Новый стандарт 5G требует мощность сетей в четыре раза или больше

СОДЕРЖАНИЕ:

Как сети 5G будут менять мир

Представьте — за окном 2022 год, вы совершаете свои еженедельные покупки в местном супермаркете. В руках вы держите свой телефон — он подсвечивает полки в магазине, на которых лежат продукты из вашего списка. Подключая другой фильтр, вы можете сразу видеть самые выгодные предложения.

Эта картина — вовсе не лихорадочная мечта маркетолога, а реальная возможность ближайшего будущего. Дополненная реальность такого формата будет возможна за счет использования сетей 5G — самой современной и быстрой беспроводной сети. Она уже была запущена в этом году на Зимних Олимпийских играх в Южной Корее, совсем скоро появится в некоторых городах США, а к 2023 году, по словам экспертов мобильной инфраструктуры, технология должна охватить около миллиарда людей.

Сети 1G

Технология появилась в Европе в восьмидесятые годы прошлого века. Сетевые технологии AMPS, TACS и NMT считаются первым поколением, отсюда и происходит сокращенное название. Системы были аналоговыми и служили исключительно для голосовых вызовов, но именно они смогли привнести в сферу мобильной связи массовость. Скорость передачи данных была невероятно низкой — от 2.9 Кбайт/секунду до 5.6 Кбайт/секунду.

Сети 2G

Спустя десять лет, в начале девяностых годов, стали появляться первые цифровые сотовые сети. Они были намного эффективнее аналоговых, отличались большей защищенностью и улучшенным качеством звука. В Европе появилась технология GSM, а в США — D-AMPS и ранняя версия CDMA. Сети стали поддерживать короткие сообщения — SMS, а данные передавались со скоростью до 14,4 кБит/секунду.

Сети 3G

Третье поколение обещала намного более высокую скорость. Стандарты UMTS/HSPA и CDMA/EV-DO предполагали передачу данных со скоростью до 3 МБит/секунду, но на некоторых устройства скорость колебалась в пределах 40 Кбит/секунду. Официально 3G сеть была практически повсеместно распространена, однако на практике сигналу мешало огромное количество факторов — особенности рельефа, помехи от близлежащих зданий, а также лунные и солнечные явления.

Сети 4G

В 2012 году на конференции в Женеве были признаны стандарты четвертого поколения — LTE Advanced (LTE-A) и WiMAX 2. Стандарты для 4G были установлены просто невероятные — до 1 ГБит/секунду для стационарных терминалов и до 100 Мбит/секунду для мобильной сети. На практике эти стандарты никогда не соблюдаются, средняя скорость 4G — 5,5 МБит/секунду.

Что такое 5G?

В конце 2020 года появился официальный стандарт сетей 5G. AT&T, американский транснациональный телекоммуникационный конгломерат, планирует запустить мобильный 5G в США уже в этом году, а компания T-Mobile обещает в это же время выпустить телефоны с поддержкой сетей такого типа. В России прямо сейчас технологию 5G тестируют власти Москвы вместе с «Мегафон».

1G(GSM) был аналоговой сотовой сетью, технологии 2G(EGPRS), такие, как CDMA, GSM и TDMA, стали первым поколением цифровых сотовых технологий. Следующее поколение — 3G, такие технологии связи как EVDO, HSPA и UMTS обеспечивали скорость от 200 кбит/секунду до нескольких мегабит в секунду. Технологии 4G, такие, как WiMAX и LTE десятикратно увеличили скорость предыдущего поколения.

Почему появление 5G играет такую большую роль?

Прошлый переход от 3G к 4G в начале 2010-х затронул практически все сферы нашей жизни. Увеличенная пропускная способность, предоставляемая сетью 4G, повлияла на все — от моментальной загрузки мобильного видео до появления Uber.

Сеть 5G предлагает двадцатикратное увеличение скорости по сравнению с 4G, поэтому с большой вероятность мы может ожидать такого же квантового скачка. Особенно учитывая, что на этот раз время развития технологии совпало с достижениями в области искусственного интеллекта, всемирно развивающейся концепции Интернета вещей, что означает повсеместное использование встроенных технологий, усилением интеграции виртуальной и дополненной реальности.

С появлением сетей 5G локальные хранилища данных на телефона могут потерять свою актуальность — вся информация будет хранится в облаке. Более того, с такими скоростями не нужны будут и программные мощности смартфонов, программное обеспечение тоже будет хранится в облаке.

Хотя предсказать все области применения сетей 5G пока невозможно, уже можно выявить четыре конкретных случая, где они однозначно совершат прорыв.

Дополненная реальность поможет сервисам, использующих данные о локации

Периферийные, или как их еще называют, граничные вычисления (edge computing) — отдаленный мониторинг и обработка данных непосредственно на IoT-девайсах. Сбор данных происходит не в централизованной вычислительной системе, а непосредственно в месте генерации потоков данных.

Большинство маркетологов пока не обратили пристального внимания на эту технологию, и совершенно напрасно — такая вычислительная мощь обеспечит нам такой опыт использования мобильной сети, какой мы сегодня не можем и представить. Это буквально оживит информацию, немедленно привнося ее в реальный мир и сохраняя намного большую релевантность для пользователя.

