5g: какие перспективы в россии?

Облучение, коронавирус и другие мифы о 5G

По мнению Оксюты, в России 5G развивается не очень активно: сеть представлена только в отдельных тестовых локациях, и это единичные базовые станции. Например, в начале марта МТС включила в Москве первую в стране пилотную сеть 5G для пользователей. Пока она заработала в 14 популярных местах города. Подключиться к 5G могут лишь некоторые абоненты оператора: выбор участников пилотного проекта будет осуществляться автоматически на основе обезличенного анализа данных об их передвижении и других факторов.

Ни о каких вышках 5G в селах и маленьких городах сейчас не идет речь по объективным причинам. «Частот нет, поэтому никто не строит, никто не разворачивает эти вышки 5G по всей стране, как многие говорят», — говорит Оксюта.

Индустрия 4.0

Гид по 5G: отделяем правду от хайпа

По словам Оксюты, в свое время некоторые люди зарабатывали, продавая брошюры о вреде базовых станций 5G. Во многом благодаря таким бизнес-проектам сформировался страх перед новым поколения связи. К сожалению, техническая малограмотность только усугубляет эту ситуацию. «Действию 5G приписывается уже и коронавирус, и прочие вещи», — утверждает эксперт.

Многие путают радиомагнитные волны с радиацией. Однако все базовые станции, будь то 2G, 3G, 4G и даже 5G размещаются только в соответствии с санитарными нормами. В России они одни из наиболее жестких в мире — 10 мкВт на 1 кв. см. В некоторых странах нормы в десять раз мягче — до 100 мкВт. Та же самая микроволновка может излучать 20, 30 мкВт на 1 кв. см, то есть быть более вредной, чем базовая станция.

Трудности 5G в России и при чем тут Минобороны

Операторы по всему миру планируют использовать для 5G средний диапазон с частотами от 3,4 до 3,8 ГГц. В России этот диапазон используют Минобороны и «Роскосмос».

Для построения полноценной сети используют несколько диапазонов одновременно. Базовым слоем используют низкочастотный диапазон 3,5 ГГц. Без него довольно затратно и тяжело строить сети в плотной городской застройке.

Как утверждает Оксюта, сейчас в обсуждении с регуляторами упоминается диапазон 4,9 ГГц как альтернатива 3,5 ГГц. Проникающая способность у него меньше, чем у 3,5 ГГц, а значит, нужно больше инвестиций в строительство новых станций. Экосистема плохо развита именно в этом диапазоне, то есть на данный момент недостаточно оборудования для поддержки 4,9 ГГц. Поскольку сейчас всех интересует, как окупить эти сети и заработать на 5G, то с увеличением срока реализации и затрат на строительство этот вопрос становится еще более актуальным.

Технологии 5G

Высокоскоростную сеть передачи данных обычно строят в проводных архитектурах (кабель или оптическое волокно), а беспроводная технология является альтернативной сетью для передачи данных, выстраиваемой в параллели к этой проводной системе. Эволюция радиосвязи, являющейся аналоговой системой, к подвижной (мобильной) радиосвязи началась уже с первого поколения (1G) и продолжалась в течение всего второго и третьего поколений (2G и 3G). Затем в 2010 г. было внедрено четвертое поколение мобильной связи (4G) для увеличения скоростей и получения более высокой пропускной способности для передачи данных.

Пятое поколение беспроводной, или мобильной, сети (5G) обладает способностью поддерживать связь на еще более высоких скоростях. Для таких соединений ожидается возможность поддержки не менее 100 млрд устройств при скорости передачи данных 10 Гбит/с на каждого пользователя с ничтожными уровнем задержки и временем отклика. Внедрение и развертывание технологии 5G ожидается в 2020 г., в настоящее время проводятся исследования и разработка, а также происходит стандартизация. Использование 5G-сетей будет ожидаемо расти в период между 2020 и 2030 гг., сразу же после развертывания. В любом случае, сети 5G будут наслаиваться на уже существующие беспроводные технологии, такие как глобальная система мобильной связи (GSM) и беспроводная связь (Wi-Fi), которые также являются технологиями радиодоступа. Технология 5G способна стать образцом для будущего планирования умных городов и для реализации очень высокоскоростной сети передачи данных для миллионов пользователей и устройств.

