Что такое 5 г?

5G реально (едва) реально

Гонка до 5G продолжается. Все четыре крупных американских оператора теперь имеют некоторую форму беспроводной связи 5G, хотя ее развертывание ограничено лишь в нескольких городах, в основном с использованием дорогих телефонов, которые не будут поддерживать будущие общенациональные сети 5G. Мы отслеживаем развертывание ежемесячно на нашей странице «Гонка до 5G».

Первые выпуски 5G больше похожи на публичное бета-тестирование, чем на конечный продукт. AT & T, Verizon и T-Mobile используют технологии, которые перемещаются на расстояние около 600 футов от сотовой станции, что означает, что покрытие невелико. Все четыре оператора ожидают обновления своих базовых станций, что улучшит покрытие, скорость и надежность. Примерно в конце этого года или начале 2020 года AT & T, Verizon и T-Mobile намерены запустить сети 5G, которые используют существующий спектр 4G, который будет иметь более медленные скорости, но более широкий охват.

Мы проверили AT & T в Далласе и Лас-Вегасе; Спринт в Далласе и Нью-Йорке; Веризон в Чикаго и Провиденсе; и T-Mobile в Нью-Йорке. Каждый месяц мы наблюдаем лучшую производительность и новые устройства. В настоящее время в продаже имеются точки доступа 5G от AT & T, Sprint и Verizon, три модели телефонов 5G от LG и Samsung, а также дополнительный мод Moto для телефонов Motorola.

Это грязно. Это очень первые дни. И если вам нравятся новые технологии, это очень увлекательно.

5G - это инвестиции в следующее десятилетие, и в предыдущих мобильных переходах мы наблюдали большинство крупных изменений спустя годы после первого анонса. Взять, к примеру, 4G. Первые телефоны 4G в США появились в 2010 году. Но виды приложений 4G, которые изменили наш мир, появились только позже. Snapchat появился в 2012 году, а Uber получил широкое распространение в 2013 году. Видеозвонки по сетям LTE также получили широкое распространение в США примерно в 2013 году.

Таким образом, следуя этому плану, пока мы получаем немного 5G прямо сейчас, вы должны ожидать, что большие приложения 5G появятся примерно в 2021 или 2022 году. До этого момента все будет сбивать с толку, так как беспроводные операторы будут обманывать клиентов и разум., 5G означает сотовую беспроводную связь пятого поколения, и первоначальные стандарты для нее были установлены в конце 2017 года. Но стандарт не означает, что все 5G будут работать одинаково, или что мы даже знаем, какие приложения 5G будут поддерживать. Там будет медленно, но отзывчиво 5G, и быстрый 5G с ограниченным покрытием. Позвольте нам провести вас по кроличьей норе 5G, чтобы дать вам представление о том, на что будет похож предстоящий мир 5G.

1G, 2G, 3G, 4G, 5G

Прежде всего, если вы слышите о 5G Wi-Fi или телефонах AT & T "5G E", они не являются сотовыми 5G. Вот полный объяснение 5G против 5G E против 5 ГГц: в чем разница?

И если вы слышите, что 5G означает башни миллиметрового диапазона на каждом фонарном столбе, это не так. Вот почему некоторые американские операторы предпочитают внедрять его прямо сейчас, но это не обязательная или обязательная форма 5G. (Например, Sprint делает 5G совершенно иначе, как я объясню ниже.)

Буква G в этом 5G означает поколение беспроводных технологий. В то время как большинство поколений были технически определены своими скоростями передачи данных, каждое из них также отмечалось перерывом в методах кодирования или «радиоинтерфейсах», которые делают его несовместимым с предыдущим поколением.

1G был аналог сотовой связи. Технологии 2G, такие как CDMA, GSM и TDMA, были первым поколением технологий цифровой сотовой связи. Технологии 3G, такие как EVDO, HSPA и UMTS, обеспечивают скорость от 200 кбит / с до нескольких мегабит в секунду. Технологии 4G, такие как WiMAX и LTE, стали следующим несовместимым шагом вперед, и теперь они расширяются до сотен мегабит и даже скоростей на гигабитном уровне.

5G привносит в таблицу три новых аспекта: большую скорость (для перемещения большего объема данных), меньшую задержку (для большей отзывчивости) и возможность одновременного подключения гораздо большего количества устройств (для датчиков и интеллектуальных устройств).