К Интернету вещей сейчас подключены тысячи датчиков, сенсоров, камер и пультов управления на промышленных объектах, улицах и в офисных помещениях. Сейчас вся информация с них отправляется в централизованную вычислительную систему, что требует значительных временных затрат, в то время как благодаря сетям 5G информацию может быть обработана на месте.

Наиболее впечатляющим результатом станет дополненная реальность — смартфон сможет определять предметы, людей, вывески и технику, которые попадают в поле зрения камеры. Сейчас подобное может предложить Google Lens — приложение, работающее при помощи использования системы искусственного интеллекта. Сегодня голодный человек может открыть карту и найти все близлежащие кафе, а в ближайшем будущем будет достаточно просто включить камеру и поднять телефон.

Идея не нова — в 2009 году появилось приложение Monocle, которое использовало дополненную реальность для таких же целей, но оно было переполнено багами, и, хотя его все еще можно скачать, очень мало людей им пользуются, а большинство никогда о нем не слышало. Эксперты считают , что в эпоху 5G мы будем больше использовать свою голову — смарт-очки станут очень распространены.

Периферийные вычисления вместе с 5G и искусственным интеллектом изменят маркетинг. Футуристическая история о человеке, которому пришло сообщение на смартфон с холодильника с заметкой о том, что у него кончилось молоко и ему следует заглянуть в магазин в нескольких метрах от него, уже не кажется безумной.

Эта картина основывается на искусственном интеллекте, дополненной реальности и надежном определении местоположения. Граничные вычисления и высокая скорость сетей 5G делают историю о молоке реальной. Увеличение скорости и вычислительной мощи действительно все изменят для маркетологов.

Виртуальная реальность появится на мобильных телефонах

Виртуальная реальность пока не оправдала возложенных на нее ожиданий, одна из возможных причин этого — самые продвинутые решения пока стационарные, а мобильные технологи не могут обеспечить надлежащего качества. 5G может решить эту проблему, сокращая задержку между запросом пользователя и появлением на экране.

С виртуальной и дополненной реальностью задержка даже в половину секунды может стать тошнотворной — вы поворачиваете голову и буквально физически ощущаете, как ваше устройство старается успеть за вами. Для запуска виртуальной или дополненной реальности на мобильных устройствах задержки должны быть минимальными, чтобы ваши движения синхронизировались с тем, что видят ваши глаза. Всю технологию виртуальной реальности, несмотря на то, что сегодня она все еще ассоциируется с играми, нельзя упускать из виду — уже сейчас пользователи могут посещать таким образом концерты или спортивные события.

Как только будет решен вопрос с задержкой, виртуальная и дополненная реальность станет открыта для рекламодателей. Задержки в 60 миллисекунд, которые сейчас предлагает 4G, становятся существенной преградой, но 5G может сократить их до четырех миллисекунд.

Видео на смартфонах становятся все более популярными

Еще до появления 5G мобильные видео стали повсеместными. Ожидается , что в этом году люди будут смотреть еще на 25% больше видео со смартфонов. Тем не менее около 60% видео все еще просматривается из дома.

Благодаря своей низкой латентности — небольшому времени, которое требуется телефону для отправки сигнала на интернет-сервер, сети 5G смогут предложить лучшее качество просмотра видео на любом устройстве. Вполне возможно, что после такой технологии привычный фиксированный широкополосный доступ в наших домах окажется ненужным. На смену кабелям и модемам придет то же 5G-соединение, которое будет использоваться для мобильных устройств.

Чтобы загрузить фильм в HD-качестве сегодня нам понадобится как минимум несколько минут, и это считается отличным результатом. 5G-соединение выполнит такую загрузку за пару секунд. Это также позволит спонсировать загрузки и включать рекламу в загружаемый контент, что не может не радовать маркетологов. Видео станет настолько более распространенным, что вскоре мы можем столкнуться с банкоматами, которые через режим видеоконференции смогут соединить вас с сотрудником банка. А у маркетологов появится огромное количество возможностей монетизировать контент.

Интернет вещей станет повсеместным

Разумеется, быстрая и надежная связь 5G создаст настоящий толчок в развитии Интернета вещей. Так как количество устройств, подключенных к сети, будет расти, у маркетологов появится доступ к новым источникам информации о привычках пользователей, что позволит создавать более персонализированные предложения.

Контекстная коммерция — внедрение инструментов продажи в среду, которую потребитель обычно не рассматривает как место совершения покупки — позволяет вести коммуникацию между продавцом и потенциальным покупателем в естественных и удобных условиях. С развитием 5G такие возможности также будут увеличиваться, а с внедрением искусственного интеллекта для постоянного контроля качества это создаст улучшенный клиентский опыт.

Еще больше возможностей за пределами нашего понимания

Большинство изменений, которые привнесет внедрение сетей 5G, все еще остается непонятым. Скорее всего, нас ждет новая волна мобильных приложений, характер которых нам пока сложно даже представить. Поколение 4G навсегда изменило природу интернета, создав экосистему социальных медиа — рынок интернет-рекламы набирает обороты, хотя многие рекламодатели еще не осознают скорость, с которой их аудитория уходит в мобильную сферу. Сети 5G позволят еще больше экспериментировать с потребительскими впечатлениями. Новое поколение сетей не означает того, что мы многое сейчас не можем, лишь то что с ними нас ждет еще больше возможностей.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Сеть 5G: обзор, описание и скорость. Сеть нового поколения 5G

5G, стандарт связи следующего поколения, будет поддерживать Интернет вещей, умные автомобили и другую технику.

