5G (от англ. fifth generation — «пятое поколение») — пятое поколение мобильной связи, действующее на основе стандартов телекоммуникаций (5G/IMT-2020), следующих за существующими стандартами 4G/IMT-Advanced[1]. Телекоммуникационный стандарт связи нового поколения.

Научный консенсус заключается в том, что технология 5G безопасна, а аргументы против неё являются конспирологическими и связаны с новизной технологии, которая якобы является достаточной причиной не доверять ей[⇨].

Технологии 5G должны обеспечивать более высокую пропускную способность по сравнению с технологиями 4G, что позволит обеспечить бо́льшую доступность широкополосной мобильной связи, а также использование режимов device-to-device (букв. «устройство к устройству», прямое соединение между абонентами), сверхнадёжные масштабные системы коммуникации между устройствами, а также меньшее время задержки, скорость интернета 1—2 Гбит/с, меньший расход энергии батарей, чем у 4G-оборудования, что благоприятно скажется на развитии Интернета вещей (англ. IoT)[2].

Требования IMT-2020 к кандидату радиоинтерфейсаПравить

Следующие параметры являются требованиями для технологий радиодоступа 5G IMT-2020[3]. Обратите внимание, что эти требования не предназначены для ограничения всего спектра возможностей или производительности, которых может достичь кандидат на IMT-2020, и не предназначены для описания того, как технологии могут работать в реальных развертываниях.

Возможность Описание Требования Сценарий использования
Пиковая скорость передачи данных

по нисходящей линии связи

Максимальная достижимая скорость передачи данных при идеальных условиях. 20 Gbit/s eMBB
Пиковая скорость передачи данных

по восходящей линии связи

10 Gbit/s eMBB
Пользовательская скорость передачи данных

по нисходящей линии связи

Скорость передачи данных в плотной городской тестовой среде 95% времени 100 Mbit/s eMBB
Пользовательская скорость передачи данных

по восходящей линии связи

50 Mbit/s eMBB
Задержка Время прохождения пакета в радио сети 4 ms eMBB
1 ms URLLC
Мобильность Максимальная скорость для передачи обслуживания и требований QoS 500 km/h eMBB/URLLC
Плотность подключений Общее количество подключенных устройств на единицу площади 106/km2 mMTC
Энергоэффективность Данные, отправленные/полученные на единицу энергопотребления (по устройства или сети) Эквивалент 4G eMBB
Пропускная способность Общий трафик в зоне покрытия 10 Mbps/m2 eMBB

Другие требования

  • Качество связи[уточнить]
  • Безопасность для здоровья человека

Технологии 5GПравить

Новые диапазоны радиочастотПравить

Радиоинтерфейс, определенный 3GPP для 5G, известен как New Radio (NR), а спецификация подразделяется на две полосы частот: FR1 (600–6000 МГц) и FR2 (24–100 ГГц)[4], каждая с различными возможностями.

FR2 покрытиеПравить

5G в диапазоне 24 ГГц или выше используют более высокие частоты, чем 4G, и в результате некоторые сигналы 5G не способны распространяться на большие расстояния (более нескольких сотен метров), в отличие от сигналов 4G или более низкой частоты 5G (до 6 ГГц). Это требует размещения базовых станций 5G каждые несколько сотен метров, чтобы использовать более высокие полосы частот. Кроме того, эти высокочастотные сигналы 5G не могут легко проникать через твердые объекты, такие как автомобили, деревья и стены, из-за природы этих высокочастотных электромагнитных волн. Ячейки 5G могут быть преднамеренно спроектированы так, чтобы быть как можно более незаметными, что находит применение в таких местах, как рестораны и торговые центры.