Сама радиосистема 5G, известная как 5G-NR, не совместима с 4G. Но для начала всем устройствам 5G в США потребуется 4G, потому что они будут опираться на него для установления начальных подключений, прежде чем торговать до 5G, где это доступно. Это технически известно как «автономная» или NSA сеть. Позже наши сети 5G станут «автономными» или SA, не требующими покрытия 4G для работы. Но это несколько лет.

4G продолжит улучшаться со временем. Модем Qualcomm X24, встроенный в большинство флагманских телефонов 2019 Android, поддерживает скорость 4G до 2 Гбит / с. Реальные преимущества 5G будут заключаться в огромной емкости и малой задержке, выходящей за рамки, которых могут достичь технологии 4G.

Этот симбиоз между 4G и 5G привел к тому, что AT & T немного увлекся своей сетью 4G. Оператор начал называть свою сеть 4G «5G Evolution», потому что видит улучшение 4G как важный шаг к 5G. Это верно, конечно. Но эта формулировка предназначена для того, чтобы сбить с толку менее информированных потребителей, полагая, что 5G Evolution - это 5G, когда это не так.

Какая частота?

Вероятно, самые горячие и запутанные дебаты вокруг 5G связаны с тем, на каких частотах он работает. 5G в основном работает в эфире двух типов: ниже и выше 6 ГГц.

Низкочастотные сети 5G, которые используют существующие сотовые и Wi-Fi-диапазоны, используют преимущества более гибкого кодирования и больших размеров каналов для достижения скоростей на 25–50 процентов лучше, чем LTE, согласно презентации исполнительного директора T-Mobile Карри Куоппамаки. Эти сети могут покрывать те же расстояния, что и существующие сотовые сети, и, как правило, не требуют дополнительных сотовых сайтов. Спринт, например, настраивает все свои новые сотовые сайты 4G как готовые к 5G, и он просто переключит коммутатор, когда остальная часть его сети будет готова.

Сельские сети, вероятно, будут придерживаться низкочастотного диапазона 5G, поскольку низкочастотные полосы имеют большой диапазон от вышек.

Чтобы получить сверхвысокую, мульти-гигабитную скорость, операторы сначала обращаются к более новым, гораздо более высоким частотам, известным как миллиметровая волна. Внизу в существующих сотовых диапазонах доступны только относительно узкие каналы, потому что этот спектр очень занят и интенсивно используется. Но на частотах 28 ГГц и 39 ГГц доступны большие широкие полосы спектра для создания больших каналов для очень высоких скоростей.

Эти полосы ранее использовались для транзитного соединения, соединяющего базовые станции с удаленными интернет-связями. Но они раньше не использовались для бытовых устройств, потому что портативная вычислительная мощность и миниатюрные антенны были недоступны. Сигналы миллиметрового диапазона также уменьшаются быстрее с расстоянием, чем сигналы более низкой частоты, и для огромного объема передаваемых данных потребуется больше подключений к стационарному Интернету. Таким образом, поставщики сотовой связи должны будут использовать множество небольших базовых станций с более низким энергопотреблением (обычно с выходной мощностью 2–10 Вт), а не с меньшими, более мощными макроэлементами (с выходной мощностью 20–40 Вт), чтобы предлагать мульти-гигабитные скорости в сетях миллиметрового диапазона. обещаю.

К счастью для них, операторы уже установили эти «маленькие ячейки» во многих крупных городах, чтобы увеличить пропускную способность в эпоху 4G. (Из окна моего офиса в Нью-Йорке я вижу несколько небольших сотовых сайтов.) В этих городах им просто нужно прикрутить дополнительное радио к существующему сайту, чтобы сделать его 5G. Однако в других местах идет борьба, когда у перевозчиков возникают проблемы с тем, чтобы убедить города позволить им добавлять небольшие ячейки в пригородные районы. Это похоже на предыдущую борьбу за создание сотовой связи вообще во многих из этих городов. При этом небольшие ячейки, как правило, гораздо менее мощные, чем макроэлементы, используемые в сотовых системах 2G - 4G: 2-20 Вт по сравнению с 20-40 Вт для макроэлементов.

