Само преди десетина години никой от нас дори не си е мечтаел, че ще може да ползва бърз интернет, докато лови спокойно риба на някой язовир. Да гледа филм от YouTube или Netflix, докато е на палатка в гората? Абсурд! Но такава беше реалността, а мобилният интернет едва прохождаше.

Днес можем да правим това почти от всяка точка на страната, направо от екрана на смартфона си. Браузването в мрежата е повече от комфортно, слушането на музика – без проблем, а гледането на видео може да се позабави и затрудни само ако сте наистина в крайно затънтена дупка. Свикнахме бързо с хубавото, нали? А тепърва идва още по-интересното – цифрови безжични мрежи, няколко пъти по-бързи спрямо днешните. Обединени под логичното вече название 5G.

5-о поколение - изцяло онлайн

5G, или точно както смятате – мобилните мрежи от пето поколение, са нещо като последно обещание, че безжичните връзки най-сетне ще се освободят от оковите на кабела. И вече всички устройства, притежаващи операционна система и нужди от интернет, ще могат да получават и изпращат данни, без да се налага да са свързани към розетката и суича. Новото поколение безжичен стандарт ще направи значителна и голяма крачка напред. Ще направи възможна масовата употреба на автономни автомобили (без шофьори), дронове за доставки на поръчки, а и вероятно ще замени традиционната Wi-Fi връзка у дома ви.

Но преди да сте се затичали радостно към магазина, за да си купите 5G смартфон, почакайте. Този стандарт все още официално не е стартирал реалната си работа и едва ли ще го направи през тази година – най-рано през следващата. Но добрата новина е, че гиганти, като Samsung, Nokia, AT&T и други, инвестират огромни суми в разработката на мрежата, която ще поддържа 5G.

Според разработчиците теоретично постижимата скорост на сваляне на данни при 5G може да достигне фантастичните 10 000 Mbps (мегабита за секунда). Това е няколко пъти повече спрямо максимума на 4G мрежите, което пък от своя страна означава по-малко забавяния, повече и по-сложни и мощни приложения за смартфони и т.н. И ето едно малко, но страхотно сравнение – ако на 3G връзката с максимални възможности ѝ бяха необходими около 15 секунди, за да свали една песен в MP3 формат (о, как се радвахме!), то на 5G връзката ще са необходими само няколко, за да прехвърли в устройството ви… цял пълнометражен филм!

2, 3, 4… 5 скорост

Интересното е, че на периоди от около 10 години комуникационните компании въвеждат нов стандарт и изграждат инфраструктура, която да го поеме и реализира. През 1982 година се появиха първите, т.нар. 1G мрежи, които функционираха, свързвайки аналоговите клетъчни телефони (помните ли мобифоните?). През 1992 година видяхме старта на 2G – или цифровите клетъчни телефони (GSM), а през 2003 година всичко говореше само за 3G, което се появи реално и в България, носейки радост за интернет маниаците. Настоящите скоростни 4G мрежи станаха реалност през 2011 година, а днес са масово използвани и носят комфорт в комуникациите. Така че, следвайки тази зависимост, делят ни може би две-три години до старта на следващото поколение мрежи.

Както всеки един стандарт, така и 5G не е дело само на една компания. За целта си има специално създадена организация, наречена Next Generation Mobile Networks (NGMN), която обединява и синхронизира работата на учени и инженери, производители и доставчици на услуги. Всички те създават следващото поколение комуникации.

И въпреки че 5G стандартът все още не е финализиран, ясно е, че ще подобри значително 4G. Ще може да изпраща и получава много повече данни от досегашната технология, както и ще поддържа много по-голям брой потребители едновременно, без да си пречат и честотите да се задръстват. Ако сте били наскоро на концерт, футболен мач или изобщо на събитие, където има много хора на едно място, когато всички цъкат на телефоните си, ще разберете за какво забавяне става дума.

Освен това новата технология ще използва по-малко електроенергия, а оттам ще се повиши и подобри животът на батерията. По-рядко ще се налага да търсите адаптер за зареждане. А това ще спомогне още повече и за по-масовото интегриране на интернет в т.нар. повсеместна мрежа (Internet of Things), в която редом с компютри и смартфони ще са свързани телевизори, хладилници, автомобили, дронове и всякакви други уреди. Дори тостерът ви.

