В чем разница между Wi-Fi и 5G сетями

Сравнение Wi-Fi с сетями 5G – почему они лучше и перспективнее, как работают и когда будут введены в эксплуатацию повсеместно, диапазоны частот и безопасность.

Сегодня весь мир уже активно вступает в эру 5G – строятся крупные наземные сети и скоро практически не останется мертвых зон. Эта технология все более успешно конкурирует с Wi-Fi, который предлагает высокую скорость с низкими задержками, но ограничен небольшими локальными зонами.

Помимо этого, сейчас быстро развивается интернет вещей, где каждое устройство получает доступ в интернет – от мелких носимых гаджетов и электроники, до крупной бытовой техники. Это позволяет синхронизировать данные между ними и удаленно управлять различными устройствами, делает жизнь проще и удобнее.

Почему 5G лучше и перспективнее чем Wi-Fi

В эпоху массовой цифровизации, когда все услуги и сервисы переходят в онлайн, человеку очень важно постоянно оставаться на связи, не теряя контакт с остальным миром. Только сети 5G способны обеспечить такой огромный поток данных и одновременную поддержку десятка устройств каждого пользователя, без ощутимых просадок в скорости и небольших задержках.

Скорее всего, что в ближайшем будущем мы вообще забудем о Wi-Fi и будем подключаться даже к домашнему интернету с использованием беспроводных сетей пятого поколения. Отпадет необходимость в прокладке кабеля, установке роутеров и других промежуточных устройств. Кругом будут вышки 5G, способные удовлетворить даже самых требовательных пользователей. Плюс это поможет решить проблему, когда множество расположенных рядом Wi-Fi роутеров мешают работе друг друга, что особенно ярко выражено в многоквартирных домах и офисных зданиях.

Другого пути уже нет, так как программы по развитию быстрого интернета уже приняты в качестве стратегии развития правительствами ведущих стран, а крупнейшие операторы сделали крупные вложения и тестируют оборудование. Мир движется к постиндустриальному строю, где решающее значение будут иметь ИТ-технологии, оперирующие огромными потоками данных. Это касается обработки данных с огромного количества камер видеонаблюдения, отслеживания в реальном времени активности в соцсетях нового типа (метавселенных), где все будут постоянно онлайн и других сервисов с использованием больших данных и искусственного интеллекта.

Как работают сети 5G

На разработку технологии 5G ушло около 10 лет, тестировать и внедрять ее начали несколько лет назад и только сейчас она стала реальностью. Сети пятого поколения работают на более высокой частоте, чем 4G и другие сети мобильной связи, что обеспечивает гораздо более высокие скорости передачи данных и более низкие задержки. Однако, как известно, высокие частоты распространяются на гораздо меньшее расстояние чем низкие, их сигнал быстро затухает и плохо проходит через препятствия, такие как здания в городах.

Поэтому вышки 5G-сетей должны располагаться гораздо ближе друг к другу и соответственно их должно быть в несколько раз больше, чем в более старых сетях. Только это может гарантировать надежную связь с высокой плотностью покрытия всех районов. Зато сети 5G способны поддерживать до 1 миллиона подключенных устройств на квадратный километр, что гораздо выше предыдущего стандарта 4G LTE и абсолютно несопоставимо с Wi-Fi.

Операторам приходится стоить большое количество новых базовых станций, что требует огромных вложений и времени. Из-за этого расширение сетей пятого поколения происходит не так быстро, а часть вложений операторам приходится окупать пока еще довольно высокими тарифами, которые ложатся на плечи наиболее продвинутых обеспеченных пользователей.

К дополнительным преимуществам относится то, что мобильные устройства при использовании 5G потребляют меньше энергии, чем 4G и Wi-Fi, что особенно важно с учетом сравнительно слабых аккумуляторов и продлевает время автономной работы.

