Прогноз времени реализации мобильной связи 5G. Часть I
Алексей Синятынский, 10/02/21
Все чаще различные авторы, пытающиеся рассказать очередную байку о истории развития homo sapiens или человеческого социума на Земле, начинают повествование предложением: «Если рассмотреть развитие человека от каменного века до информационного общества, то…» и т.д. Таким образом обозначается, что наша эпоха – это информационный век, в котором передача информации, ее обработка и использование играют главенствующую роль по сравнению с остальными технологиями, используемыми в жизни социума. Одним из важнейших этапов развития на этом пути является разработка 5G-технологий. Они ускорят революционные изменения в цифровом телевещании, наметят новые технологические решения в подготовке материалов для телевизионного вещания, студийной обработке и подготовке телепрограмм для их подачи в канал связи. Возможно появятся другие схемы телевещания, основанные на преимуществах 5G перед стандартами предыдущих поколений.
По прогнозам, новейшие технологии, такие как AR и VR, 3D-видео, искусственный интеллект (ИИ), облачные вычисления, Интернет вещей (IoT) и т.д. перейдут к новому этапу развития. В более общем плане во многих странах и во многих ситуациях 5G – это дополнительное ускорение развития этих технологий. Благодаря 5G вкупе с технологиями Big Data и IoT дальнейшее развитие получат цифровая трансформация промышленного производства, эффективность оказания услуг и информационно-коммуникационных технологий (ИКТ). В целом намечается развитие глобальной индустрии, основанной на ИКТ.
Важной характеристикой технологий 5G – это масштабная виртуализация. Предполагается, что реализация технологий 5G – это не только одни лишь приборные (схемные) решения, в которых многие функции обусловлены решениями на физическом уровне. Многое в этих технологиях реализуемо программными средствами.
На первый план выступают общие прогнозы, согласно которым через пять лет общее число соединений по миру достигнет 100 млрд. При этом не только за счет развития IoT технологий - на видео будет приходиться 89% трафика, а разработки по искусственному интеллекту доведут развитие мировой цифровой экономики в целом до объема в $23 трлн.
Считается, что к 2025 г. уровень внедрения роботов-ассистентов в ряду интеллектуальных устройств достигнет 90%. 12% жилых домов будут оснащены умными роботами-помощниками. В области реабилитации деятельности 39 млн инвалидов по зрению получат роботов-помощников, а жизнь 246 млн незрячих станет нормальной.
Таким образом, 5G-технологии, обещая надежное высокоскоростное соединение любых абонентов, предоставят возможность следить за событиями онлайн, делать более качественную и доступную видео и голосовую связь практически в реальном времени, а также создавать свою персонализированную среду для каждого абонента с помощью смарт-устройств и искусственного интеллекта.
Разработка технологий 5G приведет новое поколение мобильной связи 5G к ряду преимуществ по сравнению с 4G-связью:
- многократно возросшая пропускная способность канала связи;
- возможность интегрировать в сеть большее число аппаратов связи, т.е. увеличению числа абонентов;
- возможность предоставить большую мобильность пользователям системы связи;
- возможность предоставления более высокого уровня мультимедийных услуг каждому абоненту;
- более высокая скорость передачи информации;
- низкая задержка информационного сигнала;
- повышенная энергоэффективность связи.
Одно время, в начале развития мобильного ТВ в конце 2009 г. и в начале 2010 г. некоторые деятели телевещания заранее, столбили себе место под солнцем в виде лицензии на связь в области мобильного ТВ на определенной территории. Все надежды развития мобильного вещания, опирались на стандарт DVB-H. Аналогичная ситуация складывалась и в других направлениях развития телерадиовещания.
Но большинство зрителей все же смотрели традиционное аналоговое телевидение, имея в своих карманах минимум один–два телефонных аппарата мобильной связи, работающих в сети стандарта 1G. Однако, с тех пор, технологии свершили значительный скачок в своем развитии.
Мобильное телевидение стало развиваться параллельным курсом с традиционным и, наверное, превратится в один из сегментов цифровых ОТТ-технологий.
Мы стали свидетелями того, что в конце XX века человеческий социум ускорил свое продвижение в будущее, описанное фантастами в романах и повестях. Главными двигателями информационного прогресса стали Интернет и мобильный телефон. К началу XXI века мир уже невозможно представить без этих двух столпов развития современных технологий.
Очень важным становится изучение истории эволюции этих технологических направлений, т.е. развития современных информационных технологий. Так как поколение 5G по мнению специалистов связи может явиться апогеем развития отрасли.
Я не собираюсь сильно углубляться в описание исторических коллизий, связанных с развитием мобильной связи, но следует отметить следующее.
История возникновения мобильной связи интернет-авторами трактуется по-разному и зачастую с противоположными выводами. Авторы журнальных публикаций относятся к изложению истории более ответственно, ведь написанное на бумаге является документом-артефактом, по которому о нас будут судить следующие поколения, а им непозволительно врать, например, в рекламных целях.
