5G – це мережа майбутнього, якою марить увесь світ останні кілька років. Втім, і досі мало хто розуміє в чому реально її відмінність від усіляких 3G, 3G+ та 4G. Тобто від того, що в нас є вже зараз, навіть тут, в Україні. Сьогодні я спробую пояснити що саме на нас чекає, у випадку впровадження такої бажаної мережі 5-го покоління.
Що ж таке 5G?
Для початку, що таке 5G? І в чому переваги нових мереж? П’яте покоління, як здається більшості, принесе нам просто швидший інтернет. Ні, дуже швидкий інтернет. Обіцяють пікові значення у 5 Гбіт/с (!!), що дозволить переглядати у реальному часі одразу 40 4К відосів на YouTube. Чи не це є найпрекраснішим в усьому світі?
Втім зараз ви мабуть подумали, нахіба мені переглядати так багато відео? В мене вже є LTE, чи навіть 3G, цього цілком достатньо щоб поставити вподобайку і гуляти далі. А якщо його ще й нормально налаштують, то я зможу спокійно не тільки дивитись ютубчик, а й гратися в іграшки, і навіть увімкнути точку доступу Wi-Fi, щоб робити все те саме зі старенького ноутбучика. І в цілому це так, але якщо копнути дещо глибше, то побачимо, що навіть тієї кількості девайсів, що ми маємо на сьогодні, більш ніж достатньо для повного завантаження існуючих мереж. Як результат, отримуємо значні затримки при з’єднанні, часті вильоти, коли смартфончик повідомляє вам, що мережа то наче є, але «вибач, поки без інтернету обійдешся». Ну або ж навіть повне відключення від мережі.
Інтернет вичерпує себе?
А уявіть що станеться, якщо на існуючі мережі начіпити тисячі, чи навіть мільйони дрібних девайсів того ж розумного дому. Мовчу вже про розумне місто. Так, знову ж таки, це саме те, чим вже зараз нікого не здивувати. Розумні розетки, лампочки, мікрохвильовки і холодильники давно є, і не здивуюсь якщо парочка таких працює вдома у вашої бабусі. Але всі вони, наразі, працюють через підключення до Wi-Fi. О, до речі про Wi-Fi. Думаю, ні для кого не секрет, що звичний всім нам домашній інтернет вичерпав свій ресурс ще торік. Маю на увазі масовий перехід провайдерів на протокол ipv5.
Яка причина?
Причина елементарна – діапазон адрес протоколу попереднього покоління, банально, вичерпався. Підключень просто забагато, а кожен новий девайс, який під’єднують до «всесвітньої павутини» має отримати свою, унікальну адресу, і… Ці адреси закінчились. Подібна ситуація і з мобільним інтернетом. Якщо підключити забагато девайсів, мережа не витримає. Ні не впаде, не буде якогось загального колапсу, яким нас лякали Apple. Втім, пінг у вашій улюбленій іграшці збільшиться, а відео на YouTube почне постійно підгальмовувати і це буде дратувати.
Звісно ми розуміємо, що приклад з іграшками чи ютубчиком далеко не критичний. Всі, так чи інакше, це переживуть. Але як бути, наприклад зі світлофорами, які, в перспективі, теж мають бути підключені до певного серверу зі штучним інтелектом. Хоча… не займаймо вразливий мозок Ілона Маска, і перефразуємо. …Які, в перспективі, теж мають бути підключені до певного сервера з набором алгоритмів, за допомогою яких буде здійснюватись регулювання трафіку, опираючись на ситуацію на дорогах. Цей сервачок має керувати сотнями цих самих світлофорів, і от тут вже, у випадку довгих затримок, або ж навіть збоїв у передачі даних від нашого штучного набору алгоритмів, скоріш за все настане локальний мікро апокаліпсис, в якому збиратиметься багато автівок, в яких буде багато людей, які мають при собі багато девайсів. Ну, ви розумієте про що я. І от саме цю проблему і має вирішити мережа 5-го покоління.
5G – це не лише швидкість
Втім 5G, це не тільки швидший інтернет. Це мережа, яка працює на зовсім інших частотах, нормою для яких, є затримка в 1 мс. Для порівняння – людина, в середньому, реагує на будь-що, приблизно за 200-300 мс. Середня, або ж нормальна, затримка для 4G покриття – близько 150 мс. А 1 мс, яку нам обіцяють при 5G – це вже передавання інформації практично в режимі реального часу, що при швидкості у 20 Гбіт/с, відкриває просто неймовірні можливості. Наприклад, взаємодія у віртуальній реальності з іншими користувачами. Віддалене проведення операцій, керування роботами чи тими ж дронами, що, особисто для мене, дуже гостре питання. Ну і врешті-решт, ви тільки уявіть що по скайпу можна буде спілкуватися НОРМАЛЬНО, а не гратися у симулятор передачі даних на МКС.
