Как мир шел к 5G

Что предшествовало 5G? Всё началось с первого поколения беспроводной телефонной связи, которая позволяла передавать 2,4 килобит различных данных в секунду. В силу использования аналогового сигнала, 1G имела множество изъянов – от плохого качества голосовой связи до низкой надёжности передачи данных. С того момента инженеры стали последовательно искать решение этим проблемам. Уже в технологии 2G, основанной на глобальной системе мобильной связи (GSM), скорость обмена данными была увеличена до 64 кбит/с, что позволило мобильным устройствам передавать и текстовые сообщения. Но кардинально ситуацию это не улучшило.

Серьёзные изменения беспроводная связь претерпела с появлением 3G в 2000 году. Будучи более динамичным стандартом, скорость передачи данных в нём постепенно возрастала со 144 кбит/с до 2 мб/с. Это позволило обеспечить отправку и получение файлов больших размеров, благодаря чему стали распространяться потоковые мультимедиа – самые ёмкие форматы по части трафика. Тем не менее, стоимость лицензирования для провайдеров 3G оказалась высокой. Не менее серьёзных затрат требовала и прокладка инфраструктуры, не говоря уже о её последующем содержании. Потребители мобильной связи тоже проигрывали из-за высокой стоимости устройств и услуг 3G.

Новое поколение связи 4G было призвано кардинально переломить ситуацию. Обеспечивая пиковую скорость от 50 Мбит/с до 1 Гбит/с, она позволила существенно нарастить объёмы передаваемых данных, в частности, наиболее ёмкого потокового видео. Однако существенной проблемой стало выросшее из-за этого энергопотребление. Помимо прочего, сложности вызывала и трудность реализации проектов 4G: они требуют высокотехнологичного и дорогостоящего оборудования. Но главное, несмотря на задействование больших мощности, этот стандарт не смог покрыть всю потребность нынешнего времени в интернет трафике.

Фото - vestifinance.ru

Что такое 5G?

Сегодня оптимизм технологической отрасли связан со стандартом 5G, разработка которого началась по меньшей мере в 2016 году. По мнению некоторых инженеров, он предполагает радикально новый дизайн сетевых технологий, который положит начало машинному типу связи (MTC). Учитывая достижения в различных областях, особенно технологии искусственного интеллекта, 5G сможет обеспечить трансляцию колоссальных объемов информации со скоростью несколько десятков гигабит в секунду. Институты стандартизации стремятся приблизиться к значению 20 Гбит/с при задержке в 1 миллисекунду. 5G позволит увеличить количество подключённых к сети устройств в 10-100 раз и потенциально охватить связью почти всю планету.

Ожидается, что в стандарте 5G для передачи информации будет возможность одновременно использовать полосы частот 4G-сетей и полос частот 5G-сетей. При этом инженеры намерены добиваться повышения производительности сетей и одновременно снижая стоимость технологий.

Как и где будет работать 5G

В мире полномасштабная коммерческая эксплуатация 5G должна начаться в 2020-2021 годах. Однако десятки городов в разных частях планеты уже начали тестировать эту технологию. Одним из крупнейших испытателей стала американская компания AT&T, к концу июня развернувшая точки 5G в 19 городах. Наряду с ней применение технологии начали мобильные операторы Австралии и Великобритании. В Казахстане первым оператором, запускающим полноценную технологическую сеть 5G, стал Beeline Казахстан. Трехмесячное тестирование начинается в Шымкенте. Его задача – рассчитать план дальнейших инвестиций для масштабирования технологии на всю страну. Как и другие сети мобильной связи, 5G в этих случаях использует систему станций, которые делят определённую территорию на сектора и отправляют закодированные данные по радиоволнам. Организация системы сообщения данных требует, чтобы каждый узел сотовой связи был подключен к магистральной сети, будь то проводное или беспроводное соединение. Сети 5G используют тип кодирования OFDM, аналогичный тому, которое использует 4G LTE. Однако в последующем их радиоинтерфейс будет усовершенствован, в частности, должна быть увеличена его аппаратная гибкость и снижена длительность задержек.