За границей используется третий набор радиоволн, который может быть приятным местом: средняя полоса. Эти частоты, в диапазоне от 3, 5 ГГц до 7 ГГц, немного превышают текущие сотовые полосы, но имеют количество спектра (и скоростей), которое начинает выглядеть как миллиметровая волна. США отстают от других стран по среднечастотному спектру, потому что здесь они в настоящее время используются путаницей организаций, включая спутниковые компании и военно-морской флот, но есть некоторые усилия, чтобы освободить их.

Сетям среднего диапазона не потребуется столько сотовых станций, сколько миллиметровых волн, хотя они все равно будут довольно плотными; вероятно, каждый третий до полумили.

Как работает 5G

Как и другие сотовые сети, сети 5G используют систему сотовых станций, которые делят свою территорию на сектора и отправляют закодированные данные по радиоволнам. Каждый сотовый узел должен быть подключен к магистральной сети, будь то проводное или беспроводное соединение.

Сети 5G используют тип кодирования, называемый OFDM, который аналогичен кодированию, которое использует 4G LTE. Однако радиоинтерфейс рассчитан на гораздо меньшую задержку и большую гибкость, чем LTE.

Благодаря той же радиоволне, что и 4G, радиосистема 5G может повысить скорость примерно на 30 процентов благодаря более эффективному кодированию. Сумасшедшие гигабитные скорости, о которых вы слышите, заключаются в том, что 5G разработан для использования каналов гораздо большего размера, чем 4G. В то время как большинство каналов 4G имеют частоту 20 МГц, соединенные вместе до 160 МГц одновременно, каналы 5G могут иметь частоту до 100 МГц, а Verizon использует до 800 МГц одновременно. Это гораздо более широкое шоссе, но оно также требует больших, чистых блоков радиоволн, чем было доступно для 4G.

Вот где появляются более высокие частоты на коротких расстояниях в миллиметровых волнах. В то время как более низкие частоты заняты - 4G, телевизионными станциями, спутниковыми фирмами или военными - было огромное количество практически неиспользуемых более высоких частот, доступных в США, поэтому перевозчики могли бы легко строить широкие дороги для высоких скоростей.

Другие страны, такие как Канада и европейские страны, в первую очередь фокусируются на среднечастотных частотах, чуть превышающих существующие системы 4G, но в США эти частоты используются спутниковыми компаниями и военными.

Сети 5G должны быть намного умнее, чем предыдущие системы, поскольку они манипулируют намного большим количеством меньших ячеек, которые могут изменять размер и форму. Но даже с существующими макроэлементы Qualcomm говорит, что 5G сможет увеличить пропускную способность в четыре раза по сравнению с существующими системами, используя более широкую полосу пропускания и передовые антенные технологии.

Цель состоит в том, чтобы иметь гораздо более высокие скорости и гораздо более высокую пропускную способность на сектор при гораздо меньшей задержке, чем 4G. Участвующие органы стандартизации стремятся к скорости 20 Гбит / с и задержке 1 мс, после чего начинают происходить очень интересные вещи.

Различные операторы обещали развертывание 5G в городах по всей стране. Эта карта показывает некоторые из объявленных мест.

Кто когда запускает 5G?

Вы можете увидеть все текущие запуски городов 5G на наших картах Race to 5G.

21 декабря 2018 года AT & T запустила 5G в 12 городах с одной точкой доступа к мобильному Интернету - Netgear Nighthawk 5G. Он также продает Samsung Galaxy S10 5G и планирует продавать Note 10+ 5G. Он увеличил количество городов до 19 в апреле. AT & T, похоже, выделяет только несколько точек доступа в каждом городе и охватывает несколько кварталов в каждом городе. Только избранные, утвержденные бизнес-клиенты могут подписаться на его услуги. Кажется, что компания действительно хочет подождать, пока 5G не станет более распространенной, чтобы попытаться продать ее потребителям.

AT & T использует 39GHz спектр для его первоначального развертывания, а затем к концу этого года - около 28 ГГц, а затем - низкочастотный, прежний спектр 3G.

Sprint запустил 5G в четырех городах в конце мая, добавив Чикаго в июле и Лос-Анджелес, Нью-Йорк, Феникс и Вашингтон в августе. Поскольку он использует среднюю полосу, он имеет гораздо более широкое покрытие в своих городах, чем другие операторы, по крайней мере сейчас. Дальнейшие запуски, похоже, застряли в продолжающейся драме Sprint вокруг ее потенциального слияния с T-Mobile. Оператор продает точку доступа HTC Hub, а также телефоны LG V50, OnePlus 7 Pro 5G и Samsung Galaxy S10 5G.