От тільки є і зворотній бік медалі. Як я вже сказав, 5G використовує зовсім інші частоти для передачі даних. Це радіохвилі у міліметровому діапазоні. Планується використовувати сегмент від 30 до 300 ҐГц. Якщо простіше, то радіохвилі цього діапазону дуже швидко згасають, і вже за 300 метрів від передавача, ви втратите сигнал. Плюс до всього, такі хвилі не зможуть «пробити» стіну, чи навіть тіло людини, і сигнал значно погіршується під час дощу чи снігу. Наразі планується, що такі передавачі будуть малогабаритними, і навіть мобільними, та споживатимуть вкрай мало енергії. Втім, від необхідності їхнього розміщення не далі ніж 250 м один від одного – нікуди не втекти. А в людних місцях доведеться ставити ще й спеціальні відбивачі. Це щось типу існуючих зараз Wi-Fi трансмітерів. Але їхня задача буде виключно у відбиванні сигналу, навіть без його підсилення.
Який висновок?
Звідси витікає єдиний логічний висновок – мережі 5-го покоління, це привілеї виключно мешканців населених пунктів. Триста метрів у поле? Привіт LTE та прощавай віртуальна реальність і можливість провести операцію по пересадці серця на другому кінці світу. Доведеться влаштуватися під найближчу копицю сіна, та змиритися з роллю простого наглядача, смакуючи старий добрий 4G, який, нагадаю, при ідеальних умовах покриває територію у 10 кв. км.
До речі, ви ніколи не задавалися питанням, чому ж при можливості покривати таку велику територію, базові станції в містах ставлять набагато густіше, ніж одна на 5-7 кв. км. А річ у тім, що цей стандарт підтримує підключення лише 1 млн девайсів, на площу близько 500 кв. км. І навіть для нас це вже є проблемою. Адже населення Києва понад 3 млн, на 840 кв. км, і не забувайте, що ми балакаємо не про підключення людей, а про девайси, яких, на 1 душу населення може бути і 10. Смартфон, планшет, ноутбук, кавоварка, кондиціонер, холодильник, кілька розумних розеток, 2-3 лампочки і все, інтернету гайка. А додайте сюди світлофори на вулицях, навігатори в автівках і подібне. Перевантаження очевидне.
Що нам дасть 5G?
Чи вирішує цю проблему 5G? Так, новий стандарт теж зможе підключити 1 млн девайсів до мережі. Але цього разу, на 1 кв. км, тобто в 500 разів більше за попередника. Тут можна хоч обклеїтись всілякими датчиками, базова станція навіть не зачухається у ваш бік, а сисадмін зможе спокійно доїсти свої канапки, не відволікаючись на перезавантаження системи.
І от саме з такого щільного розміщення передавачів витікає ще кілька проблем. В першу чергу лікарі усього світу б’ють на сполох, лякаючи, що при увімкненні всіх цих шайтан машинок, наші мізки просто підсмажаться як у мікрохвильовці. Втім, сюди ми не будемо лізти. Це тема для нашого Пінгвозадрота – цілком можливо, у найближчі кілька років, ми побачимо його черговий випуск.
Наступна проблема більш очевидна – це обслуговування і запобігання локальному краху мережі. От уявіть, що перед вами постала задача покрити мережею 5G все в радіусі 500 метрів від вашого дому. Неважливо чи це приватний сектор, чи це багатоповерхівка. Головне, щоб у вас був сигнал в будь-якій точці в цій зоні. А тепер порахуйте, скільки базових станцій та відбивачів вам потрібно, щоб мати стійкий сигнал у хаті чи квартирі в кожній кімнаті, надворі за кожною стіною, на даху, ну або ж як бути якщо ви влаштували вдома гулянку на честь запуску швидкого інтернету? Нагадаю, що навіть одна людина, стоячи біля передавача, сильно ослабить сиглал. Порахували? Далі уявіть, що одна з цих базових станцій вийшла з ладу. Яка площа залишиться без покриття? Далі масштабуємо все це до розмірів, хай навіть невеликого міста, і отримуємо чимало шалено припікаючого геморою.
Висновок
Втім, якщо вам здалось, що я вас налякати намагаюсь, то ні, це все не ваш з нами клопіт. Це все лише до того, щоб розуміти як працюватиме інтернет у нашому з вами найближчому майбутньому. Над мережами 5-го покоління вже не один рік пітніють дуже розумні хлопці та дівчата, і всі ці проблеми обов’язково будуть вирішені. І саме тоді, коли настане цей час, ми з вами зробимо ще один, впевнений крок у майбутнє. В майбутнє, у якому ти сидячи під копицею сіна, переглядатимеш 4К відео на YouTube, щасливий сисадмін, доїдаючи свої канапки, щиро посміхнеться, адже всі світлофори працюють, а Ілон Маск спокійно відпочиватиме на Марсі, памятаючи, що на його рідній Землі, все функціонує виключно на наборах чітко прописаних алгоритмів.