Эксперт: для чего нам бесполезные гаджеты 5g

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.

Sky Office

Концепция Sky Office

• низкое потребление на уровне планшетов со временем автономной работы 14 часов и более;
• «всегда готов», ноутбук не тратит время на загрузку ПО, оно уже работает – в облаке;
• «везде готов», потеря ноутбука больше не означает потерю данных и лицензий;
• тонкий и легкий корпус, состав и структура ноутбука упрощаются, а это тянет за собой уменьшение размеров и веса;
• пассивное охлаждение, ноутбук больше не производит энергозатратных вычислений и слабо греется;
• связь безопаснее чем Wi-Fi, т.к. 5G практически невозможно взломать, канал связи защищен новейшими алгоритмами шифрования.

Технологии 5G

Новые диапазоны радиочастот

Радиоинтерфейс, определенный 3GPP для 5G, известен как New Radio (NR), а спецификация подразделяется на две полосы частот: FR1 (600–6000 МГц) и FR2 (24–100 ГГц), каждая с различными возможностями.

FR2 покрытие

5G в диапазоне 24 ГГц или выше используют более высокие частоты, чем 4G, и в результате некоторые сигналы 5G не способны распространяться на большие расстояния (более нескольких сотен метров), в отличие от сигналов 4G или более низкой частоты 5G (до 6 ГГц). Это требует размещения базовых станций 5G каждые несколько сотен метров, чтобы использовать более высокие полосы частот. Кроме того, эти высокочастотные сигналы 5G не могут легко проникать через твердые объекты, такие как автомобили, деревья и стены, из-за природы этих высокочастотных электромагнитных волн. Ячейки 5G могут быть преднамеренно спроектированы так, чтобы быть как можно более незаметными, что находит применение в таких местах, как рестораны и торговые центры.

Тип ячейки	Среда развертывания	Макс. количество пользователей	Выходная мощность (мВт)	Макс. расстояние от станции
5G NR FR2	Femtocell	Дома, предприятия	Дом: 4–8Предприятия: 16–32	в помещении: 10–100на улице: 200–1000	Десятки метров
Pico cell	Общественные места, такие как торговые центры, аэропорты, вокзалы, небоскребы	от 64 до 128	в помещении: 100–250на улице: 1000–5000	Десятки метров
Micro cell	Городские районы, для заполнения пробелов в охвате	от 128 до 256	на улице: 5000−10000	несколько сотен метров
Metro cell	Городские районы, чтобы обеспечить дополнительную емкость	более 250	на улице: 10000−20000	сотни метров
Wi-Fi(для сравнения)	Дома, предприятия	менее 50	в помещении: 20–100на улице: 200–1000	несколько десятков метров

Massive MIMO

Одной из ключевых технологий для реализации сетей сотовой связи 5G является использование в составе базовых станций многоэлементных цифровых антенных решёток с количеством антенных элементов 128, 256 и более. Соответствующие системы получили наименование .

Beamforming

Beamforming или Формирование луча, как следует из названия, используется для направления радиоволн на цель. Это достигается путем объединения элементов в антенной решетке таким образом, что сигналы под определенными углами испытывают конструктивную интерференцию радиоволн, в то время как другие подвергаются деструктивной интерференции. Синфазное сложение сигналов улучшает отношение сигнал/шум пропорционально количеству антенных элементов, вследствие чего скорость передачи данных может быть повышена. 5G использует формирование луча благодаря улучшенному качеству сигнала, которое он обеспечивает. Формирование луча может быть выполнено с использованием фазированных антенных решеток либо, более эффективно, — без использования фазовращателей с помощью цифровых антенных решёток.

NOMA (неортогональный множественный доступ)

Для повышения спектральной эффективности, наряду с пространственным мультиплексированием, в 5G могут использоваться разновидности технологий неортогонального множественного доступа (NOMA) и N-OFDM-сигналов.

Маленькие ячейки

Малые ячейки — это маломощные узлы радиодоступа сотовой связи, которые работают в лицензированном и нелицензированном спектре с диапазоном от 10 метров до нескольких километров. Небольшие ячейки имеют решающее значение для сетей 5G, поскольку радиоволны 5G не могут перемещаться на большие расстояния из-за более высоких частот 5G

Для реализации системы важно на улице располагать передатчики на высоте выше двухэтажных автобусов. На практике это означает размещение аппаратуры на осветительных столбах, что привело даже к массовым судебным спорам (о цене и праве) в Великобритании.

Для чего мы будем использовать 5G?