Очевидно, что в развитии 5G прежде всего заинтересованы мобильные операторы, желающие сократить всевозможные расходы. Но, помимо них, получателями выгоды могут стать практически все отрасли экономики: от промышленности и здравоохранения, до медиа и образования. Конечная цель 5G – создать обширную сетевую среду, к которой могут быть подсоединены различные сети и коммуникации, производственное и медицинское оборудование, автомобили, бытовая техника, переносные устройства и т. д. Её дополняет цель создания умных городов, насыщенных всей необходимой инфраструктурой. Последняя должна обеспечивать мобильность передвижения людей, автоматизировать различные виды производств, отслеживать степень безопасности улиц и многое другое.

Фото Reuters

Медицина

Если говорить о потребности секторов в новом стандарте связи более предметно, то одна из самых высоких наблюдается у здравоохранения. Здесь показателен пример Великобритании. Как и многие другие страны Запада, она сталкивается с проблемой стареющего населения и высоким уровнем хронических заболеваний. Пациенты не только платят большие деньги за поддержание здоровья, но и тратят на это большое количество времени, что усиливает нагрузку на врачей и госпитали. Внедрение новых технологий, включая расширение линейки носимых устройств, позволит сместить акцент в их лечении на раннее выявление болезней, их профилактику и постоянно отслеживание различных параметров. Использование подобной системы в британском Ливерпуле позволило пациентам сократить количество поездок в больницы на 30 млн. единиц, а также сэкономить порядка 1 млрд фунтов в год.

Носимые устройства станут более доступными и производительными, но не за счёт лучшего технического оснащения. Стабильное и высокоскоростное подключение 5G позволить не наделять их высокой вычислительной мощностью. Устройства смогут делегировать более тяжелые задачи на облачные серверы, которые будут обрабатывать и возвращать данные на устройство - так же, как IT-компании сегодня арендуют время на суперкомпьютерах, подключенных к облаку, вместо того, чтобы приобретать свой аппарат.

Носимые устройства не заменят врачей. Трекеры будут действовать как системы раннего предупреждения. Если они обнаружат комбинацию параметров, вызывающих подозрение, они могут рекомендовать запланировать визит к врачу. Более надежные видео-конференции, которые станут доступны благодаря 5G, также могут снизить нагрузку на врачей и больницы, поскольку первые смогут вести систематическое наблюдение за пациентами, нуждающимися в регулярном амбулаторном наблюдении.

Фото Жанары Каримовой

Транспорт и инфраструктура

Новый стандарт связи предлагает производителям автомобилей множество вариантов для развития транспортного рынка. Прежде всего речь пойдёт о насыщении рынка автономными транспортными средствами, которые могут быть подключены к сети. Это станет возможно потому, что 5G позволит поддерживать соединение на уровне Гбит/с на скорости вплоть до 260 километров в час. Кроме того, распространение беспилотных автомобилей разного класса, которые не будут приобретаться в собственность частными лицами, обеспечат устойчивый и предсказуемый спрос, столь необходимый автопроизводителям.

Глубокое проникновение устройств, подключаемых к интернету, будет также стимулировать развитие инфраструктуры, поскольку разные её уровни должны будут сообщаться с транспортными средствами. Например, автомобили смогут взаимодействовать не только между собой, но и со светофорами, уличными фонарями, дорожными знаками и пунктами дорожной полиции. В крупных городах это поможет упреждать образование пробок, выравнивать транспортные потоки и оснащать улицы необходимой инфраструктурой, получая более нюансированное представление о том, что обычно происходит на каждой из них.

Изменения коснутся и сферы общественно транспорта. Благодаря 5G и специальному программному обеспечению, область его перемещения может анализироваться с большей тщательностью, чем это было прежде. Выявление пиковых периодов и мест заполняемости транспорта, параллельно с отслеживанием минимальных значений, позволит правильно организовать структуру маршрутов.

Ко всему прочему, используя быструю связь и дополненную реальность, автомобильные системы смогут отслеживать поведение каждой машины и окружающую её обстановку, давая рекомендации о местах, которые могут заинтересовать пассажира: достопримечательности, точки общепита, дорожные пункты скорой помощи и т. д. Действительно интересной возможностью подобных систем будет способность видеть за поворотами, и тем самым предупреждать водителей о любых потенциальных опасностях, таких как препятствия на дороге, пассажиры, которых не видно из-за проезжающих рядом транспортных средств.