Учитывая время развертывания сетей четвертого поколения, которое от момента первого внедрения, до введения в эксплуатацию в разных странах заняло 3-4 года, можно ожидать что примерно через такое же время повсеместно будут внедрены сети пятого поколения. Их введение назрело уже давно и вряд ли этот процесс будут затягивать, несмотря даже на нестабильную ситуацию в мире. Многие заинтересованы в том, чтобы форсировать развитие интернета для проекта больших данных. Ориентировочно это произойдет на протяжении 2022-2023 года.

Диапазоны частот 5G

Сети 5G используют широкополосное соединение такое же как и сети 4G, но работают на более высоких частотах. В то время как сети 4G могут обеспечить теоретически возможную скорость до 100 Мбит/с (для мобильных пользователей), сети 5G уже предлагают 1-2 Гбит/с, что позволяет практически мгновенно загружать видео в разрешении 4K и в будущем передавать трехмерные голографические изображения на скорости до 20 Гбит/с. Однако, в настоящее время, реальная скорость 5G на самых быстрых мобильных устройствах (например, смартфон Huawei P20) достигает 300 Мбит/с. А минимальная задержка (пинг) составляет 4 мс, в то время как Wi-Fi уже давно вносит задержку менее 1 мс, хотя этого уже более чем достаточно для онлайн игр. В ближайшее время стоит ожидать реальных скоростей 50-400 Мбит/с.

Операторы сотовой связи приобретают право использования лицензированных диапазонов частот. Наиболее распространенным спектром является Sub-6 с основной частотой 6 ГГц, которую поддерживает большинство операторов, в свое время внедривших 4G LTE, так как технологии и оборудование там очень похожие. Это оптимальный вариант с точки зрения дальности распространения волны и количества базовых станций.

Некоторые операторы (например, T-Mobile в США) для сетей 5G используют частоты 600 МГц и 2.5 ГГц, которые совместимы с их оборудованием. Альтернативным является спектр mmWave (ранее использовался оператором Verizon), работающий на сверхвысоких частотах 30-300 ГГц со скоростью до 4 Гбит/с. Однако, эти волны не могут распространятся на достаточно большое расстояние и плохо проходят через препятствия. Так что сейчас все операторы переходят на спектр Sub-6 с частотой 6 ГГц.

Wi-Fi в свою очередь работает в нелицензированном спектре частот 2.4 и 5 ГГц, не требует особых вложений в канал связи и оборудование, поэтому во многих местах предоставляется бесплатно. Однако, он ограничен локально, требует постоянного переподключения к разным точкам доступа и не может обеспечить быструю стабильную работу одновременно для большого количества клиентов.

К плюсам 5G-сетей по сравнению с Wi-Fi относится бесшовное, незаметное для пользователя, переключение между базовыми станциями сотового оператора по мере перемещения пользователя в пространстве.

Помимо этого, десяток работающих рядом Wi-Fi сетей имеют перекрывающиеся диапазоны, так как их количество ограничено, и мешают друг другу из-за интерференции сигналов. Это также снижает скорость, увеличивает задержки и вызывает лаги интернета вплоть до полной остановки трафика и отключения некоторых устройств.

Безопасность сетей 5G

О безопасности сетей пятого поколения споры ведутся уже давно. Действительно, излучение испускаемое множеством базовых станций, близко расположенных друг возле друга сопоставимо с вредным микроволновым спектром. Однако, эта проблема пока мало изучена и вред не доказан, так как это излучение не является ионизирующим и обладает сравнительно маленькой мощностью. В любом случае это не остановит прогресс и не заставит пользователей отказаться от преимуществ, которые предлагают нам современные технологии.

С другой стороны, речь идет об информационной безопасности, ведь эти сети будут оперировать множеством данных, включая личные биометрические данные пользователей, используемые для аутентификации личности и других целей. Сейчас вы можете установить лучшие Android VPN для безопасного доступа к вашему Wi-Fi и чувствовать себя спокойно, в то время как угрозы безопасности, способные привести к катастрофическим последствиям из-за перехвата личной информации в сетях 5G еще только предстоит изучить и выработать адекватные меры защиты.