Новый стандарт мобильной связи появится не раньше 2020 г., но соответствующие спецификации разрабатываются полным ходом, и становится понятно, что стандарт 5G будет значительно отличаться от 4G. Речь идёт об увеличении скорости обмена информацией для мобильных телефонов и планшетов и о множестве других решений, у каждого из которых свои собственные требования.

Предсказания от Ericsson

Как технология 5G станет работать и зачем она нужна, если сверхбыстрый мобильный интернет существует уже сейчас?

По мнению компании Ericsson, будущее выглядит так.

Беспилотные и подключённые к сети автомобили будут обмениваться между собой информацией. В случае аварии автомобиль, находящийся ближе всех к месту происшествия, сообщит о нём всем машинам, едущим ему вслед. Это позволит им заранее снизить скорость или, в случае пробки, рассчитать новый маршрут.

Датчики автомобиля будут более точно измерять погодные условия и отсылать данные через сеть 5G с тем, чтобы автомобиль рассчитал наилучший маршрут движения.

В области общественного транспорта сеть 5G позволит в режиме реального времени отслеживать число ожидающих пассажиров на остановках. Водитель автобуса пропустит остановку без пассажиров, а диспетчер направит дополнительный транспорт в места их скопления.

В эпоху 5G вся домашняя электроника будет взаимосвязана. Если раньше при переходе из одной комнаты в другую приходилось переносить с собой портативное устройство, чтобы продолжать, например, слушать любимую радиостанцию, то теперь динамики в разных комнатах свяжутся между собой и прослушивание продолжится с прерванного места. Кроме того, можно будет следить за потреблением энергии каждым устройством или узнать, сколько электроэнергии произведено солнечными батареями.

Сеть 5G изменит экстренные службы, обеспечив надёжную связь в экстренных ситуациях и первоочерёдность сообщений полиции и экстренных служб. А пожарные в шлемах с камерами будут транслировать изображение командованию и получать помощь в сложных спасательных операциях.

5G-технологии

В прошлом году удалось упорядочить их большую часть, но подбор технологий, обеспечивающих их практическое применение, продолжается.

  • сверхвысокие частоты, достижение которых ранее казалось невозможным, обеспечат намного большую скорость;
  • развивающиеся системы, пересылая данные крошечными частями, продлят работу устройств Интернета вещей на многие годы;
  • уменьшение задержек для задач, которые требуют незамедлительной реакции.

5G-сеть: скорость

Оценка увеличения скорости стандарта 5G по сравнению с предыдущим неоднозначна. Компании Ericsson удалось достичь роста в 50 раз — до 5 Гбит/с. Samsung вышел на показатель 7,5 Гбит/с с устойчивым сигналом 1,2 Гбит/с в двигающемся на высокой скорости автомобиле. Партнёрство «Евросоюз – Китай» намерено увеличить скорость 5G в 100 раз. NTT DoCoMo, японский оператор сотовой связи, совместно с компаниями Alcatel-Lucent, Ericsson, Samsung и Nokia пытается достичь 10 Гбит/с. А учёные из университета Сюррея предполагают скорость 1 Тбит/с. Ожидается, что за следующие 10 лет скорость мобильных сетей вырастет ещё в тысячу раз.

Рост скорости потребует более совершенных антенн и оборудования, а также расширенного спектра частот. В США процесс распределения данного ресурса уже начался.

Интернет вещей

Со снижением стоимости подключения всё больше устройств имеет доступ к Wi-Fi. Концепция объединения телефонов, кофе- и стиральных машин, наушников, светильников и всего остального в единую сеть и называется Интернетом вещей. К 2020 году ожидается, что в мире будет насчитываться более 26 млрд таких устройств. А число соединений будет ещё больше.

Способность вещей «чувствовать» с помощью сенсоров и удалённо выполнять команды найдёт применение в городском планировании, технологиях «умного» дома, системах контроля тепло- и электроснабжения, безопасности, мониторинга состояния здоровья, общественном транспорте, ритейлинге.

Интернету вещей требуется небольшая скорость подключения, но для огромного числа устройств. Уже действуют выделенные сети, использующие узкий диапазон частот, и разработчики стандарта 5G хотят принять участие в этом процессе.

Таким образом, телекоммуникационные сети вынуждены будут поддерживать не только пользователей мобильной связи, но и «умные» вещи. Управлению столь разнородным трафиком призван прийти на помощь новый стандарт.

Задержки

Очевидно, что сеть нового поколения 5G будет поддерживать технологии беспилотного транспорта и приложений дополненной реальности. В этом случае информация должна поступать в реальном времени. Время приёма-передачи в 4G-сетях превышает 10 мс, что крайне много. Будущий стандарт может полностью изменить сетевую архитектуру с перемещением места хранения данных из дата-центров в конечные узлы, включая «умные» устройства.