Рис. 3 иллюстрирует преимущества 5G-технологии по пяти категориям.

Рис. 3. Преимущества 5G-технологии по пяти категориям

Специальный стандарт пятого поколения для беспроводной сети также связан со стандартизацией беспроводной связи (Wi-Fi), которая эволюционировала из беспроводной технологии, появившейся еще в 1997 г. Эта технология стандартизуется по IEEE 802.11, и ее способность в скорости передачи данных не превышает 2 Мбит/с. С течением времени продолжалось увеличение скоростей (рис. 4). Последний стандарт четвертого поколения устанавливает максимальную скорость передачи данных до 600 Мбит/с. В настоящее время в готовящемся стандарте 5G для Wi-Fi предполагается достичь очень высокой скорости передачи данных (в гигабитах). Из-за увеличения возможностей по быстроте в сто раз, а также вследствие уменьшения задержек ожидается также появление новых технологий для увеличения сроков работы батарей для устройств 5G (по сравнению с 4G).

Рис. 4. Эволюция Wi-Fi 5G-стандарта

5G является фундаментом цифровой экономики

5G называют первой волной «новой инфраструктуры». Эта концепция предполагает несколько иной взгляд на роль 5G, хотя для практиков индустрии он откровением не стал.

Сунь Сунлинь (Sun Songlin), профессор Пекинского университета почты и телекоммуникаций, отмечает, что «новая инфраструктура» называется так, потому что в сравнении с традиционной «железной» инфраструктурой, в ней появляются объекты и технологии информационной и коммуникационной инфраструктуры, которые более эффективны в поддержке цифровой экономики.

«В контексте «новой инфраструктуры» 5G является фундаментальной коммуникационной инфраструктурой. Высокоскоростная связь может не только обеспечить важную поддержку сетей для других инфраструктур, таких как центры обработки данных, искусственный интеллект и промышленный интернет вещей, но и ускорять внедрение в различных отраслях таких ИТ, как большие данные и облачные вычисления

Это важно для цифровой экономики», — подчеркнул Сунь Сунлинь

Аналитики отмечают, что причиной появления «новой инфраструктуры» стали именно фундаментальные преобразования в экономике. В 2019 г. на цифровую экономику приходилось 18% мирового ВВП, к 2025 г. ожидается рост этого показателя до 24%. Если говорить о Китае, второй крупнейшей экономики мира, прочно вставшей на цифровые рельсы, то уже в 2018 г. этот показатель составил 34,8% ВВП, обеспечив более чем две трети роста ВВП.

Понятно, что цифровая экономика требует новой, цифровой инфраструктуры. Можно сказать, что 5G — это инфраструктура эпохи цифровой экономики.

Зачем нужны сети 5G

Разница между сетями четвертого и пятого поколения заключается не столько в самой скорости соединения, сколько в возможностях, которые открываются с переходом на новый стандарт: вокруг 5G не было бы столько шума, позволяй он лишь быстрее загружать видео с YouTube. Пятое поколение — вопрос поступательного развития и перехода на новые способы взаимодействия человека с окружающей его «умной» средой.

Питер Диамандис, сооснователь SingularityU, бизнес-инкубатора и университета при участии Google и NASA

Ранее Диамандис также указывал, что траты на создание 5G-инфраструктуры таких компаний, как Qualcomm и Intel, достигнут, по ряду подсчетов, отметки в $326 млрд к 2025 году.

При этом, судя по прогнозам, в случае с 5G траты оправданны ⎼ «выхлоп» от перехода на новый стандарт влечет за собой не «революцию ради революции» на словах, а существенную прибыль. По данным Qualcomm, к 2035 году доходы от 5G достигнут $12 трлн. 

Именно в этом разрезе стоит рассматривать Россию — никто не намерен просто так отказываться от шансов откусить от $12-триллионного пирога свой кусок.