Мост между поколенията

Въпреки огромния си потенциал 5G трябва да е обратносъвместима с предишното поколение, нали? Иначе на кого му е нужна мрежа, която „не се разбира“ с останалите телефони. Но за да могат те да „говорят на един език“, нужно е всички да притежават позната схема на работа.

Клетъчните телефони, най-общо погледнато, представляват двупосочни радиостанции. Те могат да трансформират вашия глас в цифрови сигнали в реално време, като ги изпращат през радиоефира. И това се отнася не само за глас (телефон), но и за всякакви видове съвременни комуникации – видео, чат, интернет. В един и същ момент! Затова е възможно, докато говорите с приятеля си, да се возите в автобуса, а в същото време и да си чатите и дори да играете на онлайн игрички.

Но тъй като все пак съществуват ограничен брой радиочестотни канали (ленти), а все повече хора искат да се възползват от „благинките“ на смартфона, клетъчните комуникации са замислени и проектирани да са разделени на отделни зони (клетки), които се припокриват и си предават сигнала една на друга. Отговорна за това е базовата станция и нейните антени – онези големи сиво-бели удължени правоъгълници, които можете да видите на всяка висока сграда. Свързаните към нея в момента телефони предават данните си, а самите станции ги препредават на следващата в обхвата. Когато пък вие се движите, сигналът на телефона ви се превключва към следващата станция, след като обхватът от предишната намалее или изчезне. По такъв начин една и съща GSM честота може да се използва многократно и за милиони потребители в града, без да се претовари или забави значително.

В много световни и български градове днес има пълно 4G (LTE – Long-Term Evolution) покритие, което е толкова бързо, че позволява гладки видеоконферентни разговори и стрийм на видеофилми без никакво забавяне. Или чисто и просто – 4G е много по-бърза от това, за което „мечтаеше“ 3G. Масовото разпространение на смартфоните обаче, придружено с ниските им цени, както и на самата услуга води дотам, че все повече хора комуникират с видео, снимки и др. Всички тези милиони устройства използват едни и същи честоти, което означава, че те се запълват, а оттам скоростта за комуникация на всички потребители започва да пада.

За да се справят с тази липса на честоти, доставчиците на услуги вече са решили да преминат на по-различни честоти, милиметрови – характерни за 5G поколението.

Милиметров обхват = повече потребители и повече скорост

Радиосигналите се характеризират с определена дължина на вълната. Колкото по-къса е тя, толкова по-висока е честотата. 5G радиосигналите ще използват дължина на вълната между 30 и 300 гигахерца, което попада в милиметровия обхват. Затова и 5G се счита за технология от милиметровия обхват.

Много високата честота на сигналите е от огромно значение. Това означава, че 5G ще е способна да постига невероятна широчина на честотната лента, тоест ще може да „поеме“ огромен брой хора (устройства), свързани едновременно, и да приема и изпраща неизмеримо по-големи количества данни.

Но къде са „подводните камъни“? Няма ли някакви минуси и недостатъци?

Разбира се, че има. По-високите честоти означават… по-малък обхват. И ако, да речем, 3G и 4G можеха да обхващат с една клетка цял квартал, сигналът на 5G мрежата ще е достатъчно силен само за няколко преки около вас. 5G не може да се справя с големи разстояния, а на всичко отгоре малката дължина на вълната означава, че сигналът не може да преминава лесно през препятствията. И всяка бетонна стена или дори клон на дърво могат да повлияят значително на сигнала. 5G е технология, която най-добре работи при пряка видимост и затова вашият телефон или друго устройство ще работят най-добре, ако базовата станция е съвсем наблизо.

Но да продължим с положителните страни. 5G трябва да притежава намалена латенция, забавяне на сигнала между две свързани устройства. Ако 4G имаше забавяне на връзката от около 70 милисекунди, то при 5G тя ще е не повече от 1 милисекунда. А това означава много по-висока производителност, особено в някои случаи. Животоспасяващи. Защо ли? Ами например вземете безпилотните автомобили. За да се движат множество такива коли по пътищата, те трябва да си комуникират непрекъснато. И когато всички се движат с по-висока скорост, умножена по стотиците странични обекти, които трябва да следят, представете си едно забавяне в комуникацията до какво може да доведе? Намаляването на латенцията с около 50-100 пъти означава много по-добри „реакции“ и съответно – по-малък риск от инциденти, ако говорим за автомобилите без шофьори.