Первое изменение, которое почувствуют потребители – это банальное увеличение пропускной способности беспроводного интернета в сотовых сетях. Во-вторых, уже упоминалось использование одновременно большего количества устройств, которые смогут общаться между собой и с другими удаленными сетями.

Коммерческий сектор также сможет использовать все преимущества новой сети. Низкие задержки и высокая скорость при одновременном увеличении пропускной способности сети, позволят использовать, например, очки виртуальной реальности и интеллектуальные устройства для работы в производственных цехах с тысячами сотрудников одновременно.

5G также будет полезен в тех случаях, когда нужно использовать сенсорные системы, например, в сельскохозяйственном секторе. Они смогут отслеживать состояние субстрата на постоянной основе, например, наличие вредителей или появление заболеваний и использование пестицидов в конкретной точке, а не для целых полей. Времена автономных автомобилей, которые будут передвигаться по улицам, также становятся гораздо ближе к нам. А чем больше датчиков и сенсоров они будут использовать, тем безопаснее будет их работа. И все эти данные необходимо передавать через быстрые и надежные мобильные сети.

Медицина в конце концов. Задержка в 1 миллисекунду позволит медикам недалекого будущего выполнять сложные и точные операции удаленно, с помощью роботов. Врач сможет оперировать пациентов на другом конце света практически в реальном времени.

Вред сетей 5G: мифы или реальность?

В период распространения COVID-19 все чаще возникают мнения о том, что главной причиной пандемии стали вышки 5G. Но есть ли реальный вред 5G для здоровья, и существует ли защита от 5G.

Опасность для человека

В виду накаляющейся эпидемиологической обстановки в мире нередко встречаются сообщения о том, что 5G излучение является крайне вредным для здоровья человека. Предположения строятся на нескольких тезисах:

• импульсная волна, задействованная в новой технологии, сильнее излучения непрерывной волны;
• частоты новой технологии способствуют глубокому проникновению электромагнитных лучей;
• вред 5G для человека изучен мало.

Так нужна ли защита от 5G излучения? Если верить пользователям, которые устраивают истерику вокруг технологии, то да. Но дело в том, что мифы о смерти птиц и ухудшении здоровья животных распространяются анонимными источниками, которые не предлагают никаких доказательств.

Коронавирус и 5G

Помимо слухов о воздействии технологии на общее состояние здоровья в сети появляются сообщения о том, что существует прямая связь коронавируса и 5G. Массовая истерика началась с публикации статьи в бельгийской газете Het Laatste Nieuws. Местный врач дал изданию интервью, в котором обозначил вред 5G для здоровья.

Это заявление могло бы пройти, как очередное высказывание сумасшедшего человека, но информацию подхватили другие издания, а также видеоблогеры. Некоторые из них заявляли, что коронавирус и 5G непосредственным образом связаны между собой. Ведь строительство первых вышек началось в городе Ухань, откуда свой старт взяла эпидемия COVID-19. После заявлений некоторых «специалистов» не особо умные люди бросились сжигать вышки 5G.

Но все предположения, затрагивающие коронавирус и 5G, легко разбить тем, что COVID-19 в том числе активно распространяется в странах, где еще даже не начинали ставить вышки сетей пятого поколения. Поэтому вред 5G для человека – не более чем глупый миф.

Опасность для окружающей среды

Если защита от 5G излучения человеку не нужна, то как влияют волны новой технологии на окружающую среду? На митинге в Швеции против 5G бывший редактор ООН Клэр Эдвардс заявила, что из-за сетей пятого поколения вскоре с лица земли исчезнут все насекомые.

В слова женщины, сказанные на родине Греты Тунберг, можно было бы поверить, если бы не ее репутация. В частности, высказывания Клэр о том, что якобы насекомые используют 5G антенны, неоднократно опровергались настоящими учеными.

Таким образом, вся истерия вокруг новых сетей, не имеет под собой никакого основания. Человеку и окружающей среде не нужна защита, 5G излучение является абсолютно безопасным. В мире существует большое количество научно доказанных факторов, которые по-настоящему влияют на экологию.

Намного более актуальным кажется вопрос о том, когда все-таки произойдет запуск 5G в России.

Что такое 5G

Операторы связи и производители телеком-оборудования постоянно ищут возможности увеличить скорость беспроводной передачи данных. Результаты этой работы регулярно оформляются как новое поколение пакета стандартов сотовой связи. Текущую стадию называют пятым поколением — 5G, однако прогресс не стоит на месте и уже сейчас можно услышать даже про шестое поколение сетей.

Сеть 5G должна заменить используемые сейчас сети 2G и 4G. Преимущества нового стандарта: многократно возросшая скорость передачи данных и пропускная способность, подключение большего числа устройств, небольшая задержка сигнала (до 1 миллисекунды), низкое энергопотребление.