Массивный MIMO 5G

Сегодняшние базовые станции 4G имеют дюжину портов для антенн, которые обрабатывают весь сотовый трафик: восемь для передатчиков и четыре для приемников. Базовые станции 5G могут поддерживать около ста портов, что означает, что много антенн может поместиться на одном массиве. Эта возможность означает, что базовая станция может отправлять и получать сигналы от очень многих пользователей одновременно, увеличение пропускной способности сетей мобильной связи более чем в 22 раза.

Эта технология называется massive MIMO. Всё начинается с MIMO, который означает множественный вход и множественный выход. MIMO описывает беспроводные системы, которые используют два или более передатчиков и приемников для отправки и получения большего количества данных одновременно. Massive MIMO выводит эту концепцию на новый уровень, используя десятки антенн на одном массиве.

MIMO уже используется на некоторых базовых станциях 4G. Но до сих пор, massive MIMO был испытан только в лабораториях и немного полевых испытаниях. В этих испытания он установил новый рекорд для эффективности использования спектра, который является мерой того, сколько бит данных может быть передано определенному количеству пользователей за секунду.

Massive MIMO выглядит очень многообещающим для будущего 5G. Однако, установка большего количества антенн для обработки сотового трафика также вызывает много помех, если эти сигналы пересекаются. Вот почему станции 5G должны включать beamforming.

Что такое гликемический индекс?

Самый простой способ выбрать качественные углеводы для питания при преддиабете – придерживаться диеты с низким гликемическим индексом. Гликемический индекс показывает как углеводы, содержащиеся в продуктах питания изменяют уровень сахара в крови.

При диете с низким гликемическим индексом уравновешивается содержание углеводов/сахара в еде с достаточным количеством клетчатки, жира и белка. Такая еда переваривается медленно и медленно усваивается. Это постепенно высвобождает глюкозу, и, следовательно, организму не требуется большое количество инсулина. В то же время он надолго обеспечен хорошей устойчивой энергией.

Оральный тест на толерантность к глюкозе

Предиабет и диабет также могут быть диагностированы с помощью орального теста на толерантность к глюкозе, который измеряет как повышается уровень глюкозы в крови через фиксированные промежутки времени после употребления напитка с высоким содержанием сахара. Этот тест часто используется для диагностики диабета, связанного с беременностью (гестационный диабет).

Уровни глюкозы в преддиабете показаны в виде таблицы нормальных, преддиабетических и диабетических лабораторных тестов.

5G в России: угроза технологического отставания

Вести отсчет истории 5G в нашей стране можно с 2015 г., когда министерство коммуникаций и связи заказало у НИИ «Радио» проект концепции развития сетей 5G в России. В 2018 г. власти утвердили национальную программу «Цифровая экономика» с бюджетом в 3,5 трлн рублей. В программе есть показатели, который касаются непосредственно развития сетей связи 5G в России, например, прописано количество городов и отраслей, в которые стандарт 5G должен прийти в ближайшие годы.

В правительстве хорошо осведомлены о том, каким потенциалом для развития экономики и общества обладает технология 5G. Так, вице-премьер РФ Максим Акимов в 2019 г. отметил, что сети 5G нужны медицине, транспорту и обороне больше, чем интернет-пользователям.

Однако в практической плоскости Россия отстает во внедрении 5G как в плане достижения целевых показателей национальных проектов, так и в сравнении с другими странами, где количество абонентов 5G уже исчисляется миллионами. Прогнозируется, что к 2025 г. лидерами по проникновению сетей пятого поколения будут Китай, США, Япония и Южная Корея — там высокоскоростной связью будут пользоваться 36-66% абонентов мобильной связи.

В России, если текущая ситуация с внедрением стандарта 5G не изменится, этот показатель будет равен всего 19%. Технология 5G у нас пока недоступна для коммерческих абонентов, сети пятого поколения действуют только в пределах нескольких тестовых зон. Менее амбициозными стали цели, заявленные в программе «Цифровая экономика». Если изначально планировалось, что сети 5G будут развернуты в 10 российских городах-миллионниках к 2022 г., то теперь более вероятным сроком достижения этого показателя называют 2024 г. Отставание в развитии 5G на несколько лет по сравнению с другими развитыми странами, предупреждают эксперты, грозит России отставанием и в темпах цифровизации экономики, и, следовательно, в ее конкурентоспособности.

