В мире постепенно разворачивается пятое поколение мобильной связи, и ответственная за его разработку группа 3GPP ищет новые способы кодирования данных в радиоволнах. 5G будет использовать массив новых технологий – миллиметровые волны, массивное MIMO, полный дуплекс, формирования направленного сигнала, небольшие базовые станции. Это лишь крошечный перечень использованных решений. И недавно эксперты задумались, какой ценой обернутся эти технологии для пользователей. Они говорят, что 5G может оказаться вампиром, который высасывает аккумуляторы.
В 2017 году телекоммуникационная индустрия должна решить вопрос, когда начать развертывание 5G. Некоторые компании, включая Vodafone, предложили не откладывать задачу на будущее и ускорить разработку пятого поколения связи. Это привело к тому, что сети 5G запускают одновременно с разработкой технологий 5G.
Одновременное развертывание означает, что некоторые важные вопросы 5G решены не полностью, и среди них – модуляция беспроводного сигнала в этих сетях. Спецификация стандарта 3GPP Release 15, которая дала старт 5G, выбрала мультиплексирование с ортогональным частотным разделением каналов (orthogonal frequency-division multiplexing, OFDM). Это эхо 4G, в котором используется такое же решение.
Однако в этом году ожидается выход спецификации Release 16, в которой предлагаются альтернативные методы кодирования сигнала. Ведь использование модуляции OFDM требует много электроэнергии от устройств 5G и базовых станций. Проблема становится особенно острой, если вспомнить, что 5G нацелен на миллиарды девайсов интернета вещей, и для него понадобится в несколько раз больше базовых станций.
«Я не думаю, что мобильные операторы понимают влияние 5G на мобильные телефоны, а также на их батареи, – говорит директор исследовательской лаборатории National Instruments Corp Джеймс Кимери. – 5G будет иметь свою цену, и это будет потребление батареи».
Кимери говорит, что проблема будет касаться не только мобильных девайсов. Базовые станции также будут потреблять значительно больше энергии – примерно в три раза больше, чем базовые станции 4G. При этом базовых станций 5G нужно будет в несколько раз больше для покрытия той же площади.
OFDM – это метод пересылки данных по радиоканалу, в котором информация «нарезается» на порции, и они отправляются одновременно. А чтобы они не мешали друг другу по дороге к пользователю, их отправляют в радиоволнах, которые перпендикулярны друг к другу. Этот метод обеспечивает высокую скорость, но требует большой мощности.
Главный инженер ZTE Ифей Юан считает, что от OFDM нужно перейти к неортогональному многоканальному доступу (non-orthogonal multiple access, NOMA). Этот способ модуляции использует одну и ту же частоту для передачи кусков данных от нескольких пользователей одновременно.
По словам специалиста, OFDM можно использовать на ранней стадии развития 5G. Ведь масштабные проекты машинного общения и интернета вещей появятся только через несколько лет после публикации Release 16, которая должна выйти в декабре 2019.
К переходу на NOMA нужно готовиться заранее, поскольку это будет стоить больших денег. Понадобится не только обновление программного обеспечения, особенно базовых станций, но и дополнительные радиокомпоненты, увеличение вычислительной мощности и тому подобное.
Однако, говорит Кимери, индустрия очень инерционная, и не стоит надеяться на переход от OFDM. «Вполне возможно, что будет альтернатива, – говорит он. — Но вероятность ее применения невелика. Когда что-то уже внедрили, от этого трудно отказаться».
Кстати, об энергопотреблении 5G можно понять и из того, что разработчики смартфонов сейчас ищут новые, более эффективные системы охлаждения, а также то, что некоторые аппараты с 5G будут отключать передачу данных при приближении пользователя.
