Перспективи технологій мереж 5G

До 2020 року експерти прогнозують появу нового покоління бездротових технологій. І хоча більшість гравців поки слабо уявляють, що це за технологія, все ж можна сказати, що для 5G напевно буде характерно спільне використання діапазонів, об’єднання несучих частот і застосування великої кількості дешевих і швидких пристроїв в інфраструктурі мережі. Про це йдеться в одній заслуговує уваги закордонної публікації, переклад якої ми пропонуємо вашій увазі.
Вже писали про технології, яка може виявитися в числі претендентів на роль майбутньої 5G. Однак донині в індустрії немає ніякої ясності в цьому питанні. Тим не менш, психологічний рубіж — 2020 рік — вже не за горами. Можливо, що за п’ять років нова технологія так і не з’явиться. Хто знає, може, і ще довше. Але спроби її створення точно не будуть припинятися.
Однак перш ніж займатися розробкою і комерціалізацією майбутньої 5G, доведеться знайти відповідь на одне з найскладніших питань: як вмістити набагато більший обсяг даних, які пересилаються в небесконечную смугу спектра? Або, точніше, як стандартизувати цей процес?
Незважаючи на майже повну невизначеність характеристик 5G, в історії розвитку LTE є кілька моментів, які можуть підказати нам, чого очікувати в майбутньому. З моменту появи першої технології стільникового зв’язку, інфраструктура та абонентські пристрої розвиваються нерівномірно. Інфраструктура часто відігравала провідну роль і трохи випереджала самі мобільні телефони, а їх виробники змагалися в тому, хто раніше виведе на ринок моделі, здатні максимально використовувати надаються інфраструктурою можливості. Без достатньо розвинутої мережі, нові моделі смартфонів були б просто марні. Проте в 2007 році Apple зробила в цьому сенсі ривок і випустила перше покоління iPhone. В іншому, якщо не вважати подібних сюрпризів, еволюція мобільних пристроїв, особливо смартфонів, йшла слідом за розвитком інфраструктури.
Звичайно, в майбутньому не можна виключати можливості появи таких несподіваних для індустрії пристроїв, яким був перший iPhone. Але в найближчі п’ять років розвиток мобільних пристроїв у цілому буде залежати від пропускної здатності інфраструктури. Екосистема не видозмінюється відразу цілком, різні її компоненти «рухаються» з різним темпом. Якщо мережа буде недостатньо розвинена, то користь смартфонів буде дуже обмежена. Тому абсолютно нормально, що інфраструктура еволюціонує з випередженням.
Потреба в об’єднанні несучих частот
Можливість об’єднання несучих частот з’явилася в LTE-Advanced (4G Plus). Це означає, що мобільні пристрої можуть одночасно використовувати кілька частот для збільшення загальної пропускної здатності. Оператори по всьому світу почали впроваджувати цю технологію, щоб задовольнити ненаситність ринку в обсягах передачі даних.
Але що буде далі, передбачити поки що важко. Ясно лише одне — смартфони будуть ставати усе могутніше, а трафік буде рости, тому потужності інфраструктури будуть використовуватися все інтенсивніше.
Оскільки для об’єднання частот потрібно можливість спільного використання діапазону, оператори почали розширювати використовувані смуги спектру. Приміром, в Австралії два найбільші оператори оголосили про впровадження базових станцій 4G, що працюють на частоті 700 МГц. Цікавий момент полягає в тому, що на австралійському ринку дуже небагато мобільних пристроїв, здатних працювати в цьому діапазоні. В першу чергу, це iPhone 6 і 6 Plus, а також Samsung Galaxy S5. Причому з виходом цих двох айфонів кількість LTE-діапазонів в Австралії досягло 20. Також можна відзначити і розширення покриття в нижній частині діапазону 850 МГц.
У світлі цієї тенденції можна очікувати протягом 1-2 років і появи мобільних пристроїв, здатних працювати в більш широкому діапазоні частот. Звичайно, це лише припущення. Адже з-за високої конкуренції на ринку мобільних пристроїв виробники намагаються до останнього моменту тримати в секреті інформацію про новинки. Але все ж таки з певною часткою впевненості можна сказати, що в найближчі п’ять років повинні з’явитися пристрої, здатні передавати набагато більше інформації в одиницю часу, ніж сучасні смартфони. Звичайно, основною причиною цього буде зростання відеотрафіку за рахунок збільшення дозволу роликів і розширення мобільного інтернету.
