Как 5g изменит мир
5G, стандарт связи следующего поколения, будет поддерживать Интернет вещей, умные автомобили и другую технику.
Наверняка многие из вас задавались вопросом: зачем нам сеть 5G, если сверхбыстрый интернет существует уже сейчас? Ответ на этот вопрос очень прост: задумка внедрения 5G не только в ускорении интернета, но и в том, что интернет должен внедриться во многие сферы жизни человека.
В этом разделе попробуем разобраться, какие преимущества нас ждут в будущем с сетью нового поколения.
На данном этапе скорость сети 5G находится на стадии тестирования. Каждый новый результат опережает предыдущий. Например, на днях был установлен абсолютный рекорд скорости сети пятого поколения - 71.75 Гбит/с. Если вам непонятны значения этих величин, то представьте, что скорость передачи данных может быть в 50 раз выше нынешней. Многие могут подумать, что такие скоростные возможности 5G интернета существенны, но на данном этапе бесполезны. Скорее, бесполезны они будут для рядового пользователя «сегодня», который в сети мониторит погоду на завтрашний день или смотрит котиков на ютубе, не более. А что будет с рядовым пользователем «завтра»?
Понятие "Интернет вещей" сейчас все чаще и чаще встречается в СМИ и в обиходе обычного человека. Но не все могут представить как оно может изменить человеческую жизнь. Со снижением стоимости подключения всё больше устройств имеет доступ к Wi-Fi. Концепция объединения телефонов, кофе- и стиральных машин, наушников, светильников и всего остального в единую сеть и называется Интернетом вещей. К 2020 году ожидается, что в мире будет насчитываться более 26 млрд таких устройств. А число соединений будет ещё больше. Способность вещей «чувствовать» с помощью сенсоров и удалённо выполнять команды найдёт применение в городском планировании, технологиях «умного» дома, системах контроля тепло- и электроснабжения, безопасности, мониторинга состояния здоровья, общественном транспорте, ритейлинге. Интернету вещей требуется небольшая скорость подключения, но для огромного числа устройств. Уже действуют выделенные сети, использующие узкий диапазон частот, и разработчики стандарта 5G хотят принять участие в этом процессе.
Разберем на примере, как будет "работать" интернет вещей: Едете вы с работы домой, уставший и голодный. В это время автомобиль уже сообщил дому, что через полчаса привезёт вас: мол, готовьтесь. Включается свет, термостат настраивает комфортную температуру, в духовке готовится ужин. Зашли в дом — включился телевизор с записью игры любимой команды, ужин готов, добро пожаловать домой.
Вот в чём главные особенности интернета вещей:
- Это постоянное сопровождение повседневных действий человека
- Всё происходит прозрачно, ненавязчиво, с ориентацией на результат.
- Человек указывает, что должно получиться, а не как это сделать.
Как мы можем видеть, 5G имеет огромнейший потенциал. Её разработка, стандартизация и широкое внедрение позволит существенно изменить наш мир. Повсеместная компьютеризация и совершенствование бытовой жизни изменит наш мир коренным образом. Те, кто были рождены в конце прошлого столетия, не факт, что смогут разобраться в технических приборах, что будут существовать в последние годы двадцать первого века. Что ж вполне вероятно, что когда-то прогресс достигнет такой скорости, что за ним не удастся даже уследить.
Уже несколько лет все твердят про сети 5G, которые вот-вот должны прийти на смену 4G. О них говорят как о новой вехе в развитии технологий, но мало кто понимает, что это значит. Во всяком случае мало кто из нас, обычных людей, для которых технологии – это смартфон да телевизор. Вроде есть LTE, видео и музыку грузит быстро, не виснет – что еще надо? Зачем еще быстрее?
На самом деле мы просто пока еще не способны понять, какие новые возможности откроют для нас и наших городов сети нового поколения. 5G – это не просто «еще более быстрый интернет», а нечто гораздо большее – потенциальный новый мир с беспилотными автомобилями, повсеместной виртуальной реальностью и интернетом вещей. В общем, почти все то, что мы видели в фантастических фильмах – только реальное, все это уже практически у нас под носом…
О том, какие перспективы открывает 5G России и миру, мне рассказал CEO Билайн Василь Лацанич.
Все понимают, что 5G – это быстрее, чем нынешние сети. Но не все понимают, насколько быстрее. Скорость передачи данных сетей 5G – несколько гигабит в секунду. В конце 2018 года в Японии был зафиксирован рекорд скорости передачи данных – 27 Гбит\сек. Это почти в 80 раз быстрее, чем работают нынешние сети.
Параллельно с увеличением скорости передачи данных уменьшается задержка сигнала. В сетях 4G она составляет порядка 10 миллисекунд, а в сетях нового поколения – всего 1 миллисекунду.
