с 9-00 до 21-00 без выходных
Усиление сотовой связи и 3G/4G
интернета, бесшовный Wi-Fi доступ
+7(499)577-04-94 Заказать обратный звонок
icon1 0 icon2 0 icon2 0
Калькулятор

5G — пятое поколение мобильной связи

Рейтинг: 5/5 - 1 голосов
Обновлено: 25.12.2019
  1. Что такое 5G интернет и основные характеристики технологии
  2. Высокочастотные базовые станции миллиметровых волн mmWave
  3. Спектр 5G
  4. Большое количество малых сот
    1. Фемтосоты (Femtocells)
    2. Пикосоты (Picocells)
    3. Микросоты (Microcells)
  5. З сегмента для развития 5G – eMMB, ULLRC и mMTC
  6. Массивное МИМО (Massive MIMO)
  7. Формирование луча (3D Beamforming)
  8. Как работает 5G?
  9. Что значит 5G для потребителей?
  10. 5G vs 4G - ключевые отличия
  11. Развитие 5G сетей в 2019-2021 годах
    1. 5G в США
    2. Европа отстает от лидеров
    3. Амбициозная Азия
    4. 5G в России
  12. А как насчет 5G смартфонов?
  13. Выделение полос частот в 5G

Первые пилотные 5G сети в России запустили в 2019 году в Москве операторы МТС и ТЕЛЕ2, предлагая потребителям более высокую скорость передачи данных и меньшую задержку, по нашим данным скорость 5G интернета достигала 4.5 Гбит/с. В дальнейшем 5G откроет новые возможности для промышленных приложений и IOT устройств, и станет основополагающим элементом для создания "умных городов". 5G - это следующий шаг к созданию более совершенных сетей в нашем технологичном мире.

Пилотная зона 5G в Москве от ТЕЛЕ2

Что такое 5G интернет и основные характеристики технологии

5G - это технология беспроводной мобильной связи пятого поколения, которая обеспечит в 10 раз более высокие скорости, чем современные технологии 4G LTE (1–10 Гбит/с), время отклика (пинг) до 1 мс, поддержку мобильности до 500 км/ч, ширину полосы до 1 ГГц и Очень высокую плотность подключенных устройств (до 1 миллиона на 1 кв.км.) . Тем не менее, не существует стандартизированной формы технологии 5G, такой как LTE для 4G. 5G все еще находятся в стадии разработки и, как ожидается, появятся на рынках к 2020 году.
Подробная информация про LTE, в каких диапазонах частот (lte band's 3,7,8,20,31,38) работают операторы сотовой связи Мегафон, МТС, Билайн, Теле2 в России на 2019 год. Как работает агрегация частот в LTE Advanced.

Наиболее распространенной технологией 5G является mmWave, но несущие также будут использовать новый спектр в области Wi-Fi ниже 6 ГГц, в полосах ниже 1 ГГц и в существующих диапазонах 4G LTE.

Общая идея заключается в том, чтобы значительно увеличить количество доступного спектра путем объединения плюсов и минусов разных частот. Объединение большего спектра с агрегацией несущих (отправка данных по нескольким частям спектра) позволяет увеличить пропускную способность и значительно повысить скорость для абонентов.

Высокочастотные базовые станции миллиметровых волн mmWave

Для того чтобы достичь более высоких скоростей, нам нужно расширить спектр. Миллиметровые волны, которые находятся в частотном спектре 30–300 ГГц, предоставляют нам необходимое пространство для расширения спектра. mmWave позволяют передавать данные на высокой скорости, но из-за большого затухания радиус действия сужается. И втрое ограничение высокой частоты - эти волны не могут проникать сквозь преграды – деревья, стены зданий. Поэтому приходится менять архитектуру сети: высокие мощные базовые станции, покрывающие большие расстояния будут работать совместно с компактными маломощными ячейками.

Рабочий спектр частот 5G mmWave

Спектр 5G

Полный спектр показан на рисунке выше, желтым цветом изображены существующие полосы, которые уже могут использоваться 5G NR для мобильных широкополосных и IoT-приложений. Затем показана полоса зеленого цвета, которая одобрена на всемирной конференции радиосвязи ВКР-19, и полоса красного цвета с большей шириной полосы. Красная полоса регулируется соглашением федеральная комиссии по связи.

