УДК 654.1
Афанасова Е. И.
Воронцов Н. Н.
в/ч 25522 п. Ключи Камчатского края
ТЕХНОЛОГИИ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ ПЯТОГО ПОКОЛЕНИЯ: АНАЛИЗ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ.
Аннотация
Телекоммуникационная отрасль в России и во всём мире стоит на пороге внедрения нового, пятого поколения мобильной связи. Подобно предыдущим поколениям, 5G даст толчок развитию не только телекоммуникационной, но и другим отраслям экономики.
Ключевые слова
За последние 40 лет технологии мобильной связи непрерывно развивались, что привело к технологической революции. Появились сервисы беспроводных коммуникаций и возможности передавать данные с крайне низкой задержкой сигнала и огромной скоростью (до 3-6 Гбит/с).
Каждое поколение мобильной связи опережало предшествующее главным образом по физическим характеристикам. 5G расширяет контекст, предлагая новое понимание технологии: инновационная платформа, на основе которой дополнительный импульс к развитию получат сразу многие отрасли. Это означает появление совершенно новых сервисов, бизнес-моделей, типов взаимодействия между устройствами, производственных цепочек и инфраструктуры.
Основными преимуществами стандарта 5G по сравнению с предыдущим поколением (стандарт 4G) являются:
1. Сверхнизкая задержка сигнала – около 1 мс для интерактивного контента, а также снижение требований к буферизации;
2. Поддержка большого количества абонентских устройств до 1 млн на 1 кв. км;
3. Высокая скорость передачи данных – пиковая скорость до 20 Гбит/с при скачивании и загрузке;
4. Равномерное покрытие сети – надёжная работа на скорости около 100 Мбит/с даже в условиях высокой плотной застройки и на границе соты;
5. Низкая стоимость передачи бита – существенно ниже чем в существующих сетях, что позволит внедрить недорогие тарифы для передачи данных;
6. Задействование нового радиочастотного диапазона включая миллиметровые волны.
Внимание заслуживает ещё одно важное преимущество 5G – масштабная виртуализация. Программно-конфигурируемая сеть (SDN) и виртуализация сетевых функций (NFV) позволят реализовать целые классы функций не на физическом оборудовании, а на программном уровне. Важную роль в виртуализации играет облачная архитектура — C-RAN (Cloud/Centralized RAN). Облачные платформы возьмут на себя функции, которые ранее выполняло оборудование базовых станций, что сильно оптимизирует инфраструктуру и отразится на затратах операторов. Облачная платформа требует меньших расходов энергии на поддержание работоспособности и охлаждение, нежели базовые станции. C-RAN имеет информацию о местонахождении всех пользователей и может оптимально распределять ограниченные сетевые ресурсы между ними. Таким образом, оборудование традиционных сетей мобильной связи заменяется на программные сущности, работающие в дата-центрах на стандартных серверах и виртуальных машинах. Для реализации программных функций, кроме виртуальных машин, также будут использоваться программные контейнеры, а также программная архитектура микросервисов.
Существует три базовых сценария использования мобильной связи 5G:
1. Улучшенная мобильная широкополосная связь. Привычный пользовательский интернет, но более быстрый и качественный. Скорость внутри помещений сможет достигать 1 Гбит/с, а на улице — до 300 Мбит/с. Предельные скорости станут возможны на этапе установки наиболее совершенных антенн, работающих в миллиметровом диапазоне. Они удачно впишутся в ландшафт благодаря своим незначительным размерам — например, на столбах, деревьях, стенах зданий.
2. Сверхнадёжные коммуникации с низкой задержкой. Коммуникации, в которых важна не столько скорость, сколько низкая задержка. Это актуально для автономного транспорта, которому в критической ситуации для принятия решения может понадобиться менее миллисекунды. В настоящее время идёт дискуссия о замене подобными технологиями спутниковой навигации.
3. Массовые межмашинные коммуникации. Межмашинные коммуникации, а также IoT — отдельный сегмент потребителей связи 5G. Он характеризуется подключением большого числа устройств, чаще всего промышленных, с низким энергопотреблением, для которых основным требованием является стабильность и надёжность подключения. Это, в частности, измерительные устройства, датчики, сенсоры, объекты инфраструктуры умного города.
Технологии мобильной связи пятого поколения предоставляет новые возможности по созданию цифровых ИКТ услуг и, безусловно, составит основу развития цифровой экономики. В то же время, развивая мобильные сети новых поколений в следующем десятилетии, операторы неизбежно столкнутся с такими вызовами, как продолжающийся рост трафика, необходимость задействовать новые высокие радиочастотные диапазоны и повышать характеристики услуг связи в условиях серьезной конкуренции и низких темпов роста доходов отрасли. Ключевой проблемой развития технологии 5G в России является проблема с частотами. Эта проблема связана с неготовностью государства проводить аукционы по распределению частотных диапазонов. Российским операторам необходимо около 600 МГц 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. Проблемы развития технологии 5G связаны с тем, что в стране нет собственной современной микроэлектроники, массового производства решений инфраструктуры — базовых станций 5G, решений ядра сети. Сейчас ещё сложно говорить о сроках внедрения и реализации сетей пятого поколения. Отсутствие единого стандарта и не разрешённая проблема с частотами — всё это задачи, поставленные перед их разработчиками.
Список использованной литературы
1. Тихвинский В.О., Терентьев С.В., Коваль В.А., Сети мобильной связи 5G: технологии, архитектура и услуги. М., 2020. С. 11-15
2. Технологии связи пятого поколения 5G [Электронный ресурс]. – Режим доступа:https://apr.moscow/content/data/3/%D0%A2%D0%B5%D1%85%D0%BD%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D0%B8%D0%B8%20%D1%81%D0%B2%D1%8F%D0%B7%D0%B8%205G.pdf, свободный (дата обращения: 15.08.2021)
© Воронцов Н. Н., 2021