4G против 5G
Если вы увидели этот заголовок в поисковой системе и зашли, чтобы узнать больше об эквиваленте гравитационной силы, или ускорении, что ж, мы технический блог. Пока вы здесь, прочитайте о различиях между 4G и 5G и о том, почему ваш мобильный онлайн-опыт скоро будет революционизирован с появлением следующей великой технологии — пятого поколения сотовой мобильной связи или 5G.
Еще в 2016 году IAG активно рассказывал об этом прогрессе, вырисовывающемся на горизонте беспроводной связи, сравнивая 4G с единственной остановкой в долгом путешествии. Теперь технологический поезд прибывает на следующую пересадку: 5G. Такое развитие мобильной связи обещает еще более высокие скорости и меньшие задержки, конечно, но также имеет серьезные последствия для приложений Интернета вещей (IoT), таких как «умные» автомобили, города и здания.Тем не менее, если говорить о горизонте, темные тучи вырисовываются перед повсеместным применением 5G. Частично (чрезмерная) шумиха вызвана грандиозными заявлениями операторов мобильной связи ( мы смотрим на вас, Verizon и AT&T ), игнорируя ограничения технологии миллиметровых (миллиметровых) волн , которую используют в своих соответствующих развертываниях 5G.
Стандарт 4G
Операторы мобильной связи должны соответствовать стандартам, установленным Международным союзом электросвязи — сектор радиосвязи (ITU-R), чтобы их сетевое соединение считалось 4G, также известным как спецификация Advanced International Mobile Telecommunications Advanced (IMT-Advanced).
Эти стандарты определяют, что сети 4G должны быть основаны на протоколах IP-пакетной коммутации (т. Е. Без коммутации каналов). Сети 4G также должны использовать передачу с множеством несущих с множественным доступом с ортогональным частотным разделением каналов (OFDMA) или другие методы выравнивания частотной области (FDE).
«Пиковая» скорость передачи данных 4G должна составлять приблизительно 100 Мбит / с для «высокомобильной» (например, сотовой) сети и 1 Гбит / с для «кочевой» (например, WiFi ) сети. Передача данных должна осуществляться в разных сетях без потери данных.
Стандарты 5G? Будьте на связи
По состоянию на сентябрь 2019 года окончательные стандарты 5G еще не установлены. Основные функции и функции 5G будут определены в 2020 году на основе всемирного вклада поставщиков (Ericsson, Qualcomm, Samsung, Huawei и др.), Операторов мобильной связи (AT&T, Verizon, Orange и др.) И организаций по стандартизации (ITU, Internet Engineering Task Force [IETF] и проект партнерства третьего поколения [ 3GPP ]).
Предполагается, что задержки 5G будут как минимум в 10 раз быстрее, чем 4G, которые сейчас составляют в среднем 50 мс. Скорости 5G, в зависимости от пропускной способности, от 5-10 раз (ниже 6 ГГц) до 100 раз (30+ ГГц) выше, чем у 4G.
Различия между 4G и 5G
Сочетание множества усовершенствованных технологий позволяет совершить качественный скачок с 4G на 5G. Ниже приведены некоторые различия между ними.
Например, радиосистема 5G-NR . Он несовместим с сетями 4G, которые обратно совместимы с 3G и даже 2G. Часть молниеносных скоростей и сверхнизких задержек 5G обеспечивается Massive MIMO , технологией, использующей намного больше антенн, чем 4G MIMO ; Устройства 2G и 3G не используют MIMO. 5G может передавать на гораздо более высоких радиочастотах, чем 4G (существенная ложка дегтя, о которой мы поговорим ниже).
Следующая аналогия показывает, чем 4G и 5G различаются по охвату радиосвязи. Представьте 4G как прожектор, распространяющий освещение по определенной области, но рассеивающий свет там, где его никто не использует. Напротив, сигнал 5G более точен. Он использует передовые методы формирования луча для направленного наведения и эффективного (и исключительно) взаимодействия с целевым устройством.
Тоже, вещание через супер высоко- (СВЧ) и крайне высоких частот (КВЧ) полос спектра радиочастот (например, 28 ГГц и выше), 5G транспортирует экспоненциально больше данных при использовании более высоких скоростей данных этих частот поддержки. Эти полосы частот (в настоящее время) гораздо менее загружены и поддерживают гораздо более высокие скорости и меньшие задержки, чем более короткие полосы пропускания. Хотя диапазоны HF могут использоваться для 5G, они не могут соответствовать более высоким скоростям передачи данных SHF и EHF.
Усовершенствованные интерфейсы 5G позволяют работать большему количеству устройств в одной зоне по сравнению с 4G. Например, 4G поддерживает около 4000 устройств на км 2 в то время как 5G поддерживает 1 миллион в том же пространстве.
