XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2019

В век высоких технологий, происходит серьезное развитие сферы телекоммуникаций, сегодня людям трудно представить жизнь без мобильных систем и технологий.

В Женеве, в 2012 году, на Всемирной конференции радиосвязи были продемонстрированы технологии LTEAdvanced и WiMAX 2, они признаны технологиями четвертого поколения, или ещё их называют - технологиями 4G. Они дают возможность осуществлять передачу данных со скоростью, которая может превышать100 Мбит/с — подвижным абонентам и 1 Гбит/с — стационарным. В 2015 году начинается разработка сетей следующего поколения - 5G.

Сегодня нельзя дать однозначного стандарта для сетей пятого поколения, но от некоторых телекоммуникационных компаний поступают предложения, направленные на развитие 5G сетей, таких как: Huawei, Ericsson, Nokia. Сеть пятого поколения станет последней и обобщенным стандартом для беспроводных технологий.

В 5G сетях планируется работа неограниченного количества устройств, начиная от бытовой техники и заканчивая автомобильной промышленностью. Для качественной работы беспроводных сетей необходимо серьезное улучшение их главных параметров, таких как: увеличение скорости передачи данных, увеличение ёмкости сетей и уменьшение задержек передачи.

«Интернет вещей» - ключевая технология сетей пятого поколения. Интернет вещей – это не только большое количество датчиков и устройств, связанных между собой беспроводной сетью, но и тесная интеграция реального и виртуального миров, в которых осуществляется связь между людьми и устройствами. Эта технология позволит не только объединить все бытовые гаджеты, но и охватить все сферы занятости человека.

В России впервые испытали технологии 5G на высокой скорости. Компания Мегафон одна из первых в мире протестировала в Нижнем Новгороде новую систему мобильной передачи данных в диапазоне 5Гбит/сек. Ранее эта компания уже разворачивалась в 2016 году, на Петербургском международном экономическом форуме, где продемонстрировала передачу данных в 1 Гбит/сек. Преодолеть порог в гигабит - это долгожданное событие ещё со времени выхода стандарта 4G сетей. Очередной запуск сети 5G –это, несомненно, прорыв в сфере телекоммуникаций.

На сегодняшний день Российские операторы сотовой связи предлагают доступ в интернет через 4G со скоростью до 300 Мбит/сек, к примеру, это позволит загрузить фильм за 2 минуты, технологии же 5G обещают сделать то же самое за 2 секунды. Поставлены новые рекорды по скорости, тем самым увеличен и потенциал новых возможностей. С учетом того, что новые стандарты появляются каждые десять лет, эксперты прогнозируют старт коммерческих продаж 5G совместных телефонов к 2020 году, и к 2025 их объём превысит 300 млн. штук.

Сети пятого поколения не являются эволюцией 4G, это стандарт с принципиально новой системой связи, который позволит увеличить объём бесперебойной пропускной способности. Пятое поколение создается с перспективой на будущее, этому стандарту дана ключевая роль в развитии «Интернет вещей» и виртуальной реальности.

Проблема покрытия и доступности к сети 5G, решена путем ориентирования на абонентов. В отличие от сетей прошлого поколения, радиопокрытие сети 5G будет приспосабливаться к всё более растущим потребностям абонентов, для чего будет применяться автоматические фазированные антенные решетки, которые способны динамически измерять диаграммы направленности антенных систем. Так же планируется использование всего доступного частотного диапазона, а на коротких расстояниях – миллиметрового диапазона.

У сетей пятого поколения, как и у многих других технологий, есть проблемы, из-за которых сверхбыстрое внедрение такой сети невозможно. Необходимо отметить, что разница во времени начиная с 1G (1980-е) и до 5G около 40 лет. Эти года объединяют общие проблемы: отсутствие инфраструктуры, методики исследования, а также стоимости.

Достоинства и недостатки сетей 5G

Плюсы:

Высокая скорость передачи данных

Появление новейших технологий

Возможность приобретения устройств с малым объемом памяти

Минусы:

Технология 5G будет дорогостоящей

Необходимость новых стандартов, мощных микропроцессоров и программного обеспечения.

Проблемы технологии 5G подразделяют на технологические и общие.

Технологические проблемы

Межъядерные помехи

Эффективное управление доступом к среде.

Управление трафиком

Общие проблемы

Связь, навигация и зондирование

Безопасность и конфиденциальность

Киберпреступность

Ключевой проблемой развития технологии 5G в России является проблема с частотами. Иностранные эксперты считают, что к 2025 году около восьмидесяти процентов населения Российской Федерации окажутся в зоне покрытия 5G сетей, число подключений достигнет отметки 50 миллионов. На развитие данной технологии российские операторы готовы выделить более десяти миллиардов долларов. Эта проблема связана с неготовностью государства проводить аукционы по распределению частотных диапазонов. Российским операторам необходимо около 600 МГц спектра в диапазоне 3.4-3.8 ГГц. На сегодняшний день данный диапазон занят наземными терминалами спутниковой связи VSAT, в доступе находится лишь несколько десятков МГц. В Москве и Санкт-Петербурге свободных частот практически нет.