Тип ячейки Среда развертывания Макс. количество пользователей Выходная мощность (мВт) Макс. расстояние от станции
5G NR FR2 Femtocell Дома, предприятия Дом: 4–8
Предприятия: 16–32
в помещении: 10–100
на улице: 200–1000
Десятки метров
Pico cell Общественные места, такие как

торговые центры, аэропорты,

вокзалы, небоскребы

от 64 до 128 в помещении: 100–250
на улице: 1000–5000
Десятки метров
Micro cell Городские районы, для заполнения

пробелов в охвате

от 128 до 256 на улице: 5000−10000 несколько сотен метров
Metro cell Городские районы, чтобы обеспечить

дополнительную емкость

более 250 на улице: 10000−20000 сотни метров
Wi-Fi
(для сравнения)
Дома, предприятия менее 50 в помещении: 20–100
на улице: 200–1000
несколько десятков метров

Massive MIMOПравить

Одной из ключевых технологий для реализации сетей сотовой связи 5G является использование в составе базовых станций многоэлементных цифровых антенных решёток[5] с количеством антенных элементов 128, 256 и более[6]. Соответствующие системы получили наименование Massive MIMO[5][6][7].

BeamformingПравить

Beamforming или Формирование луча, как следует из названия, используется для направления радиоволн на цель. Это достигается путем объединения элементов в антенной решетке таким образом, что сигналы под определенными углами испытывают конструктивные помехи, в то время как другие испытывают деструктивные помехи. Это улучшает качество сигнала и скорость передачи данных. 5G использует формирование луча благодаря улучшенному качеству сигнала, которое он обеспечивает. Формирование луча может быть выполнено с использованием фазированных антенных решеток.

NOMA (неортогональный множественный доступ)Править

Для повышения спектральной эффективности, наряду с пространственным мультиплексированием, в 5G могут использоваться разновидности технологий неортогонального множественного доступа (NOMA) и N-OFDM-сигналов.

Маленькие ячейкиПравить

Малые ячейки - это маломощные узлы радиодоступа сотовой связи, которые работают в лицензированном и нелицензированном спектре с диапазоном от 10 метров до нескольких километров. Небольшие ячейки имеют решающее значение для сетей 5G, поскольку радиоволны 5G не могут перемещаться на большие расстояния из-за более высоких частот 5G

Для реализации системы важно на улице располагать передатчики на высоте выше двухэтажных автобусов. На практике это означает размещение аппаратуры на осветительных столбах, что привело даже к массовым судебным спорам (о цене и праве) в Великобритании[8].

ИсторияПравить

В июне 2015 года Международный союз электросвязи (МСЭ) разработал план развития технологии и определил её название — «IMT-2020» — Высокоскоростной интернет по технологии 5G[9].

Федеральная комиссия по связи США (FCC) в преддверии выхода на рынок 5G-технологий начала пересмотр действующих 4G-стандартов, утверждённых ITU-T. Так, своим решением 14 июля 2016 года FCC одобрила спектр частот для 5G, включающий частоты 28 ГГц, 37 ГГц и 39 ГГц[10][11].

Поскольку базовые станции и мобильные устройства потребуют для 5G-стандартов новых и более быстрых процессоров и программных приложений, ведущие производители носителей информации, такие как Advanced Semiconductor Engineering (ASE) и Amkor Technology, Inc., готовились[уточнить] к производству соответствующей продукции[12].

По оценкам представителей NGMN[уточнить], 5G-сети для бизнес-аудитории и рядовых пользователей должны были быть развернуты в 2018 году[13][значимость факта?].

ТестированиеПравить

В июне 2014 года ZTE был первым поставщиком, предложившим концепцию Pre-5G, и в марте 2015 года компания запустила базовую станцию Pre-5G, объединяющую BBU и RRU на MWC в Барселоне[источник не указан 105 дней].

В России первые тесты технологии Pre-5G проведены в июне 2016 оператором связи «МегаФон» совместно с Huawei. В сентябре МТС при тестировании на канале связи с частотой 4,65—4,85 ГГц была достигнута скорость передачи данных 4,5 Гбит/с[14] при полосе 200 МГц.

22 сентября 2016 года «МегаФон» совместно c Nokia на бизнес-саммите в Нижнем Новгороде запустили мобильный Pre-5G-интернет. В ходе испытаний была достигнута скорость передачи данных 4,94 Гбит/с. Через построенную сеть передавался панорамный ролик в разрешении 8К Ultra HD (7680×4320 точек)[источник не указан 105 дней].