Высокоскоростная передача данных определит следующий этап технологической революции. Фото: ru.depositphotos.com

Еще одним барьером, затрудняющим коммерческое использование 5G в России, является регуляторный. Сейчас большая часть оборудования в сетях пятого поколения работает на частотах 3,4-3,8 ГГц, которые используются российскими госслужбами, в том числе — военными и Роскосмосом. Операторам связи предлагают разворачивать 5G в диапазоне 4,4-4,99 ГГц, для которого производится меньше оборудования (как базовых станций, так и оконечных устройств). Это может привести к удорожанию запуска сетей 5G и сложностям с международным роумингом.

Тем не менее, как отечественные операторы связи, так и иностранные поставщики, с оптимизмом смотрят на российский рынок и активно готовят почву для внедрения сетей пятого поколения. Например, летом прошлого года МТС подписала соглашение с Huawei, одним из крупнейших разработчиков и производителей телеком-оборудования и обладателем наибольшего числа важных патентов в сфере 5G. Соглашение предусматривает внедрение технологий и решений 5G и интернета вещей на действующей инфраструктуре МТС, запуск тестовых зон и пилотных сетей для различных сценариев использования, в том числе — на сложных инфраструктурных объектах.

Huawei также готов оказать поддержку в развитии кадров для российской индустрии 5G. В 2019 г. стартовала учебная программа в области 5G для заказчиков, партнеров и студентов. Задачей программы является подготовка 10 тыс. специалистов, а инвестиции китайской компании в проект превысят 50 млн рублей. А наличие линейки оборудования для диапазона 4-4,99 ГГц делает Huawei удобным партнером для российских предприятий на случай, если «золотой» диапазон 3,4-3,8 ГГц так и не расчистят для коммерческого использования.

Россия без современных сотовых сетей

На момент публикации материала в России не было построено ни одной полноценной сети пятого поколения, вне зависимости от диапазона, пользоваться которыми могли бы обычные граждане. При этом Госкомиссия по радиочастотам (ГКРЧ) дала добро на строительство таких сетей еще почти год назад – в марте 2020 г. Разрешение распространялось как на обычные сети, так и на специализированные – технологические и корпоративные.

Впрочем, предоставив такое разрешение, Комиссия уточнила, что строить 5G-сети можно, но про «международный» диапазон 3,4-3,8 ГГц можно забыть (он занят военными), и предоставила вместо него 24,25–24,5 ГГц, даже не «пограничный» 4,7-4,9 ГГц.

Но сетей 5G в России нет не только из-за занятости нужного диапазона – в стране отсутствует еще и необходимое для них «железо». Поначалу предполагалось, что строить сети можно будет как на отечественном, так и на иностранном оборудовании, но все изменилось в середине июня 2020 г., когда Минцифры России выступило с предложением по кардинальному изменению федерального проекта «Информационная инфраструктура» из состава нацпрограммы «Цифровая экономика», в рамках которого и производится строительство новых сотовых сетей.

Министерство предложило идею отложить строительство сетей 5G в России до 2024 г. и создавать их исключительно на российском оборудовании, которое пока никем не производится. Операторы связи сразу же воспротивились этому – они раскритиковали эту идею, сославшись на то, что четырехлетняя задержка приведет к отставанию России от мировых лидеров во многих отраслях экономики.

Первая российская базовая станция для сетей 5G увидела свет лишь в конце сентября 2020 г. – ее представила госкорпорация «Ростех». На ее производство нужно около 40 млрд руб.