Что такое 5G?

5G является аббревиатурой стандарта сотовой связи пятого поколения. Сама мобильная сеть была принципиально разработана еще в 50-х годах прошлого века, когда были испытаны первые устройства двусторонней радиосвязи. Каждое последующее поколение сети, включая 5G, продолжает использовать радиоволны для связи и передачи данных.

5G является прямым преемником используемого в настоящее время стандарта 4G. Новый стандарт был разработан для поддержки гораздо большего числа клиентских устройств на единицу площади. Даже самая быстрая сеть 4G не может обрабатывать столько же устройств, сколько 5G. Дело в том, что речь идет о миллионе приемников на каждый квадратный километр. Это означает, что можно будет без проблем пользоваться Интернетом на стадионах, звонить дальним родственникам с многолюдной площади в канун Нового года или управлять роботизированной фабрикой, где беспроводные приемопередатчики расположены на каждом шагу.

5G также означает более высокую пропускную способность – до 20 гигабит в секунду. Это в 60 раз больше, чем нынешние 4G-сети, и в 20 раз больше, чем гигабайтные оптические волокна, которые очень популярны в наше время в качестве магистральных сетей передачи данных.

Умные города

В умных городах сверхнизкая задержка передачи данных в сетях 5G будет иметь решающее значение для интеллектуальных энергосистем и подключенной инфраструктуры. Это не только улучшит качество государственных и коммунальных услуг, но и повысит общественную безопасность. Уже сейчас в Барселоне (Испания), Колумбусе (штат Огайо, США) и Сингапуре используются интеллектуальные уличные фонари и датчики, которые отслеживают такие вещи, как качество воздуха, наличие парковочных мест и сбор мусора.

Для обеспечения безопасности в умных городах датчики мгновенно оповещают о произошедших преступлениях

Колумбус, работающий по гранту Министерства транспорта США, уже внедряет и тестирует приложения, которые применяются для снижения пробок, автоматически сообщают о необходимости ремонта дорог и обеспечивают связь между беспилотными автомобилями. Так что, «умные» города – это уже не будущее, а вполне себе настоящее.

Потенциальные технологии в стандарте 5G

1) Массивные MIMO

Технология MIMO означает использование нескольких антенн на приемопередатчиках. Технология, успешно применяемая в сетях четвертого поколения, найдет применение и в сетях 5G. При этом если в настоящее время в сетях используется MIMO 2×2 и 4×4, то в будущем число антенн увеличится. Эта технология имеет сразу два весомых аргумента для применения: 1) скорость передачи данных возрастает почти пропорционально количеству антенн, 2) качество сигнала улучшается при приеме сигнала сразу несколькими антеннами за счет разнесенного приема (Receive Diversity).

2) Переход в сантиметровый и миллиметровый диапазоны

На данный момент сети LTE работают в частотных диапазонах ниже 3,5 ГГц. Для полноценного функционирования сетей мобильной связи стандарта 5G необходимо разворачивать сети в более свободных высокочастотных диапазонах. При повышении частоты, на которой передается информация, уменьшается дальность связи. Это закон физики, обойти его можно лишь повышая мощность передатчика, которая ограниченная санитарными нормами. Однако считается, что базовые станции сетей пятого поколения будут располагаться плотнее, чем сейчас, что вызвано необходимостью создать гораздо бОльшую емкость сети. Преимуществом диапазонов десятков ГГц является наличие большого количества свободного спектра.

Подробнее вопросы выделения частотного спектра в 5G рассмотрены в следующих статьях:

Частоты для 5G. Преимущества и недостатки использования частот ниже 6ГГц и выше 6ГГц

Сети 5G: текущее состояние и перспективы развития. Интервью с автором книги «Мобильная связь на пути к 6G» Антоном Степутиным

3) Мультитехнологичность

Для обеспечения высококачественного обслуживания в сетях 5G необходима поддержка как уже существующих стандартов, таких как UMTS, GSM, LTE, так и других, например, Wi-Fi. Базовые станции, работающие по технологии Wi-Fi могут использоваться для разгрузки трафика в особо загруженных местах.

4) D2D (Device-to-device)

Технология device-to-device позволяет устройствам, находящимся неподалеку друг от друга, обмениваться данными напрямую, без участия сети 5G, через ядро которой будет проходить лишь сигнальный трафик. Преимуществом такой технологии является возможность переноса передачи данных в нелицензируемую часть спектра, что позволит дополнительно разгружать сеть. 