Я хочу отметить, что в своей истории развития человечество достигает некоторой вехи, некоторого начала развития следующего исторического этапа и оказывается, что в разных уголках планеты, в разных слоях ее населения высказывается, записывается или реализуется одна и та же идея или мысль. Причем делают это грамотные и умные людьми, занимающиеся родственными направлениями деятельности и раздумий, но совершенно незнакомые с практикой друг друга.
Так, история мобильной связи имеет многовековой шлейф событий и реализованных и нереализованных идей и стремлений.
Прежде, чем говорить о мобильной связи, давайте определимся, что мы будем называть или называли до нас мобильной связью. По-моему, это интуитивно понятный термин, который можно трактовать так:
Мобильная связь – это способ вербальной или письменной коммуникации между двумя источниками информации, не связанной с проводными линиями связи.
В ряд технологий мобильной связи входит и сотовая связь, как разновидность технологии мобильной связи.
Интересным, кажется, не только проследить историю этапов развития стандартов мобильной связи и технологий сотовой связи, но и сделать соответствующие продуманные выводы. Так как «на улице» уже начало 2021 г., а о технологиях 5G нельзя сказать, что они стремительно вошли» в нашу жизнь. Попробуем сделать некий эмпирический прогноз, пользуясь анализом истории развития стандартов мобильной связи. Результаты проведенной работы систематизированы в Таблице 1.
Таблица 1. Стандарты мобильной связи.
Поколение мобильной связи |
Стандарты |
Назначение и функционал |
Ширина канала связи |
Сроки разработки |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
1G
|
NMT-450 (1981 г.), |
Передача речи по аналоговой (цифровой) сети, синхронная передача данных. |
1,9 Кбит/с |
1970…1985 гг. |
ц1G |
- D–AMPS (1983 г.), |
9,6 Кбит/с |
1983 г. |
|
|
JTACS (1981 г.), |
|||
2G |
GSM (1992 г.), |
Передача речи по низкоскоростной цифровой сети. Поддержка коротких сообщений. |
19,5 Кбит/с, |
1980…1991 гг. |
2,5G |
CDMA One, |
Пакетная передача данных. Большая емкость объема сигнала. |
172 Кбит/с 80 Кбит/с |
1985…1999 гг. |
54…74 Кбит/с (ср.теорет.), |
||||
384 Кбит/с (WCDMA, f=5МГц) |
||||
2,75G |
EDGE |
Более высокая скорость пакетной передачи данных. Повышенная емкость. |
474 Кбит/с |
1999…2003 гг. |
3G |
UMTS, |
Высокоскоростная передача данных в пакете. Мобильный доступ к сети интернет MBB (Mobile Broadband). Широкий спектр услуг мультимедиа. Управление проблемами эксплуатации в производстве. |
(DL/UL) 2,40/0,153 Мбит/с, |
1990…2002 гг |
3,5G |
HSPA+
HSDPA (2 версия, РФ)
HSDPA (1 версия)
HSUP |
Увеличение скорости сетей третьего поколения. Применение мультиплексирования с временным и кодовым разделением при обработке прерывистого пакетного трафика, легкий доступ в Интернет-сеть. |
min 1,2 Мбит/с, max 21,6 Мбит/с (при f=5 МГц). |
2000…2007 г.г. |
3,6 Мбит/с,
|
||||
3,0 Мбит/с до 14 Мбит/с по восходящему каналу, 10 Мбит/с по нисходящему каналу, |
||||
5,7 Мбит/с по восходящему каналу. |
||||
3,75G |
HSPA+
DC- HSPA+
|
Развитие технологии связи в увеличении сетей третьего поколения за счет применения совершенных способов модуляции. |
42,2 Мбит/с по нисходящему каналу, 5,76 (до 11,00) Мбит/с по восходящему каналу, |
2006…2007 гг. |
max 43,2 Мбит/с (при f=10 МГц). |
||||
4G |
LTE LTE-B LTE Advanced (rel.10) LTE-U WIMAX |
Интерактивное вещание телевидения. Телевещание в Интернете, OTT технологии и сервисы. Использование мобильного Интернета в банковском деле, в промышленном производстве и т.д. |
326 Мбит/с в нисходящем канале, 172 Мбит/с в исходящем канале, 75 Мбит/с (в РФ, f=2,6 ГГц) |
2008…2016 г.г. |
1 Гбит/с при f=2,5…2,7 ГГц |
||||
5G |
5G New Radio или |
Использование в сервисах технологий виртуальной реальности VR, дополненной AR реальности. Теле и видео в 3D формате. Развитие искусственного интеллекта ИИ. Использование облачных вычислений. Запуск технологий интернета вещей IoT т.д. |
20 Гбит/с |
Прогнозируемая реализация 2020…2025 гг. |
6G |
|
Увеличение скорости сетей пятого поколения. |
1 Тбит/с |
2030 г. |