Обзор 5G. История мобильной связи

Добро пожаловать в удивительное путешествие трансформаций, которые принесет с собой 5G. Эта технология дает нам инструменты для революционного изменения мира, каким мы его знаем сегодня.

Многие из нас задаются вопросом о различных поколениях технологий, наиболее известными из которых являются 3G, 4G и 5G. Если рассматривать эти термины просто как аббревиатуры, они могут показаться лишь очередным шагом в эволюции "G". Однако, если взглянуть на них через призму их влияния на нашу повседневную жизнь, мы сможем не только понять, но и ощутить эти изменения.

Поскольку каждое из этих поколений технологий существует более десятилетия, с большим перекрытием в периодах их использования, реальные сценарии применения каждой из них остаются несколько абстрактными для обычного потребителя. Часто они кажутся немного размытыми.

Тем не менее, давайте сосредоточимся исключительно на том влиянии, которое эти технологии оказали на нашу жизнь, и на том, как конечный пользователь воспринимает их, что напрямую связано с технологиями, стоящими за ними.

История мобильной связи. В 1980-х годах мир связи был перевернут с появлением 1G. Сама возможность отказаться от проводных стационарных телефонов и общаться по беспроводной связи сделала эту технологию популярной. Это также ознаменовало начало эры мобильной связи — свободы общения с кем угодно и откуда угодно. Устройства назывались "мобильными телефонами" просто потому, что пользователь мог быть мобильным с телефоном в руках. Все последующие поколения технологий стали называться мобильными.

Затем наступили 1990-е, а с ними и 2G — второе поколение мобильной связи. Главным отличием от первого поколения стал переход к цифровой связи, в отличие от аналоговой, использовавшейся ранее. Помимо значительного уменьшения размеров устройств и поддержки голосовых вызовов, в этом поколении появилась услуга коротких сообщений (SMS), которая быстро стала популярной. Уверен, некоторые из вас помнят времена, когда "SMS-шутки" были в моде.

С наступлением нового тысячелетия пришло 3G. В это же время Всемирная паутина стремительно набирала популярность, а количество пользователей росло экспоненциально. Электронная почта стала неотъемлемой частью жизни как корпоративных, так и обычных пользователей. Более высокие скорости передачи данных позволили поддерживать электронную почту, доступ в интернет и различные популярные мессенджеры, такие как "Blackberry Messenger". Еще одним важным нововведением этого поколения стала возможность видеозвонков.

Рисунок 1-1. Эволюция мобильности

В 2010 году использование 4G быстро распространилось по всему миру. Это была полностью цифровая сеть, основанная на передаче данных. Впервые голосовые вызовы стали осуществляться через IP-сети, хотя на ранних этапах внедрения все еще была возможность переключения на 3G для голосовой связи. LTE оказался чрезвычайно успешным, предоставляя более высокие скорости интернета, чем когда-либо прежде. Это полностью изменило наш образ жизни. Смартфоны захватили рынок, бизнес перешел в онлайн, а потребители получили возможность покупать и продавать через интернет. Онлайн-игры стали популярными, навигационные приложения в реальном времени позволили создавать новые сервисы, такие как приложения для вызова такси, а развлекательный контент стало возможно смотреть онлайн. Именно тогда появились современные поставщики контента.

С завершением последнего десятилетия и началом 2020-х годов мы станем свидетелями появления пятого поколения мобильных сетей — 5G. Как мы уже видели, каждое поколение инициировало трансформацию в способах потребления данных и открывало путь для инновационных приложений. 5G следует рассматривать как технологию-энabler, которая поможет нам реализовать мир, похожий на сцены из научно-фантастических фильмов. Мы также увидим, как революция 5G в мировой связи будет управлять множеством функций:

1. eMBB: улучшенная мобильная широкополосная связь.
2. URLLC: сверхнадежная связь с низкой задержкой.
3. mMTC: массовая связь между устройствами.

Технология 5G обеспечит более высокие скорости, чем любое из предыдущих поколений. Это откроет широкие возможности как для потребителей, так и для отраслей промышленности в использовании различных приложений. Ожидается, что 5G обеспечит скорость до 10 Гбит/с и задержку в 1 мс или меньше. Это позволит операторам связи предоставлять больше емкости, что сделает возможным использование ресурсоемких приложений. Согласно стандартам, 5G изначально ориентирован на сверхнадежность и предусматривает отсутствие потери соединения, что делает его пригодным для критически важных приложений, таких как удаленная хирургия в здравоохранении.

Благодаря низкой задержке и связи между устройствами, 5G ожидается широкое использование на производственных площадках для связи между роботами. Это приведет к смене парадигмы и значительному улучшению в коммуникации между транспортными средствами, инфраструктурой, людьми и транспортными средствами. 5G откроет путь для массовой автоматизации в промышленности, обеспечивая надежную связь между роботами. Умные города потребуют масштабной связи IoT, встроенной в 5G. Концепции, такие как network slicing для IoT, уже четко определены и стандартизированы.

Рисунок 1-2. демонстрирует некоторые сценарии использования 5G, определенные спецификациями 3GPP.

Автономные транспортные средства будут передавать огромные объемы данных. Для более легкой обработки на удаленных серверах им также потребуется сверхнизкая задержка для связи между транспортными средствами, чтобы быстро принимать решения на основе взаимодействия с другими автомобилями или сигналами.

5G также предусматривает интеграцию со спутниковой связью для использования в удаленных местах и в различных отраслях.

Одним из основных драйверов для 5G является рост числа IoT-устройств и внедрение edge computing. Услуги контента становятся все более популярными, и 5G определяет четкие способы внедрения мобильных edge computing для удовлетворения растущего спроса на высококачественное видео на высоких скоростях, например, путем размещения контента ближе к пользователю и кэширования популярного контента.

Прежде чем мы углубимся в функции, которые предоставит 5G для создания нового мира приложений, давайте взглянем на результаты рыночного исследования, опубликованного Allied Market Research (см. Рисунки 1-3 и 1-4).

Рисунок 1-3. График применения (источник: Allied Market Research)

Рисунок 1-4. Рынок технологий в разбивке по конечному использованию (Источник: Allied Market Research)

Согласно отчету, опубликованному на их сайте, рынок технологий 5G оценивался в $5,53 млрд в 2020 году и, как ожидается, достигнет $667,90 млрд к 2026 году.

Ниже приведены некоторые результаты исследований, разделенные по категориям: связь, приложения и конечное использование.

- Графики приложений показывают тенденции внедрения в различных областях, таких как подключенные автомобили, мониторинг и отслеживание, промышленная автоматизация, умное видеонаблюдение с использованием дронов, виртуальная (VR) и дополненная реальность (AR), а также улучшенные видеоуслуги.

- Графики конечного использования показывают внедрение в промышленности, включая производство, автомобилестроение, энергетику и коммунальные услуги, транспорт и логистику, здравоохранение, государственный сектор, медиа и развлечения, а также другие отрасли.

Одним из ключевых факторов для промышленного внедрения частных сетей 5G является простота реализации и значительное снижение CAPEX. 5G может быть развернута на коммерческом оборудовании (COTS), что устраняет зависимость от дорогостоящего специализированного оборудования, которое требовалось для предыдущих сетей, таких как 3G.

Сведения об авторах и источниках:

Автор: Себастьян Лэйн

Источник: ChatGPT для учителей. Комплексное руководство

Данные публикации будут полезны для учителей и преподавателей образовательных учреждений.