Современная мобильная связь постоянно развивается, и операторы внедряют все новые поколения сетей. 30 марта для миллионов российских пользователей из Москвы, Санкт-Петербурга и Новосибирска началась новая цифровая эра — абоненты из этих городов получили возможность протестировать связь 5G. Однако многие пользователи до сих пор не понимают, в чем принципиальная разница между поколениями — 4G и 5G. Ученый Пермского Политеха объяснил, что именно изменилось по сравнению с 4G и как это влияет на качество и доступность мобильного интернета.
Многие считают, что вышки сотовой связи передают данные наших смартфонов другим людям, однако это совсем не так. Сами станции являются лишь ретрансляторами — мобильное устройство посылает электромагнитный сигнал к самой близкой из них. Та, в свою очередь, переправляет эти данные либо на соседние вышки, либо через спутник в космосе, чтобы в конечном счете он попал к тому абоненту, для которого предназначен. Скорость, с которой идет обмен информацией, напрямую связана с частотой сигнала: чем частота выше, тем больше данных удается передать за единицу времени, но тем короче дистанция уверенного приема.
Мобильная связь передает данные через радиоканалы и сеть базовых станций. Каждое поколение (G) повышает скорость за счет роста несущей частоты — но высокочастотные сигналы хуже проникают сквозь препятствия, поэтому для них нужно больше станций.
Теоретический максимум скорости у 4G — 1 Гбит/с, у 5G — 20 Гбит/с. На улице реальная скорость 4G обычно 10−100 Мбит/с, а 5G дает от 50−150 Мбит/с до 1−3 Гбит/с: на открытой местности он быстрее в 10−20 раз, в городе — в 2−3 раза, а при слабом сигнале скорости сравниваются.
Важный параметр — пинг (время отклика): у 4G это 20−50 мс, у 5G — 1−5 мс. Низкий пинг критичен для онлайн‑игр, видеозвонков, телемедицины и удаленного управления.
4G работает в диапазоне 0,7−2,5 ГГц — частоты хорошо огибают преграды, но не держат высокую скорость. У 5G три диапазона: низкий (до 1 ГГц, похож на 4G), средний (1−6 ГГц, баланс скорости и дальности; в России используют около 4,9 ГГц) и высокий (24−300 ГГц, огромная скорость, но нужна прямая видимость). Из‑за высокой частоты зона покрытия одной станции 5G (200−500 м) намного меньше, чем у 4G (2−5 км), — поэтому сеть 5G дополняют мини‑вышками (Small Cells).
Стабильность 5G обеспечивают новые технологии: Massive MIMO — десятки или даже 64−128 антенн на станции вместо 2−4 у 4G, что позволяет обслуживать больше устройств одновременно, и Beamforming — сигнал направляется точно на устройство, как луч прожектора, а не рассеивается во все стороны.
5G поддерживает до миллиона устройств на кв. км (против 100 000 у 4G) — это важно для «умных городов» с датчиками, счетчиками и камерами. Технология открывает возможности для автопилотов, «электронной сцепки» грузовиков (стандарт 5G NR‑V2X), заводов‑роботов и облачных игр.
В повседневной жизни разница не всегда заметна — соцсети, видео и платежи работают и на 4G. Но 5G выигрывает при скачивании тяжелых файлов (десятки гигабайт за минуты), в VR‑играх и в местах скопления людей (стадионы, концерты), где 4G перегружается.
Пилотные зоны 5G в России: в Москве — Никольская, Кузнецкий мост, Парк Горького, ВДНХ, «Москва‑Сити», «Сколково» и «Зарядье»; в Санкт‑Петербурге — Дворцовая площадь, «Газпром Арена», «Экспофорум» и Кронштадт; в Казани — КамАЗ и Иннополис, а также Екатеринбург, Томск и Новосибирск. В ближайшие десятилетия развитие телекоммуникаций продолжится, но уже сейчас 5G заметно улучшает мобильный интернет в ключевых сценариях.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что российские инженеры нашли способ ускорить передачу информации с техники в полях.
