5G kann die Lebensqualität wirklich revolutionieren, daher ist das Interesse an neuen Technologien viel größer als früher bei 4G. Daher hat sich die Anzahl der Unternehmen, die Geräte in der ersten Bereitstellung starten, von vier für 4G LTE auf 20 für 5G geändert. Teststarts und die Entwicklung von Diensten für die Verwendung von 5G werden auf der ganzen Welt durchgeführt, auch durch Inkubatoren, um Startups anzuziehen. Einer von ihnen - von MTS - arbeitet auch in Russland.
Es gibt eine weit verbreitete Meinung, dass LTE-Geschwindigkeiten für jeden geeignet sind, und daher muss kein gewöhnlicher Benutzer auf 10 Gbit / s beschleunigen. Dies ist nicht ganz richtig. 5G-Anwendungsszenarien liegen in der Ebene der Verbindung der Infrastruktur und schaffen neue Möglichkeiten für den Einsatz von AR und VR, Drohnen und anderen Infrastruktur- und Geschäftslösungen. Durch die Beschleunigung des Empfangs und der Übertragung von Datenverkehr kann die Netzwerkressource schnell für den Verbraucher freigegeben werden, um nicht auf eine Situation zu stoßen, in der die Seite bei Benutzern sehr langsam geöffnet wird. Es ist unmöglich, die Erweiterung der Netzwerkbandbreite zu verzögern, bis die Teilnehmer aufgrund einer Überlastung des Netzwerks mit einer Verschlechterung der Kommunikationsqualität konfrontiert sind.
Die Geschwindigkeit der Netzwerkbereitstellung hängt davon ab, wie schnell und wie schnell ein Teil des Spektrums für 5G bestimmt wird.
Der einfachste Weg zu erklären, wie dies funktioniert, ist über ein traditionelles Radio. Sie stellen Ihr Radio auf eine Welle ein, z. B. 97 FM, bei der ein bestimmter Sender mit einer Frequenz von 97 Megahertz sendet. Wenn Sie einen anderen Radiosender einschalten möchten, z. B. 103,5 FM, müssen Sie darauf umschalten. Das heißt, zwei Stationen senden niemals zur gleichen Zeit im gleichen Spektrum in derselben Zone, da sie sich sonst gegenseitig stören. Gleichzeitig kann sich in einer anderen Region mit der Frequenz Ihres Lieblingsradiosenders ein anderer Sender befinden, da Funksignale nur in einer bestimmten Entfernung übertragen werden.
Für einen vollständigen Start von 5G ist ein bestimmter Funkspektrumbereich erforderlich. Die Menge des für 5G zugewiesenen Spektrums bestimmt, wie schnell die auf dieser Technologie basierenden Netze sein werden. Das Spektrum sollte für alle unterschiedlichen Nutzungsszenarien vielseitig genug sein, was wahrscheinlich die Verwendung mehrerer unterschiedlicher Frequenzbänder bedeuten würde. Im Allgemeinen sind Frequenzen in drei Bändern erforderlich: bis zu 1 GHz, 1-6 GHz und über 6 GHz.
Das Signal in verschiedenen Teilen des Spektrums erstreckt sich bis zu einer bestimmten Entfernung. Die Wellenlänge ist umgekehrt proportional zur Frequenz: Das heißt, hohe Frequenzen haben eine kürzere Wellenlänge. Beispielsweise hat 30 Hz (Niederfrequenz) eine Wellenlänge von 10.000 km (mehr als 6.000 Meilen) und 300 GHz (Hochfrequenz) nur 1 mm. Wenn die Wellenlänge jedoch sehr klein ist (z. B. die Frequenz am oberen Ende des Spektrums), kann sie leicht verzerrt werden. Daher können sich wirklich hohe Frequenzen nicht als niedrige Frequenzen ausbreiten. Die Qualität der Verbindung wird auch von der Bandbreite beeinflusst, die an der Differenz zwischen der höchsten und der niedrigsten Signalfrequenz gemessen wird. Wenn Sie das Funkspektrum nach oben verschieben, um höhere Reichweiten zu erzielen, erhöht sich die Bandbreite und damit die Bandbreite (dh Sie erhalten höhere Download-Geschwindigkeiten).
