5G

5G: мифы и реальность

№ 4’2020
PDF версия
Пятое поколение связи, привычно называемое 5G New Radio, или 5G, уже развертывается по всему миру. Для его реализации используются как диапазон частот, лежащий несколько ниже 6 ГГц (субдиапазон 6 ГГц), так и частоты миллиметрового диапазона от 24 ГГц и выше — 5G mmWave. Ранее в этих частях частотного спектра устройства широкого применения не работали, тем более они не использовались для сотовой связи, соответственно, и для большинства потребителей это оказалось терра инкогнита, окутанной мифами и порожденными ими страхами. В предлагаемой статье объясняется, так ли на самом деле страшен черт, как его малюют. В основу обзора положены популярные мифы, распространяемые в Интернете и СМИ, а также собственный взгляд автора статьи на эти проблемы.

Введение

За последние 30 лет мобильная сеть стала важной частью нашей повседневной жизни, а использование мобильных услуг начинает достигать невероятно высокого уровня спроса. В этом году через мобильные сети по всему миру каждый месяц будет передаваться 30×1018 байт информации. И это еще не предел: в 2020 году ежемесячный объем передаваемой информации с учетом «Интернета вещей» измерялся в зетабайтах (1×1021 байт), а по прогнозам специалистов, он будет ежегодно расти примерно на 50% [1]. Уже сейчас около 15% пользователей сотовой связи постоянно обращаются к LTE. Кроме проблемы трафика, которую можно решить увеличением числа базовых станций, есть и другая — скорость передачи. Для 4G при идеальном раскладе она составляет 100 Мбит/с (максимум 200 Мбит/с), но и этого сейчас уже недостаточно. Дальше будет еще сложнее: сети четвертого поколения уже подошли к пределу возможностей и потребители свои обещанные 100 Мбит/с, как правило, не получают. Проверьте это сами, используя, например, тест скорости Ookla, Speedtest. На рис. 1 представлен мой недавний результат, интересно, за что сотовые операторы берут с нас деньги?

Скриншот теста оценки скорости мобильного Интернета утром в спальном районе крупного индустриального города

Рис. 1. Скриншот теста оценки скорости мобильного Интернета утром в спальном районе крупного индустриального города

А тут еще «Интернет вещей» со связью через мобильные сети, индустриальный «Интернет вещей» с его тысячами датчиков, симбиоз «Интернета вещей» и искусственного интеллекта, который сам по себе несет определенные риски [1], глобальная цифровизация, автономные транспортные и т. д. Очень много нового и непонятного свалилось на голову простого обывателя. А все непонятное у простого человека вызывает опасения.

 

Причина перехода на технологию 5G

С учетом текущей ситуации возник вопрос: где и как взять дополнительные радиоканалы для удовлетворения требований по использованию мобильных услуг? Вариант дальнейших действий прост: внимательно посмотреть на теорему Шеннона — Хартли, устанавливающую шенноновскую емкость канала, то есть верхнюю границу максимального количества безошибочных цифровых данных, которое может быть передано по каналу связи с указанной полосой пропускания в присутствии шумового вмешательства. Она определяет пропускную способность канала связи С как:

Формула

где f — занимаемая системой полоса частот; Рссредняя мощность сигнала; N — средняя мощность шума; Ебэнергия бита; N0спектральная плотность мощности шума.

Из этого выражения видно, что существует два пути увеличения пропускной способности канала связи: увеличение средней мощности сигнала Рс по отношению к суммарной энергии шума и помех, или расширение полосы частот Df, занимаемой сигналом. Увеличение мощности сигнала Рс для мобильной связи ограничивается стандартами на допустимые уровни электромагнитного излучения как базовых станций, так и мобильных телефонов. Поэтому основной путь для увеличения скорости информационного обмена в сетях мобильной связи состоит, главным образом, в расширении полосы частот Df, а расширить ее можно, перейдя в область более высоких частот, так как в существующем диапазоне LTE расширять полосу уже некуда. Распределение частот по диапазонам сотовой связи приведено в таблице.

Таблица. Распределение частот и возможности разных технологий

Технология

Полоса частот
в диапазоне

Длина волны (в свободном пространстве)

Полоса канала

Антенна MIMO

Скорость передачи данных (макс.)

5G (диапазон FR1)

450 МГц — 6 ГГц

66,62 см — 5 см

100 МГц*

4×4

2 Гбит/с

5G (диапазон FR2)

24,25 ГГц — 52,6 ГГц

12,36 мм — 5,7 мм

1000 МГц

2×2/4×4

10/20 Гбит/с

LTE 4G

Менее 1 ГГц

Ниже 30 см

20 МГц

2×2

0,2 Гбит/с

Примечание. * Указано для диапазона частот выше 3,3 ГГц.

Предел для 4G — это около 20 тыс. абонентов на 1 кв. км, а 5G-сеть на той же площади «потянет» около миллиона. Так стоит ли от этого отказываться и в чем же тут проблемы?

