Мобильная связь коренным образом изменила жизнь людей. Чтобы справиться с взрывным ростом мобильного трафика данных, массовым подключением устройств, а также с появлением в будущем различных новых услуг и сценариев применения, в соответствии с требованиями времени появилась система мобильной связи пятого поколения (5G). 5G проникнет во все сферы будущего общества и создаст комплексную информационную экосистему, в центре которой будут пользователи.
В настоящее время тема 5G находится на пике популярности, и в Интернете полно статей, посвящённых этой технологии. Возможно, вы поверили многим преувеличенным и паническим слухам? Сегодня эта статья прояснит для вас всю ситуацию!
Заблуждение № 1: 5G — это революция, которая заменит 4G
Первые сети 5G развертывались в режиме NSA, который использовал существующие сети 4G для расширения пропускной способности и зоны покрытия. Первые сети 5G очень похожи на 4G, и при их развертывании в основном используются существующие ресурсы базовых станций 4G. Это процесс плавного перехода от 4G к 5G.
Фактически, независимо от модели развертывания NSA или SA, сети 4G ещё долго будут предоставлять услуги голосовой связи, передачи данных и Интернета вещей, сосуществуя с сетями 5G.
Что касается того, как “5G меняет общество”, о чём мы обычно говорим, то потребуется время, прежде чем 5G окажет революционное и широкомасштабное влияние на общество.
Миф № 2: 5G заменит Wi-Fi
За последние 20 лет сотовые сети и Wi-Fi перешли из открытых пространств в помещения, а затем из помещений — обратно в открытые пространства. Эти две технологии дополняют друг друга и совместно обеспечивают передачу беспроводного трафика. По мере перехода сотовых сетей с 4G на 5G одновременно развивается и технология Wi-Fi.
Сигналы 5G в высоких диапазонах с трудом проникают в помещения, что приводит к недостаточному покрытию внутри зданий. В условиях растущего спроса на видеоуслуги и услуги «Интернета вещей» миру по-прежнему потребуется Wi-Fi для дополнения покрытия и пропускной способности. 5G не заменяет Wi-Fi, но обе технологии работают совместно, расширяя масштабы беспроводной экосистемы.
Заблуждение № 3: для внедрения 5G требуются крупные инвестиции и дорогие тарифы
С точки зрения масштаба отдельного объекта, раннее внедрение базовых станций 4G и сопутствующих ресурсов для совместного развертывания сетей 5G на одном объекте позволяет значительно сократить инвестиционные затраты.
Обычно считается, что “инвестиции в 5G являются значительными”, поскольку для внедрения 5G требуется использование новых, более высоких частотных диапазонов и строительство большего числа небольших базовых станций, что приводит к увеличению общих инвестиций. Однако это утверждение нельзя обобщать. Для проведения детального анализа необходимо учитывать конкретный план развертывания оператора, о чем мы расскажем в следующих главах.
Что касается тарифов на 5G, то они, безусловно, будут дешевле, чем на 4G, поскольку эффективность использования спектра в сети 5G увеличилась вдвое, а стоимость одного бита снизилась в геометрической прогрессии. В условиях ожесточённой ценовой войны тарифы неизбежно будут становиться всё дешевле и дешевле.
В то же время, поскольку сегментирование сети 5G открывает возможности для разнообразных сценариев применения мобильного широкополосного доступа и Интернета вещей, будущие тарифы на 5G никогда не будут основываться на единой плате за трафик, а будут строиться на разнообразных тарифных стандартах, ориентированных на принцип “прежде всего — пользовательский опыт”. В начале развития 4G существовали опасения по поводу “одного пакета на ночь” для трафика.
Миф № 4: Для 5G требуются новые частотные диапазоны
Для развертывания сетей 5G можно использовать новые диапазоны частот, но никто не мешает вам перенастроить диапазоны частот 2G, 3G и 4G или использовать существующие диапазоны частот для развертывания сетей 5G.
В версии R15 стандарт 5G NR определяет несколько частотных диапазонов — от диапазона ниже 6 ГГц до миллиметрового диапазона, как показано ниже:
Среди них есть как новые диапазоны частот, введенные в рамках стандарта 5G, так и старые диапазоны частот LTE, благодаря чему 5G не ограничивается ресурсами радиочастотного спектра и может развертываться в низко-, средне- и высокочастотных диапазонах.
Например, китайская компания China Mobile и американская компания Sprint развертывают сети 5G в диапазоне 2,6 ГГц, используя исходный диапазон частот LTE n41; в то же время американская компания T-Mobile планирует развернуть сети 5G в диапазоне 600 МГц, используя исходный диапазон частот LTE n71.
Заблуждение № 5: Для 5G требуется большая пропускная способность канала
Когда речь заходит о 5G, люди обычно думают о “большой пропускной способности и высокой скорости”. Однако 5G имеет гибкую архитектуру физического уровня, которая поддерживает ширину полосы пропускания каналов от 5 МГц до 100 МГц (диапазон миллиметровых волн — 400 МГц).
Другими словами, операторы располагают полосой пропускания всего в 5 МГц и теоретически могут создавать сети 5G. Например, компания Dish в США планирует использовать узкую полосу пропускания для развертывания сети NB-IoT, а затем перейти на 5G IoT, чтобы сосредоточиться на бизнесе в сфере Интернета вещей.
