5G – пятое поколение технологии подвижной связи

5G – это новая сетевая архитектура с новой концепцией резервирования ресурсов и создания телекоммуникационных услуг. Это не только сверхширокополосный доступ, но и современный узкополосный доступ и многие другие системные, технические и технологические решения. В этой концепции впервые в истории телекоммуникаций мобильные и фиксированные сети рассматриваются как дополняющие друг друга, а не отдельные, как раньше.

Проблемы и решения: создавая сети 5G для будущего

Page Content 3

​​Развернутые сети 5G должны обеспечивать бóльшую скорость и пропускную способность для поддержки масштабной межмашинной связи и предоставления услуг со сверхмалой задержкой и высокой надежностью для нормируемых по времени приложений. Проведенные к настоящему времени испытания показали, что сети 5G начинают демонстрировать высокую производительность в различных сценариях, таких как густонаселенные городские районы и точки доступа внутри эти масштабные цели, стоящие перед сетями 5G, требуют решения серьезных проблем. Увеличение пропускной способности и скорости передачи данных, которое должны дать технологии 5G, требует большего объема спектра и гораздо большей спектральной эффективности технологий по сравнению с современными технологиями, используемыми в системах 3G и этого дополнительного объема спектра будет обеспечена за счет полос частот выше 24 ГГц, что сопряжено со значительными трудностями. Первая проблема касается характеристик распространения, присущих диапазону миллиметровых волн. Эти радиоволны распространяются на гораздо меньшие расстояния, чем волны в диапазоне средних (1−6 ГГц) и низких (ниже 1 ГГц) , покрытие определенной зоны потребует значительного увеличения числа базовых станций, что усложнит инфраструктуру, в том числе потребует размещения радиооборудования на улице, например на светофорах, фонарных столбах, опорах ЛЭП и блоках проблема касается соединительных линий связи 5G между базовыми станциями и базовой сетью (транзитное соединение), использующих как оптоволоконные, так и беспроводные технологии. Для внедрения услуг волоконно-оптических сетей и обеспечения доступности беспроводных линий транзитной связи с достаточной пропускной способностью, таких как микроволновые и спутниковые линии связи и, возможно, системы станций на высотной платформе (HAPS), требуются значительные того, спектр является ограниченным и очень ценным ресурсом, и на национальном, региональном и международном уровнях наблюдается высокая – и растущая − конкуренция за спектр. Поскольку радиочастотный спектр делится на полосы, распределяемые различным радиослужбам, каждая полоса может использоваться только службами, способными сосуществовать, не создавая вредных помех соседним службам.В исследованиях МСЭ-R​ рассматривается совместное использование частот и совместимость между подвижными службами и рядом других существующих служб радиосвязи, в частности для спутниковой связи, метеорологического прогнозирования, мониторинга ресурсов Земли и изменения климата, а также всем мире на национальном и международном уровнях требуется принятие и применение нормативно-правовой базы, для того чтобы избежать помех между системами 5G и этими службами, создать жизнеспособную мобильную экосистему, рассчитанную на будущее, одновременно снизить цены за счет эффекта масштаба на глобальном рынке и обеспечить функциональную совместимость и роуминг.  В связи с этим важно определить дополнительный спектр, который будет использоваться технологиями 5G, и согласовать его на глобальном или региональном уровнях. По тем же причинам радиотехнологии, используемые в устройствах 5G, должны поддерживаться стандартами, согласованными на глобальном уровне.​​

Требуются скорость и надежность

К новому поколению мобильной связи предъявляется ряд требований, и это не только высокая скорость передачи данных. Серьезное внимание уделяется качеству связи и возможности одновременного подключения большого количества устройств. Так, скорость должна составлять 1–2 Гбит/с, а количество одновременных подключений – до 1 миллиона на квадратный километр. Для сравнения: современный стандарт 4G позволяет подключить всего до 2000 устройств на той же территории. Кроме того, технология 5G должна обладать более высокой энергетической эффективностью. Мобильные устройства будут дольше держать заряд, что потенциально увеличит срок службы батарей до 10 лет.

