Глава 1. Общая характеристика сетей 5G

Сотовые сети пятого поколения

Задачей сетей связи пятого поколения (Fifth Generation, 5G) является удовлетворение все возрастающих потребностей в мобильной связи государств, предприятий, а также отдельных граждан. Предполагается, что сети 5G будут играть ключевую роль в превращении городов в умные города, что позволит гражданам и обществу в целом, получить социально-экономические выгоды, которые дает передовая цифровая экономика с интенсивным использованием данных.

Концепция построения сетей связи 5G обещает повысить качество облуживания конечных пользователей предлагая новые приложения и услуги с гигабитной скоростью передачи данных, а также значительно повышая производительность и надежность ССОП в целом. Сети 5G будут опираться на успехи мобильных сетей предыдущих поколений, которые изменили общество, предоставив новые услуги и бизнес-модели.

В частности, сети 5G будут позволять операторам беспроводной связи не только предоставлять услуги связи, но и разрабатывать собственные новые решения и услуги для потребителей и промышленности в различных секторах.

Ожидается, что коммерческие сети 5G начнут развертываться после 2020 года, когда будет завершена работа по стандартизации таких систем. К 2025 году Ассоциация GSM (GSMA) ожидает, что единовременное количество подключений к сетям 5G достигнет 1,1 миллиарда, что будет составлять около 12 процентов от общего количества подключений. Также прогнозируется, что общие доходы операторов вырастут в среднем на 2,5 процента, достигнув 1,3 триллиона долларов США к 2025 году.

С технической стороны ожидается, что сети 5G значительно увеличат скорость передачи данных и уменьшат задержку по сравнению с сетями предыдущих поколений. В частности, сети связи 5G призваны обеспечить задержку менее 1 мс на беспроводном участке доступа, что является необходимым условием для критически важных служб, где данные чувствительны ко времени доставки. Высокая скорость доступа на абонентском участке, суммарно достигающая 10 Гбит/c, позволит сетям связи 5G предоставлять широкий спектр высокоскоростных широкополосных услуг и предложит альтернативный подход для доступа на «последней миле».

Требования к характеристикам обслуживания

Сети связи 5G будут поддерживать различные скорости передачи данных, предоставляемые пользователям, охватывающие различные сценарии использования. В соответствии с требованиями к системам 5G, определенным в Рекомендации МСЭ-Р M.2083, суммарная пиковая скорость передачи данных в 5G, как ожидается, должна достигать 10 Гбит/с. Однако, при определенных условиях и сценариях должна поддерживать пиковую скорость передачи данных до 20 Гбит/с. Для случаев развертывания на больших площадях, например, в городских и пригородных районах ожидается, что скорость передачи данных для пользователя должна составлять 100 Мбит/с. В зонах с экстремальными требованиями скорость передачи данных на одного пользователя, должна достигать более высоких значений, например, до 1 Гбит/с внутри помещений.

Ожидается, что эффективность использования спектра в сетях связи 5G будет в два-три раза выше по сравнению с 4G. Также предполагается, что сети связи 5G будут предоставлять пространственную емкость, достигающую 10 Мбит/с/м2 в областях с высокими требованиями, например, площади, торговые центры. Потребление энергии для сети радиодоступа 5G не должно быть выше, чем у развернутых сегодня сетей 4G. Следовательно, на этапе разработки эффективность энергопотребления как базовых станций (БС), так и абонентских устройств (АУ) должна быть повышена, по крайней мере, в такой же степени, как и предполагаемое увеличение пропускной способности 5G по сравнению с 4G.

Помимо указанных требований сети 5G в специальном режиме должны обеспечить задержку на беспроводном интерфейсе не более чем 1 мс, обеспечивая поддержку услуг с крайне высокими требованиями к задержке. Также, сети связи 5G должны обеспечить поддержку абонентов с высокой мобильностью, скорость которых достигает 500 км/ч, сохраняя при этом требуемые параметры качества обслуживания. Такие услуги предусмотрены, в частности, для скоростных поездов. Наконец, сети связи 5G, должны будут поддерживать плотность абонентов до 106/км2, например, в сверхплотных сценариях межмашинного взаимодействия.