Еще одно улучшение 5G по сравнению с 4G заключается в том, что базовые станции 5G работают в полнодуплексном режиме , то есть они передают и принимают одновременно на одной и той же частоте. Для сравнения, 4G чередуется между Tx и Rx, что снижает скорость передачи данных.
Разделение сетей 4G и 5G
Среднестатистический пользователь Интернета не замечает, что сегментирование сети 5G , пожалуй, является наиболее важным аспектом эволюции 5G. Эта сетевая архитектура может поддерживать множество SLR в одном и том же спектре, как и наложения приложений SDN и NFV . Нарезка создает виртуальную, выделенную из конца в конец сети, усиливая ранее нереализованные реализации масштабируемых и гибких услуг.
В то время как операторы связи и конечные пользователи теперь пользуются преимуществами нарезки сети 4G, масштабы подключения 5G затмевают полезность нарезки сети 4G. Трудно представить, как сеть 4G может автоматизировать — не говоря уже об эффективной — различные функции (например, робототехнику, датчики и т. Д.), Необходимые для морского порта или автомобильного завода. Это одна из причин, почему никто не говорит о сетях 4G, поддерживающих автономные транспортные средства.
Разделение сети вместе с LoRA, наконец, позволит полностью раскрыть потенциал IoT и M2M-связи в сетях LPWAN 5G.
4G против 5G задержки
О задержках мы говорили выше. Для людей разница между 50 мс и 5 мс практически неразличима, но для машин она огромна. Конечно, усовершенствованные приложения виртуальной реальности и возможность загружать полнометражный фильм в формате UHD за секунды — изящная штука, но сверхмалые задержки оказывают серьезное промышленное влияние на жизнеспособность автономных транспортных средств (также известных как « автомобили с автоматическим управлением » или AGV) и «массовые». связь машинного типа ( «Промышленный» IoT ).
Исследования показывают, что скорость задержки 5G различается; имейте в виду, что окончательный стандарт задержки 5G еще не установлен «большой тройкой» — ITU, IETF и 3GPP. Пользователи сети 4G могут ожидать задержки около 50 мс, что чертовски хорошо. Если вы не занимаетесь облачными играми (например, Google Stadia ), этих интервалов должно хватить для вашего использования.
По данным лабораторных исследований , проведенных на Global Mobile Suppliers Association (GSA) в 2018 году, 5G латентности колебался между
Verizon утверждает, что задержки будут составлять «миллисекунду в сетях 5G». Помните чрезмерную шумиху, о которой мы говорили в самом начале? Будьте готовы к вводящему в заблуждение и откровенному маркетинговому обману со стороны операторов мобильной связи, таких как AT&T ( вы слышали о спойлере «Звезды Смерти 5G E »? Это не 5G, а только ребрендинг 4G ) и Big Red.
Использование полосы пропускания 5G против 4G
Для тех, кто думает, что 5G станет панацеей, мы ненавидим обрушиваться на ваш парад, но точно так же, как расстояние влияет на задержку спутниковой сети, пропускная способность ограничивает полезность 5G. Технический директор T-Mobile Невилл Рэй утверждает, что использование миллиметрового диапазона (например, полосы КВЧ), используемого для 5G, «никогда не будет существенно расширяться за пределы небольших участков точек доступа 5G в густонаселенной городской среде».
Точка зрения Рэя: законы физики диктуют полезность технологии 5G mm-Wave. Способность КВЧ-радиоволн передавать данные ограничена расстоянием (сравнимо со стандартом WiFi 801.11ad). Что еще хуже, стекло, стены и даже частично закрытые двери блокируют КВЧ-волны; более короткие ленты легко проникают в эти материалы.
Это ложка дегтя; Раскаленные добела скорости 5G возможны благодаря распространению спектра миллиметровых волн. Таким образом, хотя 5G можно использовать при более низкой пропускной способности, скорость передачи данных будет не такой высокой, как утверждают такие возмутительные операторы мобильной связи, как Verizon и AT&T. Кроме того, пострадают данные и емкость пользователей. Это говорит о том, что Apple, как сообщается, не будет предлагать 5G-совместимый iPhone не раньше конца 2020 года.
Вывод
Те, кто помнит развертывание 4G (и его гиперболический маркетинг) десять лет назад, вспоминают, что сетям потребовались годы, чтобы достичь текущего уровня покрытия. Даже сейчас только 70% жителей США имеют доступ к скоростям 4G.
Учитывая огромное количество новых базовых радиостанций, необходимых для 5G, можно ожидать, что через несколько десятилетий 5G будет соответствовать нынешнему охвату 4G — если вообще когда-либо. Переход к повсеместному использованию 5G будет невероятно дорогостоящим мероприятием, требующим масштабного наращивания инфраструктуры. Итак, 4G будет с нами в обозримом будущем.
К счастью, технология LTE будет продолжать развиваться, даже если AT&T называет ее «5G E». Так что вы можете на время высадить технологический поезд; пересадка 5G выглядит долгой.