Такие возможности появляются у сети 5G благодаря увеличению радиочастот с единиц до десятков ГГц, то есть увеличению пропускной способности канала, и использованию многоканальности. Все это в совокупности должно дать импульс развитию «интернета вещей», когда различные устройства смогут непрерывно обмениваться данными без участия человека.

«Впереди планеты всей» по внедрению сетей 5G сегодня идет Южная Корея. Пятое поколение было протестировано на Олимпиаде в Пхенчхане зимой 2018 года. А с 5 апреля 2019 года в Южной Корее компания Samsung запустила продажи первого смартфона, совместимого с 5G. По существующим данным 10-миллионный Сеул и еще 85 городов страны уже готовы к скоростям нового поколения. Работы по запуску 5G-сетей активно ведутся в США, Японии, Швейцарии. Китай планирует покрыть страну скоростным мобильным интернетом уже к 2020 году.

Читайте также:  Как отключить проверку цифровой подписи драйверов windows

Проблемы поколений

Открывая Россию: лучшие направления для путешествий после карантина Спецпроект «Известий» о туризме внутри страны

4G окончательно вытеснит 3G в ближайшие 3–5 лет, считают в Tele2, причем замещение произойдет быстрее, чем в случае с 2G, — технология VoLTE (Voice over LTE — голос по LTE) пока еще не настолько набрала обороты.

С позицией коллег соглашаются в «Мегафоне». Представитель оператора допустил, что стандарт 2G проработает еще десятилетие и будет выведен из эксплуатации позднее, чем 3G.

В Tele2 указали на то, что доля 3G-устройств сокращается быстрыми темпами, тогда как трубки 2G более «живучие». По данным оператора на апрель, проникновение устройств 2G в сети Tele2 достигло 20%, а доля 3G — 16%.

— Устройства 3G и 4G сравнимы по цене, поэтому пользователи интернета при замене аппаратов выбирают более продвинутые устройства LTE. Что касается аппаратов 2G, то альтернативы им практически нет — пользователи, которым телефон нужен исключительно для звонков, не видят смысла в их замене на более дорогие фичефоны 3G, — пояснила «Известиям» пресс-секретарь Tele2 Дарья Колесникова.

Сегодня на стандарт 4G приходится почти 80% всего мобильного интернет-трафика, указали в «Мегафоне». В то же время у абонентов и корпоративных пользователей по-прежнему остается около 15 млн 2G-устройств (по итогам I квартала 2020 года абонентская база оператора составила 75,1 млн человек). К таким относятся обычные кнопочные телефоны, детские часы, различные GSM-модули для автосигнализаций, GPS-трекеры и прочие M2M-устройства.

На одной частоте: операторы и Минкомсвязь пришли к консенсусу по 5G «Золотой» диапазон 3,4–3,8 ГГц планируется сделать приоритетным для строительства сетей пятого поколения

Инвестиции «Вымпелкома» сосредоточены на сетях 4G, сказали в пресс-службе компании. При этом оператор продолжает обеспечивать поддержку 2G. Однако 2G-only телефоны в его сети постепенно заменяются устройствами с 4G. В сети МТС к концу I квартала 2020 года проникновение смартфонов достигло 76,1%, мобильным интернетом пользуется 63,5% абонентов.

Чтобы модем работал правильно, необходимо узнать частотный диапазон, на котором работает Ваш оператор именно в той области, где хотите ловить мобильный Интернет.

Сейчас в России встречаются следующие стандарты:

Поколение Частотные диапазоны Название стандарта
2G 900 МГц GSM-900, EGSM, GSM-E900
1800 МГц1800 МГц GSM-1800, DCS-1800
3G 900 МГц UMTS-2100
2100 МГц UMTS-2100
4G 800 МГц LTE800
1800 МГц LTE1800
2600 МГц LTE2600

Узнать, на каком частотном диапазоне работает Ваш оператор связи — уже не так-то легко. Разработчики операционных систем (далее ОС) iOS подумали, что эта информация не пригодится пользователям, и скрыли её где-то в Сервисном меню.

Ниже, Вы узнаете, как вызвать Сервисное меню на смартфоне / планшете и узнать частотный диапазон, используемый Вашим оператором связи.