Когда принимали решение о внедрении 5G, все было понятно и хорошо — инженеры и электронная промышленность просто должны были сделать свое дело. Соответственно, все пошло по обычному сценарию: были разработаны технологии, выпущены необходимые компоненты, подготовлены протоколы и конечные решения, включая базовые станции и пользовательское оборудование. И сделать это, кстати, было весьма непросто, поскольку, кроме чисто «железных» проблем, следовало решать вопросы оценки соответствия и совместимости (подробнее о технической стороне проблем 5G в [2, 3, 4, 5]). И сейчас, когда все из области «было» и «сделали бы», перешло в область «уже» и «сделали», вылез, будто черт из табакерки, пресловутый человеческий фактор, причем не только как сомнение в новой технологии, что понятно, а в его самом что ни на есть мракобесном проявлении, что было бы приемлемо в Средние века, но для XXI века даже не смешно. Хотя, что удивляться, если на Международной космической станции (МКС) есть уже целый иконостас, а ракеты-носители и корабли кропят для надежности святой водой.

Основа всех страшилок зиждется на незнании технологии и ложной информированности общественности отдельными лицами. Причем некоторые делают это сознательно для достижения большей популярности, а некоторые просто фанатично в это верят [6]. Не отстают и такие организации, как, например, International Appeal (буквально: «Международный призыв») [7], призывающая остановить развертывание сетей 5G не только на Земле, но и в космосе и вполне серьезно утверждающая (цитата): «Представление о том, что радиочастотное излучение, широко известное как радиоволны, каким-то образом не является настоящим излучением и безвредно, было опровергнуто в 1970-х годах в лабораториях по всему миру, а вред, наносимый людям, животным и растениям, с тех пор был подтвержден более чем в 10 000 рецензируемых исследованиях. Если будет построена сеть 5G, уровни радиации повсюду увеличатся в 10–100 раз практически в одночасье. На Земле буквально некуда будет от нее спрятаться».

Все это — с подменой понятий «радиочастотное излучение» на страшную после Чернобыля «радиацию» — напоминает бурную деятельность «специалистов» типа небезызвестной Греты Тундберг. Раньше людей пугали гневом Зевса, ведьмами, потом электричеством, после внедрения радио некоторые люди «улавливали» в голове передачи радиостанций и требовали его запретить, а после запуска первых спутников «слышали» уже обращения инопланетян к землянам.

Сейчас борцы с новой скверной в виде 5G собирают митинги, издают «научные» статьи, ведут блоги, используя еще одну, не иначе как порождение дьявола, технологию, связанную с микроволновым излучением ,— Интернет, ведь Wi-Fi-роутеры работают на частотах 2,4 и 5 ГГц, длина волны 12,5 и 6 см соответственно. Это же первый диапазон 5G! Поэтому для начала рассмотрим самые одиозные мифы, а затем перейдем к мифам, которые не совсем мифы, поскольку в них есть некая доля правды.

 

«Да это же просто ужас какой-то!»

Миф 1: 5G ускорили распространение COVID-19

Эта широко распространенная в Интернете теория заговора утверждает, что коронавирус может передаваться через радиоволны 5G. Однако доказанной связи между последним и COVID-19 нет. Коронавирус не распространяется через радиоволны или мобильные сети — он передается от человека к человеку воздушно-капельным путем или прямым контактом. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) также уточняет, что COVID-19 распространяется во многих странах, в которых нет мобильной сети 5G (рис. 2).

ВОЗ: коронавирус COVID-19 не распространяется через радиоволны или мобильные сети

Рис. 2. ВОЗ: коронавирус COVID-19 не распространяется через радиоволны или мобильные сети

Этот миф начал распространяться еще весной 2020 года, в период первой волны пандемии коронавируса, тогда в сети приобрела популярность теория заговора о влиянии 5G на распространение вирусов. Некоторые исследователи считают сообщения о распространении коронавируса координированной кампанией по дезинформации населения. Как результат, в Великобритании не менее 20 мобильных вышек подверглись нападению вандалов. Похожие сообщения поступали и из других стран мира. Жители Северной Осетии, которые не верят в существование COVID-19, сожгли антенну сотовой связи рядом с селением Ногир. Об этом на пресс-конференции сообщил глава региона Вячеслав Битаров, передает ТАСС. При этом среди распространителей теории оказались знаменитости [6], политики и блогеры с большим количеством подписчиков в соцсетях (рис. 3).

Сожженная вандалами вышка сотовой связи 5G с призывом: «Антенна 5G — угроза человечеству... давайте все скажем НЕТ АНТЕННЕ 5G». Источник: BBC [8]

Рис. 3. Сожженная вандалами вышка сотовой связи 5G с призывом: «Антенна 5G — угроза человечеству… давайте все скажем НЕТ АНТЕННЕ 5G». Источник: BBC [8]

Миф 2: 5G представляет опасность для здоровья

Совсем недавно органы здравоохранения нескольких европейских стран, включая Германию, Финляндию и Норвегию, а также Европейская комиссия и национальные государственные учреждения пришли к выводу, что воздействие 5G, связанное с беспроводными сетями, и их использование не вызывает неблагоприятных последствий для здоровья, если это воздействие ниже рекомендуемых пределов [10].