Движущемуся автомобилю, например, требуются данные о расположении ближайшего транспорта. Существующие сети с потоком таких данных уже для трёх автомобилей справиться не в состоянии. Большие задержки при передаче данных требуют локального размещения данных.

Предполагается, что отзывчивость сетей следующего поколения будет максимальной. Задержка в передаче данных не будет превышать 1 мс, даже при скорости движения терминала 500 км/ч. Такая латентность будет главным движущим фактором создания новых технологий, таких как управление автотранспортом в городском потоке и хирургические операции на расстоянии.

Достичь консенсуса

Если положение с определением круга потенциальных технологий в 2015 улучшилось, то сами технологии всё ещё разрабатываются. Требуется определиться с тем, какие технологии 5G необходимы в первую очередь, а какие будут реализовываться после. Вряд ли это произойдёт в 2020 году.

Несмотря на отсутствие стандарта и уверенности в приоритете технологий, компании-производители пытаются возглавить разработку и претворение в жизнь технологий 5G, чтобы занять выгодную позицию в будущем.

Компания Nokia в апреле 2015 г. заявила о приобретении Alcatel-Lucent за 16,6 млрд долларов США, а американская телекоммуникационная компания Verizon Wireless заявила, что первая 5G-сеть в США появится уже в 2020 году.

Первые ласточки

Уже появились прототипы 5G-сетей. Первую 5G-сеть запустили в Южной Корее. Компания SK Telecom представила новую технологию на открытии исследовательского центра, который займётся её развитием. А к XXIII зимним Олимпийским играм 2020 г. в Южной Корее компания планирует построить сеть 5G по всей стране.

NTT DoCoMo тоже намерен запустить 5G-сеть в Японии к летним Олимпийским играм 2020 г. в Токио.

Сети 5G против США

Стандарта 5G, как и предыдущие стандарты, разрабатывает консорциум 3GPP, а утверждается он ITU, Международным союзом электросвязи. Не хотят оставаться в стороне и производители. В октябре 2015 года некоторые региональные группы пришли к соглашению собираться каждые полгода для выработки общей позиции по стандарту 5G.

Подобное соглашение было достигнуто в сентябре 2015 г. между Евросоюзом и Китаем. Ericsson и TeliaSonera пришли к соглашению о стратегическом партнёрстве с целью обеспечить клиентов сотового оператора в Таллинне и Стокгольме доступом к сети 5G в 2020 г.

И совсем немного осталось ждать, когда 5G-сеть запустят в РФ. МТС и Ericsson заключили договор о совместной работе над технологиями пятого поколения, результатом которого будет первая тестовая 5G-сеть в России на ЧМ по футболу в 2020 г., на два года раньше, чем 5G-сеть в Японии. Для этого в 2020 г. будет реализован проект LTE-U по использованию LTE на частоте 5 ГГц, используемом для подключения точек доступа Wi-Fi. Также будет протестирована технология Ericsson Lean Carrier, которая организует распределение трафика и снижает межсотовые помехи, увеличивает скорость передачи и покрытие, помогает в планировании сети.

Как видно, страны мира договариваются о сотрудничестве в данной области. Все, за исключением США, привыкших занимать лидирующие позиции во всём.

4,5G готовит к будущему

Компания Qualcomm предложила технологию 4,5G LTE Advanced Pro, внедрение которой планируется в течение следующих четырёх лет. Благодаря этому компания сможет поддерживать как более широкий спектр частот, необходимых для стандарта 5G, так и ранее развёрнутые сети LTE, что уменьшит задержки и увеличит пропускную способность.

  • высокая пропускная способность благодаря объединению спектров частот;
  • поддержка 32 операторов одновременно и увеличение пропускной способности благодаря объединению частот и распределению сетевого трафика между операторами;
  • 10-кратное снижение задержки в сравнении с LTE Advanced при использовании существующих вышек и частот с 1 мс до 70 мкс;
  • использование ресурса входящей линии связи для нужд исходящей;
  • увеличение количества антенн на базовых станциях для увеличения зоны покрытия и мощности сигнала;
  • повышение энергосбережения IoT-устройств сужением диапазона до 1,4 МГц и 180 кГц (до 10 лет на одной батарее);
  • 1 Гбит/с для обмена информацией между автомобилями, пешеходами и IoT-устройств;
  • сканирование окружения без включения Wi-Fi или GPS на мобильном устройстве.

Технологические барьеры

Во Фраунгоферовском институте телекоммуникаций в Берлине проводятся опыты с частотами 40–100 ГГц, Samsung использует в своих экспериментах частоту 28 ГГц, а Nokia – свыше 70 ГГц.

Работа устройств в миллиметровом диапазоне волн имеет такую особенность, как крайне неудовлетворительное распространение сигнала, мощность которого существенно падает с удалением от базовой станции. Кроме того, интерференция сигнала может быть вызвана даже телом человека.

Решение – MIMO

Выход заключается в применении технологии MIMO (Multiple Input Multiple Output), когда посылают и принимают несколько сигналов одновременно. Сейчас она используется в LTE и WLAN. Для высоких частот применяется Massive MIMO – технология оптимизации приёма, когда в мобильных устройствах размещено десятки небольших антенн и сотни – в передатчике.