Давайте проведем несколько теоретических расчетов. Минимальная полоса пропускания канала в сети 4G LTE составляет 1,4 МГц, а минимальная полоса пропускания канала, поддерживаемая сетью 5G, — 5 МГц. Если у оператора есть только 6,4 МГц полосы пропускания, он теоретически может построить сеть 4G и 5G с двойным подключением в режиме неавтономной сети (NSA).
Заблуждение № 6: для 5G требуется технология Massive MIMO
Технология Massive MIMO позволяет значительно повысить спектральную эффективность, пропускную способность и зону покрытия, однако у нее есть и свои проблемы, в первую очередь: антенны станут больше и тяжелее, опора может не выдержать нагрузки, а также потребуется модернизация источников питания и магистральных сетей. Эта технология применима к некоторым объектам, однако развертывание Massive MIMO на всех объектах не является экономически целесообразным.
Как правило, в слое покрытия низкочастотного диапазона используется схема 4T4R, в слое пропускной способности среднечастотного диапазона — 8T8R или 64T64R, а в слое высокого диапазона миллиметровых волн — Massive MIMO с конфигурацией 128×128 или более высокого порядка.
Заблуждение № 7: 5G — это всего лишь небольшая базовая станция
Почему для 5G нужны небольшие базовые станции? Поскольку более высокие частотные диапазоны означают меньшую зону покрытия беспроводного сигнала, необходимо построить больше базовых станций.
Однако, поскольку технология 5G не ограничивается ресурсами радиочастотного спектра и может развертываться в низко-, средне- и высокочастотных диапазонах, это означает, что в сети 5G присутствуют как макробазовые станции, так и малые базовые станции, но при этом технологию 5G нельзя приравнивать к малым базовым станциям.
Как правило, при планировании полного покрытия сетями 5G операторы используют низкочастотные диапазоны в качестве «слоя покрытия», среднечастотные диапазоны — в качестве «слоя пропускной способности», а высокочастотные диапазоны миллиметрового диапазона — в качестве «слоя высокой пропускной способности» (точки с высокой пропускной способностью).
Как видно из приведённого выше рисунка, обеспечение покрытия по-прежнему осуществляется за счёт макробазовых станций, а малые и микробазовые станции не развернуты по всей сети. Конечно, операторы не настолько глупы. Развертывание такого количества малых и микробазовых станций обходится очень дорого.
Миф № 8: Задержка в сети 5G составляет менее 1 миллисекунды
Иногда под задержкой понимается время, необходимое для получения пакета данных от отправителя. Проще говоря, это половина задержки Ping, которую также называют задержкой в одном направлении.
Иногда под задержкой понимается время прохождения пакета туда и обратно, что совпадает с задержкой пинга.
В стандартах 3GPP и МСЭ также даны определения задержки в плоскости управления и задержки в пользовательской плоскости. Задержка в плоскости управления означает время перехода из состояния ожидания в состояние подключения; задержка в пользовательской плоскости — это односторонняя задержка при передаче пакетов на уровне IP.
В различных сценариях применения требования к задержке в сетях 5G также различаются. В сценарии eMBB задержка в пользовательской плоскости 5G NR (в одном направлении) составляет 4 мс; в сценарии URLLC задержка в пользовательской плоскости 5G NR (в одном направлении) составляет 0,5 мс; задержка в плоскости управления — 10 мс.
5G с низкой задержкой предназначен именно для широкого спектра будущих приложений 5G. Например, требования к задержке в технологиях VR/AR составляют 7–12 мс, а для манипуляторов промышленных роботов — 1–10 мс.
Заблуждение № 9: Для автономного вождения необходим 5G
Нужно ли для автономного вождения 5G, зависит от того, к какому уровню оно относится.
Автономное вождение подразделяется на 5 уровней (L1–L5) — от “освобождения рук” до “освобождения взгляда” и, наконец, до вождения без участия водителя.
Если на уровнях автономного вождения от L1 до L4 сбор данных осуществляется с помощью локальных датчиков, таких как камеры, радары и лидары, что позволяет принимать решения и осуществлять управление на локальном уровне, то на этапе автономного вождения уровня L5 необходимо использовать сетевую связь для расширения радиуса действия датчиков и компенсации недостатка информации, получаемой от локальных датчиков. Способность принимать безопасные решения в режиме 100%.
Проще говоря, система локального зондирования позволяет автомобилю “видеть в шесть сторон”, но для автономного вождения также необходима сетевая связь, чтобы “слышать со всех сторон”.
Заблуждение № 10: Участниками рынка 5G являются только операторы и производители оборудования
В эпоху мобильного интернета 4G участниками отраслевой цепочки являются в основном операторы, поставщики оборудования, производители мобильных телефонов и интернет-компании. Однако 5G определяет три основных сценария применения: eMBB (расширенный мобильный широкополосный доступ), URLLC (сверхвысокая надежность и сверхнизкая задержка) и mMTC (массовое подключение устройств), ориентированные на все отрасли, включая автомобилестроение, сельское хозяйство, производство, здравоохранение и медицинское обслуживание. Поэтому мы говорим: “4G меняет жизнь, а 5G — общество”. Вся отрасль должна совместно содействовать построению нового будущего 5G.