Переводим смартфон в требуемый стандарт связи

Если Ваш смартфон по умолчанию использует тот стандарт связи, который будет ловить модем — действий не требуется. В противном случае, когда Вам необходимо определить частотный диапазон другого стандарта связи, например частоту 4G, а смартфон автоматически подключается к 3G. Принудительно переведите смартфон в соответствующий стандарт связи.

На устройстве перейдите в Настройки > Сотовая связь > Параметры данных > Голос и данные и выберите необходимый стандарт связи.

В зависимости от модели устройства и версии операционной системы путь к разделу Параметры данных может незначительно отличаться.

Определение и характеристики

Начнем с определения, что это – тип мобильной сети UMTS.UMTS — это связь третьего поколения (англ. Universal Mobile Telecommunications System), часто рассматриваемая как переход между сетями второго поколения(GSM) и 3G вместе с 4G. Аббревиатура расшифровывается как «универсальная мобильная телекоммуникационная система» – этот стандарт работает на основе радиоинтерфейса WCDMA (3 Джи).

Рассмотрим основные технические характеристики

  • Ширина полосы канала — 5 МГц;
  • Частотный спектр 3G UMTS 2100 – от 1885 МГц до 2025 МГц от терминала к станции и от 2110 МГц до 2200 МГц для передачи от станции к мобильному терминалу;
  • В некоторых странах используются частоты от 800 до 1900 МГц;
  • Средняя скорость передачи информации – 14 Мбит/сек.;
  • Скорость для мобильных станций технологии R99 – 384 Кбит/сек.;
  • Передача данных для мобильных станций технологии HSDPA – 3,6 Мбит в секунду.

Нельзя не поговорить о том, что лучше – UMTS или WCDMA. УМТС работает на основании технологии 3Джи, а значит, может считаться более современным стандартом, который позволяет получить высокую скорость соединения и передачи данных.

Мы поговорили о том, что это – сети GSM и UMTS и дали точное определение стандарту связи. Кратко обсудим, что представляет собой архитектура построения сети стандартов GSM, UMTS, LTE. Все элементы сети группируются:

Определение и характеристики
  • В сеть радиодоступа UTRAN для управления функциями радиосвязи;
  • В базовую сеть Core Network для коммутации и маршрутизации вызовов.
Читайте также:  Чехлы

Особенность УМТС – отсутствие подробного определения функций внутри элементов сети. Вместо этого определяются открытые интерфейсы – выделим основные составляющие.

Определение и характеристики

Interfaces

  • Cu – электроинтерфейс, связывающий смарт-карточку (идентификация абонента) и ME;
  • Uu – радиоинтерфейс WCDMA для доступа к стационарной части системы;
  • Iu – обеспечивает соединение UTRAN с CN;
  • Iur – дополняет предыдущий интерфейс и обеспечивает плавное перемещение телефона между разными базовыми станциями;
  • Iub – служит для соединения узлов B и RNC и выступает в качестве контроллера бозовой станции.
Определение и характеристики

В чем заключаются преимущества 5G для обычных пользователей и умных устройств

— Каждые несколько лет консорциум 3GPP выпускает релизы с новыми свойствами. С одиннадцатым релизом у нас появился LTE, то есть 4G — это коммерческое название так же, как GSM для 2G. А с 15-м релизом — 5G, никаких коммерческих названий для него придумывать не стали. Систематизация поколений говорит о том, что происходит некое эволюционное развитие, а не революция в стандартах связи.

Я бы сказал, что 5G, по крайней мере, в текущей редакции, — это 4G на стероидах. На самом деле никакого сверхъестественного перехода не произошло, а вот улучшение абсолютно всех функций 4G и добавление к ним новых вещей наблюдается.

5G обеспечивает до 10 Гбит/с пиковой скорости передачи данных, улучшена энергоэффективность, то есть появилась возможность подключать к сети сенсоры, датчики и отдельные энергоэффективные устройства, которые могут жить на одной батарейке по шесть-восемь лет. Поддерживается высокая скорость передвижения объектов (до 500 км/ч), что важно, например, для скоростных поездов.

При вспышке коронавируса и введении режима самоизоляции люди стали значительно больше работать из дома, что привело к повышению нагрузки на сеть. А 5G в том же частотном диапазоне может быть до трех раз эффективнее, чем 4G. Все операторы заявили, что если бы 5G уже была развернута, мы бы легче справились с такой нагрузкой.