Производитель антенн SkyCross создал систему MIMO 4×4, которую можно использовать в терминале размером 16×10 см. Это значительно больше, чем у антенн для LTE. Например, размеры LG G4 – 15×7,6 см, Samsung Galaxy S6 — 14×7 см, а Apple iPhone 6 Plus – 16х7,8 см. Система MIMO 4×4 не нова – кроме терминалов LTE-Advanced, она применяется в системах спутникового телевидения, жёстких требований к её размерам и энергопотреблению не предъявлялось. Таким образом, создание небольшого мобильного устройства с 4 антеннами станет испытанием для проектировщиков.

Разработка портативных терминалов также потребует больших усилий. По утверждению представителя компания Texas Instrument, что для создания микросхем, способных передавать данные на высоких частотах, потребуется применение новых технологий.

В 2015 году проект создания 5G-стандарта получил официальное название IMT-2020. Жаль, что в остальном до сих пор не видно конца процесса.

Развитие сетей 5G в мире натолкнулось на технологический предел

К середине 2020 года первые сети стандарта 5G должны быть развернуты в крупных городах России. О таких планах объявили все сетевые операторы «большой четверки»: МТС, Билайн, Мегафон и Tele2.

В чем заключается технологическое и потребительское отличие сетей 5G, насколько сложно их внедрение и стоит ли срочно менять старый смартфон на аппарат с поддержкой нового стандарта? Читайте в аналитическом материале Федерального агентства новостей.

Что такое 5G?

Банальный ответ на этот простой вопрос — это новый стандарт мобильной связи, следующий в исторической линейке 1G—2G—3G—4G. Символ «G» обозначает поколение сетей, а также связанных с ними телефонных аппаратов и стандартов передачи сигналов. Впервые обозначение поколения возникло при переходе на технологию 2G, после чего первое, еще аналоговое поколение мобильных телефонов получило условное название «1G».

Поколение 2G стало первой технологией цифровой мобильной связи, однако в сетях этого поколения так и не удалось добиться полной стандартизации. До сих пор сети 2G существуют в двух стандартах: «европейском» варианте TDMA (известном под маркетинговым названием GSM) и «американском» варианте CDMA, который получил большее распространение в США, Канаде и ряде стран Центральной и Южной Америки. Кстати, в поколении 2G отличились японцы, которые в итоге реализовали свой собственный вариант TDMA, названный PDC и не совместимый с GSM.

Впоследствии сети 2G неоднократно совершенствовались — первый цифровой стандарт в обоих вариантах реализации получился достаточно удачным. Немного подзабытые сейчас аббревиатуры GPRS и EDGE иногда еще называли «2G с половиной» и «2G и три четверти», показывая их близость к тогда уже создаваемому стандарту 3G.

Впрочем, избавиться от «зоопарка» в новых, более мощных сетях 3G так и не удалось, так как сети этого поколения были снова реализованы в двух вариантах передачи сигнала. Правда, на этот раз все-таки победил «американский» вариант кодирования сигнала — CDMA, на основе которого и реализовали оба исполнения стандарта 3G.

Выбор CDMA в качестве основы 3G был неслучаен — этот вариант сигнала больше подходит для передачи данных. А при внедрении сетей поколения 3G впервые оказалось, что абоненты больше используют мобильный Интернет, нежели ведут голосовые телефонные разговоры.

Наконец, последним из уже внедренных поколений мобильной связи является 4G, в котором удалось окончательно стандартизировать передачу сигнала. Нынешний мировой стандарт сетей 4G называется LTE, и на нем работают подавляющее большинство операторов мобильной связи.

Теперь, в отличие от начала 2000-х годов, поездка в США из Европы не сопряжена с покупкой или арендой телефона другого стандарта: один и тот же телефонный аппарат будет работать везде по миру — конечно, при условии наличия роуминга у оператора в стране пребывания или при подключении к местным сетям.

Однако, как ни странно, с внедрением стандарта 4G мучения со стандартами отнюдь не закончились.

Упрямый стандарт

При начале разработки сетей 5G производители в полный рост столкнулись с той же ситуацией, которая впервые появилась при внедрении сетей 3G. Оказалось, что передача данных в сетях 4G уже не просто превосходит голосовые переговоры, но и занимает подавляющую часть трафика.

При этом классические телефоны оказались в явном меньшинстве — большую часть подключенных устройств составляли смартфоны, планшеты, компьютеры и модемы. Более того, внедрение «Интернета вещей» и вовсе грозило сдать голосовую связь в музей, так как «разговаривать» с холодильником или утюгом можно только до приезда санитаров.

Обмен данными между автономными устройствами создал и новые требования к скорости отклика сети и надежности передачи сигнала. Ведь это в разговоре можно сказать собеседнику «повтори, не расслышал» — а у беспилотного большегрузного грузовика, едущего по шоссе под управлением сигнала 5G, такой возможности может и не быть.

Отдельную проблему составило количество автономных устройств — по прогнозам, от сетей 5G потребуется поддержка не менее 1 млн подключений на площади 1 кв. км — это минимум на порядок больше, чем могут обеспечить существующие сети.

Наличие столь жестких требований к сетям 5G обусловило сложность их разработки. Большую их часть удалось обеспечить традиционно — с помощью расширения полосы передаваемых частот. Каждое поколение мобильной связи двигалось «вверх» по частоте, так как более высокие частоты позволяют передать больше информации за единицу времени.