Высказывались опасения по поводу воздействия радиоволн 5G, однако эта технология по своему воздействию, особенно на первом этапе ее развертывания в полосе частот 450 МГц — 6 ГГц, мало отличается от технологии 4G и даже вездесущего Wi-Fi. Более того, существуют очень строгие стандарты, регулирующие установку антенны, чтобы не превышать максимальный порог воздействия (61 В/м для частот около 2 ГГц и 36 В/м для частот 5G в диапазоне 700 МГц) и гарантировать отсутствие риска для здоровья от радиоволн. Для некоторых стран этот параметр еще жестче. Так, во Франции воздействие операторских сетей составляет менее нескольких вольт на метр [10, 11]. В рамках этих исследований было выполнено более чем 3000 измерений воздействия радиоволн на население и проведено моделирование влияния волн, создаваемых мобильной телефонией в густонаселенных городских районах, с учетом планируемого развития сетей 4G и 5G.

Но обратимся к сопутствующим мифам, которые частично рассмотрены в [12] с соответствующими ссылками на информацию от Federal Office for the Environment, FOEN (Федеральный офис по защите окружающей среды), Швейцария, Берн, и ряда других не менее солидных организаций.

Сопутствующий миф 2.1

Если стоять в луче антенны базовой станции 5G, это может вызвать проблемы со здоровьем. Особенно страдают дети, потому что их тонкий череп позволяет излучению проникать глубже, чем у взрослых.

С учетом современных научных знаний и после 30 лет исследований нет никаких доказательств проблем со здоровьем из-за антенн, если соблюдаются известные ограничения, — говоря понятным языком, лучше с ними не обниматься.

Сопутствующий миф 2.2

5G — это совершенно новая неизученная технология, которая намного более вредна, чем 4G. Люди, чувствительные к электрическим волнам, пострадают в гораздо большей степени.

Проблемы, изложенные в апелляциях, петициях и т. п., относятся к миллиметровым волнам и диапазону частот 26–300 ГГц. После распределения спектра в Европе эти частоты вообще отсутствуют и потому пока не будут доступны для мобильной технологии 5G. Однако данный вопрос прорабатывается, и переход в этот спектр частот скорее неизбежен, а со следующим поколением сотовой связи, 6G, мы перейдем уже в терагерцевую область, но это уже другая история и совсем другое оборудование.

Частоты 5G, выделенные в Европе на данный момент, очень похожи по своему характеру на те, что используются в последние 30 лет для мобильных технологий, и охватывают диапазон частот 700 МГц — 3,8 ГГц. Некоторые из вновь выделенных частот ранее предназначались для радио- и телепередач. Вот почему серьезных изменений в уровне радиочастотного облучения не ожидается.

Сопутствующий миф 2.3

5G влияет на кровоток в головном мозге, потенцию и качество спермы, нарушает генетическую информацию и приводит к гибели или окислительному процессу в клетках.

Единственное доказанное вредное действие мобильного излучения — это чрезмерное нагревание тканей и внутреннего уха. Ограничения для мобильной телефонии предотвращают возникновение подобных тепловых эффектов, особенно для уязвимых групп населения. Говоря понятным языком, дорогие наши девушки и женщины, при любви к долгим разговорам пользуйтесь проводной гарнитурой!

Сопутствующий миф 2.3, частичный

5G вызывает рак. Оборудование 5G, которое будет использоваться в ближайшие годы, с точки зрения технологии и, следовательно, его биологического воздействия очень похоже на 4G (LTE). Согласно текущим научным данным, невозможно установить связь между излучением мобильной телефонии и потенциальными проблемами со здоровьем. Однако доступные данные о связи рака и электромагнитного излучения от мобильных телефонов все еще могут быть неопределенными.

Итак, в качестве меры предосторожности Международное агентство по изучению рака (IARC) квалифицировало излучение мобильных телефонов, как «возможно канцерогенное» наряду с кофе и испарениями от асфальта. Заметьте, не как «канцерогенное» или «вероятно канцерогенное», которые являются двумя более высокими классификации.

Тем не менее нельзя забывать, что 90% индивидуального облучения исходит от мобильного телефона. Однако существует множество исследований электромагнитной чувствительности, в том числе и двойные слепые лабораторные исследования, которые не смогли доказать, что излучение от мобильных технологий влияет на самочувствие [13].

Миф 3: технология 5G убивает пчел

Жан-Даниэль Шаррьер (Jean-Daniel Charrière), научный консультант Agroscope [14], экспертного центра французской конфедерации сельскохозяйственных исследований: «Ни одно из исследований, проведенных по этой теме на сегодня, не позволило установить, что электромагнитное загрязнение является проблемой для пчел». А вот пестициды при их неконтролируемом использовании — убивают, и наблюдаемая еще до внедрения первых вышек базовых станций 5G массовая гибель пчел — это реальная угроза человечеству.

Миф 4: технология 5G убивает птиц

В Сети распространяется «новость»: «Сотни птиц погибли во время испытаний 5G в Нидерландах из-за высокочастотного излучения 5G». Фейк! В течение рассматриваемого периода испытания 5G в Гааге не проводились. В октябре и ноябре 2018 года сотни скворцов действительно погибли в Гюйгенспарке, Гаага. Причина смерти: птицы поедали не только безобидные ягоды, но и ядовитую хвою тисовых деревьев.

