Les appareils mobiles deviennent de plus en plus rapides et plus forts chaque année: leur productivité, la résolution des caméras et des écrans et les capacités d'exécution des applications se développent. Les utilisateurs passent de plus en plus de temps avec les smartphones, et tout cela se traduit par une augmentation constante des volumes de transfert de données. Ainsi, selon Ericsson, aux États-Unis, l'utilisateur moyen de smartphones consomme actuellement 7,2 Go de trafic par mois (en Russie, ce n'est pas beaucoup moins - environ 6 Go), et d'ici 2023, ce montant augmentera de 7 (sept!). fois.
Par conséquent, si vous ne développez pas davantage les réseaux, ils s'étoufferont simplement, ou au moins la vitesse moyenne chutera sept fois. Augmenter efficacement la capacité et la bande passante des réseaux ne peut, en fait, qu’une seule façon: en raison du spectre des fréquences radio. Plus la bande passante est large, plus les données peuvent être transmises simultanément en conséquence. Il ne reste que quelque part pour prendre les fréquences libres dans la bonne quantité: ici, la plage millimétrique (mmWave) devient pertinente - c'est-à-dire les fréquences supérieures à 24 GHz.
Pourquoi pas la gamme millimétrique utilisée auparavant?
Il y a un problème avec lui, même deux. Les ondes de l'ordre du millimètre, tout d'abord, ont un rayon de propagation très modeste en raison d'une forte atténuation même dans l'air. Deuxièmement, plus la longueur d'onde est courte, plus sa capacité à contourner les obstacles est faible. Pour une onde millimétrique, même votre main tenant un smartphone et bloquant l'antenne peut devenir un mur blanc.
Les ingénieurs ont depuis longtemps résolu ces problèmes et ont proposé l'utilisation d'un réseau d'antennes et la soi-disant bimformage: la formation d'un "faisceau" directionnel pour augmenter sa puissance à l'aide de réseaux d'antennes. Autrement dit, nous avons besoin de réseaux d'antennes - un, ils ont besoin de quelques - deux. Pendant longtemps, on a cru que c'est pourquoi mmWave ne pouvait pas être utilisé dans les appareils mobiles: ils sont trop encombrants. Cependant, Qualcomm en 2018 a réussi à créer des modules d'antenne QTM052, qui sont plus petits qu'un trombone! Jusqu'à quatre de ces modules sont placés le long des faces latérales du boîtier, grâce auxquels le smartphone reste mince. Si vous regardez les photos des smartphones 5G qui ont fui dans le réseau, par exemple, Xiaomi Mi Mix 3, Vivo et Oppo, vous pouvez voir qu'ils ne diffèrent pas en termes de taille et de poids des smartphones actuels qui ne prennent en charge que le LTE.
Le seul «défaut» connu que les haineux de la 5G soulignent est le prototype Qualcomm (conception de référence du smartphone). Mais si vous regardez les prototypes des générations précédentes d'appareils, vous pouvez voir: ces "dispositions" existantes étaient toujours assez lourdes - principalement pour la commodité d'étudier la conception des circuits. Cependant, elle ne peut être qualifiée de «brique» que de manière conditionnelle: l'appareil a des dimensions de 160,0 × 73,8 × 9,5 mm.
Où, comment et pourquoi utiliser mmWave?
Le champ d'application principal de mmWave est les événements de masse dans les stades, dans les salles de concert, les expositions, etc. Dans un tel modèle, les problèmes typiques de propagation des ondes millimétriques sont insignifiants: il n'y a pas de pertes associées au passage du signal à travers les murs, ni d'absorption du signal par le feuillage ou la pluie, ni d'extinction à grande distance: la station de base est toujours située à seulement quelques dizaines de mètres de l'abonné. Mais les avantages sont nombreux: en raison de la meilleure directivité des antennes et de l'efficacité spectrale, ainsi que de la formation idéale du faisceau, la capacité du réseau (le réseau même qui "ment" le plus souvent lors d'événements de masse) est parfaitement résolue. Dans ce cas, mmWave sera utilisé en complément du réseau LTE existant.
Des expériences montrent que, par exemple, pour un événement musical dans l'espace ouvert, l'ajout de 16 secteurs 5G-NR (spectre de 800 MHz) à 38 (!) Secteurs LTE (spectre de 50 MHz) offre une multiplication par dix de la capacité, une multiplication par cent de la bande passante et un taux de transfert moyen réel données à 233 Mbps.
Cela, à son tour, vous permet de créer de nouveaux cas d'utilisation des communications mobiles - de placer des moniteurs sans fil qui montrent, par exemple, chacun des musiciens à proximité, à des répétitions personnalisées instantanées de certains fragments de sport ou même de pouvoir apparaître sur le terrain via un casque VR et voyez le jeu à travers les yeux de votre joueur préféré. Pour le réalisme, ces casques auront une résolution de 1920 × 1920 pour chaque œil avec HDR et 10 bits par canal de couleur, ainsi qu'un taux de rafraîchissement de 60 images par seconde. Cela nécessite une vitesse de 60 à 90 Mbit / s par utilisateur avec des pics de plus de 100 Mbit / s et des retards de moins de 20 ms afin qu'il n'y ait pas de «retards» perceptibles lorsque vous bougez la tête.
Si vous vous éloignez du thème des événements de masse, la 5G permettra, par exemple, de naviguer dans la ville en utilisant la réalité augmentée. De plus, tout cela se produira en temps réel sur l'image actuelle de la caméra, et non sur une image statique, donc ici, vous aurez besoin d'un chargement instantané de la mémoire tampon complète du réseau neuronal pour l'analyse d'images et le téléchargement «pulsé» de petits paquets, pour lesquels le retard de moins de 20 ms est également important, sinon Le mouvement du smartphone et la modification de l'image dans le champ de vision de la caméra, les données n'auront pas le temps de se charger.
Et bien sûr le jeu. Il ne s'agit pas seulement de jeux multijoueurs à faible ping, mais aussi de types de jeux complètement nouveaux, par exemple, "paintball virtuel", dans lequel au lieu de marqueurs de peinture, les joueurs reçoivent un smartphone et tirent avec des armes virtuelles, et le logiciel reconnaît les images des joueurs et sait exactement qui qui a frappé. En même temps, il devient possible de compléter le monde réel avec des objets virtuels, par exemple, les mêmes trousses de premiers soins, armures ou armes et munitions supplémentaires.