 

Абонентские модули 5G SIMCom Wireless Solutions

Линейка 5G модулей SIMCom Wireless Solutions sub6G («а» и «б») и sub6G+mmWave («в» и «г»)

Основные характеристики 5G модулей SIMCom Wireless Solutions

	SIM8200G	SIM8200EA-M2	SIM8300G-M2
Спецификация 3GPP	Rel.15
NSA/SA	+
Скорость передачи данных	mmWave	нет	до 7 Гбит/сек (скачивание), до 3 Гбит/сек (выгрузка)
sub-6G	до 4 Гбит/сек (скачивание), до 450 Мбит/сек	до 4 Гбит/сек (скачивание), до 300 Мбит/сек	до 4 Гбит/сек (скачивание), до 600 Мбит/сек (выгрузка)
LTE	до 2 Гбит/сек (скачивание), до 150 Мбит/сек (выгрузка)	до 2.4 Гбит/сек (скачивание), до 200 Мбит/сек (выгрузка)
HSPA+	до 42 Мбит/сек (скачивание), до 5.76 Мбит/сек (выгрузка)
Частоты	5G NR mmWave	—	—	n257/n258/n260/n261
5G NR Sub6G	n1/n2/n3/n5/n7/n8/n12/n20/n25/n28/n40/n41/n66/n71/n77/n78 (n79 у SIM8200G и SIM8300G-M2)
LTE-FDD	B1/B2/B3/B4/B5/B7/B8/B12/B13/B14/B17/B18/B19/B20/B25/B26/B28/B29/B30/B32/B66/B71
LTE-TDD	B34/B38/B39/B40/B41/B42/B43/B48 (B46 у SIM8300G-M2)
WCDMA	B1/B2/B3/B4/B5/B8
GNSS	ГЛОНАСС, GPS, Beidou, Galileo, QZSS
Интерфейсы	USB2.0, USB3.1, UART, PCIe Gen3.0, USIM, I2S/PCM, I2C, xGPIO, SPI, ADC, RGMII, SDIO3.0, PMI, WiFi	USB2.0, USB3.1, PCIe Gen3.0, 2xUIM, I2S/PCM, I2C, xGPIO	USB2.0, USB3.1, PCIe Gen3.0,USIM, I2S/PCM, I2C, xGPIO
Количество антенн	8	6	14
Встроенные протоколы	NDIS/RNDIS/PPP/TCP/IPv4/IPv6/Multi-PDP/FTPS/HTTPS/DNS/SSL/TLS
Голосовые вызовы	VoNR, VoLTE, CSFB
Обновление ПО	Через USB или FOTA
Размеры	41.0 мм Х 43.6 мм	30.0 мм Х 52.0 мм	30.0 мм Х 52.0 мм
Напряжение питания	3.3…4.3 В
Диапазон температур	-30…+85 C

5G-USB Dongle UM80 на базе SIM8200EA-M2Антенные модули миллиметрового диапазона QTM525-2 (а) и QTM527-2 (б)Подключение 4 sub6G антенн и 4 модульных антенн к модулю 5G на плате устройства

Внедрение 5G способствует распространению коронавируса?

Человеческая глупость зачастую не знает границ. Некоторые эксперты, политики и блогеры связывают системы 5G с появлением эпидемии коронавируса. Но просто так совпало. Между этими событиями нет причинно-следственной связи. В настоящее время системы 5G находятся на стадии начальных испытаний, а эпидемия COVID-19 уже охватила почти всю Землю.

Утверждение о том, что внедрение 5G может влиять на распространение COVID-19 далеко от истины. Оно все чаще выдвигается сторонниками теории заговора и может иметь опасные последствия далеко за пределами телекоммуникационной отрасли. Дело в том, что ложные заявления и профанация могут в итоге привести к угрозе здоровья и безопасности населения, поскольку общественность может перестать прислушиваться к советам реальных экспертов в области здравоохранения, что особенно опасно во время пандемии.

В этой теории заговора “COVID-19 и 5G” отсутствуют какие-либо достоверные доказательства или аргументированные факты. Например, мы наблюдали интенсивную вспышку COVID-19 в Иране, стране, которая даже и не собиралась внедрять оборудование 5G. В то же время Южная Корея, являясь крупнейшей в мире страной по количеству развертывания сетей 5G, смогла эффективно сдержать вспышку с помощью мер общественного здравоохранения.

Как упоминалось ранее, 5G работает в полосе низких частот (700 МГц), средней полосе (3,5 ГГц) и высокой полосе (миллиметровый диапазон) и все эти спектры использовались ранее для других служб – еще до начала развертывания 5G станций.