Миф 5: 5G потребляет больше энергии, чем предыдущие поколения сотовой связи, и оказывает влияние на климат

Неправильно воспринимаемый как энерго­емкая технология с большим углеродным следом, 5G на самом деле является первым мобильным стандартом, который интегрирует оптимизированное энергопотребление в саму его конструкцию. Как? Антенны 5G работают «по запросу» и передают данные только тогда и там, где это необходимо. У них нет круговой диаграммы направленности, как при 4G, на нужного абонента формируется узкий луч управляемой антенной решеткой, несколько менее узкий ответный луч формируется в сторону базовой станции абонентским устройством [2] (рис. 4).

Сети сотовой связи 4G

Рис. 4. а) Сети сотовой связи 4G;
б) пространственное мультиплексирование в технологии 5G по сравнению с сетями сотовой связи 4G уменьшает мощность излучения и увеличивает емкость сети

5G более эффективен, чем все предыдущие технологии. Базовые станции 5G на передачу 1 Гбайт потребляют вдвое меньше энергии, чем их аналоги 4G, и к 2025 году широкое внедрение будет означать, что они станут потреблять в 10 раз меньше энергии на передачу 1 Гбайт, в то же время охватывая больше пользователей и передавая в 10 раз больше трафика. Технология 5G также обеспечивает более быструю связь и передачу данных от датчиков технологии «Интернета вещей» к элементам управления, что приводит к улучшению связи между подключенными объектами и лучшему управлению энергией, используемой для этой связи. Таким образом, по заключению Даррелла М. Уэста (Darrell M. West), директора-основателя Center for Technology Innovation at Brookings (Центр технологических инноваций в Брукинге), 5G имеет меньший углеродный след и может способствовать достижению экологических и климатических целей [15].

Миф 6: 5G — «старший брат смотрит на тебя»

Это правда, что широкое внедрение 5G может привести к новым киберрискам, соответственно, операторы связи должны продолжать соблюдать два стандарта: конфиденциальность и GDPR. Французский регулирующий орган Arcep и Национальная комиссия по информатике и свободе (CNIL) в рамках постоянного диалога с операторами, например, внимательно следят за тем, как персональные данные управляются и обрабатываются. Однако все зависит от политики конкретного государства, и 5G тут совсем ни при чем.

Сопутствующий миф 6.1

Население будут чипировать! Этот миф тесно связан с темой COVID-19 и еще одна из причин народного гнева против развертывания сетей 5G. Причиной уничтожения вышки сотовой связи и призыва «Антенна 5G — угроза человечеству» (рис. 3) был не только коронавирус, но и чипирование людей путем введения чипа вместе с вакциной [8]. Полный текст этого призыва: «Антенна 5G — угроза человечеству. Это более совершенная технология для работы со всем миром. Теперь, когда началась обязательная вакцина с содержанием микрочипов…», ну и так далее, в соответствии с конспирологическими теориями мирового заговора. Ситуацию подогрели высказывания Билла Гейтса и Илона Маска о чипировании людей. Так, Илон Маск запостил в Twitter мем, высмеивающий Билла Гейтса. В нем обыгрывается миф о том, что основатель Microsoft организовал пандемию коронавируса, чтобы чипировать людей [17]. В посте было отредактированное изображение карикатуры правого карикатуриста Бена Гаррисона (рис. 5), на котором Гейтс руководит гнусным планом «Обязательного внедрения вакцины». Последний шаг этого плана — после вселения страха и цензуры информации — перезапуск Zune. Маск удалил твит спустя два часа. За это время сообщение успели ретвитнуть более 5000 раз, шутка удалась и разошлась. Нашлись и еще шутники, рассылающие вот такие сообщения (рис. 6).

Картинка из твита Илона Маска по вопросу пандемии коронавируса: высмеивание идеи о чипировании людей

Рис. 5. Картинка из твита Илона Маска по вопросу пандемии коронавируса: высмеивание идеи о чипировании людей

Пример современного юмора на тему 5G и вакцинации от COVID-19, полученный автором статьи по Viber

Рис. 6. Пример современного юмора на тему 5G и вакцинации от COVID-19, полученный автором статьи по Viber

Миф 7: деревья вырубают, потому что они блокируют сигналы 5G

Деревья, здания, автомобили и даже дождь могут влиять на распространение сигналов 5G, особенно это будет ощутимо при переходе в область миллиметровых волн. Однако это учитывается при планировании установки базовых станций для микросот. Итак, то, что из-за 5G вырубают деревья, — это еще один фейк. Типичная структура сети 5G показана на рис. 7 [16].

Структура сети 5G — это совокупность микросот малой мощности (ненамного больше той, что мы имеем от роутера Wi-Fi)

Рис. 7. Структура сети 5G — это совокупность микросот малой мощности (ненамного больше той, что мы имеем от роутера Wi-Fi)

 

Первый итог

Если вы полностью или частично верите во все перечисленное, то, в конце концов, никто вас насильно пользоваться мобильным телефоном и даже электричеством не заставляет. Для предохранения от этих не иначе как дьявольских изобретений можно жить как амиши в Пенсильвании или знаменитые Лыковы, а еще безопаснее — в джунглях Амазонки и дополнительно носить шапочку из фольги, ну на всякий случай, мало ли чего там спутники и инопланетяне излучают.

Для эксперимента в ряде стран для воспитания населения пошли на то, что поставили бутафорские вышки и громко объявили: «Здесь будет город заложен 5G». К исходу первого дня часть «особо чувствительного к электромагнитному излучению» населения начала жаловаться на головные боли, тошноту, головокружения и даже на посещение их инопланетянами, у которых из-за 5G сели аккумуляторы в смартфонах, а им надо было срочно поговорить с родней на одной из планет Кеплера. После чего это особенно сознательное население ломало и сжигало вышки-плацебо.