Телекоммуникационная компания «Мобильные ТелеСистемы – МТС» согласна с тем, что для качественного развития систем коммуникаций в России необходимо выделять и расчищать частоты для внедрения 5G технологий. Решением этой проблемы может стать государственный приказ, устанавливающий приоритет для сетей 5G в использовании частот диапазона 3.4-3.8 ГГц.

Проблемы развития технологии 5G связано с тем, что в стране нет собственной современной микроэлектроники, массового производства решений инфраструктуры – базовых станций 5G, решений ядра сети. В мире частоты в диапазоне 3.4-3.8 ГГц распределены в Ирландии, Италии, Испании, Объединённом Королевстве и Финляндии.

В доле диапазона 3.4 – 3.8 ГГц предлагается признать нерациональным его использование радиорелейными станциями в декабре 2019 г. Часть диапазона – 3.4-3.6 ГГц освободят для сетей фиксированного беспроводного доступа в марте 2021 г. В 19 крупных городах планируется перевести их в «Ки-диапазон» - это диапазон в пределах 10.7-12.75 ГГц. Так же для решения данной проблемы планируется перенести командно–измерительные станции фиксированной спутниковой службы из Москвы в Московскую область. Государственная комиссия по радиочастотам запретит использование частоты в диапазоне от 3.4 до 3.8 ГГц иностранным космическим аппаратам.

В Швейцарии оператор связи TeliaSonera вместе с компанией Ericsson продемонстрировали передачу данных в 15 Гбит/сек, рассчитанного на одного пользователя, при этом время отклика составило менее 3 миллисекунд. Полученные показатели в сорок раз выше показателей действующей cети четвертого поколения – 4G. Руководство компании TeliaSonera в 2018 году запустило коммерческие 5G сети в Стокгольме и Таллине.

Первенство на рынке беспроводного оборудования занимает компания Huawei. На протяжении нескольких лет этой компании принадлежат почти все значимые рекорды по скорости мобильного интернета. В 2016 году на сайте Huawei появилась информация о том, что вместе с компанией Vodafone им удалось повысить скорость в сети до 20 Гбит/сек в E-диапазоне. Так же компания Huawei заявила, что к 2018 году в России появится 5G сеть, которая будет обслуживать города, где будет проходить чемпионат мира по футболу.

Международным союзом электросвязи определена скорость в 20 Гбит/сек, но Huawei планирует создать гораздо более скоростные сети. На форумах презентуются прототипы станций и приемников, которые позволяют поддерживать передачу данных со скоростью 115 Гбит/сек. Компании удалось передать 10 Гбит/сек абоненту, движущемуся со скоростью 120 км/ч.  

По общим оценкам строительство технологии 5G в России обойдется в сумму от 73 миллиардов рублей до 610 миллиардов рублей.

Решить проблему с частотами в диапазоне 700 МГц можно путем отключения аналогового ТВ. Данная проблема решается с 2014 года, но сроки неоднократно менялись. В правительстве поставлен вопрос об отключении аналогового ТВ в начале 2019 года. В связи с этим в союзе операторов мобильной связи планируется перенести сети цифрового эфирного ТВ. Предлагается уменьшить диапазон, доступный для цифрового ТВ. На сегодняшний день на цифровое ТВ выделены частоты 174-230 МГц и 470-790 МГц.

Сейчас ещё сложно говорить о сроках внедрения и реализации сетей пятого поколения. За сети 5G взялись резко, однако, отсутствие единого стандарта и не разрешённая проблема с частотами – всё это задачи, поставленные перед их разработчиками. Да, Мир, несомненно, получит единую, стабильную, высокодоступную сеть нового поколения, но для этого компаниям - разработчикам необходимо прежде решить поставленные задачи. Представители Международного союза электросвязи уверены, что технологии 5G сетей станут последним этапом в развитии беспроводных сетей.

Список литературы

Официальный сайт компании Huawei. технологии 5G. URL: https://www.huawei.com/minisite/russia/5g/about.html (дата обращения: 9.03.2019).

Материалы сайте «Википедия». URL: https://www.wikiwand.com/ru/5G (дата обращения 9.03.2019).

Материалы сайта «Яндекс Дзен». URL: https://zen.yandex.ru/media/techzone/5g-internet-v-rossii-5ac3d710d7bf21e30846e04a (дата обращения 10.03.2019).

Wei Xiang and Kan Zheng.  5G Mobile Communications. Springer, 2016. 12 с.

Код для цитирования: Скопировать