Одной крови: что общего у 4G и 5G?
Новое поколение сотовой связи – 5G завоёвывает мир. Несмотря на то, что он на голову превосходит предшественника – 4G кардинальных отличий, как это было в предыдущих сменах поколений, не произошло. Сейчас уже стало очевидно, что разработчики нашли оптимальный способ разделения ресурсов между смартфонами.
Для любой сети сотовой связи выделен ограниченный по ширине полосы частотный спектр. Как правило, это от 1 до 20 МГц. Можно представить частотную полосу как автомобильную дорогу. Тогда от того какое покрытие будет у этой дороги целиком и полностью зависит какую скорость получат абоненты и сколько всего абонентов сможет обслужить оператор.
В качестве покрытия и разметки дорожного полотна в сотовой связи выступает метод множественного доступа – то как частотный ресурс делиться между всеми абонентами. Как то я уже рассказывал про WCDMA – в сетях 3G. Но в 4G и 5G используется принципиально иной метод – OFDMA. Именно он во многом определяет кратное улучшение скоростей и успешность этих стандартов.
OFDMA – orthogonal frequency-division multiple access – то есть ортогональный частотно-временной множественный доступ. Не пугайтесь, идея принципиально проста и понятна.
Вся частная полоса делиться на небольшие каналы – это частное разделение. По времени, эти каналы также разделены на равные промежутки – временное разделение. Получившиеся небольшие квадратики – ресурсные элементы – объединяются в ресурсные блоки. Это и есть минимальная единица назначения ресурсов в соте.
То есть когда смартфону нужно назначить ресурсы для передачи данных базовая станция выделяет то или иное количество этих ресурсных блоков. На решение о числе таких блоков непосредственно влияют множество факторов: загрузка соты, уровень сигнала, его качество и т.д.
Фокус OFDMA заключается в том, что частотные каналы расположены очень близко друг другу и даже перекрываются, но не мешают. Это и называется страшным термином – ортогональностью. Именно за счёт плотного использования выделенного частотного ресурса эффективность 4G в 10 раз выше, чем у 3G.
Разработчики 5G не стали терять достигнутый успех, а развили его. Они также выбрали OFDMA в качестве метода доступа, но модернизировали его. Для возможности работы в более высоких частотных диапазонах (вплоть до 90 ГГц) они сделали ресурсные элементы не фиксированными – как в 4G, а разными по ширине и длительности.
Теперь, в зависимости от конкретной сети 5G, её целей и частотного диапазона, можно более тонко подстроить работу соты, что даст ещё более высокую спектральную эффективность.
Пожалуй, это впервые когда в истории сотовой связи разработчики безоговорочно решили, что предшествующее поколение сотовой связи достаточно успешное, чтобы просто его модернизировать, а не строить всё с нуля как это было ранее.