1 июня 2017 года «МегаФон» совместно с Huawei показали возможность передачи данных в сетях Pre-5G со скоростью 35 Гбит/с на частоте 70 ГГц[15][аффилированный источник?].

«Telecom Italia Mobile» планировала к концу 2018 года запустить мобильную сеть пятого поколения в Сан-Марино, обновив собственную 4,5G-инфраструктуру. Отдельные элементы сети 5G испытывались в Турине и Милане, но в Сан-Марино у оператора было больше возможностей пользования эфиром из-за меньшей зарегулированности[16][значимость факта?].

В августе 2017 года «МТС» совместно с Nokia подготовили технологическую платформу (МГТС 10G-PON[en]) для подключения базовых станций 5G в Москве[17][значимость факта?].

В 2017 году «Национальный исследовательский институт технологий и связи» (НИИТС) планировал проводить испытания и тестирования сетей 5G на российском оборудовании, занимаясь анализом радиочастотного спектра для стандарта 5G[18][значимость факта?].

28 ноября 2017 года узбекистанский мобильный оператор «Uzmobile» совместно с ZTE на базе лаборатории Центра развития телекоммуникаций и персонала завершил лабораторный тест 5G в Ташкенте[19][аффилированный источник?].

23 января 2020 года компания МТС в Минске (Белоруссия) запустила пилотные зоны 5G-сети NSA[уточнить] на частотах в диапазоне 3600—3700 МГц, которые работают на инфраструктуре оператора с использованием оборудования Huawei и Cisco[20]. 28 мая 2020 года инфраструктурный[уточнить] оператор beCloud в тестовом режиме запустил сеть 5G NSA. Опытная зона развернута в Минске в диапазонах 3500 МГц и 2600 МГц и состоит из двадцати базовых станций[21]. 22 мая 2020 года компании А1 и МТС запустили в тестовом режиме собственные автономные сети 5G SA (standalone[уточнить])[22]. Тестовая 5G-сеть от А1 запущена на Октябрьской площади в Минске в партнерстве с ZTE и работает в диапазоне 3,5 ГГц. Пилотная зона МТС развернута в двух диапазонах — 1800 МГц и 3500 МГц в комплексе «Минск-арена». 25 мая компания А1 совершила первый в СНГ звонок с помощью технологии VoNR (Voice over New Radio) для пакетной передачи голоса в 5G[23][значимость факта?].

Первые коммерческие сети 5GПравить

1 октября 2018 года компания Verizon запустила сеть 5G в четырёх городах США (Хьюстоне, Индианаполисе, Лос-Анджелесе и Сакраменто)[24][25].

5 апреля 2019 года Южная Корея стала первой страной в Азии, запустившей коммерческие услуги пятого поколения 5G[26]. Стандарт сначала появился в крупнейших городах, в частности, в Сеуле.

С 17 апреля 2019 года связь 5G работает в 54 городах Швейцарии[27].

23 апреля 2019 года было объявлено, что компания China Unicom запустила пилотную сеть связи 5G в семи городах Китая[28].

30 мая 2019 года BT Group запустил сеть 5G в Великобритании[29].

6 июня 2019 года Италия стала третьей страной в Европе, где запустили 5G. Оператором выступила компания Vodafone[30].

14 июня Vodafone и Huawei запустили сеть 5G в Испании[31].

3 июля 2019 года технология 5G была запущена в Германии (в городах Бонне и Берлине)[32].

31 октября 2019 года сеть 5G охватила 50 городов Китая, сделав страну лидером по внедрению этой технологии[33].

В РоссииПравить

В конце апреля 2019 года заместитель председателя правительства РФ Максим Акимов сообщил, что основная часть работ по расчистке частотного спектра под сети связи 5G будет завершена через 2—2,5 года, добавив, что в этот же период в некоторых городах также может начаться внедрение этого формата связи[34]. Максим Акимов оценил создание сетей 5G в 650 млрд рублей[35].

5 июня 2019 года МТС и Huawei подписали соглашение о развитии 5G в России[36]. Торжественная церемония подписания прошла в присутствии Владимира Путина и Си Цзиньпина.

