Як мережа 5G змінить світ?

Весь світ нині змагається у розробці 5G, п’ятого покоління мобільної мережі. Хоча 5G наслідуватиме 4G і 3G, науковці покладають на цю мережу значно більше сподівань. Вони очікують, що вона буде інакшою – принципово інакшою.

Якщо ви думаєте: "Прекрасно! Мої програми більше не гальмуватимуть, відео не зависатиме, і я зможу забути про вічні паузи в очікуванні завантаження сторінок", – ви праві. Але це ще не все.

"5G – принципово нова технологія, що гармонізує радіоспектр", – каже професор Рахім Тафазоллі, голова Центру 5G-інновацій, який був заснований при Університеті Саррею й отримує багатомільйонне фінансування від британського уряду.

5G обіцяє уможливити "розумні міста" з постійним зв’язком між усіма сферами міського життя, дистанційні хірургічні операції, безпілотні автомобілі і "інтернет речей".

То як осягнути сутність цієї інтегрованої, надшвидкої і всеохопної мережі? Схоже, що ключовою тут є фраза "гармонізація радіоспектру".

Повторимо фізику: дані передаються через радіохвилі. Радіохвилі розділяються на смуги – або діапазони – різних частот.

Кожен діапазон зарезервований для певних комунікацій – наприклад, навігаційних сигналів повітряного та морського флоту, телевізійного мовлення чи мобільного зв’язку. Використання цих діапазонів регулюється Міжнародним союзом електрозв’язку (МСЕ).

Наразі радіочастотний спектр дещо захаращений. З’являються нові й нові технології, та доводиться виділяти для них дуже вузькі діапазони в давно встановлених межах.

Цим зумовлені проблеми зі швидкістю і надійністю зв’язку.

Щоб прокласти шлях для 5G, МСЕ погодилося на суттєву реструктуризацію частин радіомережі, які використовуються для передачі даних; при цьому робота чинних комунікацій, включно з 4G i 3G, не перериватиметься.

У 100 разів швидше

5G також працюватиме швидше – набагато швидше.

Професор Тафазоллі тепер переконаний, що бездротова передача даних може здійснюватись із блискавичною швидкістю 800 Gbps (800 Gb на секунду) – це у 100 разів перевищує параметри 5G на сучасному етапі тестування.

Коли у 2013 р. компанія Samsung оголосила, що випробовує 5G на швидкості 1 Gbps, журналісти радісно доповіли, що це дозволяє завантажити фільм з високою чіткістю зображення менш ніж за 30 секунд.

Швидкість 800 Gbps дає можливість завантажити 33 такі фільми за 1 секунду.

Мережа 5G також мусить мати величезну пропускну спроможність.

"Їй доведеться відповідати на дедалі більший попит у сфері комунікацій", – пояснює Сара Мазур, голова компанії Ericsson Research, одного з ключових розробників технології 5G.

Вчені прогнозують, що у 2020 році до інтернету буде під’єднано від 50 до 100 млрд пристроїв. Щоби впоратись з таким попитом, необхідно буде здійснювати зв'язок у різних частотних діапазонах.

Підвищення пропускної спроможності мережі схоже на розширення автомобільного тунелю. Якщо додати смуги, дорога зможе пропустити більше транспорту. А ще ефективніше – унормувати вжиток смуг, наприклад, призначити окремі смуги для коротких і для тривалих подорожей.

Прогнозований величезний стрибок у кількості пристроїв пояснюється тим, що мережею 5G користуватиметься багато неживих предметів без участі людини – явище, що отримало назву "інтернет речей".

Йдеться не тільки про "розумний контроль" опалення в оселі чи про легендарний холодильник, що сам замовляє у інтернет-магазині молоко; наприклад, потяг, прибуваючи на станцію, зможе повідомити вам, де є вільні місця.

Пристрої зможуть динамічно обирати, яким із трьох (ще поки офіційно не визначених) діапазонів скористатися, щоб уникати перевантаження, пояснює професор Тафазоллі.

"Тільки коли ці діапазони будуть визначені і готові до вжитку, можна буде починати розробку конкретних пристроїв", – уточнює пані Мазур.

Мета така, щоб перший з цих діапазонів був запущений в експлуатацію близько 2020 році, а решта два – незабаром після цього.

Інша визначна риса мережі 5G – вона не повинна ламатися.

"Цей зв'язок буде настільки ж надійним, як нині оптоволоконний", – стверджує пані Мазур.

Швидкий поступ у розвитку антенних технологій дає надію на те, що зв'язок більше не буде раптово зникати.

Це надзвичайно важливо з точки зору безпеки. Деякі компанії, зокрема Huawei з Китаю, всерйоз міркують про те, що 5G уможливить використання безпілотних автомобілів, які будуть спілкуватися одне з одним та з об’єктами на своєму маршруті.

Низька латентність – часова затримка між дією та реакцією – також є критичною як для "розумного транспорту", так і для "дистанційної хірургії", коли людина на відстані керує роботом, який здійснює складні операції.

За прогнозом компанії Ericsson, латентність зв’язку 5G становитиме близько 1 мілісекунди, що невловимо для людини і десь у 50 разів менше, ніж у 4G.

Такі показники, наприклад, дозволять лікарям керувати обладнанням і виконувати хірургічні операції навіть з іншої будівлі та іншої географічної точки.

Тестова 5G-мережа

І скільки ж усе це коштуватиме? Ericsson і Huawei кажуть, що поки не знають.

До переходу на стадію розробки продуктів говорити про це зарано.

Але це не зупиняє згадані компанії у бажанні похизуватись своїми здобутками перед ринком.

У Південній Кореї, що була піонером впровадження 4G, Samsung сподівається запустити тимчасову тестову 5G-мережу на початок зимових Олімпійських ігор 2018 року.

Щоб не пасти задніх, Huawei поквапливо готує свій тестовий варіант до Чемпіонату світу з футболу, що відбудеться того ж 2018 року у Росії.

Попри таке очевидне суперництво і гігантські дослідницькі витрати кожної компанії, правда в тому, що 5G можна запустити тільки спільною працею, до якої всі вони долучаються. А це відкриває шлях безпрецедентним інноваціям.

"Ну, допоки десь у 2040-му не з’явиться 6G", – зауважує професор Тафазоллі.