Частотный спектр 700 МГц традиционно используется для телевизионного вещания, но в настоящее время он повторно используется для 5G. Хотя телевизионные передатчики в основном расположены на вершинах холмов вдали от скопления людей или на специальных телевизионных вышках, их мощность передачи на порядок выше, чем у сотовых базовых станций. Это делается для более широкого распространения сигнала, поскольку телевизионным приемникам не нужно передавать сигналы обратно на вышку. Даже при очень высокой мощности радиопередачи, телевизионные антенны по-прежнему работают в пределах безопасной для человека ЭДС.

Кроме того, средняя полоса частот была использована для беспроводных услуг широкополосной сети и является предпочтительной в Европе. Средняя полоса очень близка к частоте 4G 2,6 ГГц и находится между двумя частотами Wi-Fi 2,4 ГГц и 5 ГГц, а миллиметровая полоса используется для служб исследования Земли. Ее используют спутники уже более 60 лет.

В истории человеческой цивилизации новые технологии часто ассоциировались с протестами, особенно сильно они “возбуждают” необразованных людей, которые не имеют достаточных знаний в конкретной области. Есть много случаев, похожих на случаи с вышками 5G. Страх перед базовыми станциями GSM в начале 90-х годов на постсоветском пространстве является одним из таких примером.

Несомненно, более вредным для окружающей среды и здоровья человека является загрязнение и отравление воздуха парами отопительных и энергетических систем и выхлопных газов автомобилей. Подсчитано, что во многих странах десятки тысяч человек умирают каждый год от различных болезней и вирусов. Но еще ни разу не было зафиксировано медицински доказанной смерти человека из-за использования мобильной связи. В этом отношении системы 5G ничем не отличаются от сетей предыдущих поколений.

Энергетика и коммунальное хозяйство

Энергетические установки требуют постоянного обслуживания, от этого зависит их правильное функционирование и безопасность. Быстрая и надежная связь 5G позволит непрерывно следить за системами с помощью датчиков (детекторы утечек на трубопроводах и др.). Это значительно сократит потребность во вмешательстве человека и повысит безопасность энергосистем.

5G улучшит удаленный мониторинг энергетических объектов, таких как ветряные электростанции и солнечные фермы

Благодаря масштабному подключению большего числа устройств в рамках растущего Интернета вещей (IoT) энергетические компании смогут работать эффективнее и лучше обслуживать клиентов. Например, использование интеллектуальных счетчиков обеспечит поставщикам и клиентам онлайн-доступ к данным и аналитике потребления энергии, что позволит экономичнее распределять ресурсы. По оценкам Европейской комиссии, к 2020 году будет выпущено уже около 200 млн интеллектуальных счетчиков электроэнергии и 45 млн «умных» газовых счетчиков. При этом рассчитано, что примерно у 72% потребителей в Европе будут интеллектуальные счетчики электроэнергии и у 40% — газа.

Что будет с 5G в России

В России перспективы развертывания 5G не так радужны: отставание нашей страны в развитии сетей пятого поколения неминуемо, и наверстать его, скорее всего, будет очень сложно.

Дело в том, что стандарт 5G включает в себя три типа диапазонов частот: low-band (600–700 МГц), mid-band (2,5–3,7 ГГц) и high-band (24–39 ГГц). Последние две — приоритетные с точки зрения скорости. Но в России они заняты силовыми ведомствами и «Роскосмосом». Высокочастотный диапазон обеспечивает максимальное покрытие и высокие скорости связи, и без него освоение 5G в России практически бессмысленно: на low-band-частотах, по данным Verizon, сеть пятого поколения будет иметь примерно такую скорость, как сеть 4G.

В национальный проект «Цифровая экономика» включено развёртывание 5G до 2024 года, запланирован также пилотный проект в Москве. Однако без расчистки высокочастотного диапазона вся эта работа может по большей части прекратиться, так как для конечного пользователя существенной разницы между 4G и 5G не будет, и поэтому оправдать инвестиции в сотни миллиардов рублей не получится. При этом конкретно по высокочастотному диапазону сроков реализации не приводится.

В декабре 2019 года операторы связи, планирующие внедрение 5G (МТС, «Мегафон», «Вымпелком» и «Ростелеком») объединились в совместное предприятие (СП), а Минкомсвязи уже начал прорабатывать тему выделения частот под 5G. Из проекта следует, что операторам могут выделить необходимые частоты, если долю в их СП получит государство.

Но пока о массовой расчистке необходимого диапазона для гражданской отрасли говорить рано, поскольку проект концепции ещё не утверждён и сроки его реализации не ясны.