Если власти не выделят операторам «международный» диапазон частот под 5G, то это может вылиться для них в гигантские убытки. По данным РБК, если им придется строить 5G в диапазоне 4,8–4,99 ГГц (идею отдать им этот диапазон высказало Минцифры), то к уже 2030 г. их накопленный убыток достигнет 354,3 млрд руб. и продолжит расти еще десять лет, вплоть до 2040 г. Для сравнения, развитие сетей в «международном» диапазоне позволит операторам, по их собственным подсчетам, получить первую положительную расчетную прибыль в размере 44,2 млрд руб. в 2027 г. и увеличить ее до 290 млрд руб. к 2030 г. Затраты на высвобождение частот нужного диапазона в масштабах всей России операторы оценили в 253 млрд руб.

В декабре 2020 г. стало известно, что из-за всей этой неразберихи с диапазонами власти задумали отдать под 5G старые частоты, чтобы не отбирать у силовиков «правильный» диапазон. Другими словами, российские сети пятого поколения могут быть построены на базе сетей LTE, и подобный опыт у российских операторов уже есть. В середине прошлого десятилетия власти разрешили им использовать диапазон частот от 1800 до 2100 МГц, которые изначально применялись в сетях второго и третьего поколений (GSM и 3G), для LTE (4G).

Что такое сеть 5G и как это работает?

5G — следующее поколение мобильных сетей, призванное в будущем заменить сети LTE и внедрить в жизнь людей много новых технологий. Для эффективной работы 5G понадобится размещение большего количества вышек сотовой связи. Причем оборудование должно быть гораздо мощнее, чем у LTE. Это необходимо для высокоскоростного соединения на большом расстоянии. На приемопередатчиках будет закреплено несколько антенн, в результате чего улучшится качество сигнала (за счет разнесенного приема).

Также стандарт нового поколения станет использовать более высокочастотные диапазоны в сравнении с 4G — последние работают с частотой ниже 3,5 ГГц. Увеличение частоты сделает сигнал чище и избавит от помех.

В 5G будет внедрена технология Network Slicing, позволяющая сотовым операторам изолировать сети и выделять каждую из них под конкретную задачу. К примеру, одни сети будут предназначены для широкополосного доступа, другие — для управления интернет вещами.

«Эффект бабочки» от внедрения новой инфраструктуры на основе 5G

Напомним одну важную формулу: полезность сети (V) = K x N2, где K является коэффициентом ценности, а N — числом пользователей сети.

Полезность сети равно квадрату числа узлов в сети, а ценность сети пропорциональна квадрату количества пользователей, подключенных к ней. Это закон Меткалфа, который стал символизировать ценность развития сетей и сетевых технологий. Он был назван в честь Роберта Меткалфа (Robert Metcalfe), основателя 3Com, который был пионером строения компьютерных сетей. Эта формула была предложена им еще в 1993 г. С тех пор интернет растет в геометрической прогрессии и проникает в самые разные экономические и социальные сферы. Чем больше сетевых подключений, тем сильнее интернет влияет на экономику и общество.

5G — это первый элемент «новой инфраструктуры» и технология, обладающая «эффектом бабочки». Это означает, что внедрение связи пятого поколения может привести к существенным изменениям в самых разных сферах в будущем. Ее наибольшая ценность заключается в глубокой интеграции с цифровыми технологиями, такими как облачные вычисления, искусственный интеллект, большие данные и блокчейн. Они дополняют друг друга и восполняют пробелы в коммерческих приложениях. В будущем неизбежны интеграция технологий между собой и с отраслями, но это будет медленный и длительный процесс. Количество сетевых подключений приближается к пределу, однако 5G способна обеспечить связью мир вещей и запустить новый цикл развития сетей и экономики.

Что скрывается за аббревиатурой «5G»

Европейский запуск и тестирование 5G начнется в карликовом государстве Сан-Марино. Эта страна не является локомотивом технологического прогресса, её ученые ничего не изобретали и не придумывали для развития сетей пятого поколения.

Просто на территории этого государства самые лояльные в Европе ограничения на использование радиочастот. Оператор, Telecom Italia Mobile, занимающийся тестовым запуском, практически не будет ограничен в выборе частот вещания и сможет проверить работу стандарта при различных настройках оборудования.