Скажем, если сети 2G—4G работали с дециметровыми и сантиметровыми волнами, то в 5G мы будем имеем дело с гораздо более короткими, миллиметровыми волнами. И это рождает новую неприятную проблему — они плохо проходят через препятствия.

Отсюда вытекает резкое изменение архитектуры сети: если раньше сетевое оборудование можно было разместить на небольшом количестве базовых станций, то теперь антенны нужно втыкать чуть ли не через каждые 100 метров.

Уже подсчитано, что для уверенного покрытия современного мегаполиса сетью 5G потребуется увеличить число базовых станций минимум в 500 раз! Одно это лишает новую сеть универсальности: там, где абонентов мало, например за городом, по-прежнему будут востребованы сети предыдущих поколений.

Частично эту проблему пытаются решить за счет хитростей с передачей сигнала, называемых «формированием луча» (англ. beamforming). В этом случае базовая станция сети 5G «запоминает» положение абонента, а потом формирует сигнал специально в его направлении, пытаясь использовать как прямой луч, так и отражения от препятствий. Однако такая технология хороша лишь для неподвижных объектов, но гораздо хуже работает для пешеходов и тем более автомобилей.

Впрочем, если траектория движения приемника известна с высокой точностью — например, если речь идет о поезде, вагоне метрополитена или грузовике на скоростной автостраде, — то сеть 5G может быть построена с разумными расходами.

Исследования показывают, что для построения такой сети вдоль железнодорожного полотна и уверенного приема сигнала даже в скоростном поезде достаточно установить базовые станции на расстоянии около 800 метров, что сравнимо с расходами на развертывание сети 4G. Такие опытные участки были протестированы в конце 2020 года на линиях скоростных поездов в Японии.

Не просто телефонная связь

Так или иначе, сети 5G открывают массу новых возможностей, которые были недоступны в сетях предыдущих поколений.

Например, в рамках 5G можно реализовать амбициозный проект Connected Сar, который позволяет машинам связываться друг с другом и с базовыми станциями на относительных скоростях до 500 км/час. Такой проект сейчас реализуется европейской ассоциацией 5GAA — он позволит реализовать сразу несколько невозможных в прошлом вещей.

Прежде всего, подобная система может сигнализировать о запрете обгона — для этого ей достаточно «увидеть» транспортное средство на встречной полосе, которое не заметил водитель. Такая система позволит спокойно проезжать перекрестки с ограниченной видимостью, а также сможет сигнализировать о пешеходах и велосипедистах на ночной дороге — конечно, при условии, что те сами окажутся обладателями устройств, подключенных к 5G.

Проект Connected Сar позволяет создавать коридоры для полиции или скорой помощи, предусматривает автоматический обмен дорожной обстановкой (включая видео) между машинами и даже способен обеспечить удаленное вождение транспортными средствами. Все это ведет к созданию совершенно иной транспортной среды — более безопасной и управляемой.

Еще одним инновационным направлением может стать так называемая «Индустрия 4.0». Немецкая ассоциация 5G-ACIA объединяет с 2020 года производственные компании, заинтересованные в использовании 5G в промышленности в целях автоматизации различных операций.

Например, легко автоматизируется труд водителей погрузчиков на больших складах — с помощью 5G один оператор может управлять десятком роботизированных тележек, осуществляя операции погрузки-выгрузки с помощью видеоконтроля и удаленного управления.

Более того, в этом году было продемонстрировано, как хирург-эксперт с помощью сетей 5G наблюдает в реальном времени за ходом онкологической операции, происходящей за многие километры от него, и подсказывает коллегам, как лучше действовать. По мере усовершенствования технологии хирург сможет даже непосредственно управлять хирургическими инструментами.

Интересно и то, что миллиметровые волны стандарта 5G позволят осуществлять эффективную зарядку мобильных устройств на расстоянии нескольких метров от базовой станции. Так что «постоять под антенной» в будущем может означать не только желание побыть в зоне уверенного приема, но и попытку подзарядить сдохшую батарею мобильника.

Другие приложения, основанные на 5G, возможно, выглядят не столь впечатляюще, однако вполне укладываются в выбранное направление развития мобильной связи. 5G-сети, скорее всего, еще сильнее «подвинут» проводной Интернет в предоставлении домашнего доступа к Сети — ровно так же, как это сделала технология 4G. С помощью 5G можно легко обеспечивать мобильной связью массовые мероприятия — ведь этот стандарт гораздо в меньшей степени чувствителен к числу подключенных абонентов. Ну и обычная телефонная связь станет надежнее и быстрее.

Схватка за сети

1 октября 2020 года компания Verizon официально запустила сеть 5G в США. Открытая в Хьюстоне, Индианаполисе, Лос-Анджелесе и Сакраменто она стала первой коммерческой сетью неограниченного абонентского доступа в мире.

Впрочем, на первом этапе предполагается только предоставление услуг домашнего Интернета с доступом из фиксированных точек — в то время как мобильный Интернет компания лишь только планирует запустить. Почему так происходит, думается, понятно из предыдущего раздела: сеть стандарта 5G — это недешевое начинание, и базовые станции невозможно установить, подключить и настроить за пару месяцев.

