Сети 5G: вчера, сегодня, завтра

Как сегодня в России развиваются технологии 5G, кому они будут нужны в первую очередь и как решить проблему с плотностью установки базовых станций?

Главное отличие радиостанций миллиметрового диапазона - возможность работы с широкими полосами частот – 100, 200, 400 и даже 800 МГц. Именно эти широкие полосы и лежат в основе высоких скоростей, так необходимых бизнесу. Как сегодня в России развиваются технологии 5G, кому они будут нужны в первую очередь и как решить проблему с плотностью установки базовых станций в мегаполисе рассказывает Юлия Клебанова, вице-президент по развитию бизнеса QUALCOMM Europe Inc.

Для решения сегодняшних задач достаточно сетей LTE. Зачем и кому нужны 5G?

Уровень развития беспроводной телекоммуникационной инфраструктуры определяет не только качество услуг, предоставляемых операторами абонентам в текущий момент, но и темпы развития и устойчивость экономики в целом. В непростом 2020 году в мире не осталось ни одной отрасли производства, сферы государственного управления, торговли, образования, науки, медицины, не зависящей от качества и стабильности работы беспроводных сетей связи, что стало очевидно людям, даже очень далеким от телеком-индустрии. Если бы емкости LTE-сетей в России было достаточно, то переход на дистанционное обучение не оказался бы такой проблемой для детей, учителей и родителей во многих регионах России. А если бы скорости, емкости и задержка сетей LTE соответствовали текущим требованиям рынка, то в России могли бы активно развиваться телемедицина, автоматизация производства, роботизация вредных и опасных производств, обучение и индустрия развлечений в дополненной и виртуальной реальности. Современные сети LTE обеспечивают хорошее покрытие в больших и средних городах, но даже там они практически исчерпаны в силу экспоненциального роста трафика, в первую очередь видео, а также массового перехода на работу и учебу в дистанционном режиме. Сети 5G, предполагающие использование трех новых диапазонов частот – нижнего, среднего и высокого, – позволяют решить проблему покрытия при многократном росте емкости и уменьшении времени задержки сетей до 1 миллисекунды, что и объясняет ускорение массового внедрения технологий 5G уже более чем в 45 странах мира.

Строительство сети 5G – дорогое удовольствие. Как объяснить массовому абоненту, почему он должен переплачивать, чтобы окупились инвестиции оператора в эту сеть?

Каждый оператор следует своей стратегии строительства сетей и тарификации услуг 5G. В зависимости от доступного спектра, выбранных технологических решений, масштабов и темпов строительства стоимость услуг для абонентов может остаться прежней, например при рефарминге частот LTE в 5G на существующей 5G-Ready-инфраструктуре, либо тарифицироваться в зависимости от требований и готовности оплачивать дополнительный сервис определенной аудиторией абонентов. Последнее будет возможно уже в 2021 году с внедрением технологии разделения ресурсов сети на логические слои в автономной архитектуре 5G, позволяющей абонентам выбирать необходимый уровень сервиса, например получать гарантированную скорость передачи данных. За пределами России коммерческие сети 5G работают с начала 2019 года. Многие операторы Европы, Азии, Америки, Африки оставили тарифы незименными или предложили символическое увеличение платы за предоставление безлимита при существенном росте скорости и улучшении качества покрытия сетей.

Отечественные операторы мобильной связи начали закупать зарубежное оборудование для расширения сетей 5G. А Минкомсвязи настаивает на развитии 5G на основе отечественного оборудования. Как найти баланс?

В мире нет ни одного прецедента требований строительства сетей 5G исключительно на отечественном оборудовании. Все страны в равной степени заинтересованы в соблюдении собственных требований по безопасности, поддержке локальных производителей и разработчиков, обеспечении развития цифровой экономики при опережающем развитии телекоммуникационной отрасли. Многомиллиардные инвестиции в создание 5G-микроэлектроники, инфраструктурного и абонентского оборудования экономически оправданны при гарантии получения конкурентоспособного продукта, соответствующего мировым стандартам и, как следствие, востребованного на глобальном рынке. Да и кроме разработки базовой станции для макросети можно найти другое место приложения сил, например в прикладной сфере применения 5G. К сожалению, российские компании не принимали участия в создании стандартов 5G и даже 4G, поэтому разработка и производствo оборудования с нуля будут непростой задачей как в экономическом, так и технологическом плане. Остается надеяться, что регулятор примет взвешенное решение по использованию отечественного оборудования в интересах развития телекоммуникационной отрасли и, как следствие, экономики России в целом.

mmWave — это спектр частот сетей 5G, работающих в диапазоне 24,25–29,5 ГГц. Их считают очень капризными из-за ограничений. Как решить проблему?