5G NR может использовать спектр от 6 ГГц до 100 ГГц. По сравнению с LTE-A пропускная способность системы 5G увеличивается в 10 раз (с 100 МГц в LTE-A до 1 ГГц +). Полосы для NR в основном классифицируются как Low Band, Mid Band и High Band, и эти полосы могут использоваться в зависимости от приложения, как указано ниже:

Зависимость радиуса соты 5G от частоты

Большое количество малых сот

Малые соты - это базовые станции с небольшим радиусом действия, они покрывают на улицах ограниченную область или применяются внутри помещений. Малые соты имеют все основные характеристики обычных базовых станций, поддерживают высокие скорости передачи данных с минимальной задержкой.

В зависимости от зоны покрытия и количества обслуживаемых пользователей Малые БС делятся на три основные категории.

Фемтосоты (Femtocells)

Фемтосоты - это в основном небольшие мобильные базовые станции, предназначенные для обеспечения расширенного покрытия в жилой зоне и офисных помещениях. Плохой уровень сигнала от базовых станций оператора мобильной связи может быть компенсирован путем использования Femtocells. Фемтосоты в основном используются для расширения зоны покрытия и увеличения емкости данных для пользователей внутри помещений. Для их работы необходим Интернет канал.

Что такое фемтосота. История развития фемтосот и их применение в России.

Основные технические характеристики

Зона покрытия От 10 до 50 метров (в помещении)

Мощность передатчика

Обычно 100 милливатт

Количество пользователей

От 8 до 16 пользователей

Ретрансляция сигнала (Backhaul)

Проводное, оптоволоконное соединение

Место установки

Внутри жилых и рабочих помещений

Стоимость

Бюджетный вариант


Фемтосота МТС

Пикосоты (Picocells)

Пикосоты являются еще одной категорией малых сот, устанавливаются на малых предприятиях для расширения покрытия сети и увеличения пропускной способности передачи данных. Еще одно популярное название – репитер.

Основные технические характеристики

Зона покрытия От 100 до 250 метров (в помещении)
Мощность передатчика Обычно 250 милливатт
Количество пользователей От 32 до 64 пользователей
Ретрансляция сигнала (Backhaul) Микроволновое
Место установки Внутри помещения (офисы, больницы, торговые центры и школы)
Стоимость Бюджетный вариант

репитер сотовой связи

Микросоты (Microcells)

Микросоты предназначены для поддержки большего числа пользователей по сравнению с фемто- и пикосотами. Благодаря высокой мощности передатчика, они способны покрывать соты большего размера и применяются на улицах.

Основные характеристики / технические характеристики

Зона покрытия 500 метров до 2,5 километров
Мощность передатчика От 2 до 5 Вт
Количество пользователей до 200 одновременных пользователей
Ретрансляция сигнала (Backhaul) Проводное, оптоволоконное и микроволновое соединение
Место установки Наружное применение
Стоимость Средняя стоимость

Сотовая базовая станция (Микросота) на столбе

З сегмента для развития 5G – eMMB, ULLRC и mMTC

  1. Усовершенствованная мобильная широкополосная связь (eMMB - Enhanced mobile broadband): соединение со скоростью до нескольких гигабайт в секунду для ресурсоемких приложений телемедицины и виртуальной реальности.
  2. Сверхнадежная сеть с низкой задержкой (ULLRC - Ultra Low Latency Reliable Communication): интеллектуальная сеть с задержкой менее 1 миллисекунды и сверхнадежностью для критически важных приложений промышленной автоматики и автономного транспорта.
  3. Массивный IoT (Massive IoT/IIoT, мMTC (massive Machine Type Communication). Интернет вещей соединит огромное количество (миллионы или миллиарды) устройств и интеллектуальных датчиков для массовой машинной коммуникации приложений в умном доме, здравоохранении.
Экосистема развития 5G

Обычная мобильная сеть ограничена технологией - частотным спектром (полосы пропускания) и сетевой инфраструктурой. Емкость передачи данных и количество абонентов в каждой соте регламентировано. В 5G используются технологии массивного MIMO и 3D Beamforming-a, что позволяет увеличить скорость передачи данных и эффективность использования спектра.

Массивное МИМО (Massive MIMO)

MIMO расшифровывается как множественный вход, множественный выход. В 4G у нас было около десятка портов MIMO, предназначенных для передачи сигналов: восемь работают на передачу и четыре на прием. В технологии 5G мы увеличиваем это число почти в 4 раза, чтобы сигналы проходили быстрее во всех направлениях. Эта технология получила название Massive MIMO.

Но сложность сети возрастает, и мы сталкиваемся с большим количеством помех, поскольку многие сигналы передаются на одинаковой частоте через одни и те же станции. Чтобы преодолеть это, используют метод формирования и отслеживания луча.

