многие цифровые сотовые устройства, подключенные и задействованные в настоящее время, являются машинами «Интернета вещей» (IoT). Яркий пример — появление «умных» домов, «умных» зданий и «умных» городов.

Умный дом настоящего времени
Технология «умных» домов уже получила достаточно широкое распространение. С внедрением инновационных разработок интернет транспорта этот сервис получит существенное улучшение

Поэтому «5G» и уже намеченная в перспективе технология «6G» — обе предполагают включения повышенных требований к межмашинным коммуникациям. Этим требованиям должны подчиняться:

  • роботизированные системы,
  • автономный беспилотный транспорт,
  • системы доставки и транспортировки.

Намечаемые тенденции, прогнозируемые для стандарта «6G», включают:

  • сверхплотные сотовые сети,
  • реконфигурируемое оборудование,
  • миллиметровые волны для доступа пользователей,
  • расширенный оптический-беспроводной интерфейс,
  • сетевые VLC,
  • интеллектуальные сети и технологии.

Заключение

В чём инженеры-конструкторы могут быть уверены, так это в том, что пользователи будут требовать и ожидать большего глобального покрытия, большей ёмкости и постоянного подключения для новых (будущих) интернет-сервисов и приложений. Технология «6G», как ожидается, способна предоставить полный объём услуг.


 


Добавить комментарий

Внимание: Спам не пройдёт. Работает фильтрация комментариев. *