Многие общеизвестные глобальные операторы и компании мобильной связи рассматривают LTE как наиболее вероятную кандидатуру на роль 4G. В частности к таким компаниям относятся Vodafone, Orange, T-Mobile, LG Electronics, Ericsson, Nokia, Siemens, NTT DoMoCo и другие. В США компания Verizon Wireless заявила, что собирается коммерциализировать свою сеть LTE в четвертом квартале 2010 года, накрыв при этом ей примерно 100 миллионов людей. В свою очередь компании AT&T и T-Mobile заявляют, что начнут разворачивать свои LTE-сети в 2011 году. Пока же обе компании перешли на HSPA 7.2, а T-Mobile уже с этого года планирует разворачивать сеть HSPA+. Теоретически эти сети поддерживают скорости в 7,2 и 21Мбит/сек соответственно. Однако в условиях реального мира они лишь чуть-чуть быстрее, чем большинство сетей 3G.

2. 
   Пятое поколение.
   

Наиболее распространенной технологией 5G является mmWave, но несущие также будут использовать новый спектр в области Wi-Fi ниже 6 ГГц, в полосах ниже 1 ГГц и в существующих диапазонах 4G LTE.Общая идея заключается в том, чтобы значительно увеличить количество доступного спектра путем объединения плюсов и минусов разных частот. Объединение большего спектра с агрегацией несущих позволяет увеличить пропускную способность и значительно повысить скорость для абонентов.
В рамках 5G NR выделяется два диапазона:
Frequency Range 1

FR1 включает традиционные частоты, так называемый диапазон sub-6 GHz, то есть ниже 6 ГГц. Часть диапазонов предыдущих поколений будут переданы под нужды 5G благодаря рефармингу1 частот. Более совершенные технологии кодирования позволят новому поколению связи быть на 30% эффективнее, чем LTE, в том же диапазоне частот.

Frequency Range 2 FR2 — принципиально новые частоты миллиметрового диапазона. Они стартуют с отметки в 24 ГГц, поднимаясь до

50 ГГц и выше в зависимости от страны и оператора. Эти частоты имеют малую дальность распространения и проникающую способность. Их функционирование обеспечат не традиционные базовые станции, а Small cells — многочисленные малые соты.FR1 неоднороден в различных регионах мира. В Европе и США планируется использовать диапазон 3,4-3,8 ГГц, и наиболее серьёзные разработчики технологий ориентируются именно на него. Япония и Китай планируют использовать 4,4-4,99 ГГц.

1. 
   Massive MIMO.
   

Massive MIMO (массивный многолучевой вход-выход) - это технология, используемая в беспроводных сетях связи, которая позволяет увеличить емкость и производительность сети, уменьшить задержку и улучшить качество связи.

---

Она основана на использовании большого количества антенн на базовой станции, которые работают одновременно и независимо друг от друга. Это позволяет увеличить количество пользователей, которых может обслуживать сеть, а также увеличить скорость передачи данных для каждого пользователя.

Massive MIMO использует технологию MIMO, которая позволяет передавать и принимать несколько потоков данных одновременно на одной и той же частоте. Однако, в отличие от MIMO, где используется несколько антенн на каждом устройстве, Massive MIMO использует множество антенн на базовой станции.

Massive MIMO также позволяет уменьшить влияние помех и многолучевого распространения сигнала, что улучшает качество связи и уменьшает задержку..


Основные особенности технологии 5G Massive MIMO:
1. Скорость передачи данных: Massive MIMO считается одной из наилучших технологий для достижения высокой скорости беспроводной связи и высокую скорость передачи данных на уровне гигабит в секунду.

2. Зависимость между частотой волны и размером антенны: оба обратно пропорциональны друг другу. Это означает, что для низкочастотных сигналов нужна антенна большего размера и наоборот.

3. Количество пользователей: для технологий 1G-4G одна сота состоит примерно из 10 антенн. Но в технологиях 5G одна сота может содержаться более 100 антенн. Следовательно, в одной маленькой соте одновременно могут обрабатываться несколько пользователей, как показано на рисунке

4. Роль MIMO в 5G: Massive MIMO будет играть решающую роль в развёртывании будущих сетей 5G, поскольку может быть обеспечена более высокая спектральная и энергоэффективность.

3. Сравнение сетей.

