Сети мобильной связи 5-G позволят повысить скорость при неизменной стоимости и энергопотреблении
Цель создания сетей мобильной связи следующего поколения в многократном повышении скорости передачи данных, в условиях увеличивающихся объемов потребляемого абонентами трафика. Но при условии сохранения нынешнего энергопотребления и стоимости эксплуатации.
Казалось бы, еще далеко до повсеместного распространения технологии 4-G (LTE), которая пока еще доступна только в ограниченном числе крупных городов, а телекоммуникационные компании рассматривают перспективы развертывания мобильных сетей пятого поколения (5G). Например, японская компания NTT Docomo планирует старт этих технологий уже в 2020 году. По их оценкам эти технологии по сравнению с LTE позволят на два порядка увеличить скорости передачи данных и на три порядка увеличить рост пропускной способности.
В 2012 году владельцы смартфонов, среди общего количества сотовых составляли около 1,2 млрд. К 2018-му их число должно увеличиться до 4,5 млрд. Понятно, что наличие смартфона позволяет использовать различные развлекательные и информационные сервисы, недоступные на обычных телефонах. Увеличивающееся разрешение экранов и их размеры позволяют просматривать видео высокого разрешения. Поэтому неудивительно, что мобильный трафик на первый квартал 2013-го года увеличился по сравнению с первым кварталом 2012-го вдвое, а по предварительным оценкам к 2018-му году возрастет еще в 12 раз.
Все это приведет к увеличению информационной нагрузки на каналы передачи данных и потребует значительного увеличения скорости. Телефонные сети сместят акцент основных услуг к передаче информации, а не к голосовой связи. Именно эти проблемы и должны решить сети 5G.
Исследователи из Технического университета Чалмерса (Швеция) выделяют пять основных тенденций развития систем связи 5-го поколения:
увеличение скорости по сравнению с 4G/LTE по меньшей мере в сотни раз;
предоставления услуг связи без потери качества в центрах мегаполисов;
возможность стабильной работы с одновременным подключением огромного числа устройств (встраивание интернет-сервисов в гаджеты, одежду и т.д.);
повышение качества и устойчивости связи для конечных пользователей;
минимизация задержек на передачу информации (для возможности использования голосовых сервисов).
В начале 2013 года Еврокомиссией было выделено €50 млн на исследования в области мобильной связи пятого поколения. Гранты предоставлялись научным организациям работающим в области технологий телекоммуникаций. Например, €16 млн было выделено в рамках проекта METIS (Mobile and wireless communications Enablers for the Twenty-twenty Information Society). Технический университет Чалмерса также является участником данного проекта..
Были сформулированы основные технические требования к 5G-сетям:
1. Рост скорости передачи данных расчёте на абонента до 1–10 Гбит/с (в 10–100 раз по сравнению с текущим положением дел)
2. Рост ожидаемого потребляемого трафика до 500 Гб на пользователя в месяц (в 1 000 раз ).
3. Увеличение количества одновременно подключаемых устройств в 10–100 раз.
4. Увеличение времени автономной работы миниатюрных устройств с небольшим энергопотреблением в 10 раз.
5. Уменьшение задержек внутри сети до до 5 мс и менее.
6. Сохранение на прежнем уровне энергопотребления и стоимости.
Известным способом обеспечения указанных требований является уменьшение размера сот. Пико-сотовые решения позволяют снизить расстояния между базовой станцией и абонентом, а значит использовать меньшие мощности и повысить энергетическую эффективность всех подключаемых устройств. Также данное решение снижает количество абонентов на базовую станцию и позволяет увеличить скорость передачи данных. Для этого предлагается размещение небольших маломощных базовых станций на домах, на фонарях уличного освещения и общественном транспорте. Все это позволит создать инфраструктуру информационного обмена для людей, в которой обмен информацией будет возможен в любое время и в любом месте с необходимой скоростью.
По материалам Технического университета Чалмерса (http://www.chalmers.se)