Казалось бы, разницы между этой задержкой мы все равно не почувствуем. Для нас что 1 миллисекунда, что десять – одно и то же, за это время все равно и глазом моргнуть не успеешь. Мы то может и не почувствуем, а вот когда речь идет, например, о беспилотных автомобилях, которые уже вовсю проходят обкатку в Европе и США, то эта разница играет огромную роль. Любая задержка сигнала может привести к смертельной опасности, поэтому 5G – это необходимое условие для того, чтобы беспилотный транспорт мог войти в нашу жизнь.
Возможность передавать данные с огромной скоростью и без задержек даст толчок развитию технологий «умного города». Помните, я рассказывал про него недавно? В городскую среду будут вшивать все больше технологий, это станет проще и доступнее.
Уже сейчас есть смарт-квартал в Марьино, где семь домов по максимуму напичкали продвинутыми системами. Например, всех же бесит каждый месяц подавать показания счетчиков? Благодаря Билайну жители Марьино этих мучений избегают. Счетчики ежедневно автоматически передают данные об электроэнергии куда нужно.
Система умного отопления сама решает, сколько тепла подавать в дома, в зависимости от температуры на улице. А умное освещение реагирует на шум и движение и включается только тогда, когда к этажу приближаются люди. Экономия на энергии за счет этого колоссальная.
Лифты оснащены системой рациональной подачи - здесь больше нет такой ситуации, когда к тебе на первый этаж едет лифт с 12-го, хотя на четвертом стоит второй пустой. Плюс для связи с диспетчером здесь не просто кнопка, а видеофон.
Домофон тут тоже обзавелся приставкой "видео". А если скачать бесплатное мобильное приложение, то можно принимать звонки с домофона на свой телефон, даже когда вас нет дома, а еще открывать дверь в подъезд без ключа.
Еще одно модное веяние - интернет вещей. Уже сейчас есть миллионы гаджетов с поддержкой IoT, а это значит, что можно проснуться утром, а кофе уже готов, доставка из любой точки мира придет вовремя в целости и сохранности, холодильник сам закажет продукты. Уже много продумано и придумано за нас и для нас, нам осталось наслаждаться. Билайн уже запустил сеть NB-IoT по всей Москве.
Наверное, главный вопрос у всех – когда 5G ждать в России? А то столько разговоров, а конкретики никакой. Никто толком не понимает, о какой перспективе идет речь: 5 лет? 10 лет? Вот вам конкретика: к запуску 5G в Москве все будет готово уже в следующем году! Об этом недавно объявил гендиректор компании «Вымпелком» Василь Лацанич.
С 2018 года оператор связи начал крупнейшее в истории обновление сетей мобильной связи. В него вложили 5 млрд рублей, и это только на первом этапе (!), соизмеримую сумму вложат и на втором.
Первая фаза завершится уже к сентябрю – интернет у абонентов Билайн после этого залетает в три раза быстрее. Вторая фаза закончится еще через год – в 2020-м. К этому времени сети еще доработают и подготовят к внедрению 5G.
А это значит, что уже через год мы будем стоять на пороге того самого нового, технологичного мира, о котором я говорил в начале. Останется лишь дождаться, когда государство откроет дверку, закончив утверждение правовых моментов для запуска новых сетей.
Тем временем жители московского района Перово собираются на протестные акции, чтобы защитить свое здоровье от коронавируса, который якобы распространяют 5G-станции. Некоторые активисты обращаются в Роскомнадзор. Опасения немногочисленных граждан поддерживает председатель Российского национального комитета по защите от неионизирующих излучений Олег Григорьев. Он считает, что поглощение подкожным слоем электромагнитного поля 5G в совокупности с другими факторами увеличивает вероятность если не коронавирусной инфекции, то меланомы.
Наши соотечественники не первые в рядах воинства, желающего победить неведомую технологию. Истерика пришла в Россию с западного фронта: жители американских и британских городов (Сан-Диего, Аспен, Тотнес), а также швейцарцы из Берна выходили с акциями протеста против вышек 5G в 2019 году, пытаясь защитить растения, животных и людей от вредного излучения.
К слову, слухами о связи между излучением от станций и коронавирусом российские активисты обязаны английским. В Бирмингеме и Ливерпуле напуганные и разгневанные сторонники конспиративной теории поджигали вышки. 5G не давала покоя британцам и в соцсетях, подталкивая к публикациям обличительных постов с призывами уничтожать станции, противостоять «коронавирусным излучателям». Впоследствии над россиянами тоже сгустились тучи из громогласных призывов защитить своих близких от самого зла.