Формирование луча (3D Beamforming)

Трехмерное формирование луча - используется в базовых станциях mmWave и на частоте ниже 6 ГГц для направления сигналов на абонентские устройства. Это метод предназначен для устранения помех сигналов, вместо того чтобы передавать сигналы с антенн во всех направлениях, мы направляем сфокусированный сигнал в указанном направлении точно в цель, это уменьшает помехи и ослабления сигнала. Это ключевая технология в преодолении ограничений диапазона и доставки высокочастотных сигналов.

Что такое Beamforming, принцип работы технологии формирования луча.

Как работает 5G?

"Автономный" (NSA) и "New Radio" (NR). Первые сети 5G основаны на NSA, но в конечном итоге в ближайшие годы планируется перейти на SA, как только эта часть спецификации будет завершена.

Ключ к пониманию различий между 5G NSA и SA лежит в бэкэнде сети. Первые сети 5G, основанные на стандарте NSA, используют существующую инфраструктуру 4G LTE для обработки плоскости управления. Плоскость управления обрабатывает сигнальный трафик, управляет подключением пользовательских устройств к базовым станциям, проверкой подписок и т. д. Между тем плоскость данных - это то, что вы и я фактически используем для отправки и получения данных.

В некотором смысле, 5G NSA можно рассматривать как просто наличие сверхбыстрой передачи данных, подключенной к существующей инфраструктуре 4G LTE. Принятие спецификации 5G Standalone (SA) позволяет увидеть переход плоскости управления на ядро 5G и отметить гораздо большие изменения в работе сетей.

5G Автономный (NSA) и New Radio (NR)

В дополнение к внедрению плоскости управления поверх радиотехнологий 5G, Standalone поддерживает более гибкую секцию сети и кодирование поднесущих.

Network Slicing (сетевая нарезка) - это форма архитектуры виртуальной сети, обеспечивающая большую гибкость для разделения, совместного использования и связывания частей внутренней сети. Это позволит сотовым операторам предлагать своим клиентам более гибкий трафик, приложения и услуги. Эта идея рассматривается как ключ к реализации автономных транспортных средств и умных городов.

Изменения в поднесущих немного сложнее объяснить. Технологии включают в себя:

Проще говоря, кадры, которые переносят данные, могут быть больше и быстрее, когда требуется более высокая пропускная способность при высокой эффективности. В качестве альтернативы, эти кадры могут быть уменьшены для достижения гораздо меньшей задержки для приложений реального времени.

Первые сети 5G будут основаны на нестандартной спецификации, до больших изменений с полной автономной спецификацией после 2021 года.

Модуль базовой станции 5G.

Модуль базовой станции 5G

Что значит 5G для потребителей?

Базовые радиостанции IMT-2020 5G должны предоставить пользователям скорость не менее 20 Гбит/с на загрузку и 10 Гбит/с на отправку данных. Это относится к общей скорости потока, поэтому фактическая скорость у абонента будет ниже. В спецификации говорится, что каждый пользователь должен получить минимальную скорость загрузки 100 Мбит/с и скорость отправки 50 Мбит/с.

Базовые станции 5G должны будут обслуживать как стационарных пользователей, так и транспортные средства, движущиеся со скоростью до 500 км/ч. Сети пятого поколения должны предлагать потребителям максимальную задержку в 4 мс. Также упоминается задержка в 1 мс для сверхнадежной связи с малой задержкой (URLLC). Для сравнения, мое соединение 4G LTE в Москве имеет задержку 78 мс.

5G также обеспечивает одновременное подключение тысячам устройств Интернета вещей (IoT) с низким энергопотреблением и поддерживает подключение (D2D) с малой задержкой между соседними устройствами.

5G vs 4G - ключевые отличия

По сравнению с 4G LTE сети 5G будут работать стабильнее и быстрее. Минимальные скорости пользователей увеличиваются с 10 Мбит/с до 100 Мбит/с, что в 10 раз больше. Задержка будет снижена на аналогичную величину, с 10 мс до 1 мс по сравнению с LTE-Advanced. Значительное увеличение пропускной способности также означает, что 5G сможет обрабатывать до одного миллиона устройств на квадратный километр, что еще в 10 раз больше, чем у LTE-A, и все это в 10 раз повышает энергоэффективность сети.

