Мир становится быстрее и мобильнее, а часть повседневных задач переезжает в онлайн-сервисы, облака, AR/VR и IoT. Все это повышает требования к мобильным сетям: нужны не только более высокие скорости, но и большая емкость (чтобы сеть «вывозила» много пользователей одновременно), стабильность и меньшие задержки. Разберем, чем 3G, 4G и 5G отличаются на практике, какие возможности дает новое поколение связи и где у него есть ограничения.
Отличия частот
Радиоспектр делится на полосы частот. Важна не только «цифра» частоты сама по себе, но и то, сколько спектра (ширина канала) выделено оператору, какие применяются технологии радиодоступа (модуляция, кодирование, MIMO/beamforming), а также условия приема и загруженность сети. В целом более высокие частоты часто позволяют получить более широкие каналы и, как следствие, выше потенциальную пропускную способность, но обычно требуют более плотной сети базовых станций, потому что сигнал хуже проходит через препятствия и быстрее затухает.
3G (UMTS/HSPA) в разных странах работает в нескольких диапазонах — чаще всего около 850/900/1900/2100 МГц. Это «классические» частоты, которые обеспечивают приемлемое покрытие, но по современным меркам ограничены по емкости и скорости.
4G (LTE) тоже использует диапазоны в районе сотен мегагерц и единиц гигагерц (например, 700/800/900/1800/2100/2600 МГц — набор зависит от страны и оператора). LTE дает заметно более высокие скорости и емкость по сравнению с 3G, поэтому во многих регионах 4G постепенно вытеснил 3G в качестве основной сети для мобильного интернета и голосовой связи (через VoLTE). Поэтому сейчас в базовый набор для местности, куда по каким-то причинам не прокладывают кабельный интернет, входит модем 4G WiFi. Низкая цена на модемы (от 1200 грн.) и сравнительно не дорогой мобильный интернет (по сравнению с Европой) способствуют распространению такой модели.
5G работает в двух основных «слоях»:
- sub-6 ГГц (частоты ниже ~6-7 ГГц) — обеспечивает более широкое покрытие и лучшее проникновение в здания; именно этот вариант чаще всего становится базой массового 5G.
- mmWave (миллиметровые волны, обычно выше ~24 ГГц) — дает очень высокую пиковую скорость и большую емкость на небольшой территории, но требует плотного размещения базовых станций и чувствителен к препятствиям.
То есть «5G = только сверхвысокие частоты» — не совсем верно: многое зависит от того, какие диапазоны и какую конфигурацию сети использует оператор.
Минусы связи 5G
Конечно, у 5G есть свои ограничения (особенно в mmWave-диапазонах):
- для максимальных скоростей и стабильности часто нужна более плотная сеть базовых станций;
- сигнал сильнее ослабляется препятствиями (стены, стекло, деревья) — в высоких диапазонах это заметнее;
- влияние погодных условий выражено сильнее именно на миллиметровых волнах (дождь/туман могут дополнительно ухудшать прием);
- внедрение 5G требует значительных инвестиций (оборудование, частоты, модернизация транспортной сети и ядра).
Важно уточнить: требование «прямой видимости» характерно прежде всего для mmWave-вариантов 5G. В sub-6 5G связь обычно работает более «привычно» и по покрытию ближе к 4G, хотя качество приема все равно зависит от расстояния до базовой станции, планировки помещений, плотности застройки и нагрузки на сеть.
Тема безопасности 5G часто подается слишком эмоционально, но в технологическом смысле ситуация прозаичнее: как и любая современная мобильная инфраструктура (по сути сложная IP/облачная система), 5G требует грамотной настройки, регулярных обновлений, мониторинга и защиты на уровне оборудования, ядра сети и подключаемых устройств. Риски здесь связаны скорее со сложностью экосистемы и количеством подключений (особенно IoT), чем с «магией 5G».
По скоростям корректнее говорить не про «минимумы», а про диапазон: в реальных условиях 4G часто дает десятки Мбит/с (иногда больше при хорошем сигнале и низкой нагрузке), а 5G — от десятков и сотен Мбит/с до гигабитных значений в удачных условиях (широкий канал, близость к базовой станции, невысокая загруженность, подходящий диапазон). Дополнительное преимущество 5G — потенциал по меньшей задержке и по емкости сети, что важно для массовых подключений и новых сценариев (умные города, промышленный IoT, AR/VR, беспилотный транспорт).
Пятое поколение продолжает развиваться: многое зависит от того, в каком режиме развернута сеть (например, 5G поверх инфраструктуры 4G или полноценная standalone-архитектура), какие частоты доступны и насколько плотно покрыта территория. А 3G, как и более старые технологии, постепенно становится «запасным» вариантом и со временем будет уходить из эксплуатации, уступая место 4G/5G.