В начале августа в Москве на Тверской улице (от Кремля до Садового кольца) компании Tele2 и Ericsson запустили пробную зону сети связи 5G на частоте 28 ГГц в режиме NSA (non-standalone), который позволяет развернуть 5G в сетях LTE и упрощает внедрение стандарта на начальном этапе[37]. К октябрю пробные зоны 5G работают также на территориях ВДНХ и спортивного комплекса «Лужники»[38].

В середине августа президент РФ Владимир Путин наложил резолюцию «Согласен» на письмо Совета безопасности с отрицательной позицией по выделению частот 3,4—3,8 ГГц для использования 5G в России[39].

В сентябре в Сколковском институте науки и технологий запустили первую базовую станцию 5G, которая работает в диапазоне 4,8—4,99 ГГц в соответствии с разрешением на использование частот, которое было выдано Государственной комиссией по радиочастотам для создания пилотной зоны сетей связи 5G. На 5G-смартфонах Huawei Mate 20X удалось достичь скорости более 300 Мбит/с[40].

В сентябре 2019 года в салоне связи на Тверской улице Tele2 открыла интерактивную зону 5G Hub, где любой желающий может протестировать технологию 5G и узнать больше о её применении[41][значимость факта?].

В октябре 2019 года Tele2 запустила сервис облачных игр в сети 5G, с помощью которого геймеры могут играть на маломощных компьютерах, запуская игры на удалённом сервере. Во время испытаний технологии была достигнута скорость передачи данных свыше 1 Гбит/c с задержкой до 5 мс[42].

28 июля 2020 года МТС получил лицензию на оказание услуг мобильной связи стандарта 5G в диапазоне 24,25-24,65 ГГц в 83 регионах страны[43].

Научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы (НИОКР)Править

  • РГ 5D МСЭ-R
  • Stanford CIS
  • US SWARN
  • NYU Wireless
  • WIN LAB
  • 5G UK
  • 5G PPP
  • METIS
  • IMT-2020 (5G) Promotion Group
  • 5G Forum
  • MOST 863
  • WISDOM
  • 2020 and beyond
  • НИИТС

Основные стандартизирующие организации сетей 5-го поколения: 3GPP, ETSI, IETF, ITU, 5GPPP, NGMN и IEEE.

Большой вклад в разработку стандартов вносят крупные операторы связи.

Аппаратное обеспечениеПравить

В конце 2018 года Intel представила модем XMM 8160 с поддержкой мобильных сетей пятого поколения наряду с 5G-модемами от Qualcomm X50, Huawei Balong 5000 и MediaTek Helio M70.

Samsung Exynos Modem 5100, представленный в августе 2018 года, является первым в мире модемом 5G, полностью соответствующим спецификациям стандарта 3GPP Release 15 (Rel.15) для мобильных сетей 5G New Radio (5G-NR).

Воздействие на человекаПравить

Научный консенсус заключается в том, что технология 5G безопасна, а аргументы против неё являются конспирологическими и связаны с новизной технологии, которая якобы является достаточной причиной не доверять ей[44][45][46][47]. Непонимание технологии 5G породило теории заговора, утверждающие, что она оказывает неблагоприятное воздействие на здоровье человека[48].

В 2018 году появились слухи о возможном негативном влиянии мобильных сетей 5G на здоровье человека из-за увеличения воздействия радиочастотных электромагнитных полей, способных повреждать клеточные мембраны[источник не указан 15 дней].

Отсутствие достоверных исследований[49] стало причиной попытки в апреле 2019 года введения моратория на использование стандарта 5G в швейцарском кантоне Женева[50]. Позже стало известно, что у представителей кантона нет полномочий на введение моратория[51].

На сегодняшний день (2019 год) единственное последствие воздействия радиочастот высокой мощности на человека, достоверно подтверждённое научными исследованиями — незначительное повышение температуры тела[52].