В настоящее время Verizon имеет ограниченное количество мобильных сетей 5G в девяти городах и ограниченное количество домашних интернет-сетей в четырех. Он продает надстройку 5G, которая подходит для телефонов Moto Z2 Force, Z3 и Z4, а также для телефонов LG V50, Samsung Galaxy S10 5G, Galaxy Note 10+ 5G и точки доступа Inseego M1000.

Планы обслуживания Verizon 5G стоят на $ 10 больше, чем его безлимитные планы 4G (хотя пока это было отменено), для действительно неограниченных данных 5G без деприоритизации. Перевозчик в основном использует 28GHz спектр.

В июне компания T-Mobile запустила сеть 5G миллиметрового диапазона в шести городах с телефоном Galaxy S10 5G. Это включает в себя удивительно всеобъемлющий охват в Манхэттене, а также биты и бобы в других городах. В отличие от AT & T и Verizon, он предлагает карты покрытия. Компания заявляет, что запустит общенациональную сеть 5G с использованием низкочастотного спектра 600 МГц позже в этом году, но, как и в случае с Sprint, большая часть ее стратегии связана с тем, состоится ли слияние или нет. Эта сеть с низкой полосой частот, но не сеть с миллиметровыми волнами, будет поддерживаться предстоящей Galaxy Note 10 + 5G.

Скорость беспроводной сети зависит от того, сколько спектра вы можете использовать для нее. Поскольку T-Mobile использует только в среднем 31 МГц спектр на частоте 600 МГц, в отличие от сотен МГц, которые будут использоваться сетями миллиметрового диапазона, его сеть 5G в нижнем диапазоне будет немного быстрее, чем 4G, но не будет многократным гигабитом. Это все еще будет иметь низкий Задержка и многие аспекты подключения 5G, что делает его пригодным, например, для игр, автомобилей с автоматическим управлением и умных городов. В городах сеть миллиметровых волн будет очень быстрой.

«Мы увидим, как средние скорости начнут расти на десятки мегабит в секунду? Конечно», - сказал технический директор T-Mobile Невилл Рэй. «Мы бы хотели, чтобы средняя скорость увеличилась втрое, или перейти на 100 Мбит / с, но это путешествие, которое займет время в отрасли».

Какие телефоны 5G выходят?

Первый раунд телефонов 5G поддерживает только некоторые системы 5G, используемые в США, а разные модели поддерживают разные диапазоны! Поэтому, если вы хотите получить полное сочетание покрытия и скорости 5G, вам придется просидеть до следующей весны, вероятно, до выхода первых широкополосных телефонов 5G.

В настоящее время Samsung Galaxy S10 5G и Note 10+ 5G (на всех четырех носителях), LG V50 (на Sprint и Verizon) и Moto Mod для Moto Z3 и Z4 (на Verizon) - это все, что сейчас доступно., Большинство из этих телефонов фокусируются на коротких и высокоскоростных диапазонах. Note 10+ 5G для AT & T и T-Mobile будет работать в низкоскоростном диапазоне широкого охвата, но не в быстродействующем диапазоне. Это раздражающе сбивает с толку. Вот диаграмма Венна:

Многие другие компании, в том числе Huawei, OnePlus, ZTE, Oppo, Vivo и Xiaomi, производят телефоны 5G в 2019 году. Но ни один из этих телефонов не предназначен для США, и ни один из них не будет совместим с сетями США. Это большой мир там.

Мы думаем, что iPhone 5G появится в 2020 году, но не раньше.

Для чего 5G?

Большинство реальных демонстраций 5G, которые мы видели, просто вовлекают людей, которые очень быстро скачивают Netflix на свои телефоны. Такое использование - это просто ставки на столах, просто для построения сетей, чтобы в будущем могли развиваться более интересные приложения.

