Производители телекоммуникационного оборудования приступили к созданию устройств мобильной связи пятого поколения. Первое поколение было аналоговым, второе – цифровым, третье – с подключением к Интернету, четвертое – с широкополосным доступом к Интернету, а пятое обещает быть не только для людей, но в большинстве применений для устройств. Предполагается, что это будет уже связь для машин, точнее для IoT-устройств, это предъявляет определенные требования к используемым технологиям беспроводной связи.
Беспроводной IoT
Сотовая связь в настоящее время ориентирована на обслуживание пользователей-людей, а через несколько лет мобильный широкополосный доступ должен будет удовлетворять потребности самых разнообразных устройств, объединенных в Интернет вещей. Поэтому разрабатываемый стандарт связи – так называемый M2M – должен хорошо подходить для коммуникаций между машинами. Машины могут потреблять любые объемы информации (а потребности и возможности человека ограничены) и способны генерировать огромные объемы данных за очень короткие промежутки времени. Речь идет, например, о HD-камере или камере с панорамным обзором, которые уже появились в продаже.
Потребности человека в информации и даже «тяжелого» контента, такого как видео, могут вполне удовлетворить существующие технологии. Для этого достаточно увеличить емкость существующих сетей путем расширения частотных ресурсов без революционных изменений в технологиях. А вот для поддержки новых сервисов, потребителями которых будут не люди, а машины (например, для роботизации производства), к системам связи предъявляются уже специфические требования.
Например, в целях обеспечения безопасности на транспорте для автомобилей, подключенных к сети и работающих в автоматическом режиме, самым главным требованием для адекватной оценки дорожной ситуации станут малые задержки в передаче и обработке пакетов информации, получаемой от дорожных служб. Помимо высокой емкости и малых задержек к сетям следующего поколения будут предъявляться требования по числу подключенных устройств. Количество пользователей-людей увеличивается не так быстро, а вот число машинных пользователей в ближайшее время будет стремительно возрастать и в конце концов значительно превысит численность обычных пользователей.
Кроме того, для автономно функционирующих IoT-устройств должны быть разработаны технологии радиодоступа, гарантирующие низкое энергопотребление для автономных модемов. Это требование важно, например, для подключения удаленных датчиков, которые относительно редко передают данные и, как предполагается, будут работать несколько лет без перезарядки аккумулятора. Для модемов, например, которыми оснащаются датчики и счетчики, уже сейчас ведутся разработки процедур идентификации устройств без SIM-карт.
Таким образом, с пятым поколением сотовой связи ассоциируются ожидания по самым разнообразным сценариям использования мобильных устройств, и технические решения – компоненты 5G – по их поддержке будут существенно различаться. Что касается смартфонов 5G, то сказать, насколько они изменятся, довольно сложно. Здесь очень многое зависит от эргономики, от приложений, которые будут востребованы, и от пользовательского интерфейса. Возможен вариант, когда 5G-устройство будет исполнять роль пульта управления IoT-устройствами и сервисами с удобным для людей интерфейсом и хорошими коммуникационными возможностями.
Процесс разработки 5G
Каждое новое поколение систем сотовой связи обусловливает революционные изменения в радиоподсистеме и зачастую в архитектуре сети. Новые технологии, внедряемые революционным путем, позволяют совершить качественный скачок, но, как правило, с потерей обратной совместимости, т. е. терминалы предыдущих поколений не могут работать в сетях нового поколения. В терминах МСЭ (ITU) системы следующего поколения называются «IMT-2020». В рамках ассоциации 3GPP, которая занимается разработкой и согласованием перспективных технологий сотовой связи, системы следующего, пятого, поколения будут специфицированы начиная с релиза 15. На текущий момент четкого определения систем 5G нет, спецификации и стандарты разрабатываются.
Исследования и гармонизация взглядов и ключевых технологических компонентов 5G осуществляются в рамках деятельности различных индустриальных и региональных форумов и ассоциаций, например 5G PPP, METIS и многих других. Такие организации являются отличной площадкой для обмена мнениями и совместных исследований различных игроков телеком-рынка, индустрии и регуляторных организаций. Работа этих форумов позволяет подойти подготовленными к обсуждению и принятию окончательного облика стандартов для систем 5G, который фиксируется спецификациями 3GPP. Именно по принятым спецификациям идет разработка сетевых элементов, такой подход обеспечивает беспроблемное взаимодействие внутри сети элементов от разных производителей. Как правило, спецификации 3GPP потом реплицируются в документах МСЭ.
В рамках 3GPP начаты работы над 5G, сейчас реализуется исследовательская фаза – обязательный этап, предшествующий формированию спецификаций. В рамках исследовательской фазы (релиз 14 3GPP) члены ассоциации предлагают свои варианты технологических компонентов, ведутся обсуждение и отбор наиболее эффективных предложений. Отобранные технические решения будут принимать форму спецификаций. Первые спецификации 5G фазы 1 войдут в релиз 15 3GPP – точного описания интерфейсов и функций сетевых элементов. Полноценных коммерческих сетей следует ожидать на рубеже 2020-х гг., когда сформируется экосистема оборудования 5G. Как правило, между выходом стандартов и коммерциализацией технологий проходит один-два года.
Компания Nokia помимо собственных исследований в рамках разработки спецификации 5G ведет активные исследовательские работы со многими ведущими операторами мира, таких партнерских проектов более 30. В России заключены соглашения о сотрудничестве в области 5G с тремя операторами, цель этих проектов – построение сегментов сетей пятого поколения к 2018 г. С компаниями МТС и «МегаФон» уже проведены первые тесты прототипов 5G.
Заключение
Для пользователей пятое поколение сотовой связи будет связано не столько с появлением новых мобильных телефонов и ускоренным доступом в Интернет, сколько с насыщением окружающего пространства различными интеллектуальными устройствами, взаимодействующими между собой и помогающими человеку в его повседневной жизни. Принципиальное отличие пятого поколения от существующих технологий заключается в том, что основным потребителем сотовой связи будут не люди, а устройства, объединяемые в беспроводную сеть и предоставляющие новые типы услуг и сервисов, реализация которых на старых технологиях GSM, GPRS, Wi-Fi и других была бы затруднительной.