Лекарство от 5G
Паника вокруг технологии заставила комитет сетей будущего при американском Институте инженеров электротехники и электроники (IEEE) выпустить доклад «Системы связи 5G и пределы воздействия радиочастот», где оценивались нормативы по воздействию радиочастот на человеческий организм. Авторы отчета опросили двух членов комитета — Рода Уотерхауза, специалиста по микроволновой фотонике и электромагнитным волнам, технического директора компании Octane Wireless, и старшего сотрудника IEEE Дэвида Витковски, эксперта по беспроводной связи.
Специалисты подняли два международных документа, в которых содержатся ограничения по влиянию радиочастот на организм: нормы международной комиссии по защите от неионизирующего излучения ICNIRP, существующие с 1998 года, и стандарт IEEE C95.1, выпущенный в 2005 году. Эти нормы периодически пересматривают и обновляют.
Уотерхауз, объясняя воздействие миллиметровых волн, призывает помнить, что радиоволны сотовых вышек попадают в спектр неионизирующего излучения, которое не может нанести вред ДНК и вызвать рак, как это делает ионизирующее излучение. Единственное, что умеют радиоволны, направленные на человека, — разогреть ткани. Чрезмерное воздействие грозит перегревом до опасных уровней.
«Ионизирующее излучение, такое как рентгеновские и гамма-лучи, состоит из фотонов, несущих энергию, достаточную для разрыва связей, которые удерживают молекулы между собой. Фотоны электромагнитных волн промышленной частоты и радиочастотных волн обладают гораздо меньшей энергией, не достаточной для подобного эффекта», — объясняла Всемирная организации здравоохранения.
«Радиофобия — это существенная проблема, которая может воспрепятствовать развитию сетей. И надо присоединиться к тем усилиям, которые сейчас предпринимают региональные власти, и мы в этом будем принимать всяческое участие — в донесении до населения всей абсурдности этих утверждений», — подчеркивает замглавы Минкомсвязи Олег Иванов.
Внедрение 5G в мире
Протестующие твердят, что им недостаточно доказательств безопасности сигналов, которые работают в миллиметровом волновом диапазоне электромагнитного спектра. Современные мобильные устройства работают на частотах меньше 6 ГГц, а 5G будет использовать частоты от 600 МГц и выше, включая миллиметровые диапазоны между 30 ГГц и 300 ГГц. Сомнения по поводу безопасности 5G в нескольких случаях связали руки городским властям и вынудили их приостановить установку станций.
Внедрение 5G в России
Компания МТС первой среди российских операторов мобильной связи получила лицензию на оказание услуг связи стандарта 5G и готовится развернуть высокочастотные сети в «дальнем» диапазоне 24,25-24,65 ГГц в 83 субъектах. Лицензия будет действовать до 16 июля 2025 года.
Первыми пользователями сети станут бизнес-клиенты и крупные производственные предприятия, но о масштабном покрытии речи нет: частота, прописанная в лицензии, не позволяет привести 5G в каждый дом. По данным «Коммерсанта», Минкомсвязи не может обеспечить приоритет проектам частоты 3,4–3,8 ГГц из-за позиции силовых ведомств.
«Частоты выше 6 ГГц имеют неудовлетворительные характеристики распространения», — говорится в Концепции создания и развития сетей 5G/IMT-2020, которую разработало Минкомсвязи.
Развитие 5G-сетей входит в федеральный проект «Информационная инфраструктура» из национальной программы «Цифровая экономика», но результаты проработки плана оставляют желать лучшего. Концепция внедрения новых стандартов связи не утверждена, операторы не могут надеяться на реализацию проекта из-за бюрократических препятствий, касающихся доступа к жилым домам и рынку электроэнергии.
В итоге Минкомсвязи пока не располагает простыми решениями, которые бы помогли освободить полосу в диапазоне 3,4–3,8 ГГц для гражданского использования сетей нового поколения.
Что дает технология 5G
Если сети 4G способствовали появлению таких компаний, как Uber, Airbnb, TikTok и Netflix, то 5G может оказать влияние совершенно другого уровня. Скорость передачи данных здесь в 20 раз выше, чем у предшественника, и достигает 20 Гбит/с, тогда как 4G дает всего 1 Гбит/с. Эта разница позволяет загружать десятки полнометражных фильмов на устройство за несколько секунд.
Онлайн-игры прекратят виснуть, качество изображения во время видеозвонков станет четким, погружение в виртуальную реальность — полноценным и объемным. C 5G к сети можно будет подсоединять сразу несколько устройств, не опасаясь, что качество сигнала ухудшится.
Иной уровень развития получит интернет вещей: к сети можно будет подключать холодильники, стиральные машины, носимые гаджеты, устройства общения между автомобилями.
В медицине стандарты 5G модернизируют качество услуг. К примеру, импланты для диагностики сердечно-сосудистых заболеваний смогут отправлять данные врачам автоматически; постоянный доступ в интернет и мгновенная передача сигнала позволят проводить сложнейшие процедуры на расстоянии.