Домашний интернет 5G демонстрирует одно важное преимущество перед 4G: огромная емкость. Операторы не могут предложить домашний интернет 4G по конкурентоспособной цене, потому что на сотовых сайтах 4G недостаточно пропускной способности для 190 ГБ ежемесячного использования, которое ожидают большинство домов. Это действительно может усилить конкуренцию за домашний интернет в США, где, согласно отчету FCC за 2016 год, у 51 процента американцев есть только один вариант для домашнего интернета со скоростью 25 Мбит / с или выше. В свою очередь, Verizon заявляет, что сервис 5G будет действительно неограниченным.

Домашний интернет 5G также намного проще для операторов, чем для домашних оптоволоконных линий. Вместо того чтобы выкапывать каждую улицу, операторы просто должны устанавливать оптоволоконную сеть на сотовую станцию ​​каждые несколько кварталов, а затем предоставлять клиентам беспроводные модемы. Руководитель сети Verizon Никки Палмер сказал, что домашний интернет-сервис в конечном итоге будет предлагаться везде, где Verizon имеет беспроводную связь 5G, что обеспечит ему гораздо более широкую зону покрытия, чем оптоволоконная услуга FiOS оператора.

Во время поездки в Оулу, Финляндия, где есть центр разработки 5G, мы посетили хакатон 5G. Лучшие идеи включали сервис потоковой игры; способ сделать инсульт реабилитации через VR; умные повязки, которые отслеживают ваше заживление; и способ взаимодействия родителей с детьми, которые застряли в инкубаторах. Все эти идеи нуждаются в аспектах 5G с высокой пропускной способностью, низкой задержкой или с низким энергопотреблением и низкой стоимостью.

В прошлом году мы опросили стартапы 5G, которые Verizon выращивает в Нью-Йорке. В Открытой инновационной лаборатории оператора мы увидели беспроводные камеры видеонаблюдения с высоким разрешением, потоковую передачу игр и физиотерапию в виртуальной реальности.

Наш обозреватель Майкл Миллер считает, что 5G будет наиболее важным для промышленного использования, например, для автоматизации морских портов и промышленных роботов.

По словам нашего редактора Оливера Риста, машинам без водителя может понадобиться 5G, чтобы действительно начать действовать. Первое поколение автомобилей без водителя будет автономным, но будущие поколения будут взаимодействовать с другими автомобилями и умными дорогами для повышения безопасности и управления движением. В основном все на дороге будет говорить со всем остальным.

Для этого вам нужны очень низкие задержки. Хотя все машины обмениваются очень маленькими пакетами информации, они должны делать это практически мгновенно. Вот тут-то и возникает задержка в 5 миллисекунд играть, когда пакет данных стреляет прямо между двумя машины, или подпрыгивает от машины в маленькую камеру на фонарном столбе к другой машине. (Одна световая миллисекунда составляет около 186 миль, поэтому большая часть этой задержки в 1 мс все еще является временем обработки.)

• Что 5G сделает для сельских районов? Что 5G сделает для сельских районов?
• Гонка до 5G: обновление августа 2019 года Гонка до 5G: обновление августа 2019 года
• Спринт 5G перед запуском в Нью-Йорке расширяет покрытие, нуждается в скорости Спринт 5G перед запуском в Нью-Йорке получает охват, нуждается в скорости
• T-Mobile сигнализирует о том, что телефоны 5G идут быстрее T-Mobile сигнализирует о том, что телефоны 5G дешевле

Еще одним аспектом 5G является то, что он будет подключать гораздо больше устройств. В настоящее время модули 4G стоят дорого, потребляют много энергии и требуют сложных планов обслуживания, поэтому большая часть Интернета вещей застряла с Wi-Fi и другими домашними технологиями для потребителей, или 2G для бизнеса. 5G будет принимать небольшие недорогие устройства с низким энергопотреблением, поэтому он будет подключать к Интернету множество небольших объектов и различные типы датчиков окружающей среды.

А как насчет телефонов? Самое большое изменение, которое может принести 5G, - это виртуальная и дополненная реальность. Поскольку телефоны превращаются в устройства, предназначенные для использования с гарнитурами VR, очень низкая задержка и постоянная скорость 5G обеспечат вам мир, дополненный интернетом, если и когда вы этого захотите. Аспекты малых сот 5G также могут помочь в покрытии внутри здания, так как каждый домашний маршрутизатор становится участком сотовой связи.

Мы с нетерпением ждем возможности тестирования первых реализаций 5G. Мы продолжаем отслеживать все выпуски, тестируя их по городам, на странице «Гонка до 5G».