Параметры	4G	5G
Диапазон частот, ГГц	2,6	28
Ширина 1 радиоканала, МГц	100	500
Максимальная скорость передачи в радиоканале, Гбит/c	1,5	20
Вид модуляции (срединный)	16-QAM	256-QAM
Вид помехоустойчивого кодирования	Турбокод	Турбокод+
Максимальная конфигурация MIMO	4x4	64x8
Максимальная спектральная эффективность	15	40
Коэффициент скругления	0,25	0,15
Тип территории обслуживания СМС	БГ	БГ
Число абонентов, тыс. чел	300	300
Минимальная гарантированная скорость передачи абонентского трафика, Мбит/с	10	100
Примерная стоимость 1 БС, млн. долл.	0,12	0,2
Примерная стоимость ЦС, млн. долл.	1,5	2
Максимальная скорость абонента, км/час	350	500
Мультисервисность (кол-во видов трафика)	10	15
Максимальная задержка доставки информации, мс	5	1

---

4. Значение 5G в жизни человека.
Внедрение сетей 5G имеет огромный потенциал для социальной и экономической трансформации общества.
Сети 5G позволяют обеспечить более быструю, надежную и универсальную связь, что позволяет использовать новые технологии и приложения, такие как виртуальная и дополненная реальность, автономные автомобили и другие приложения, требующие высокой скорости передачи данных.
Это приведет к изменению экономики сетей, так как средняя скорость передачи данных увеличится в 40 раз, а себестоимость доставки уменьшится в 30 раз. Это позволит создать новые бизнес-модели и возможности для развития цифровой экономики.
Кроме того, сети 5G могут привести к социальной трансформации общества, так как они позволяют использовать новые технологии для улучшения качества жизни людей, такие как телемедицина, дистанционное обучение и другие приложения, которые могут улучшить доступность и качество услуг для людей в разных регионах и социальных группах.

1. 
   Энергетика и коммунальное хозяйство.
   

Энергетические установки требуют постоянного обслуживания, от этого зависит их правильное функционирование и безопасность. Быстрая и надежная связь 5G позволит непрерывно следить за системами с помощью датчиков (детекторы утечек на трубопроводах и др.). Это значительно сократит потребность во вмешательстве человека и повысит безопасность энергосистем.
Б лагодаря масштабному подключению большего числа устройств в рамках растущего Интернета вещей (IoT) энергетические компании смогут работать эффективнее и лучше обслуживать клиентов. Например, использование интеллектуальных счетчиков обеспечит поставщикам и клиентам онлайн-доступ к данным и аналитике потребления энергии, что позволит экономичнее распределять ресурсы. По оценкам Европейской комиссии, к 2020 году будет выпущено уже около 200 млн интеллектуальных счетчиков электроэнергии и 45 млн «умных» газовых счетчиков. При этом рассчитано, что примерно у 72% потребителей в Европе будут интеллектуальные счетчики электроэнергии и у 40% — газа.

2. 
   Умные города.
   

В умных городах сверхнизкая задержка передачи данных в сетях 5G будет иметь решающее значение для интеллектуальных энергосистем и подключенной инфраструктуры. Это не только улучшит качество государственных и коммунальных услуг, но и повысит общественную безопасность. Уже сейчас в Барселоне (Испания), Колумбусе (штат Огайо, США) и Сингапуре используются интеллектуальные уличные фонари и датчики, которые отслеживают такие вещи, как качество воздуха, наличие парковочных мест и сбор мусора.

---

К олумбус, работающий по гранту Министерства транспорта США, уже внедряет и тестирует приложения, которые применяются для снижения пробок, автоматически сообщают о необходимости ремонта дорог и обеспечивают связь между беспилотными автомобилями. Так что, «умные» города – это уже не будущее, а вполне себе настоящее.

3. 
   Беспилотные автомобили.
   

Сети 5G могут значительно улучшить безопасность на дорогах и повысить эффективность автономных транспортных средств.
Способность автомобилей мгновенно реагировать и "общаться" с другими автомобилями и инфраструктурой дороги с помощью 5G позволяет создать более безопасную и эффективную систему транспорта.
Например, автомобили, оборудованные технологией 5G, могут обмениваться информацией о своем местоположении, скорости и направлении движения, что позволяет им избегать столкновений и оптимизировать маршруты.
Кроме того, сети 5G могут обеспечить более быструю и надежную связь между автомобилями и инфраструктурой дороги, такой как светофоры и камеры наблюдения, что позволяет создать более эффективную систему управления транспортом и улучшить безопасность на дорогах.
В целом, сети 5G имеют огромный потенциал для улучшения безопасности на дорогах и повышения эффективности автономных транспортных средств, что может привести к созданию более удобной и безопасной системы транспорта для людей.

