Новейшие формы связи Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

УДК 621.396.2

НОВЕЙШИЕ ФОРМЫ СВЯЗИ

М. В. Воронова, К. М. Титова Научный руководитель - А. П. Багаева

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева

Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

Е-mail: [email protected]

Рассматриваются причины появления технологии 5G. Проводится анализ преимуществ и недостатков каждого поколения G.

Ключевые слова: мобильная связь технологии, стандарты, поколение G.

THE LATEST FORMS OF COMMUNICATION

M. V. Voronova, K. M. Titova Scientific Supervisor - A. P. Bagaeva

Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation Е-mail: [email protected]

5G technology appearance's causes are considered. The advantages and disadvantages of each G generation are analysed.

Keywords: mobile communication technologies, standards, Generation G.

XXI век - век технологий. В настоящее время люди так или иначе зависят от мобильной связи. После неоднократной смены одного поколения сети другим, стало важно понимать разницу между ними. Сейчас очень актуальными сетями являются поколения 3G и 4G. Но возникает вопрос, почему начались разработки 5G, какие стандарты и удобства они предложат в будущем.

Трудно поверить, но не так давно мобильные телефоны действительно называли «телефонами», не гаджетами или смартфонами, а просто «телефон». И выполняли они весьма простую функцию звонка или сообщения, редко для игры в змейку. Прошли те года, когда человек выбирая телефон опирался лишь на внешний вид телефона. Теперь же телефоны выполняют более широкую функцию, начинаю от фотографий разных пикселей, игр разных форматов и заканчивая сетевой репутацией сотовой связи [1].

Мы рассмотрим последнюю и более зависящую для выбора телефона функцию - это есть ли разница между несколькими поколениями G и имеющейся ещё в разработке 5G.

Поколение G, начало 80-х годов, начинается с первого телефона - 1G или как можно услышать в обиходе «кирпич». Это первые телефоны, появившиеся на рынке, представляющие собой лоскутное одеяло несовместимых между собой стандартов.

Спустя 10 лет после выходов G на рынок выходит второе поколение - 2G, главным отличием от первого поколения стал цифровой способ передачи информации. Большая потребность пользователей в новой возможности Интернет передачи стало толчком для появления сетей 2G. При разработке возникали проблемы при расхожести двух стандартов, выход был найден при разработке двухрежимной аналого-цифровой системы, позволяющей совмещать работу аналоговой и цифровой систем в одном и том же диапазоне. Предоставление полноценного скоростного доступа сети, а также без помех для других абонентов осуществлять разговоры, требует совершенно другой архитектуры, которую воспроизвели в поколении 3G. Но так как сети 3G были совсем «сырыми», в пользование вышла технология GPRS, некий мостик для перехода от 2G к 3G. Он позволил реализовать некоторые новые элементы на базе уже существующих сетей.

АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ АВИАЦИИ И КОСМОНАВТИКИ - 2016. Том 2

В начале 2000-х годах, появляется третье поколение или 3G. На данный момент это самая ходовая сотовая сеть. Новое поколение представляет собой набор услуг, который объединяется как высокоскоростной мобильный доступ с услугами сети Интернет, причем не просто быстрый доступ к Интернету, но и кардинально новый подход к общению, доступу к информации. Поколение 3G использует три основных стандарта: UMTS (Universal Mobile Telecommunications Service), CDMA2000 и WCDMA (Wide CDMA). Все эти стандарты настроены на пакетную передачу данных и, соответственно, на работу с цифровыми компьютерными сетями, включая Интернет. Также 3G положило начало передачи данных на больших скоростях, благодаря которой стало возможным использовать сотовый телефон для передачи больших объемов данных, а также осуществлять видео звонки (когда собеседники при разговоре по телефону видят друг друга).

Через 10 лет нас удивляют поколением 4G или как его ещё называют LTE. Под ним подразумевается фундаментальные изменения предлагаемых услуг, новые частоты диапазона, всеобъемлющую безопасность, а также широкоформатный доступ в Интернет игровые сервисы. Скорость 4G как минимум в 4 раза быстрее сетей 3G, использую только пакетную коммутацию. Если провести сравнительный анализ между такими сетями, как 2G, 3G и 4G, то время загрузки значительно сокращается с повышением поколения. Например, для загрузки песни весом 5 Мбайт для сетей 2G понадобится около S минут, сетям 3G - 11 секунд и сетям нового поколения 4G - около 2 секунд, конечно, это время зависит от оператора сотовой связи [2].

