Эра 5G: преимущества, риски и угрозы

Беспроводные сети последнего поколения, получившие название 5G ("пятое поколение"), были запущены с большими ожиданиями и серьезными опасениями. Дискуссии об эре 5G, заключаются в том, что это гонка, в которой первопроходцы будут доминировать над всеми остальными и что это доминирование обеспечит устойчивые экономические и технические выгоды для стран и населения этих первопроходцев. Лидеры самых влиятельных стран утверждают, что превосходство в беспроводной связи является решающим фактором экономического успеха страны в эпоху мобильных технологий.

Новый День
В мае 2021 года вышел в свет доклад аналитического центра RAND под названием "Эра Америки 5G. Получение конкурентных преимуществ при обеспечении безопасности страны и ее народа". В докладе авторы оценивают беспроводную экосистему 5G, а также рассматривают развитие ее рынков и технологий как устойчивую конкуренцию, а не как "гонку". Ключевое наблюдение в том, что прошлое техническое или рыночное лидерство не гарантирует длительного преимущества. Авторы также подчеркивают важное значение устройств, сетей и сервисов эпохи 5G для защиты данных и личной информации.

Что такое 5G?

Беспроводные сети 5G включают стандарты, оборудование и программное обеспечение, которые предназначены для того, чтобы на порядки увеличить зону покрытия, пропускную способность, а также скорость передачи данных, доступную для пользователей. Приоритет среди этих обещанных улучшений зависит от конкретных условий. Некоторые компании могут отдавать предпочтение более высокой пропускной способности устройств - например, для использования все большего количества устройств интернета вещей или для обслуживания больших групп людей, например, на футбольных стадионах или на Таймс-сквер в канун Нового года. Другие компании могут отдавать приоритет скорости передачи данных для потоковой передачи видео или малой задержке (время между отправкой и получением данных) для автономной навигации транспортного средства. Некоторые страны могут захотеть отследить контакты заболевшего коронавирусом COVID -19 среди местного населения, в то время как другие могут проводить широкомасштабный мониторинг своего населения. Компании, которые первыми выйдут на рынок с приложениями, могут получить щедрые плоды для себя и своих стран - наряду с преимуществами и недостатками изменений, которые эти технологии несут в их обществах.

Чтобы понять, какие изменения принесет 5G, полезно сравнить его характеристики с характеристиками систем 4G предыдущего поколения (известных как 4G Long-Term Evolution или 4G LTE).

Ожидается, что технологии 5G будут поддерживать такие приложения, как "умные" дома и здания, "умные" города, 3D-видео, работа и игра в облаке, дистанционные медицинские услуги, виртуальная и дополненная реальность, а также массовая межмашинная связь для автоматизации производства. Поддержка этих услуг сетями 4G в настоящее время затруднена.

5G увеличивает максимальную плотность устройств с 60 000 на квадратный километр (в соответствии со стандартом 4G) до 1 миллиона устройств на квадратный километр. Учитывая большое разнообразие устройств, которые подключаются к беспроводным сетям, интересно оценить, когда спрос пользователей будет превышать возможности технологий, соответствующих стандартам 4G, для удовлетворения этого спроса.

Ожидается, что приложения с поддержкой 5G приведут к увеличению среднего числа устройств, одновременно подключенных к сотовой сети, на душу населения. Cisco прогнозирует, что к 2023 г. соотношение устройств к количеству людей в Северной Америке будет более 14 к 1 (Cisco, 2020). Cisco ожидает, что половина этих устройств будет машинами, которые общаются с другими машинами, а доля подключений устройств растет на 30 % в год по сравнению с 7% для смартфонов (Cisco, 2020).

Если эти темпы роста сохранятся до 2030 г., то в Северной Америке количество устройств, подключенных к Интернету, на каждого человека будет равно 29. По оценкам Cisco, 25% устройств в Северной Америке будут подключаться через беспроводные технологии.

Кроме того, количество беспроводных устройств, одновременно ищущих подключения, вырастает в течение рабочего дня или при проведении особых мероприятий. Например, в будний день на Манхэттене 2,3 млн пассажиров вызывают рост средней численности пользователей с 27 436 человек на квадратный километр до почти 66 000 (World Population Review). Если бы пользователи каждого пригородного поезда одновременно осуществляли передачу информации только на одном сотовом устройстве, они бы превысили возможности сегодняшней сети 4G. Подобные всплески плотности пользователей, вероятно, произойдут в большинстве городов, на профессиональных спортивных объектах и во время других особых случаев (например, парадов, фестивалей, празднования Нового года).

Также интересно оценить технологические аспекты 5G. В настоящее время системы 4G работают в низкополосной части радиочастотного спектра (обычно на частотах от 700 до 850 мегагерц _