Сознание человека устроено так, что он верит только в то, во что он верить хочет [19]: одни в то, что бог помогает забивать голы, другие — в то, что «мы попадем в рай, а остальные просто сдохнут». Раньше мы свято верили в то, что «нынешнее поколение советских людей будет жить при коммунизме». Так некоторые сейчас верят в то, что через вышки 5G, которых еще, в общем, и нет, распространяют COVID-19, снижают потенцию, убивают людей и пчел. Но время расставляет все по своим местам.

 

А теперь о серьезном — о технической стороне проблемы

Миф 1: 5G охватывает все варианты использования

В то время как 5G был разработан для обеспечения более высоких скоростей и возможностей подключения, протокол LoRa и LoRaWAN был создан для различных случаев применения, когда редко используемые устройства связи должны работать от батареи и могут функционировать в полевых условиях в течение продолжительных периодов. Благодаря широкому диапазону действия и малому энергопотреблению LoRa обладает способностью проникать в физические структуры, через которые сигналы 5G пройти не могут. LoRa и протокол LoRaWAN удовлетворяют этим требованиям, поскольку именно эффективность находится на переднем крае потребностей клиентов.

Кроме того, протокол имеет дальность связи, которая превышает шесть миль, что больше, чем у варианта 5G mmWave. В то время как 5G может быть оптимальным для видеозвонков или приложений со сверхмалой задержкой, LoRa и LoRaWAN, среди многих других приложений, идеально подходят для приложений измерения расхода воды, газа, для нужд сельского хозяйства, «умных» зданий и «умных» парков. Наконец, экономическая эффективность развертывания сети LoRaWAN раскрывает возможности для уплотнения сети, оптимизации срока службы батареи устройства, пропускной способности и зоны покрытия. И так, технология 5G не универсальна и не панацея

Миф 2: 5G обеспечивает покрытие повсюду

Одна из основных причин, по которой 4G изо всех сил пытается охватить всё и вся, связана со все более перегруженными сетями, и расширение или уплотнение сети стало проблемой. И основная проблема — это вышки размещения оборудования и антенн базовых станций. В результате операторы стремятся перейти на сети 5G, в противном случае текущие возможности мобильной сети ухудшатся еще больше.

Согласно отчету компании Opensignal о возможностях технологии 5G [19], операторы сотовой связи хотят обеспечить оптимальное качество обслуживания клиентов и получить максимальную отдачу от своих инвестиций в лицензированный спектр. Таким образом, 5G становится более привлекательным за счет более эффективного использования этого ценного актива. Хотя 5G доступен для некоторых потребителей, операторы, прежде чем вкладывать большие средства в развертывание, все еще ищут лучшую модель для получения из 5G главного — прибыли. Даже если 5G обеспечит большую пропускную способность в некоторых областях, для этого из-за более высоких частот потребуется развертывать больше сотовых узлов, причем внутри зон покрытия базовых станций 4G LTE.

Миф 3: установка 5G не требует больших затрат

В недавнем отчете аналитической компании McKinsey [20] прогнозируется, что на начальные установки 5G будет вложено около $700–900 млрд и в следующем десятилетии эта технология охватит около 25% населения мира. Для инвестиций в 5G потребуются годы, а операторам по-прежнему необходимо найти рентабельность инвестиций для бизнеса. Более того, уже более 10 лет операторы вкладывают значительные средства в сети 4G и не хотят, чтобы существующая инфраструктура слишком быстро «ушла в закат».

Одним из важнейших факторов, способствующих использованию протокола LoRaWAN, является его экономичная сетевая архитектура и расширение «последней мили» без необходимости владения лицензированным спектром. Это снижает первоначальные вложения в инфраструктуру и эксплуатационные расходы, а также затраты на датчики конечных узлов. В частности, для его развертывания требуется меньше энергии, чем для других решений, а благодаря длительному сроку службы батареи, достигающему почти 10 лет, общие затраты со временем снижаются.

Миф 4: 5G и другие технологии «Интернета вещей» не будут сосуществовать

Рынок беспроводной связи, предназначенный для решений связи, ориентируется на стратегию организации сети с множественным радиодоступом. Это означает, что предприятия и частные лица будут использовать лучшие технологии для оптимального применения, но только если уровень управления данными может легко соединить любую технологию.

Сложность и широта вариантов использования 5G огромны, и ни одна технология не может охватить их все. Используя другие технологии, экосистема 5G может применять для поддержки своих приложений только «наиболее подходящие» варианты.

Миф 5: единственным источником сервисов широкополосного доступа будет 5G

5G — это лишь одна из нескольких технологий, которые улучшат мобильный широко­полосный доступ и поддержат «Интернет вещей». В том же направлении 4G, Wi-Fi, оптоволокно и спутниковые услуги уже предлагают надежные способы обслуживания различных вариантов использования широкополосной связи. В некоторых случаях, например при доставке «последней мили», 5G может даже уступать другим технологиям, в частности Wi-Fi 6.