Ещё большую пользу 5G может принести логистическому сектору. Помимо выстраивания оптимальных путей доставки, одна из его главных проблем заключается в том, что во время транспортировки грузы переходят из одних рук в другие, что создаёт массу проблем, связанных с правом владения, ответственностью при внештатных ситуациях и страховыми выплатами. Если транспортируемый объект был поврежден между точкой A и B, то где фактически произошло повреждение и кто в нём виноват? Прежде ответы на эти вопросы вызывали затруднения, однако 5G создаёт все условия для падения цен на датчики слежения. В этом случае логистические компании могут крепить их к каждому отдельному предмету, будь он внутри специального контейнера или снаружи. Таким образом, все участники цепочки поставок получат возможность в любой момент контролировать местоположение своего груза, температурные условия, влажность, наличие достаточного пространства и прочие аспекты транспортировки. Автоматическая запись и обмен данными со всеми участвующими сторонами (исключающая необходимость ручного контроля), увеличат предсказуемость сложного процесса обращения товаров. Это позволит ускорить производство, оптимизировать сложноустроенные логистические процессы и сократить расходы.

Умные дома, ритейл, медиа

Уже сейчас для полноценной работы телевизора, смартфона, ноутбука, планшета, игровых консолей и прочих гаджетов требуется надежное беспроводное интернет-соединение. Однако потенциал для связывания устройств в единую среду интернета вещей (IoT) почти не ограничен – к этому набору может добавиться любая другая техника от холодильника до охранной системы. 5G может согласовать процесс управления ею, повышая удобство и безопасность использования. А сбор различных данных с устройств в каждом доме позволит предлагать их владельцам более персонализированные товары и услуги.

В силу того, что существенная часть торговых отношений строится через мобильные устройства, ритейлеры как никогда нуждаются в системе эффективной обработки данных. Добавление технологии 5G к существующей сетевой архитектуре способны помочь в разработке подобных решений, будь это персонализированные цифровые вывески, продукты на базе дополненной или виртуальной реальности, системы видеонаблюдения и распознавания поведения покупателей, а также интерактивные мобильные приложения. Например, магазины одежды могут встраивать их в раздевалки: интерактивные зеркала в этом случае будут распознавать предметы, которые примеряет покупатель, предлагая персонализированную рекламу других, сочетающихся с ними товаров. Или другой пример, связанный с использованием различных датчиков. Нередко бывает так, что клиент хочет получить товар, которого нет в наличии. В результате продавец теряет доход и лояльного покупателя. Однако, используя встроенные в IoT датчики, он сможет в реальном времени отслеживать заполненность своих складов, чтобы понять, какие позиции вскоре окажутся дефицитными.

Технологии 5G потенциально совместимы с бизнесом любого типа: от управления гостиницами и ресторанами, до производства промышленного оборудования. Медиа сфера тоже не стала исключением. К примеру, американское издание The New York Times уже экспериментирует с динамичными форматами журналистики, которые становятся возможны благодаря появлению нового стандарта связи. По мере того, как устройства 5G станут более распространенными, издание сможет создавать материалы высокого качества, позволяя читателям не только просматривать изображения и другие материалы в дополненной реальности, но и исследовать различные среды, выстроенные с помощью 3D технологий.

Фото ibc.com

Главные вызовы

Самая большая проблема, которую создают сети 5G, связана с безопасностью конфиденциальных данных. Сети 5G и сопутствующая им техника будут побуждать нас накапливать и передавать третьим лицам все большие объёмы личных данных. Некоторые из них, возможно, никогда прежде не были запечатлены в цифровом формате. Те же медицинские мобильные приложения будут собирать сведения о нашем теле и физическом состоянии. Автосервисы станут более детально отслеживать наше передвижение, а приложения «умного города» будут располагать огромным количеством информации о повседневной жизни каждого из нас. Наши устройства с поддержкой 5G будут сообщаться с бесчисленным количеством датчиков, составляющими единую электронную среду. Все это даст посторонним больше возможностей проникать в личную жизнь – информация о нас всегда может использоваться спецслужбами, неэтичным бизнесом и злоумышленниками.