Беспилотный транспорт с помощью 5G перейдет на новый этап развития: автономное управление автомобилями, оснащенными технологиями машинного зрения, станет значительно проще в условиях моментальной передачи данных.
Все эти преимущества могут стать доступны повсеместно уже в ближайшие 20 лет: помимо инженерно-технических вопросов придется решить правовые, то есть разработать единый стандарт 5G, а также политические, то есть урегулировать претензии держав друг к другу по вопросам технологического превосходства. К тому же придется дождаться, когда производители смартфонов подгонят свои устройства под мощности новой сети.
В ноябре холдинговая компания SoftBank заявила, что будет использовать базовые станции 5G для зарядки гаджетов. Порядка 200 тысяч сотовых вышек и передатчиков в Японии получат дополнительную функцию, которая может существенно упростить зарядку смартфонов и носимых устройств. SoftBank предложит пользователям заряжать свои гаджеты при близком контакте с базовой станции — беспроводным способом мощностью до одного милливатта на расстоянии до 10 метров. В будущем специалисты намерены увеличить необходимое для зарядки устройства расстояние до ста метров. Японская корпорация планирует запустить коммерческую эксплуатацию технологии к 2025 году.
Технически инициатива SoftBank вполне осуществима. Технология 5G — как и другие форматы связи — основана на передаче энергии. Однако если 3G и 4G работают на частотах от 1 до 6 гигагерц, то новый стандарт связи ближе к диапазону между 24 и 90 гигагерцами. Эти волны более мощные, но и более короткие по длине. Так, 5G-связь обеспечивает более высокую скорость передачи данных, но сильно зависит от физических препятствий и менее эффективно работает на больших расстояниях.
Существующие способы беспроводной зарядки гаджетов являются компромиссными — для передачи энергии так или иначе необходим контакт девайса с зарядным устройством. Например, чрезвычайно распространенный сейчас стандарт Qi требует, чтобы от индукционной катушки телефона до зарядной пластины с передатчиком было расстояние не более четырех сантиметров. Представленный Xiaomi в январе 2021 года прототип зарядного устройства Mi Air Charge не связан с 5G, но позволяет зарядить смартфон на расстоянии в несколько метров.
В начале 2021 года ученые Технологического института Джорджии описали способ передачи энергии посредством 5G. Ведущий автор исследования проекта ATHENA Манос Тенцерис предлагает использовать для сбора электроэнергии линзу Ротмана — устройство, которое собирает «луч» от базовой станции и направляет его непосредственно в гаджет. Это позволяет эффективно собирать энергию на частоте 28 гигагерц и расстоянии до 180 метров. Угол приема сигнала ограничивается 120 градусами, из-за чего смартфон или другой гаджет должен быть направлен на базовую станцию.
На выставке CES-2020 американский стартап Guru представил прототип одноименного зарядного устройства, которое принимает энергию от вышек 5G и отдает ее конкретному аппарату. Представленное изобретение фактически является стационарным, однако не требует подключения к электросети. По словам создателей устройства, Guru эффективно работает на расстоянии нескольких метров от сотовой станции. Телефон или смарт-часы с помощью такого аксессуара заряжаются быстрее, чем по беспроводному стандарту, однако медленнее, чем при подключении к розетке.
Устройство проекта ATHENA
Как беспроводная зарядка через 5G изменит нашу жизнь Основные проблемы 5G-зарядки — совместимость и базовые станцииТак как над технологией полностью беспроводной зарядки работают несколько компаний и стартапов, в будущем может возникнуть вопрос совместимости оборудования. Например, в представленном Xiaomi стандарте Mi Air Charge для приема сигнала необходимо наличие двух антенных блоков, расположенных на смартфоне. Специалисты исследовательской группы ATHENA предлагают размещать на гаджете высокотехнологичный стикер. Все описанные технологии требуют наличие приемника, который либо устанавливается пользователем, либо — непосредственно при производстве устройства. Соответственно в ближайшие годы могут появиться несколько стандартов 5G-зарядки, работающих только с определенным оборудованием. Похожая ситуация наблюдается в сегментах проводной зарядки для смартфонов и устройств интернета вещей.
Для эффективного применения технологии зарядки по воздуху требуется наличие большого количества базовых станций. Сотовые вышки и передатчики нужно размещать буквально через каждый квартал или даже чаще. Это связано с тем, что волны 5G более короткие по длине — связь на большом расстоянии теряется, как и при прохождении сквозь стены и другие физические преграды. Однако в случае модернизации существующей сетевой инфраструктуры — что необходимо при развертывании стандарта пятого поколения — данная проблема будет решена. По крайней мере в крупных городах.
Читайте также: