Как Мегафон и Nokia в Нижнем Новгороде 5G-сети демонстрировали

в 9:23, , рубрики: 5G, nokia, Беспроводные технологии, Блог компании «МегаФон», ит-инфраструктура, Сетевые технологии, сотовые сети, Стандарты связи

Несколько дней назад мне довелось побывать в Нижнем Новгороде, на международном бизнес-саммите, на котором Megafon и Nokia продемонстрировали прототип БС и приемника стандарта 5G со скоростью передачи данных почти в 5Гбит/с:

Как Мегафон и Nokia в Нижнем Новгороде 5G-сети демонстрировали - 1

На фотографии справа — прототип базовой станции нового стандарта, слева – прототип абонентского терминала.

Вы не смотрите, что абонентский терминал размером с базовую станцию и обладает антенной размером с корпус компьютера. К 2018 году (а именно тогда ожидается принятие стандарта 5G) абонентская часть усохнет и как обычно вместится в небольшой чип в вашем новом телефоне.

Хотите знать больше? Добро пожаловать под кат: робо-манипуляторы, пара слов о том, как передаются данные, умные базовые станции, PTT с видео и прочее.

Для начала, давайте познакомимся. Очень приятно, базовая станция:

Как Мегафон и Nokia в Нижнем Новгороде 5G-сети демонстрировали - 2

Очень приятно, абонентский терминал:

Как Мегафон и Nokia в Нижнем Новгороде 5G-сети демонстрировали - 3

Между ними — радиоканал на пять гигабит:

Как Мегафон и Nokia в Нижнем Новгороде 5G-сети демонстрировали - 4

Ну, на самом деле чуть меньше:

Как Мегафон и Nokia в Нижнем Новгороде 5G-сети демонстрировали - 5

Пяти гигабит хватает, чтобы перегонять одновременно 8 видеопотоков с разрешением 7680×4320 в реальном времени, плюс 3 видеопотока FullHD и еще останется место под небольшой трафик с минимальными задержками.

Как Мегафон и Nokia в Нижнем Новгороде 5G-сети демонстрировали - 6

Достигается это агрегацией двух сот вместе с MIMO 8x8. Ничего не поняли? Я тоже. Поэтому пришлось найти человека, который в этом понимает, и полчаса пытать его диктофоном.

Агрегация двух сот — это значит, что данные передаются не на одной частоте, а на двух. Сота — это определенная несущая, поддерживаемая базовой станцией. Одна базовая станция может поднимать несколько сот сразу.

Вот тут, например, виден спектр сигнала:

Как Мегафон и Nokia в Нижнем Новгороде 5G-сети демонстрировали - 7

По обе стороны от центрального «провала» как раз и находятся две несущие, каждая шириной в 100МГц. Для примера, в сетях 3G ширина несущей в 5МГц, а в LTE в 20МГц.

MIMO — это такая технология для упихивания в одну и ту же полосу в несколько раз больше данных за счет ортогональных кодов. В данном случае, 8х8 это передача на одной частоте 8 разных сигналов на прием и передачу.

Статьи о OFDM и MIMO есть на хабре, например вот и вот.

MIMO используется как для увеличения скорости(как в случае текущего прототипа 5G), так и для улучшения связи, когда на разных каналах передаются одни и те же данные. Например, в текущих стандартах связи 4G(LTE) есть поддержка MIMO до 4х4, хотя на практике телефоны и модемы не используют больше 2х2.

Диапазон 4.5ГГц обладает меньшей проникающей способностью по сравнению с 2 ГГц у 3G и 2G, поэтому базовые станции придется ставить чаще. Однако, плюсы в этом тоже есть — чем больше станций, тем большую емкость они имеют, и тем большее количество абонентов могут обслужить, так что ситуаций «куча народу в одном месте и ничего не работает» должно быть меньше.

Как Мегафон и Nokia в Нижнем Новгороде 5G-сети демонстрировали - 8

Важно понимать, что текущие характеристики — это вовсе не конечный стандарт связи, а всего лишь попытка инженерами Nokia реализовать 5G сеть согласно собственному пониманию. Окончательный стандарт еще разрабатывается и утверждаться 3GPP, и когда он будет окончательно зафиксирован в 2018 году, он наверняка будет отличаться от текущей реализации довольно сильно. Однако, эти эксперименты тоже не пройдут даром — их будут принимать во внимание при обсуждении и разработке стандарта, так как реальные тесты сложно заменить только расчетами.

Кроме того, в окончательном стандарте будет поддержка интернета вещей — множества малых датчиков и устройств(оставим за скобками вопрос о том, есть ли необходимость подключать все эти датчики к сотовой сети и платить операторам за трафик, вместо создания своей сети).

Итак, каким же образом нам демонстрируют скорость и малые задержки?
Например, вот платформа, на которой свободно катается шарик, поддерживаемая тремя манипуляторами:

Как Мегафон и Nokia в Нижнем Новгороде 5G-сети демонстрировали - 9

Ими управляет компьютер, который получает изображение с камеры, установленной над платформой. Он, видя шарик, формирует команды на движение манипуляторов таким образом, чтобы шарик прикатился точно в центр платформы. Каким образом задача из области машинного зрения относится к 5G-сетям?

А все дело в том, что видео-данные и команды манипуляторам передаются через радиомост “базовая станция — абонентский терминал”. Соответственно, между отправкой данных с камеры и приемом команд манипуляторами существует некая задержка, которая обусловлена обработкой картинки и скоростью передачи данных(точнее, даже не скоростью, а задержкой).

Если мы искусственно вносим задержку около 100мс в этот канал, имитируя связь 4G, то наблюдаем следующую картинку:

Как Мегафон и Nokia в Нижнем Новгороде 5G-сети демонстрировали - 10

Без должной оптимизации на момент получения команд на изменение положения платформы позиция шарика уже неактуальна — он успел укатиться из расчётной траектории, поэтому команда, дошедшая до манипулятора, делает только хуже, заставляя шарик двигаться в неправильном направлении. Таким образом, задержка в 100мс, слабо ощущаемая человеком, уже достаточно влияет даже на такую простую систему, как катающийся по доске шарик.

Как Мегафон и Nokia в Нижнем Новгороде 5G-сети демонстрировали - 11

Но стоит убрать внесенную задержку, переключая параметры канала данных на реальные параметры технологии 5G (5мс при полной загрузке канала, без загрузки в два раза меньше, задержка включает в себя прохождение сигнала туда-обратно), как все волшебным образом приходит в норму: за несколько секунд управляющая программа останавливает шарик в центре платформы.

Как Мегафон и Nokia в Нижнем Новгороде 5G-сети демонстрировали - 12

Виртуальная реальность тоже относится к сетям 5G: передача данных о положении очков и передача картинки обратно на очки также осуществляется через 5G-сеть, что демонстрирует низкие задержки в передаче видео, незаметные человеческому глазу.

Как Мегафон и Nokia в Нижнем Новгороде 5G-сети демонстрировали - 13

Конечно, в реальной жизни никому в голову не придет делать очки виртуальной реальности с передачей видео через сотовую сеть, это только пример, показывающий возможности технологии. Я надевал очки и с удовольствием крутил головой, пролетая мимо Москва-сити. Подтверждаю, задержек не заметно. Пиксели в очках заметны, а задержка нет.

Конечно, в реальной жизни никому в голову не придет делать очки виртуальной реальности с передачей видео через сотовую сеть, это только пример, показывающий возможности технологии. Я надевал очки и с удовольствием крутил головой, пролетая мимо Москва-сити. Подтверждаю, задержек не заметно. Пиксели в очках заметны, а задержка нет.

Еще один стенд посвящен так называемым «умным базовым станциям» — технологии Mobile Edge Computing. Это технология, которая позволяет устанавливать в базовые станции сервера, занимающиеся какими-то задачами «не отходя от кассы». Этим обеспечивается низкая задержка (как раз те самые 5мс, потому как все понимают, что в реальном использовании к этим 5мс добавится время прохождения сигнала до сторонних серверов и обратно), и экономия каналов от БС к провайдеру.

Например, тут на одном из этих серверов работает детектор движения на видео:

Как Мегафон и Nokia в Нижнем Новгороде 5G-сети демонстрировали - 14

Заходишь внутрь охраняемого периметра, он начинает пищать:

Как Мегафон и Nokia в Нижнем Новгороде 5G-сети демонстрировали - 15

Я пока что так и не придумал, где такая технология могла бы пригодиться, но пусть будет.

Последняя экспозиция — это защищенные коммуникаторы с оперативной аудио- и видео-связью на решении Missian Critical Push-To-Tallk:

Как Мегафон и Nokia в Нижнем Новгороде 5G-сети демонстрировали - 16

Если кто не знает, PTT — это попытка сделать рацию из сотовых телефонов. Номер набирать не надо, нажал кнопку, и тебя слышат все члены твоей группы (которая уже не ограничена мощностью радиосигнала рации). Кроме аудио, есть еще и видео:

Как Мегафон и Nokia в Нижнем Новгороде 5G-сети демонстрировали - 17
— Петрович, смотри у меня провод оторван. Какие цвета соединять?

Кроме этого, плюсы еще в том, что можно записывать все переговоры и выводить передачи диспетчеру на компьютер.

На этом осматривать интересные экспонаты заканчиваем, едим печеньку:

Как Мегафон и Nokia в Нижнем Новгороде 5G-сети демонстрировали - 18

И отправляемся обратно в Москву, к родному 4G.

Как Мегафон и Nokia в Нижнем Новгороде 5G-сети демонстрировали - 19

Автор: «МегаФон»

Источник

Поделиться новостью

* - обязательные к заполнению поля