Нови правила, нова инфраструктура

Изграждането на нова инфраструктура, която да поеме 5G комуникациите, е задължително. Както вече разбрахте, базовите станции на тази технология ще са различни, работещи на други честоти, консумиращи по-малко енергия и т.н. Затова, ако в предишните десетилетия комуникационните компании изграждаха големи кули или клетъчни станции, за да разпръскват сигнала в дадена зона, 5G мрежите ще променят това. Вместо да се строят цели кули, най-вероятно доставчиците ще започнат да инсталират миниатюрните нови клетки направо върху съществуващите телефонни линии и сгради. Клетките на 5G ще имат обхват от около 250 метра във всяка посока. Потребителите ще се свързват с нея чрез безжичен модем (телефон или др. устройство), а благодарение на огромните предимства като скорост и ширина на канала най-вероятно домашните потребители вече няма да се нуждаят от никакви кабели за интернет.

Тъй като милиметровите вълни на 5G сигнала обаче имат по-слаба проникваща способност в сравнение с 4G, доставчиците трябва да създадат доста по-гъста инфраструктура, за да предоставят добра услуга. Или подобно на Wi-Fi – 5G ще изисква повече базови станции на по-близко разстояние, за да разполагат потребителите със скорост. И това нещо ще струва... пари. Много пари. За по-големите държави като САЩ това означава инвестиции от порядъка на между 20 и 30 милиарда долара. За които в крайна сметка ще… плати потребителят.

Някои големи мобилни доставчици вече тестват pre-5G версии на стандарта (както се случи по време на Зимната олимпиада в Корея). Това може да ви подлъже, че вече разполагат с утвърден стандарт, но съвсем не е така. На практика никой още не знае какви ще бъдат финалните спецификации, като дори до края на годината това може би няма да бъде факт. Уви, ще почакаме още няколко години, докато сменим телефоните си с 5G.

Да помечтаем за 5G и… дори за 6G

Ако 5G вече започва да се превръща в реалност, както бе демонстрирано на Зимната олимпиада, какво трябва да направим, когато се появи? Като за начало… ще трябва да си купим нов смартфон, разбира се. Вашият сегашен телефон най-вероятно ще работи в новата мрежа, но няма да използва способностите ѝ. Тези технологии винаги са back-compatible, или обратносъвместими, и винаги работят с по-старите стандарти, но… никога няма как да са forward-compatible и да работят с бъдещите.

Новите 5G телефони със сигурност ще са снабдени с множество миниатюрни вградени антенки, които ще следят от коя посока идва най-добрият сигнал, за да се „захващат“ за него. А самата технология ще масовизира нови технологии, като например виртуалната реалност. Почти е сигурно, че след няколко години ще можете лесно да свързвате с телефона си вашият VR сет (очила, шлем или каквото имате) и да се наслаждавате на тотално променена реалност.

Технологичните компании обаче винаги гледат малко по-надалеч от обикновените смартфони. И инвестират в доста по-сериозни и революционни системи, които могат да променят начина на живот на обществото. Безпилотни автомобили, дронове и комуникиращи с тях пътища ще могат да преобърнат представите ни за транспорт, като 5G ще се погрижи те да са доста по-безопасни. Автоматизираните доставки на пратки с дронове вероятно ще станат ежедневие, а мониторингът на околната среда и – внимание! – хората ще станат повсеместни. Ако сега на много места има камери за наблюдение, гарантирам ви, че след 10 години те ще са буквално навсякъде.

Годината, в която 5G ще започне да превзема планетата, ще бъде 2019 или по-вероятно 2020. Така че трябва да бъдете подготвени за новото бъдеще, както и… да започнете да очаквате следващата – 6G революция. Защото вече се работи и над нея. Финландски инженери от университета в Оулу вече работят над този стандарт. Той се нарича 6Genesis и в период от 8 години трябва да е готов със спецификациите. Засега само е ясно, че той вероятно ще ползва още по-високи честоти – терахерцови, и ще се базира на изкуствен интелект.

Така че около 2030 година ще очакваме още един нов преход, който в момента ни се струва фантастичен, но ще видите колко бързо ще мине това време. А дотогава – насладете се на уникалното видео, показващо визията на скандинавците за 6Genesis.