5G против 4G - ключевые отличия
  5G Новое радио (выпуск 15) LTE-Advanced Pro (Выпуск 13, 14) LTE-Advanced (выпуск от 10 до 12)
Скорость пользовательских данных > 10 Гбит / с > 3 Гбит / с > 1 Гбит / с
Задержка > 1 мс > 2 мс ~ 10 мс
Поддержка частоты

До 40 ГГц До 6 ГГц До 6 ГГц
Пропускная способность канала До 500 МГц До 20 МГц До 20 МГц
Макс. кол-во несущих 16 (LTE + NR) 32

5

Макс. пропускная способность 1000 МГц 640 МГц 100 МГц
Антенны MIMO От 64 до 256 32 8
Разделение спектра mmWave & NR Двойное подключение на базе NR; LAA+NR MulteFire LTE-U LAA / eLAA LWA MulteFire CBRS / LSA LTE-U LTE-U (Rel. 12)

За эти годы LTE претерпел много улучшений. От введения 256QAM и агрегации несущих с LTE-A до поддержки более широкого использования нелицензированного спектра через LAA, LWA и Multefire с LTE-A Pro. Вот почему сегодняшние 4G сети намного быстрее, чем те, которые были построены во время первоначального развертывания.

5G продвинулся еще на один шаг вперед, предписывая использовать модуляцию 256-QAM и улучшая технологию агрегации несущих путем поддержки нелицензированного спектра частот ниже 6 ГГц и миллиметровые-волны. Изображение ниже довольно кратко объясняет это основное различие.

Как улучшалась технология агрегации несущих от LTE до 5G

Развитие 5G сетей в 2019-2021 годах

К запуску 5G готовятся как сотовые операторы, так и производители устройств. Как это было с принятием сетей 4G LTE, так же будет поэтапным процесс развёртывания 5G, и некоторые страны запустят свои сети намного раньше других.

Середина 2019 года - смартфоны и сети 5G доступны для первой волны потребителей. Однако очевидно, что развертывание не будет увеличиваться в более глобальном масштабе до 2020 и 2021 годов. Даже к 2023 году ожидается, что только 50 процентов потребителей будут иметь смартфон 5G и сетевое подключение.

5G в США

США являются одной из первых стран, которые подключили свои сети 5G к нескольким операторам в первой половине 2019 года. Американские операторы были одними из крупнейших сторонников технологии миллиметровых волн. Первопроходцем стал Verizon, предложив потребителям 5G через услугу фиксированного беспроводного доступа, за ними подтянулись Sprint и T-Mobile.

Европа отстает от лидеров

Европа отстает от США, и первые сети 5G включились ближе к концу 2019 года. Великобритания первой запустила 5G в крупных городах. EE планирует запустить свой сервис в 16 городах в этом году. Между тем O2, Vodafone и Three планируют дату запуска 5G на 2020 год. На континенте основные игроки Orange, Deutsche Telekom и Telefonica взяли на себя обязательство запуска не ранее середины 2020 года.

Частично эта задержка заключается в техническом согласовании между полосами спектра, а полная готовность ожидается в 2022 году.

Амбициозная Азия

Япония и Южная Корея были лидерами тестирования инфраструктуры на протяжении всего цикла разработки 5G.

В Южной Корее крупные операторы начали коммерческое развертывание 5G в первом квартале 2019 года. Южная Корея набрала 1 миллион абонентов 5G всего за 69 дней после первого запуска. Ожидается, что общенациональный запуск будет завершен к 2022 году. В Японии Олимпиада 2020 года станет следующей целью для испытаний 5-миллиметровой волны в густонаселенных городских районах, а соглашение между Nokia и NTT DoCoMo начнет действовать в том же году.

Китай быстро становится основным игроком 5G. В стране находятся крупные телекоммуникационные инфраструктурные компании, такие как Huawei и ZTE, которые будут предоставлять оборудование операторам по всему миру. Китай также инвестировал 180 миллиардов долларов в материковую инфраструктуру, что в четыре раза больше, чем в Японии. China Mobile тестирует свои услуги в крупных городах в этом году и планирует полный коммерческий запуск в 2020 году.

5G в России

Пятое поколение в России общедоступным станет еще не скоро, все упирается в частотный дефицит.

Самые популярные в мире и удобные в плане эффективности частоты 3,4-3,8 ГГц заняты военными. Тем не менее, вполне вероятно, что у нас 5G будет работать с сигналами "миллиметровой волны" на более высоких частотах 25-29 ГГц. Или мы пойдем своим "эксклюзивным" путем развития 5G в диапазоне 4,4—4,99 ГГц. 24 декабря на заседании государственной комиссии по радиочастотам (ГКРЧ) объявили о проведении аукционов в третьем квартале 2020 года. Для создания сетей 5G будет торговаться частотный ресурс в диапазоне 4,4-4,99 ГГц и 25,25–27,5 ГГц.

