Покоління мобільних пристроїв змінюють одне одного приблизно кожного десятиліття. У 1980-х з’явилась перша генерація стільникових телефонів, які працювали ще на аналогових технологіях. Коли на початку 1990-х з’явилась друга генерація, аналогові технології поступились цифровим. З приходом 3-го покоління у 2000-х, мобільні пристрої замість комутації каналів перейшли до ефективнішої комутації пакетів, у якій інформація у мережі розподіляється пакетами даних. Ще через десятиліття, біля 2010-х, з’явилось четверте покоління, яке оволоділо технологією IP (Інтернет-протоколу), унаслідок якої мобільні пристрої одержали швидкісний, широкосмуговий доступ до Інтернету. З огляду на минулі події, пришестя п’ятої генерації – 5G – потрібно очікувати в районі 2020 р.
На сьогодні триває активна дискусія про те, яким буде формат 5G. Мобільні компанії поспішають, адже такі важковаговики з інших сфер, як Google і Facebook, активно наступають на їхню традиційну галузь. Нині можна достеменно сказати одне: 5G має дати собі раду з попитом на миттєве і повсюдне під’єднання. Це значить, що майбутні мережі повинні мати «затримку» або час під’єднання не довше 5 мілісекунд. Для порівняння, чинні 4G-пристрої потребують 50 мілісекунд, а все ще поширені 3G-технології – 500 мілісекунд.
Іншою вимогою є трафік на рівні, як мінімум, 1 гігабіт за секунду. Нинішні 4G-мережі, які працюють на технологіях, званих «технологіями тривалої еволюції» (LTE), можуть дати собі раду з 10-100 мегабітами за секунду. Лише невелика кількість сьогоднішніх мобільних операторів перейшла до т. зв. «передових LTE технологій» (advanced LTE), чия пікова швидкість становить 1 гігабіт за секунду, а в реальних умовах, як правило, тримається на рівні 250 Мбіт за секунду. Якщо брати до уваги десятикратне покрашення стандартів між поколіннями, збільшення швидкості до 1 Гбіт/сек виглядає цілком реальним. Можливо, з поступом технології можна очікувати навіть 10 Гбіт/сек. Прогнозують, що це суттєво диверсифікує різноманіття пристроїв на ринку.
Прискорення наявним «передовим LTE технологіям» слід очікувати від двох технологій – агрегації носіїв (carrier aggregation) та MIMO (multiple input / multiple output – «кілька входів / кілька виходів»). Ці технології не є цілком нові, однак саме від них очікують ключової ролі у пришесті 5G.
«Агрегація носіїв» – це спосіб пришвидшення завантаження даних шляхом об’єднання сигналів з кількох навколишніх базових станцій, а не лише від однієї найпотужнішої поблизу. Ця технологія дозволяє об’єднувати різні частоти, які використовують різні мобільні оператори.
МІМО працює шляхом одночасної передачі кількох потоків даних через 2 і більше антен. Пристрій, обладнаний MIMO, здатен приймати усі вхідні сигнали, а не лише один найсильніший. Сьогоднішні технології МІМО дозволяють використовувати 3-4 антени на вході та виході сигналу, однак прогнозують збільшення кількості антен у майбутньому до десятків, а то й сотень. Як наслідок, стрімко зросте швидкість завантаження та ефективність використання доступного спектру частот.
Слід ще вирішити, про який спектр йтиме мова. Сьогодні бездротові пристрої працюють у залюдненому діапазоні від 700 МГц до 2,6 ГГц. Однак не слід очікувати розвантаження мережі, якщо 5G-пристрої займуть діапазон, який сьогодні використовують 3G і 4G. Оператори мобільного зв’язку і надалі будуть змушені надавати свої послуги мільйонам користувачів, які одразу не змінили свої девайси на новіші й, можливо, не мінятимуть їх ще роками.
Найкращий вибір для 5G – це буде перейти від сьогоднішніх ультракоротких хвиль до сантиметрових (3 –30 ГГц) і навіть міліметрових (30-300 ГГц). Сьогодні ці частоти використовує супутникове телебачення, радіорелейний зв’язок, авіарадари, радіоастрономія та аматорське радіо.
У більшості країн світу частоти понад 60 ГГц можна використовувати без ліцензії. Згідно зі стандартом 802.11 ad, спільнота Wi-Fi планує використовувати цю смугу для передачі високороздільного відео в межах дому. У типових конфігураціях вона дозволяє генерувати передачу даних біля 6 Гбіт/сек на невеликі відстані, однак компанія Nokia в лабораторних умовах досягнула швидкості у 115 Гбіт/сек.
Існують, щоправда, недоліки. Такі високі частоти блокуються стінами і навіть людьми, які потраляють у зону сигналу. Також їх поглинає атмосфера (хоча цей ефект відчутний лише на великих відстанях –100 м. і більше), а міць сигналу може послабити дощ.
Як наслідок, 5G потребуватиме набагато більшої кількості базових станцій, ніж теперішні стільникові вишки. Щоб дати раду з новою технологією, буде потрібно сотні таких пристроїв, які повинні заповнити прогалини в зоні теперішніх стільникових башт.
The Economist, 23/05/2015
Зреферував Євген Ланюк
06.06.2015