2020
Зростання трафіку, за оцінками експертів, до 2020 року призведе до вичерпання можливостей в рамках існуючих частотних діапазонів. Та щоб до того часу запропонувати якесь рішення, виробникам мобільних пристроїв спільно з операторами вже необхідно почати роботу над спільним баченням стільникового зв’язку майбутнього. Швидше за все, будуть використовуватися інші стандарти, інші конструкції базових станцій, інші мобільні пристрої, інша топологія мереж.
Аналогічної точки зору на 2020 рік дотримується і ITU, International Telecommunications Union, організація, що координує процес стандартизації в індустрії мобільного зв’язку. Але незважаючи на загальне відсутність хоч якогось уявлення про риси майбутньої 5G, основним гравцям потрібно, нарешті, прийти до спільної згоди щодо низки питань.
Згідно з пропозицією організації 4G America, що входить в ITU, технологія 5G повинна забезпечувати більш широкі можливості по забезпеченню межмашинных (machine-to-machine) сеансів зв’язку, як розвиток концепції інтернету речей. Як йдеться в документі, «люди перестали бути головними споживачами послуг мобільного зв’язку в США; їх місце зайняли машини, наприклад, розумні лічильники споживання води та електрики, цифрові покажчики, транспортні і інформаційні системи. Зі зростанням використання підключаються до мережі пристроїв для гри і спілкування, буде рости і потреба в розширенні можливостей пристроїв для створення домашніх локальних мереж. Продовжиться зростання числа пристроїв, яким необхідно буде транслювати в мережу моніторингову інформацію, дані про стан житла, переміщення транспорту і т. д. Логічно припустити, що кількість машин-учасників мережі перевищить кількість людей».
Щоб задовольнити зростаючі потреби ринку, 4G America пропонує проектувати 5G з урахуванням забезпечення надійного зв’язку з малим часом затримки за умови великої кількості пристроїв, а також з урахуванням широкої пропускної здатності при передачі даних.
У документі йдеться, що, завдяки високій інформаційній місткості 5G, ймовірно стануть доступні більш гнучкі методи збору і обробки інформації, необхідної для управління ресурсами мережі в рамках прийнятої оператором політики».
Також в 4G America припускають, що 5G дозволить підтримувати зв’язок, навіть рухаючись з великою швидкістю, до 350 км/год, Причому, незважаючи на потенційну можливість виникнення ефекту Доплера. Крім того, в документі сказано, що “поняття стільникової комірки стане не настільки жорстко визначеним, щоб забезпечувати стійку высокомобильную зв’язок “слідувати” за переміщенням користувача, на відміну від попередніх технологій стільникового зв’язку”.
Згодні в 4G America і з прогнозом про зростання трафіку: “завдання, такі як 3D-ігри, доповнена реальність і концепція надшвидкого інтернету (tactile internet), зажадають 100-кратного збільшення пропускної здатності майбутніх мереж в порівнянні з сучасними, і зниження затримки в 5-10 разів… Мультимедійні сервіси “занурення” вимагатимуть використання таких технологій, як 3D-аудіо і 3D-відео, а також форматів і кодеків надвисокої роздільної здатності”.
Нарешті, у документі прогнозується, що стане неможливою сучасна практика виділення індивідуальних смуг спектра для кожного оператора, оскільки ресурси частот будуть вичерпані. На тлі цього зросте і роль Wi-Fi. Також в документі йдеться, що, з точки зору глобальної екосистеми стільникового зв’язку, необхідно виділити близько 50 частотних смуг. Однак це не представляється можливим, тому оператори змушені будуть досягти угоди про єдину систему узгодження частотних смуг.
Висновок
Згідно з даними ITU, незважаючи на зростаючі обсяги продажів мобільних пристроїв, в світі ще 4 мільярди чоловік не підключені до інтернету. Переважна більшість із них проживають в країнах і належать до покоління, яке швидше скористається смартфоном для доступу в мережу, ніж ПК. Так що як виробникам, так і операторам поки рано говорити про відсутність перспектив зростання. Та освоєння цього гігантського ринку також буде стимулювати появу нових мобільних пристроїв, з більшою пропускною здатністю, здатних використовувати більш широкий спектр частот в порівнянні з сучасними гаджетами.
Підводячи підсумки, можна сказати, що існуючі 2G і 3G-мережі доведеться суттєво модернізувати, орієнтуючись, зокрема, на використання частот нижче 1 ГГц. Це дасть величезні переваги з точки зору покриття в малонаселених районах. А для отримання доступу до додаткових смугах спектру неминуче буде потрібно ввести спільне використання частот різними сервісами.
Джерело: habrahabr.ru