Борьба с 5G-вышкамиПравить

Некоторые печатные СМИ сообщили об имевших место поджогах семи вышек 5G в Великобритании весной 2020 года в связи с теорией заговора о связи новой технологии с пандемией COVID-19. Facebook заявил о намерении блокировать распространение подобной информации[53]. 11 апреля 2020 года одиночные случаи поджогов вышек сотовой связи 5G выявили и в Нидерландах[54].

См. такжеПравить

ПримечанияПравить

  1. ITU towards “IMT for 2020 and beyond” - IMT-2020 standards for 5G (англ.). International Telecommunications Union. Дата обращения 22 февраля 2017.
  2. Osseiran, A.; Boccardi, F.; Braun, V.; Kusume, K.; Marsch, P.; Maternia, M.; Queseth, O.; Schellmann, M.; Schotten, H. Scenarios for 5G mobile and wireless communications: the vision of the METIS project (англ.) // IEEE Communications Magazine (англ.) : magazine. — 2014. — 1 May (vol. 52, no. 5). — P. 26—35. — ISSN 0163-6804. — doi:10.1109/MCOM.2014.6815890.
  3. Minimum requirements related to technical performancefor IMT-2020 radiointerface(s) (англ.). ITU (2017). Дата обращения 25 мая 2020.
  4. ETSI, 3GPP. ETSI TS 138 101-1 V15.9.0 (англ.). — 2020.
  5. 1 2 Слюсар В. И. Развитие схемотехники ЦАР: некоторые итоги. Часть 1.// Первая миля. Last mile (Приложение к журналу «Электроника: наука, технология, бизнес»). — N1. — 2018. — C. 72 — 77 [1]
  6. 1 2 Слюсар В. И. Развитие схемотехники ЦАР: некоторые итоги. Часть 2.// Первая миля. Last mile (Приложение к журналу «Электроника: наука, технология, бизнес»). — N2. — 2018. — C. 76 — 80.[2]
  7. Степанец И., Фокин Г. Особенности реализации Massive MIMO в сетях 5G // Первая миля. Last mile (Приложение к журналу «Электроника: наука, технология, бизнес»). — N1. — 2018. — C. 46 — 52.
  8. Revealed: 5G rollout is being stalled by rows over lampposts
  9. Топ-менеджер «Мегафона» — о фантастических возможностях скоростного интернета // Lenta.ru, 10 окт 2016
  10. FCC Approves Spectrum for 5G Advances, USA Today (14 июля 2016). Дата обращения 25 июля 2016.
  11. Leading Towards Next Generation "5G" Mobile Services, Federal Communications Commission. Дата обращения 25 июля 2016.
  12. By Mark LaPedus, Semiconductor Engineering. «Waiting For 5G Technology.» June 23, 2016. Retrieved September 2, 2016.
  13. Архивированная копия (недоступная ссылка). Дата обращения 2 марта 2016. Архивировано 5 февраля 2016 года.
  14. МТС протестировал технологию 5G со скоростью 4,5 Гбит/с
  15. Григорий Матюхин. «МегаФон» и Huawei поставили в Питере рекорд скорости 5G. hi-tech.mail.ru (1 июня 2017). Дата обращения 23 апреля 2020.
  16. Сан-Марино первой из стран перейдет на 5G // Интерфакс
  17. На рынке участились 5G
  18. Отечественное оборудование готовят к 5G // Коммерсантъ № 193 (6187) от 17.10.2017
  19. UZMOBILE уже тестирует 5G. uzmobile.uz. Дата обращения 9 января 2018.
  20. МТС запустил пилотные зоны 5G в Минске. TUT.BY. Дата обращения 17 июня 2020.
  21. beCloud запустил в тестовом режиме сеть 5G с максимальной для Беларуси скоростью. dev.by. Дата обращения 17 июня 2020.
  22. A1 показал Onliner, как тестирует в своей сети «чистый» 5G. И МТС тоже. onliner.by. Дата обращения 17 июня 2020.
  23. A1 совершил первый 5G-звонок в СНГ. TUT.BY. Дата обращения 26 мая 2020.
  24. Вчера в Хьюстоне, Индианаполисе, Лос-Анджелесе и Сакраменто запустили первую в мире сеть 5G // Популярная механика, 2 октября 2018