4. 
   Здравоохранение.
   

Сети 5G могут значительно улучшить медицинскую диагностику и лечение, что может привести к более быстрому и точному выявлению проблем со здоровьем.




Такая сеть позволяют передавать большие объемы данных с высокой скоростью и надежностью, что позволяет использовать новые технологии и приложения в медицине.

Например, с помощью технологии 5G можно создать системы телемедицины, которые позволяют врачам проводить консультации и диагностику пациентов на расстоянии, используя высококачественное видео и звуковую связь.

Кроме того, сети 5G могут использоваться для передачи медицинских данных, таких как результаты анализов и изображения, между врачами и медицинскими учреждениями, что позволяет ускорить процесс диагностики и лечения.

5. 
   Опасность 5G для здоровья человека.
   

---

Существует много дискуссий и исследований на тему влияния сетей 5G на здоровье человека. Некоторые исследования показывают, что высокочастотные волны, используемые в сетях 5G, могут оказывать некоторое воздействие на здоровье человека, включая возможность повышения риска развития рака, изменения функций мозга и повреждения ДНК.
Однако, большинство исследований, проведенных на эту тему, не обнаружили значительного влияния сетей 5G на здоровье человека. Кроме того, организации, такие как Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) и Американская комиссия по радиационной защите (ACRP), утверждают, что сети 5G безопасны для здоровья человека, если они используются в соответствии с рекомендациями по радиационной безопасности.
В целом, необходимо продолжать исследования влияния сетей 5G на здоровье человека, чтобы лучше понимать возможные риски и разработать соответствующие меры предосторожности. Однако, на данный момент, сети 5G считаются безопасными для здоровья человека, если они используются в соответствии с рекомендациями по радиационной безопасности.

Вывод: Радиоволны влияют на человеческий организм – это факт. Но доказать вред от радиоволн, излучаемых станциями 5G, пока никому не удалось. Тем не менее, ученые не спешат категорически отрицать отсутствие вреда. При разовом воздействии вред от радиоволн не выявлен. В целом, сети 5G имеют множество преимуществ по сравнению с сетями 4G, которые делают их более быстрыми, надежными и эффективными для передачи больших объемов данных.

Заключение: В ходе работы были рассмотрены принципы работы сотовой связи, стандартов GMS, P-AMPs. Был проведен сравнительный анализ сетей 4 и 5 поколений, по итогам которого выяснилось что новое поколения связи обгоняет предыдущие почти по всем критериям. Бали разобранные принципы работы современных методов модуляции, из математические законы и поколения связи в которых они используются.

Используемая литература

1. 
   Н.В. Поваренкин, А.К. Ермаков, А.Р. Бестугин.Радиотехника 5G и сетей последующих поколений./Н.В. Поваренкин, А.К. Ермаков, А.Р. Бестугин.– СПб.: ГУАП, 2021.
   
2. 
   Батуев Б.Б. Применение энергосберегающих режимов PSM и eDRX в сети NB-IoT. Беспроводные Технологии. 2017. №2.
   
3. 
   Nathaniel Kinsey Data Communications Transmission System: Structure and Function -Кentucky: University of Kentucky,2020
   
4. 
   Ashwini Nigdalli, Dr.B.K,Sujatha. International Reseatch Journal on Engineering and Technology. FPGA Implementation of PI/2 BPSK and PI/4 QPSK for IEEE 802.15.6 WBAN Standard. – [Электронный ресурс] de1lib Свободная энциклопедия - URL: https://ru.de1lib.org/
   
5. 
   К.Д.Морозова,А.С.Сорокин СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СИСТЕМ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ 4G И 5G - МТУСИ, 2018
   

---

Смотрите также файлы

• Программа вводного инструктажа по охране труда для работников доу общие положения.docx

• Роль решений Конституционного Суда Российской Федерации в осуществлении правосудия.docx

• И. А. Шишпор 2023.doc

• Приборы и оборудование.docx

• Урок физики в 8 классе.ppt