Существует также новое поколение спутников с высокой пропускной способностью, которые могут предоставлять услуги широкополосной связи в отдаленных районах, например Starlink, — то, над чем упорно работает компания SpaceX, где 5G не будет развернута из-за экономической нецелесообразности. С другой стороны, в городских районах могут быть развернуты проводные оптоволоконные сети, обеспечивающие более высокую пропускную способность (десятки гигабит) и надежность по сравнению с 5G.

Миф 6: к ядру 5G подключаются только технологии 3GPP

5G не просто эволюция 4G, а первая версия новых спецификаций 3GPP, которая действительно открывает стандарт для любых типов коммуникационных технологий — мобильных, проводных, фиксированных беспроводных, спутниковых, лицензионных и не требующих лицензирования технологий, таких как Wi-Fi и LoRaWAN. Эта спецификация предлагает функциональную совместимость, универсальность и ценность для многих вертикалей.

Миф 7: 5G легко внедрить

Для того чтобы настроить решение 5G, необходимо создать инфраструктуру. С применением 5G сигналы используют новые полосы радиочастот, что требует обновления радио- и другого оборудования на вышках сотовой связи. В зависимости от типа активов, к которым сотовые операторы могут получить доступ, в ряде случаев решения 5G могут действовать на сетях 4G, что позволит создать гибридную архитектуру 4G/5G. Однако это огромные инвестиции.

Более того, операторам необходимо радикально изменить организацию и архитектуру в сторону базовой сети 5G, которая полностью ориентирована на облачные технологии и виртуализацию. Это переход от физической инфраструктуры к парадигме сети как услуги.

При наличии существующей инфраструктуры и сети устройства LoRaWAN просты в установке и могут быть легко выполнены неспециализированными работниками. Даже в относительно отдаленном будущем, когда все отрасли станут «умными», LoRaWAN останется привлекательным. Это связано с тем, что затраты на электромонтаж и конфигурацию сетей гораздо проще и рентабельнее, чем проводные решения.

Миф 8: 5G необходим, чтобы идти в ногу с быстро развивающимся миром

Хотя 5G окажет свое влияние, но будет сосуществовать с альтернативными технологиями, что принесет пользу различным отраслям и сценариям эксплуатации. Рыночные тенденции показывают, что инфраструктуру 5G нелегко реализовать, поэтому существует потребность в устойчивой и рентабельной технологии, такой как LoRaWAN. Без дополнительного решения для 5G будет сложно обеспечить высокую рентабельность инвестиций для клиентов.

Миф 9: 5G появится очень скоро

Внедрение технологии 5G началось очень быстро. Однако совсем недавно производители микросхем, которые поставляют компоненты, используемые в сетевом оборудовании 5G, сообщали о задержках с развертыванием 5G (газета The Wall Street Journal). В целом для широкого внедрения 5G потребуются годы.

LoRaWAN опередила экосистему 5G на пол­десятилетия и обладает самым большим количеством разнообразных датчиков и комплексных решений. По оценкам GSMA, к 2025 году около половины мобильных подключений будет 5G. К тому же году использование 4G LTE составит около 59%. Короче говоря, 5G не заменит LTE так, как 4G заменила 3G, когда она была запущена. По мере перехода организаций на 5G сеть 4G станет основной для устройств «умного» дома и пользователей, не нуждающихся в возможностях 5G.

Между тем сети LoRaWAN продолжают лидировать в распространении массовых сценариев использования IoT. Они стали стандартом де-факто, и аналитики ожидают, что к 2023 году на LoRaWAN и сотовый «Интернет вещей» будет приходиться свыше 80% мирового рынка энергоэффективных сетей дальнего радиуса действия (LPWAN). LoRaWAN будет сосуществовать с экосистемой 5G как де-факто нелицензированный стандарт LPWAN [21].

Миф 10: 5G ликвидирует цифровой разрыв

Переход с 4G на 5G потребует времени. Это означает, что, хотя некоторые отрасли изначально перейдут на 5G, многие более крупные области какое-то время еще будут использовать 4G. Во многих сельских районах предприятия и сообщества по-прежнему не имеют надежной связи, не говоря уже о высокоскоростном Интернете или мобильных данных. Грядущая эра 5G может еще больше увеличить разрыв.

Миф 11: 5G New Radio скоро покроет массовые варианты использования «Интернета вещей»

Новое радио 5G (5G NR) в диапазоне ​​миллиметровых волн ориентировано на обслуживание потребителей, нуждающихся в высокой пропускной способности и малой задержке. В версии 16 компания 3GPP приняла решение в ближайшие годы позволить 4G реализовывать массовые задачи использования «Интернета вещей». В течение этого времени не ожидается, что 5G NR будет рассматривать варианты применения LPWAN.

Миф 12: 5G неспособна обслуживать движущиеся объекты

Это реально миф. Качество и надежность непосредственно самой передачи в сети 5G, причем на миллиметровых волнах, были продемонстрированы в мобильной сети в тестовых системах во время Олимпийских игр в Сеуле на скоростях выше 200 км/ч на гоночной трассе, поэтому структура кадра 5G признана пригодной для переключений в условиях даже экстремального доплеровского сдвига.

