5G: чем отличается от 4G и что означают режимы NSA и SA

5G, пятое поколение мобильной связи, задумывалось как платформа для трёх разных типов задач. Первая: улучшенная мобильная широкополосная связь, то есть высокая скорость и ёмкость для обычных абонентов. Вторая: массовое подключение устройств интернета вещей, датчиков и счётчиков. Третья: сверхнадёжная связь с малой задержкой для промышленности, автоматизации и подобных приложений.

Из-за такой широты обещаний часто возникает ощущение, что 5G должен изменить всё сразу. В действительности разные возможности приходят в сети постепенно, а обычный пользователь чаще всего замечает лишь рост скорости и ёмкости, причём далеко не везде.

Сети 5G используют частоты в нескольких группах. Низкие диапазоны дают широкое покрытие и хорошее проникновение в здания, но прирост скорости по сравнению с LTE скромный. Средние, порядка нескольких гигагерц, — золотая середина: заметно больше скорости при разумной дальности. Высокие, миллиметровые, дают очень большие скорости, но сигнал быстро затухает, плохо проходит стены и покрывает малые расстояния, поэтому применяется в плотных местах вроде стадионов.

Набор доступных диапазонов зависит от страны и оператора, а телефон должен поддерживать конкретные. Радиоинтерфейс 5G NR также использует гибкую нумерологию: расстояние между поднесущими и длительность слотов можно выбирать под задачу.

Особая роль отводится и сетевым срезам. Один физический комплекс оборудования делится на несколько логических сетей с собственными гарантиями по задержке и полосе, например для видеонаблюдения, для обычных абонентов и для промышленных датчиков. В обычной жизни пользователь этого не видит, но для предприятий это ключевая возможность режима SA.

Первые сети 5G строились в режиме NSA, Non-Standalone. Радиосеть 5G работала, опираясь на ядро и управление сети LTE: телефон подключался к LTE для служебных функций и лишь параллельно использовал 5G для данных. Это позволило запустить услугу быстро и дёшево, но многие возможности нового поколения остались недоступными.

Режим SA, Standalone, использует собственное ядро 5G и работает независимо от LTE. Только в нём доступны сетевое разделение на независимые виртуальные сети со своими параметрами, более низкая задержка и ряд функций для промышленных сценариев. Оператор может смешивать оба режима, поэтому значок 5G на телефоне не сообщает, какой из них применяется.

Задержка в 5G потенциально ниже, чем в LTE, но реальные цифры зависят от режима, загрузки и того, где расположены серверы приложения. Если сервер находится на другом континенте, радиоинтерфейс не поможет. Для уменьшения расстояния применяют вычисления на краю сети, о чём сказано на странице про edge computing.

Большую ёмкость обеспечивают широкие каналы и массивные антенные решётки, которые с помощью формирования луча направляют энергию на конкретного абонента. Обратная сторона: плотная сеть требует множества небольших станций, что делает развёртывание дорогим и медленным, а высокие частоты чувствительны к преградам.

Поэтому оценивать пользу поколения стоит по конкретной ситуации: для стриминга и обычного сёрфинга во многих случаях достаточно хорошей LTE, а различия проявляются в плотной застройке, при большой нагрузке на соту и в задачах, чувствительных к задержке. Стабильность покрытия обычно значит для пользователя больше, чем максимальные цифры в рекламе.

Самое частое заблуждение: 5G всегда быстрее 4G. На низких диапазонах и в перегруженной соте разница может быть небольшой, а на хорошей LTE-Advanced-сети иногда обгоняет плохой 5G. Второе: значок 5G означает полноценную сеть нового поколения. Часто показывается NSA-режим. Третье: он опасен для здоровья особым образом. Излучение регулируется теми же нормативами по плотности потока, что и для предыдущих поколений.

Посмотреть тип подключения можно в состоянии сети в настройках телефона: там отображается тип сети и иногда режим, а в инженерных приложениях видно, какой диапазон используется. Сравните скорость на одном месте при включённом и выключенном 5G в настройках, чтобы понять реальную разницу.