Одна из задач 5G — создание базы для интернета вещей (IoT). IoT — это коммерческое название для некого набора бизнес-кейсов, оно необходимо, чтобы отличать обычный интернет от интернета вещей. В обычном интернете потребитель и генератор информации — человек, а в интернете вещей генерируют и потребляют информацию устройства — сенсоры, датчики, промышленные установки.

Пятое поколение связи знаменует собой приход платформ с минимальным участием человека, можно сказать, «бесчеловечных платформ». 5G быстрее, эффективнее, но в целом ничего совершенно нового для человека не приносит, а для робота и беспилотника — очень даже. Есть прогноз, что к 2030 году только 2 % трафика будет генерироваться и использоваться людьми. Это очень «опасная» цифра, тоже такая «пугалка», но если будет так, это перевернет отрасль с ног на голову.

Правда о 4G

4G в настоящее время больше связана с маркетингом(разводом на шок). Тарифы операторов ограничены и просмотр(скачивание) фильма в высоком разрешении может выжрать весь трафик за 5 минут. Пока нет по настоящему безлимитных тарифов технология лишена смысла. Кроме того во многих случаях может работать быстрее 4G. Примечательно, что высоких заявленных скоростей (до 300 Мбит/с) часто не могут предоставить даже проводные операторы. Т.е. такого быстрого интернета может не быть внутри самой вышки(тем более если она вдали от крупного города).

Частотный план GSM

GSM включает в себя несколько диапазонов частот, наиболее распространены: 900, 1800, 1900 МГц. Изначально под стандарт GSM был выделен диапазон 900 МГц. В настоящее время данный диапазон остаётся всемирным. В некоторых странах используются расширенные диапазоны частот, обеспечивающие большую ёмкость сети. Расширенные диапазоны частот называются E-GSM и R-GSM, в то время как обычный диапазон носит название P-GSM (primary).

  • P-GSM900 890-915/935-960 MHz
  • E-GSM900 880-915/925-960 MHz
  • R-GSM900 890-925/935-970 MHz
  • R-GSM1800 1710-1785/1805-1880 MHz

В 1990 г. для увеличения конкуренции между операторами, в Великобритании начали развивать новую версию GSM, которая адаптирована к диапазону частот 1800. Сразу после утверждения данного диапазона несколько стран сделали заявку на использование данного диапазона частот. Введение данного диапазона увеличило рост количества операторов, приводя к увеличению конкуренции и, соответственно, улучшению качества обслуживания. Применение данного диапазона позволяет увеличивать емкость сети за счёт увеличения полосы пропускания и, соответственно, увеличение количества несущих. Диапазон частот 1800 использует следующие диапазоны частот: GSM 1710-1805/1785-1880 MHz. До 1997 года стандарт 1800 носил название Digital Cellular System (DCS) 1800 MHz, в настоящее время носит название GSM 1800.

Читайте также:  О чем вам не расскажут в Apple: чип U1 в iPhone 11

В 1995 году в США была специфицирована концепция PCS (Personal Cellular System). Основной идеей этой концепции является возможность предоставления персональной связи, то есть связи между двумя абонентами, а не между двумя мобильными станциями. PCS не требует, чтобы эти услуги были реализованы на основе сотовой технологии, но в настоящее время эта технология признана наиболее эффективной для данной концепции. Частоты, доступные для реализации PCS, находятся в области 1900 МГц. Поскольку в Северной Америке стандарт GSM 900 не может быть использован из-за того, что эта полоса частот занята другим стандартом, стандарт GSM 1900 является возможностью заполнения этого пробела. Основным различием между американским стандартом GSM 1900 и GSM 900 является то, что GSM 1900 поддерживает сигнализацию ANSI.

Традиционно полоса 800 МГц была занята распространенным в США стандартом TDMA (AMPS и D-AMPS). Как и в случае со стандартом GSM 1800 этот стандарт дает возможность получения дополнительных лицензий, то есть расширяет область работы стандарта на национальных сетях предоставляя операторам дополнительную емкость.

  • Помогла ли вам статья? Да Нет Стоп Спасибо! Ваш голос учтен.
  • Что означают значки G, E, 3G, H, 3G+, H+, 4G в телефоне или смартфоне?