Однако, несмотря на столь скромное покрытие первой сети 5G, администрация президента Трампа уже вынашивает планы по национализации американских 5G-сетей для обеспечения их внешнего контроля, а также для «защиты от иностранного влияния». Об этом стало известно из служебного доклада Белого дома, попавшего в американскую прессу в начале весны 2020 года. По мнению экспертов, такой план демонстрирует страх США перед Китаем, поскольку стало очевидно, что Вашингтон стал проигрывать Пекину технологическую схватку за новый стандарт мобильной связи.

За последние годы китайский гигант Huawei стал крупнейшим в мире производителем коммуникационного оборудования, включая оборудование для сетей 5G. Внедрение пятого поколения в Китае тоже уже произошло — 23 апреля было объявлено, что компания China Unicom запустила тестовую сеть сразу в семи городах «Поднебесной», причем сразу в самом сложном варианте мобильного Интернета. В США же сети 5G строятся и дольше, и дороже, чем в Китае: расценки того же Verizon оказались весьма недемократичными — за месячный доступ к 5G абонентам надо выложить без малого 70 долларов.

Проигрывают США и схватку за мировой рынок: скажем, в Германии и Швейцарии сети 5G строят по китайским и южнокорейским технологиям, так как еще одним лидером в отрасли стал гигант Samsung.

При этом у американского Verizon оказалось «рыльце в пушку»: во время внедрения своего 5G они весьма вольно обошлись с интеллектуальной собственностью Huawei в этой отрасли. В итоге китайская компания выдвинула к Verizon судебный иск с обвинением в нарушении 230 своих патентов и потребовала компенсации в 1 млрд долларов.

Впрочем, американцы и тут решили быть умнее всего мира, нарушив собственные правила и принципы. Сенатор Марко Рубио уже подал в Конгресс законопроект, согласно которому компаниям, находящимся на особом контроле властей США (а это как раз «камень в огород» Huawei), не разрешается обращаться в американские суды по вопросам защиты интеллектуальной собственности.

В общем, главная схватка за стандарт 5G еще впереди. Так что покупать смартфоны этого поколения связи пока не время — их конструкция еще не приобрела окончательного совершенства. Да и расценки на 5G пока что будут отнюдь не низкими — так как еще около двух лет уйдет и на создание инфраструктуры, и на совершенствование самой технологии.

Точка с G

Пока США думают, Россия внедряет интернет нового поколения

Развитые страны все ближе к внедрению 5G — стандарта для интернета нового поколения. И пока Китай и США пытаются перещеголять друг друга в создании новой сети, Россия уже вовсю тестирует новые стандарты. Зачем миру новый интернет и когда он должен появиться — в материале «Ленты.ру».

Реальная фантастика

На пятое поколение мобильной связи возлагаются большие надежды. В первую очередь сеть нового поколения необходима корпорациям, больницам и целым системам экономики. Формально может показаться, что «пятерка» — всего лишь улучшенная версия предыдущих четырех вариантов, но на деле все не так очевидно.

Из-за высокой пропускной способности и скорости передачи данных этот способ связи может упростить работу шахтеров и водителей, врачей и программистов. Благодаря этому действия в сети будут максимально похожи на реальную жизнь. Для сравнения: в привычном LTE скорость передачи данных — от 100 мегабит до 1 гигабита в секунду, в новом варианте эти показатели будут в десятки раз больше.

Помимо очевидной высокой скорости загрузки соцсетей 5G, как обещают специалисты, обещает сохранять заряд батареи на гаджетах и по-новому открывать общий доступ к сети. То есть даже там, где раньше на смартфоне едва виднелся значок E, можно будет спокойно вести телефонный разговор через мессенджер. Хотя, возможно, и мессенджеры не будут нужны: 5G сделает возможной связь в формате device-to-device (от устройства к устройству).

Пятерочку влепили

Крупнейшую экспериментальную сеть 5G впервые построили в Китае год назад — тогда максимальная скорость передачи составляла 7 гигабит в секунду. Первый этап испытаний завершился тем, что эксперты доказали реальность технологии. К проекту удалось привлечь таких IT-гигантов, как Intel, Huawei, Nokia и ZTE. Во главе разработки стоял China Mobile Communication Corporation — крупнейший в мире оператор мобильной связи. Гендиректор этой компании одновременно занимает руководящий пост в группе по продвижению технологии 5G в правительстве КНР.

Страна с наибольшим количеством интернет- и мобильных абонентов в мире заинтересована во внедрении высоких технологий не только для удобства абонентов, но и для укрепления системы слежки внутри «золотого щита» («великого китайского файрвола»). Технологию распознавания лиц, которая сейчас активно тестируется в Китае, можно будет полностью реорганизовать, так как развитие 5G повлечет за собой появление высокоскоростной передачи данных в режиме реального времени.