Создание новых моделей использования мобильной связи, получение принципиально нового пользовательского опыта напрямую связаны со строительством сетей именно в миллиметровом диапазоне. Доступные сравнительно узкие полосы в нижнем диапазоне, менее 1 ГГц, позволяют передавать небольшой объем информации, зато при обеспечении максимальной дальности распространения сигнала и проникновения внутрь помещения. Средний диапазон 3,4–3,8 ГГц, который все чаще называют «золотым», позволяет получить приемлемое покрытие сети, но и здесь доступные полосы весьма ограничены или вообще не выделены, как в России. В отличие от нижней и средней части спектра, в миллиметровом диапазоне – 24,25 ГГц и выше – доступны сотни неиспользуемых мегагерц, позволяющие получить гигабитные скорости и минимальные задержки, что критически важно для таких моделей использования, как управление беспилотным транспортом, удаленная медицина, роботизация сложных и дорогостоящих производств.

Следует помнить, что ведущие производители инфраструктурного и телекоммуникационного оборудования постоянно совершенствуют свои решения, увеличивают дальность распространения сигнала и стабильность передачи данных в миллиметровом диапазоне. К моменту выхода этой статьи американский оператор Verizon построил сети в миллиметровом диапазоне в 36 американских городах, и работа над улучшением покрытия продолжается. Другой оператор фиксированной связи – U.S. Cellular – совместно с Qualcomm и Ericsson сообщил об успешном проведении первого в коммерческой сети США сеанса передачи данных 5G NR увеличенной дальности в диапазоне миллиметровых волн – mmWave: он состоялся в Джейнсвилле, штат Висконсин, где была достигнута скорость более 100 Мбит/с при дальности свыше 5 км. Это позволяет пересмотреть отношение к диапазону 5G mmWave как пригодному только для города и районов с высокой плотностью абонентов и открыть новые возможности для использования имеющейся инфраструктуры с целью расширения покрытия 5G.

Считается, что для использования mmWave 5G необходима плотная установка базовых станций – практически на каждом фонарном столбе. Так ли это?

Плотность установки определяется многочисленными факторами, включая ландшафт, плотность городской застройки, количество мобильных абонентов, доступный спектр и многое другое. Например, в некоторых локациях Москвы, Петербурга и других крупных городов БС LTE также необходимо устанавливать через несколько сотен метров из-за обилия высотных зданий с толстыми бетонными стенами и высокой плотности абонентов. Количество и координаты установки БС разных поколений связи представляют собой сложную расчетную задачу, решаемую исходя из желаемого результата – обеспечения емкости сети и определенной скорости передачи данных для требуемого количества абонентов, поэтому часто БС миллиметрового диапазона могут быть смонтированы на существующих мачтах с установленным оборудованием 2/3/4G. Инженеры Qualcomm провели расчеты, показавшие, что для покрытия вне помещений расположение антенн мм-диапазона на существующих площадках обеспечивает свыше 70% требуемого покрытия при скоростях вниз порядка 1,5 Гбит/с. Важно отметить, что в этом спектре возможна работа на отраженном сигнале, он также хорошо распространяется вверх на много этажей. Для покрытия внутри помещений потребуется развертывание сети с использованием малых сот.

Какие преимущества у радиостанций миллиметрового диапазона по сравнению с имеющимися?

Главное отличие – возможность работы с широкими полосами частот: 100, 200, 400 и даже 800 МГц. Именно эти полосы лежат в основе высоких скоростей. Другая важная особенность – использование активных антенных систем компактного размера: излучение в них происходит не во все стороны одновременно, а в виде узкого луча, позволяющего существенно увеличить энергоэффективность базовой станции при одновременном увеличении емкости соты.

Какие возможности даст использование mmWave 5G бизнесу?