Миф 13: у 5G будут проблемы с существующими технологиями беспроводной связи

Словарное определение термина «сосуществовать», данное в информационном бюллетене Европейской комиссии, имеет два значения: «существовать вместе в одно и то же время» и «жить в мире друг с другом, особенно в рамках политики». Оба они подходят и актуальны, поскольку мы рассматриваем будущее беспроводной связи 5G. Соответственно, под этим термином в рамках статьи мы будем подразумевать совместимость и возможность совместной работы оборудования 5G с разными техническими средствами, основанными на разных технологиях.

Смоделированный спектр, показанный на рис. 8, хорошо иллюстрирует возможную ситуацию и помогает понять уже не будущую, а текущую и насущную проблему. Этот сценарий, представленный в субдиапазоне 6 ГГц, показывает несколько возможных сигналов 5G, смешанных с различными формами сигналов 3G и 4G.

. В части частотного спектра субдиапазона 6 ГГц решение проблемы сосуществования для устройств технологии 5G будет не просто обязательным, а насущной и жизненно важной необходимостью

Рис. 8. В части частотного спектра субдиапазона 6 ГГц решение проблемы сосуществования для устройств технологии 5G будет не просто обязательным, а насущной и жизненно важной необходимостью.
Примечание. Notched FBMC — FBMC с пропуском части спектра

По мере того как спектр беспроводной связи и передачи информации становится все более насыщенным и уже, можно сказать, перегруженным, увеличивается и вероятность непреднамеренных и неожиданных помех. Соответственно, достижение целевых показателей по ожидаемым уровням производительности и удовлетворению надежд пользователей в отношении качества обслуживания зависит от мирного сосуществования будущих сигналов систем передачи пятого поколения (5G) с устаревшими сетями четвертого и третьего поколений (4G/3G), сигналами персональных сетей (Personal Area Network, PAN), спутниковой связи и передачи, радиолокационными системами и т. д. [2].

 

Второй итог

Требования к использованию технологии 5G определяют три основных варианта ее приложения:

  • Предоставление улучшенного широко­полосного мобильного доступа (Enhanced Mobile Broadband, eMBB). Это классический мобильный широкополосный доступ, эволюция современной технологии 4G, включая потоковое видео, видео-конференц-связь и базовое широкополосное соединение, но на гораздо более высоких скоростях. 5G также даст фиксированный беспроводной доступ (fixed wireless access, FWA) для обеспечения широкополосных соединений последней мили.
  • Возможность подключения очень большого числа устройств (датчики, счетчики и т. д.) (Massive Machine Type Communications, mMTC, буквально: массовая межмашинная связь). Как и варианты использования «Интернета вещей» (Internet of Things, IoT) в рамках сетей 4G, технология 5G будет поддерживать намного большее количество устройств и при этом с существенным улучшением энергоэффективности и экстремально высокой плотности узлов сенсорной сети.
  • Предоставление высоконадежного соединения с очень низкой задержкой передачи данных (Ultra-Reliable and Low-Latency Communications, URLLC). Низкая задержка, высокая надежность и широкая полоса пропускания будут поддерживать новый набор приложений, невозможных с сегодняшней технологией 4G, например, таких как виртуальная и дополненная реальность, удаленная хирургия в реальном времени (тактильный Интернет) и автономные транспортные средства.

В целом, как можно видеть, цели 5G очень амбициозны, с разными вариантами использования, охватывающими и очень низкие, и очень высокие скорости передачи данных, предлагающие малую задержку, массовую межмашинную связь, высокую надежность и работу с низким энергопотреблением. Однако не все здесь просто [22].

Несмотря на то что 5G предстоит пройти долгий путь, она представляет собой огромный шаг вперед в ряду коммуникационных технологий, которые можно использовать для решения практически бесконечного диапазона сценариев, поддерживаемых IoT. Однако без легкого доступа к дополнительным возможностям Wi-Fi и LoRaWAN поставщики решений IoT будут изо всех сил пытаться обеспечить рентабельность инвестиций для своих клиентов. Конечная цель любого поставщика услуг связи должна заключаться в предоставлении клиентам возможности выбора — только так можно удержаться на рынке.

 

Заключение

Столкнувшись с экспоненциальным ростом требований к подключению, потребление мобильных данных увеличивается на 40% каждый год. Развертывание новой сети на основе 5G, способной поглощать большее количество одновременных мобильных подключений, но при этом быть более энергоэффективной, чем предыдущие поколения, необходимо для предотвращения перенасыщения в районах с высокой плотностью населения. Конечно, 5G меняет правила игры в бизнесе, ускоряет производственные процессы и трансформирует бизнес-модели в целом ряде секторов, от интеллектуального производства до телемедицины и удаленного мониторинга, управления дорожным движением в реальном времени, подключенных автомобилей и т. д.

5G также способствует экономическому развитию: по прогнозам ведущих аналитических компаний, глобальная производственно-сбытовая цепочка 5G будет давать $3,6 трлн экономического производства и поддерживать 22,3 миллиона рабочих мест в 2035 году. А потребители с помощью виртуальной, дополненной или смешанной реальности получат еще и выгоду от новых способов обучения, работы, общения и развлечений.