Beispielsweise liegen Millimeterwellen (mmWave, deckt technisch Frequenzen im Bereich von 30 bis 300 GHz ab, bezieht sich jedoch häufiger auf Bänder über 24 GHz) im Hochfrequenzspektrum und haben den Vorteil, dass große Datenmengen übertragen werden können. Sie werden aber auch leichter von Gasen in der Luft, Bäumen und nahe gelegenen Gebäuden absorbiert. Daher kann das mmWave-Spektrum nicht zur Übertragung von Daten über große Entfernungen verwendet werden. Diese Mängel können teilweise durch Richtantennen behoben werden, die auf der Grundlage von Technologien wie Massive MIMO und Beamforming (Beamforming) implementiert werden. Das Signal bei diesen Frequenzen kann sich jedoch nicht stabil über große Entfernungen ausbreiten. MmWave-Frequenzen werden auch zusammen mit niedrigeren Frequenzbereichen verwendet, um die Abdeckung und Kapazität bereitzustellen, die 5G benötigt.
Zusätzlich zu den verfügbaren mmWave-Frequenzen können Sie bereits verwendete Bereiche löschen und erneut bereitstellen. Dieser Vorgang wird als Refarming bezeichnet. Tatsächlich kann es mit der Verarbeitung des Feldes verglichen werden: Wenn das Feld für Tomaten verwendet wird, können Sie dort keinen Mais pflanzen, bis alle Tomaten geerntet sind. Dieser Prozess wird durch die Tatsache erschwert, dass die Frequenzen früherer Kommunikationsgenerationen weiterhin verwendet werden. Darüber hinaus ist ihr Frequenzbereich begrenzt, und um das volle Potenzial von 5G auszuschöpfen und die höheren Geschwindigkeiten dieser Spezifikation zu nutzen, schlägt der Internationale Verband der Mobilfunkbetreiber (GSMA) vor, jedem Mobilfunkbetreiber mindestens 100 MHz in den Mittelfrequenzen zuzuweisen. Beispielsweise wird China Mobile 300 MHz im 2,6-GHz- und 4,9-GHz-Band zugewiesen.
Der Hauptbereich für die fünfte Kommunikationsgeneration weltweit liegt bei 3,5 GHz mit einer Gesamtbandbreite von bis zu 400 MHz im Bereich von 3,4 bis 3,8 GHz. Es ist attraktiver aufgrund der breiteren Verfügbarkeit auf der ganzen Welt und eines großen Spektrums. Die Zuweisung wurde beispielsweise in Europa bereits vereinbart: Die europäischen Regulierungsbehörden haben das Band 3,4-3,8 GHz identifiziert und planen, es zu harmonisieren, um es für 5G geeignet zu machen. In Russland ist die Situation anders: Die Hauptnutzer dieses Sortiments sind das Verteidigungsministerium und Roscosmos. Daher erwägen wir jetzt die Option, 5G im Bereich von 4,4 bis 4,99 GHz einzusetzen. Es wird von Japan und China verwendet.
Die Diskrepanz in den ausgewählten Frequenzen führt zu einer Reihe von Problemen. Es gibt so etwas wie Datenroaming. Wir alle konnten uns dem stellen, als das erste iPhone-Modell mit 4G-Unterstützung herauskam, aber Sie konnten diesen Dienst in Russland nicht nutzen - der Chip im Telefon wurde für die Frequenzen entwickelt, die für LTE in den USA ausgewählt wurden. In Russland wie in Europa arbeitete 4G in einem anderen Bereich. Eine ähnliche Situation kann mit 5G wiederholt werden, da der Hauptbereich für den Einsatz solcher Netzwerke in der Welt 3,5 GHz und Millimeterwellen beträgt. Und einer der größten Entwickler des mobilen Qualcomm-Ökosystems stellt Chipsätze und Module her, die für diese Bereiche entwickelt wurden. Die gleichen Reichweiten werden von den bereits vorgestellten Flaggschiffen mit 5G-Unterstützung unterstützt, beispielsweise dem Galaxy S10.
Die Hauptaufgabe besteht nun darin, das universelle Spektrum der erforderlichen Kapazität auszuwählen. Andernfalls werden alle „Brötchen“, die uns diese Technologie bieten kann - von der Entwicklung von Drohnen bis zum schnellen Verkehr - auf unbestimmte Zeit verzögert.
Denis Panasenko,
Leiter des 5G MTS Inkubators.