Не успела распространиться сотовая связь третьего и четвертого поколений - 3G и 4G (LTE), как операторы и производители телеком-оборудования обещают начать тестирование сетей 5G. Пятое поколение, из закономерности выпуска предыдущих G, ожидается к 20-м годам. Уже сейчас о пятом поколении очень много разговоров и слухов, может показаться, что 5G - это просто новый, более быстрый мобильный Интернет. Но это не так. Новый стандарт может не просто дать скорости в 10 раз больше, чем у кабельного доступа, но и кардинально изменить ситуацию с тем, кто контролирует Интернет. Хотя и самым главным, принципиальным отличием будет являться увеличение скорости, но будут и другие кардинальные изменения, например, снижение задержек, значительное увеличение ёмкости сети. Также очень важным отличием специалисты выделяют переход к модели сети, где приоритет принадлежит абоненту, а не базовой станции, то есть сейчас абонент из-за слабого сигнала подстраивается под сеть, делая какие-либо передвижения, при внедрении 5G будут применяться «умные» антенны, способные менять диаграмму направленности сети в зависимости от условий абонента. Занятые спецификацией 5G исследовательские группы пока считают основным приоритетом радиус пропускной способности сетей и возможность постоянной стабильной работы устройств. Например, одной из целей ставится возможность «вертикальной передачи», то есть способности устройств работать одновременно во многих сетях (включая 2.5G, 3G, 4G, Wi-Fi и другие), мгновенно переключаясь между ними незаметно для пользователя. Однако 5G -это не просто модификация 4G или более быстрый мобильный Интернет. «В отличие от сетей 3G и 4G, под 5G понимается целый комплекс технологий - как существующих, так и новых. Основой решений для мобильного доступа будет развитие технологии LTE, интегрированное с новыми технологиями радиодоступа», - пояснил Георгий Муратов, ведущий эксперт в области мобильного широкополосного доступа [3].

Рассмотрим потенциальные технологии в стандарте 5G подробнее:

1. Массивные MIMO

Технология MIMO означает использование нескольких антенн на приемопередатчиках. Технология, успешно применяемая в сетях четвертого поколения, найдет применение и в сетях 5G. Эта технология имеет сразу два весомых аргумента для применения: скорость передачи данных возрастает практически пропорционально количеству антенн, при этом качество сигнала улучшается за счет приема сигнала сразу несколькими антеннами.

2. Переход в сантиметровый и миллиметровый диапазоны

На данный момент сети LTE работают в частотных диапазонах ниже 3 ГГц и считается, что переход в более высокие диапазоны будет совершен лишь в стандарте 5G. При повышении частоты, на которой передается информация, уменьшается дальность связи. Это закон физики, обойти его можно лишь повышая мощность передатчика, которая ограниченная санитарными нормами. Однако считается, что базовые станции сетей пятого поколения будут располагаться плотнее, чем сейчас, что вызвано необходимостью создать гораздо большую емкость сети. Преимуществом диапазонов десятков ГГц является наличие большого количества свободного спектра.

3. Мульти технологичность

Для обеспечения высококачественного обслуживания в сетях 5G необходима поддержка как уже существующих стандартов, таких как UMTS, GSM, LTE, так и других, например, Wi-Fi. Базовые станции, работающие по технологии Wi-Fi могут использоваться для разгрузки трафика в особо загруженных местах.

4. D2D (Device-to-device)

Технология device-to-device позволяет устройствам, находящимся неподалеку друг от друга, обмениваться данными напрямую, без участия сети 5G, через ядро которой будет проходить лишь сигнальный трафик. Преимуществом такой технологии является возможность переноса передачи данных в не лицензируемую часть спектра, что позволит дополнительно разгружать сеть.

Эксперты сходятся во мнении, что одной из основных причин, тормозящих разработку технологии, является отсутствие общепринятых стандартов. Причина в том, что пока никто не может понять, чем же считать 5G. Все сходятся на том, что это новая структура, которая должна использовать миллиметровые волны. Так что эра 5G уже близко [4].

Таким образом, из представленной информации мы замечаем, что с каждым поколением G увеличивается скорость, сеть и другие важные стандарты. Несмотря на то, что на данный момент популярными технологиями у пользователей являются сети 3G и 4G, технологи уже заявили о разработках концепции технологии будущего 5G. В будущем планируется глобальное изменение в мобильных сетях, и не исключен сценарий, когда телевидение перейдет на мобильные сети.

Библиографические ссылки

1. Портал современных технологий мобильной и беспроводной связи [Электронный ресурс]. URL: http://1234g.ru/5g.html (дата обращения: 10.12.2015).

2. Научная статья: Современные технологии мобильной связи [Электронный ресурс]. URL: http://cyberleninka.rU/article/n/sovremennye-tehnologii-mobilnoy-svyazi (дата обращения: 10.12.2015).

3. Технологии 5G, технологии будущего [Электронный ресурс]. URL: http://www.forbes.ru/ tekhnologii/mekhanizmy-i-gadzhety (дата обращения: 10.12.2015).

4. «Будущее сейчас» - стандарт 5G [Электронный ресурс]. URL: http://futurenow.ru/zapushchen-standart-5g? (дата обращения: 10.12.2015).

© Воронова М. В., Титова К. М., 2016