Но перспективы создания сетей 5G по-прежнему будут вызывать дискуссии в индустрии беспроводной связи, что вполне естественно, и точно не про ее влияние на распространения вирусов, ну разве что компьютерных. По мере увеличения числа развертываний 5G также будет расти количество дополнительных технологий, которые предлагают гибкость с низким энергопотреблением, экономичную мощность и варианты с низкой пропускной способностью для массового развертывания «Интернета вещей». Эти решения дополняют сильные стороны 5G и предоставляют более широкий набор инструментов для поддержки различных сценариев использования. При этом большую часть огромного пространства «Интернета вещей» будут возглавлять операторы мобильной связи, а также операторы нелицензированного спектра в рамках развертываний частных сетей предприятий, и все технологии беспроводной связи будут вместе работать на благо всего человечества.

А что нас ждет дальше? В заключение необходимо отметить, что проблемы широкополосной связи на уровне пятого поколения не заканчиваются, и мы в уже обозримом будущем войдем в шестое поколение (внедрение которого предполагается во второй половине 2020-х — 2030-е годы), которое сдвинется из гигагерцевой в терагерцевую область [23]. Но это уже совсем другой уровень техники, требующий не только решения еще более сложных проблем, но и борьбы с новыми мифами, как же без них.

Мало построить сети и выпустить оборудование и абонентские устройства, если потребитель не готов к новым технологиям. Все новое и неизвестное всегда воспринимается с некоторой долей скепсиса, соответственно, нам, техническим специалистам, надо проводить разъяснительную и даже воспитательную работу [24]. В общем, наш черт в действительности не так страшен, как его некоторые намалевали.

Литература
  1. Joe M. mmWave Will Be The Critical 5G Link. eBook mmWave Design Guide
  2. Рентюк В. От структуры сигналов к MIMO: пять важных моментов для понимания проблем 5G New Radio // Беспроводные технологии. 2020. № 1.
  3. Рентюк В. 5G и миллиметровые волны // СВЧ-электроника. 2019. № 4.
  4. Дурнан Г., Анусич З., Ахмед Абдулрахман М. С. Требования к широкополосным усилителям мощности, используемым в mMIMO-приложениях // СВЧ-электроника. 2020. № 2.
  5. Джу Г., Соковишин М. Изучение сценариев совместимости 5G-технологии с помощью универсального испытательного стенда // Беспроводные технологии. 2020. № 3.
  6. Боня испугалась «психушки» после заявлений о вышках 5G
  7. 5gspaceappeal.org/
  8. Jack Goodman and Flora Carmichael. Coronavirus: 5G and microchip conspiracies around the world
  9. Anne Perrin. Radio waves and health effects
  10. Publication de l’étude annuelle de l’ANFR portant sur plus de 3 000 mesures d’exposition du public aux ondes radioé 
  11. L’ANFR publie une simulation de l’exposition aux ondes créée par la téléphonie mobile en zone urbaine dense, tenant compte de l’évolution envisagée en 4G et 5G
  12. Facts and fiction about 5G
  13. Is UK 5G Mobile Dangerous to Human Health? A Fact Check. 
  14. agroscope.admin.ch/
  15. Darrell M. West Achieving sustainability in a 5G world. Center for Technology Innovation at Brookings
  16. Дехгани М. Р., Акгирай А. Х., Мехмуд А., Карабей О. Х. Жидкие кристаллы: энергоэффективное и экономичное решение для управляемых антенных решеток 5G // СВЧ-электроника. 2021. № 1.
  17. Elon Musk Deletes Meme Accusing Bill Gates of Vaccine Mind Control, Have you wanted to get a Zune after being vaccinated?
  18. Почему люди верят в теории заговора
  19. Fitchard K., Rizzato F., Fogg I. THE 5G OPPORTUNITY FEBRUARY 2019.
  20. Connected world: An evolution in connectivity beyond the 5G revolution, McKinsey Global Institute, February 20, 2020, Discussion Paper. 
  21. LoRaWAN Will Co-exist with the 5G Ecosystem as a De Facto Unlicensed LPWAN Standard
  22. Lorrain R. 11 Myths About 5G Networking
  23. 6G: фантастика? Не совсем… 
  24. Скворцов В. Обеспечение электромагнитной совместимости современных бытовых приборов и биологических объектов как метод улучшения экологической обстановки в нашей среде обитания. В сб. «Электромагнитная совместимость в электронике». 2019.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

سكس عربي مصري مجاني sexauskunft.net سكسحر unblurred hentai nicehentai.com omega hentai chinki sex renklipornoo.net village naked dance hot x porn video hindipornsite.com heather jayne nude huge dick comics streamhentai.net hentai msngs
قصص وصور سكس wiwiuku.com مشاهدة أفلام سكس ラブホテル完全盗撮 浮気ドキュメント 禁断の関係 javshare.info とらぶるだいありー brawling go 132 hentaika.org all the way through futa www.indiansexmms pornhindivideo.com ftv hot live 福岡 風俗 図鑑 javwhores.mobi 日本で一番黒いgカップグラドルの絶倫性欲でハメ撮りsexしまくった日常を記録
x videos american fucktube24.com sex odia video 完全拘束イラマチオ 3 あべみかこ javpussy.net 300maan-316 xnxx miya khalifa indianpornsearch.com www.tamil sex videos どエロイ女のムチムチ肉感!ふにゃふにゃ星人 羽生ありさ freejavstreaming.net 生意気j○妹プリ尻挑発 telugu outdoor sex hindipornmovies.org mehreen kaur pirzada