Не факт, что 5G дойдёт до потребителя с полным набором потенциальных возможностей

Разумеется, за основу будут браться доступные в Европе и мире частотные диапазоны, но никто не отрицает, что максимальный потенциал 5G раскроет на военных или авиационных частотах.

Это может сильно сказаться на дальнейшем развитии технологии. Она может стать исключительно правительственной для обеспечения нужд внутренних ведомств. Глаз на новую технологию могут положить корпорации, если 5G, например, поможет сильно сократить расходы на эксплуатацию транспорта.

Россия отстает от крупных стран

На момент публикации материала в России не существовало ни одной полноценной сети пятого поколения, доступной обычным абонентам операторов связи. Государственная комиссия по радиочастотам (ГКРЧ) разрешила строить такие сети в диапазоне 24,25–24,5 ГГц, как сообщал CNews, еще в марте 2020 г., притом разрешение распространялось как на обычные сети, так и на специализированные – технологические и корпоративные. Отметим, что в других странах для 5G используется диапазон 3,4-3,6 ГГц, но в России он занят средствами связи отечественных госструктур, и те пока не готовы освободить его для потребительских сетей.

Как создать ИТ-инфраструктуру с нуля для производственной компании?
Инфраструктура

В июне 2020 г. Минцифры России предложило идею отложить строительство сетей 5G в России до 2024 г. и создавать их исключительно на российском оборудовании. Операторы связи сразу же воспротивились этому – они раскритиковали эту идею, сославшись на то, что четырехлетняя задержка приведет к отставанию России от мировых лидеров во многих отраслях экономики.

В конце октября 2020 г. стало известно о планах ГКРЧ одобрить предложения по внесению изменений в таблицу распределения полос радиочастот между радиослужбами и разрешить использование для сетей 5G миллиметрового диапазона частот, который сейчас выделен для спутниковой связи. Также для беспроводной передачи данных планируется выделить новый диапазон 48,5-56,5 МГц и 76-84 МГц, который в настоящее время используется аналоговым телевидением.

В России не будет 5G еще несколько лет

Тем временем, в ряде других стран строительство сетей 5G идет полным ходом. Для примера, по данным исследовательской компании IDC, в ближайшие пять лет Китай потратит на развертывание сетей пятого поколения около 800 млрд юаней или в пределах $120 млрд по курсу на 18 ноября 2020 г.

Еще в мае 2020 г., согласно статистике Китайского научно-исследовательского института информации и связи количество зарегистрированных абонентов в сетях 5G Китая превысило 50 млн человек. В ноябре 2020 г. оператор связи China Mobile отрапортовал о подключении к его сетям пятого поколения 130 млн абонентов.

16 ноября 2020 г., как пишет портал RCRWireless News, количество базовых станций 5G в этой стране превысило 700 тыс. Изначально целью Китая была установка 500 тыс. таких станций к концу 2020 г.

По прогнозам компании Huawei, к концу июня 2021 г. число 5G-абонентов достигнет 20% от общего числа подключенных к мобильным сетям людей. Но в данном случае это предположение страгивает Китай одновременно с Южной Кореей – второй в мире страной по распространенности сетей нового стандарта.

Является ли 5G иным видом волн, отличным от 4G, 3G, 2G?

В случае сетей 5G речь идет в основном о сантиметровых и миллиметровых волнах (диапазон от 3 до 300 ГГц, в настоящее время предполагается использование 700 МГц, 3,4-3,8 ГГц и 26 ГГц). Тем не менее, они все еще являются радиоволнами, чья безопасность для здоровья человека в контролируемых условиях (в пределах действующих в настоящее время стандартов) подтверждена ВОЗ и сотнями, если не тысячами исследований, проведенных с момента их открытия в 19 веке.

Волны сантиметрового и миллиметрового диапазона использовались в связи в течение многих лет. До сих пор, в основном, в армии и научных центрах, так как эти длины волн также отлично подходят для использования в радарах и радиотелескопах, которые наблюдают за воздушным и космическим пространством. Это все еще неионизирующее излучение, которое, проходя через тело человека, не вносит в него каких-либо паталогических изменений.