А как насчет 5G смартфонов?

В настоящее время на рынке не так много смартфонов, способных работать в сетях 5G. 5G Moto Mod, доступный для Motorola Moto Z3, возможно, считается первым.

Вот список 5G смартфонов, которые в настоящее время есть на рынке:

Выделение полос частот в 5G

Как и в 4G, сети и смартфоны будут поддерживать разные полосы частот для передачи данных. В дополнение к существующим диапазонам LTE, 5G New Radio стандартизирует ряд новых для будущих сетей. 5G разделен на два диапазона, первый для частот между 400 МГц и 6 ГГц. Диапазон 2 учитывает диапазоны мм-волн между 24 и 53 ГГц.

5G Band Частота восходящей линии Частота нисходящей линии связи Пропускная способность Пропускная способность канала Тип
n1 1920 -1989 МГц 2110 - 2170 МГц 60 МГц 5, 10, 15, 20 МГц FDD
n2 1850 - 1910 МГц 1930 - 1990 МГц 60 МГц 5, 10, 15, 20 МГц FDD
n3 1710 - 1785 МГц 1805 - 1880 МГц 75 МГц 5, 10, 15, 20, 25, 30 МГц FDD
n5 824 - 849 МГц 869 - 894 МГц 25 МГц 5, 10, 15, 20 МГц FDD
n7 2500 - 2670 МГц 2620 - 2690 МГц 70 МГц 5, 10, 15, 20 МГц FDD
n8 880 - 915 МГц 925 - 960 МГц 35 МГц 5, 10, 15, 20 МГц FDD
n20 832 - 862 МГц 791 - 821 МГц 30 МГц 5, 10, 15, 20 МГц FDD
n28 703 - 748 МГц 758 - 803 МГц 45 МГц 5, 10, 15, 20 МГц FDD
n66 1710 - 1780 МГц 2110 - 2200 МГц 90 МГц 5, 10, 15, 20, 40 МГц FDD
n70 1695 - 1710 МГц 1995 - 2020 МГц 15/25 МГц 5, 10, 15, 20, 25 МГц FDD
n71 663 - 698 МГц 617 - 652 МГц 35 МГц 5, 10, 15, 20 МГц FDD
n74 1427 - 1470 МГц 1475 - 1518 МГц 43 МГц 5, 10, 15, 20 МГц FDD
n38 2570 - 2620 МГц 2570 - 2620 МГц 50 МГц 5, 10, 15, 20 МГц TDD
n41 2469 - 2690 МГц 2496 - 2690 МГц 194 МГц 5, 10, 15, 20, 40, 50, 60, 80, 100 МГц TDD
n50 1431 - 1517 МГц 1432 - 1517 МГц 85 МГц 5, 10, 15, 20, 40, 50, 60, 80 МГц TDD
n51 1427 - 1432 МГц 1427 - 1432 МГц 5 МГц 5 МГц TDD
N77 3300 - 4200 МГц 3300 - 4200 МГц 900 МГц 5, 10, 15, 20, 40, 50, 60, 80, 100 МГц TDD
n78 3300 - 3800 МГц 3300 - 3800 МГц 500 МГц 5, 10, 15, 20, 40, 50, 60, 80, 100 МГц TDD
n79 4400 - 5000 МГц 4400 - 5000 МГц 600 МГц 40, 50, 60, 80, 100 МГц TDD
n75 - 1432 - 1517 МГц 85 МГц 5, 10, 15, 20 МГц SDL
n76 - 1427 - 1432 МГц 5 МГц 5 МГц SDL
N80 1710 - 1785 МГц - 75 МГц 5, 10, 15, 20, 25, 30 МГц О
n81 880 - 915 МГц - 35 МГц 5, 10, 15, 20 МГц О
n82 832 - 862 МГц - 30 МГц 5, 10, 15, 20 МГц О
N83 703 - 748 МГц - 45 МГц 5, 10, 15, 20 МГц О
n84 1920 - 1980 МГц - 60 МГц 5, 10, 15, 20 МГц О
n257 26,5 - 29,5 ГГц 26,5 - 29,5 ГГц 3 ГГц 50, 100, 200, 400 МГц TDD
n258 24,250 - 27,5 ГГц 24,250 - 27,5 ГГц 3,250 ГГц 50, 100, 200, 400 МГц TDD
N260 37 - 40 ГГц 37 - 40 ГГц 3 ГГц 50, 100, 200, 400 МГц TDD

Комментарии

Задайте свой вопрос

Пожалуйста, оцените по 5 бальной шкале

Вместе с этой статьей сейчас смотрят