    В современных смартфонах в верхней части экрана вы всегда можете найти строку, на которой есть значок уровня сигнала, значок уровня заряда аккумулятора и т.д. Также в строке могут появляться буквы G, E, 3G, H, 3G+, H+, 4G, иногда LTE. Что они означают? Ответ на самом деле прост — значок показывает, какая технология передачи используется в данный момент. Иными словами, это технология, которая используется для подключения вашего смартфона к сети интернет.

    Теперь рассмотрим каждый значок более внимательно. Внимание — в правый верхний левый, либо правый угол (зависит от модели смартфона).

    Что означают значки G, E, 3G, H, 3G+, H+, 4G в телефоне или смартфоне?
    • G от англ. GPRS — General Packet Radio Service, пакетная радиосвязь общего пользования (2G). GPRS позволяет пользователю сети сотовой связи производить обмен данными с другими устройствами в сети GSM и с внешними сетями, включая интернет. Максимальная скорость — 171,2 Кбит/c, но на практике она обычно ниже.
    • E от англ. EDGE. Цифровая технология беспроводной передачи данных для мобильной связи, функционирующая над 2G и Максимальная скорость достигает уже 474 Кбит/с.

    Что означают значки G, E, 3G, H, 3G+, H+, 4G в телефоне или смартфоне?
    • 3G от англ. third generation — третье поколение. Технология мобильной связи третьего поколения, которая в том числе обеспечивает высокоскоростной доступ в интернет. Используется технология UMTS с надстройкой HSPA. Максимальная скорость сетей 3G достигает 3,6 Мбит/с.

    • H, 3G+, H+. Технология HSPA (High Speed Packet Access — высокоскоростная пакетная передача данных) позволяет передавать данные по сетям UMTS на очень высоких скоростях вплоть до нескольких десятков Мбит/с! Правда, нужно учитывать, что далеко не все устройства поддерживают такую скорость.
    Что означают значки G, E, 3G, H, 3G+, H+, 4G в телефоне или смартфоне?

    • 4G (LTE, LTE-A). Как вы могли догадаться, свое название технология получила от словосочетания fourth generation — четвертое поколение. Это перспективные технологии, которые позволяют осуществлять передачу данных, скорость которой превышает 100 Мбит/с для подвижных абонентов и 1 Гбит/с — для стационарных.

    Что означают значки G, E, 3G, H, 3G+, H+, 4G в телефоне или смартфоне?

    Что такое VoLTE? Это возможность осуществления голосовых вызовов в сети 4G (LTE) — без данной функции при голосовом вызове смартфон переключается в другой режим сети, например, 2G или 3G. Подробно об этом мы уже рассказывали.

    Обращаем ваше внимание, что указанные в статье цифры условны. Многое зависит от оператора, от местонахождения пользователя, от устройства пользователя и т.д. А это значит, что в реальной жизни скорость может серьезно отличаться. Вместе с тем, во многих городах скорость интернет-соединения на смартфонах настолько велика, что позволяет смотреть ролики HD-формата прямо со своего устройства.

    Человек живёт не только развлечениями

    Беспрецедентная скорость мобильной передачи данных также будет активно использоваться бизнес-пользователями. В последние месяцы телеконференции стали намного более распространёнными. Хотя в настоящее время это связано с реалиями пандемии, многие компании не откажутся от этого типа контактов даже после того, как угроза миновала. Тем более что сотрудники, менеджеры и генеральный директор — если они находятся в пределах диапазона 5G — смогут общаться, представлять диаграммы, анимацию или фильмы в высоком качестве без задержек и перерывов.

    Это также новая возможность для удалённой работы. Даже в Москве и крупнейших городах с хорошей телекоммуникационной инфраструктурой оптическое волокно ещё не достигло всех. Есть жилые кварталы и улицы, где жители, подключённые к широкополосному интернету, могут рассчитывать на максимальную скорость передачи 40 или 80 МБ / с. Мало, но это теоретическая скорость. На практике она намного ниже, и когда вся семья использует ещё один роутер, в том числе дети смотрят фильмы или играют в сети, у работающего человека могут возникнуть проблемы с проведением гладкой телеконференции. 5G решает такие проблемы своей скоростью.