Scientific journal

Научное обозрение. Педагогические науки

ISSN 2500-3402

ПИ №ФС77-57475

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. [1, с. 54]

«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. Это показано на рис. 1.

Рис. 1. Охват технологии 5G сетей в жизни 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 [2].

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.

Таблица 1

4G против 5G

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 [2].

Таблица 2

Эволюция мобильной связи

Достоинства и недостатки сетей 5G

Плюсы:

1. Высокая скорость передачи данных

2. Появление новейших технологий

3. Возможность приобретения устройств с малым объемом памяти

Минусы:

1. Технология 5G будет дорогостоящей

2. Необходимость новых стандартов, мощных микропроцессоров и программного обеспечения.

Проблемы технологии 5G подразделяют на технологические и общие.

Технологические проблемы:

1. Межъядерные помехи;

2. Эффективное управление доступом к среде;

3. Управление трафикомю

Общие проблемы:

1. Связь, навигация и зондирование;

2. Безопасность и конфиденциальность;

3. Киберпреступностью

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. [3]

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/с. Компании удалось передать 10 Гбит/с абоненту, движущемуся со скоростью 120 км/ч [4].

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 [5].

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.