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. Телекоммуникационный стандарт связи нового поколения.
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).
Новые диапазоны радиочастот:
Радиоинтерфейс, определённый 3GPP для 5G, известен как New Radio (NR), а спецификация подразделяется на две полосы частот: FR1 (600–6000 МГц) и FR2 (24–100 ГГц), каждая с различными возможностями.
FR2 покрытие:
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 твёрдые 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.
Massive MIMO:
Одной из ключевых технологий для реализации сетей сотовой связи 5G является использование в составе базовых станций многоэлементных цифровых антенных решёток с количеством антенных элементов 128, 256 и более. Соответствующие системы получили наименование Massive MIMO.
Beamforming:
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):
Для повышения спектральной эффективности, наряду с пространственным мультиплексированием, в 5G могут использоваться разновидности технологий неортогонального множественного доступа (NOMA) и N-OFDM-сигналов.
Маленькие ячейки:
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.
История:
В июне 2015 года Международный союз электросвязи разработал план развития технологии и определил её название — «IMT-2020» — Высокоскоростной интернет по технологии 5G.
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.
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 к производству соответствующей продукции.
По оценкам представителей NGMN, 5G-сети для бизнес-аудитории и рядовых пользователей должны были быть развёрнуты в 2018 году.
Тестирование:
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.
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 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).
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.
«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.
В августе 2017 года «МТС» совместно с Nokia подготовили технологическую платформу (МГТС 10G-PON) для подключения базовых станций 5G в Москве.
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.
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.
23 января 2020 года компания МТС в Минске (Белоруссия) запустила пилотные зоны 5G-сети NSA на частотах в диапазоне 3600—3700 МГц, которые работают на инфраструктуре оператора с использованием оборудования Huawei и Cisco. 28 мая 2020 года инфраструктурный 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. 22 мая 2020 года компании А1 и МТС запустили в тестовом режиме собственные автономные сети 5G SA (standalone). Тестовая 5G-сеть от А1 запущена на Октябрьской площади в Минске в партнёрстве 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.
Первые коммерческие сети 5G:
1 октября 2018 года компания Verizon запустила сеть 5G в четырёх городах США (Хьюстоне, Индианаполисе, Лос-Анджелесе и Сакраменто).
5 апреля 2019 года Южная Корея стала первой страной в Азии, запустившей коммерческие услуги пятого поколения 5G. Стандарт сначала появился в крупнейших городах, в частности, в Сеуле.
С 17 апреля 2019 года связь 5G работает в 54 городах Швейцарии.
23 апреля 2019 года было объявлено, что компания China Unicom запустила пилотную сеть связи 5G в семи городах Китая.
30 мая 2019 года BT Group запустил сеть 5G в Великобритании.
6 июня 2019 года Италия стала третьей страной в Европе, где запустили 5G. Оператором выступила компания Vodafone.
14 июня Vodafone и Huawei запустили сеть 5G в Испании.
3 июля 2019 года технология 5G была запущена в Германии (в городах Бонне и Берлине).
31 октября 2019 года сеть 5G охватила 50 городов Китая, сделав страну лидером по внедрению этой технологии.
В России:
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. Максим Акимов оценил создание сетей 5G в 650 млрд рублей.
5 июня 2019 года МТС и Huawei подписали соглашение о развитии 5G в России. 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. К октябрю пробные зоны 5G работают также на территориях ВДНХ и спортивного комплекса «Лужники».
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.
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.
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.
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.
Научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы (НИОКР):
— 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 обеспечение:
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 человека:
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.
На сегодняшний день (2019 год) единственное последствие воздействия радиочастот высокой мощности на человека, достоверно подтверждённое научными исследованиями — незначительное повышение температуры тела. Надёжных исследований влияния на человека электромагнитного излучения вообще и сетей стандарта 5G в частности пока не проводилось. Влияние 5G в диапазоне миллиметровых волн на живые организмы остаётся недостаточно изученным.
Отсутствие достоверных исследований стало причиной попытки в апреле 2019 года введения моратория на использование стандарта 5G в швейцарском кантоне Женева. Позже стало известно, что у представителей кантона нет полномочий на введение моратория.
Борьба с 5G-вышками:
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. 11 апреля 2020 года одиночные случаи поджогов вышек сотовой связи 5G выявили и в Нидерландах.
| Мировой опыт |