  25. Verizon запустил первую в мире коммерческую сеть 5G — но ещё не в Нью-Йорке // brightonbeachnews.com — Новости Русского Нью-Йорка, 2 окт 2018
  26. В конце недели Южная Корея запустит 5G-сервисы, опередив США и Китай. 3dnews.ru (3 апреля 2019). Дата обращения 3 апреля 2019.
  27. Swisscom flips the switch: Switzerland’s first 5G network is live | Swisscom (англ.). www.swisscom.ch. Дата обращения 23 апреля 2020.
  28. В семи китайских городах запустили пилотную сеть связи 5G.
  29. В Великобритании EE включил первую в стране сеть 5G, а в США пользователи уже делятся результатами тестов
  30. Италия стала третьей в Европе, где запустили 5G // 3dnews.ru, 06.06.2019
  31. Vodafone и Huawei запускают сеть 5G в Испании
  32. В Германии запущена сеть высокоскоростной мобильной связи 5G // Немецкая волна, 04.07.2020
  33. В Китае внезапно запустили 5G по всей стране // 4PDA. 1.11.2019
  34. Основная работа по расчистке частот под 5G будет завершена через 2–2,5 года. www.kommersant.ru (30 апреля 2019). Дата обращения 29 апреля 2019.
  35. Создание в России сетей 5G потребует около 650 миллиардов рублей инвестиций. РИА Новости (20190419T1420+0300Z). Дата обращения 18 мая 2019.
  36. МТС и Huawei подписали соглашение о развитии 5G в России
  37. Ридус. Tele2 и Ericsson запустили 5G в центре Москвы. Ридус. Дата обращения 11 октября 2019.
  38. Москва и Ericsson договорились о развитии 5G в столице. www.comnews.ru. Дата обращения 11 октября 2019.
  39. Путин не отдает операторам популярные частоты для 5G. Он согласился оставить их у военных, 15 августа 2019
  40. В "Сколтехе" запустили первую базовую станцию 5G. РИА Новости (20190912T1606+0300Z). Дата обращения 25 октября 2019.
  41. Tele2 первым предложил протестировать 5G, lenta.ru, 04 сентября 2019
  42. Tele2 запускает облачные игры на 5G, comnews.ru, 09 октября 2019
  43. Евгений Калюков, Анна Балашова. МТС первой в России получила лицензию на создание сети 5G, РБК (28 илюля). Дата обращения 6 августа 2020.
  44. Novella, Steve 5G Is Coming. Science-Based Medicine (May 15, 2019).
  45. 5G confirmed safe by radiation watchdog, The Guardian (March 12, 2020). Дата обращения 10 мая 2020.
  46. 5G judged safe by scientists but faces tougher radiation rules, BBC News (March 11, 2020). Дата обращения 10 мая 2020.
  47. Bowler, Jacinta What's 5G, And Why Are People So Scared of It? Here's What You Need to Know (англ.)  (неопр.) ?. ScienceAlert. Дата обращения 7 июня 2020.
  48. Hern, Alex. How baseless fears over 5G rollout created a health scare, The Guardian (July 26, 2019).
  49. Moskowitz, Joel M. We Have No Reason to Believe 5G Is Safe (англ.). Scientific American Blog Network (October 17, 2019). Дата обращения 11 июня 2020.
  50. Aktuell. www.aefu.ch. Дата обращения 10 мая 2019.
  51. S. W. I. swissinfo.ch, a branch of the Swiss Broadcasting Corporation. Swiss cantons lack clout to ban 5G mobile network (англ.). SWI swissinfo.ch. Дата обращения 9 июня 2019.
  52. Электромагнитные поля и общественное здравоохранение. Всемирная организация здравоохранения (8 октября 2014). Дата обращения 28 ноября 2019.
  53. В Великобритании жгут вышки 5G из-за их якобы связи с распространением коронавируса // kommersant.ru, 07.04.2020
  54. В Нидерландах подожгли несколько вышек 5G // REGNUM. 11 апреля 2020

СсылкиПравить