Напор китайских корпораций и правительства не мог не вызвать подозрений у глав других государств. Две недели назад СМИ сообщили об утечке документов из Белого дома: администрация президента Трампа оговаривает возможность защиты от Китая с помощью национальной американской сети 5G. Со слов журналистов, президентские безопасники обеспокоены доминирующим положением Китая в информационной среде. Эксперты предложили главе государства два возможных варианта решения проблемы: либо одна государственная сеть, либо запуск нескольких сетей силами провайдеров связи. Очевидно, что американцы вряд ли поддержат национализацию сетей, но и с провайдерами договариваться проблематично. По слухам, Белый дом склоняется к реализации единственной сети, несмотря на то, что это может стать многолетним проектом. В таком случае местным операторам, таким как AT&T, T-Mobile и Verizon, придется предоставлять абонентам доступ к сети, арендуемой у правительства.

Впрочем, некоторые американцы считают спешку с внедрением 5G частью теории заговора: сторонники ультраправых движений уверены, что Google силится установить монополию в интернете нового поколения и поработить всех жителей США, а потом и весь мир.

Гонка за «пятеркой» в технологически ориентированном мире стала делом чести для множества стран. Разработкой и тестами занимаются не только исследовательские лаборатории, но и поставщики оборудования и мобильные операторы. Некоторые кичатся своими достижениями, другие же тщательно оберегают тайну. К примеру, еще несколько лет назад источники в Кремниевой долине сообщали, что Google в секретной обстановке проверяет сети 5G на дронах. А производитель чипсетов Qualcomm несколько дней назад пообещал, что в течение года предоставит оборудование на «пятерку» для одиннадцати брендов смартфонов, и даже показал свои наработки. Среди названных — будущие флагманы от ASUS, HMD (Nokia), HTC, LG, Sharp, Sony, Vivo, Xiaomi, ZTE и многие другие.

Материалы по теме

Лги, следи, вскрывай

Коммерческие тесты проводятся на крупных спортивных мероприятиях, где оборудование при большом скоплении болельщиков может проявить свою стойкость. Сейчас компания Intel помогает администрации южнокорейского Пхенчхана в работе тестовых технологий на зимних Олимпийских играх. Недавний Супербоул (финал чемпионата Национальной футбольной лиги США) тоже задела эта лихорадка: там заработала суперновая система VR: зритель мог самостоятельно выбирать камеру для просмотра трансляции.

Российская «большая четверка» мобильных операторов еще в прошлом году запросила в Роскомнадзоре частоты для эксперимента по использованию технологии на чемпионате мира по футболу, который пройдет в России в 2020 году. В рамках летнего мундиаля операторы связи установят общую антенную систему на каждом из одиннадцати стадионов. Всю инфраструктуру они обеспечат на собственные средства. В прошлом году министр связи Николай Никифоров оценил этот проект в четыре миллиарда рублей. Экспериментальное тестирование связи формата 5G будет проводиться непосредственно во время мероприятий.

По мнению руководителя надзорного ведомства Александра Жарова, эти тесты помогут понять объем инвестиций, необходимых для развития технологии. Однако у операторов достаточно финансовых забот и помимо следования за прогрессом — к примеру, исполнение закона Яровой. Еще полтора года назад специалисты выражали мнение, что гигантские затраты на реализацию новых требований повлияют на динамику развития 4G-сетей и сильно затормозят внедрение технологии 5G.

Каждый электрик должен знать:  Слабаточный плавкий предохранитель спасет ли от перепада напряжения

При этом энтузиазму отечественных операторов можно позавидовать: сигнал с наилучшим показателем впервые получили именно в России. Первые пробные тесты «МегаФон» провел летом 2020 года, а спустя несколько месяцев его примеру последовал МТС. Тогда скорость передачи данных не была высокой, но этот прецедент был ценен своей уникальностью. А уже в июне 2020 «МегаФон» впервые установил мировой рекорд: в прямом эфире скорость передачи мобильных данных по технологии 5G достигла 35 гигабит в секунду. Тогда один из сотрудников компании в очках виртуальной реальности погрузился в симулятор автомобильной езды, а изображение с гаджета транслировалось на экран.

Материалы по теме

Огонь по своим

Несмотря на то что внедрения новой технологии мир ожидает к 2020 году, а мэрия Москвы уже готова к этому времени превратить Москву в «город 5G», стандарты для этого типа связи пока не разработаны. Дмитрий Медведев недавно заявил, что ему «в целом более-менее понятно, как будет развиваться уже сейчас» этот аспект, и призвал ускориться с определением частотного диапазона, который можно было бы предложить операторам связи. О необходимости новых технологий в сферах образования, медицины и отдыха он также упомянул на своей странице во «ВКонтакте». Если учесть, что со свободными частотами в России в последнее время напряженно, а выкупать их приходится через электронный аукцион, пока неясно, как разрешится эта проблема.

Кому, зачем

Очевидно, что способности технологии 5G потенциально могут изменить многое в повседневной жизни. Ее мощностей достаточно для развития интернета вещей, что заменит людей там, где это необходимо: к примеру, на вредных производствах. Швейцария уже начала разработку подземной системы транспортировки и логистики, построенной на IoT (Internet of Things). По задумке создателей, вагоны, работающие на солнечной энергии, позволят оперативно перевозить грузы между городами, а небольшие беспилотные вагонетки смогут доставлять посылки адресату напрямую со складов. По прогнозам экспертов, это снизит нагрузку на автотрассы почти наполовину.

Высокая скорость передачи данных потенциально может помочь в роботизации образовательных и медицинских услуг. Из-за минимальной задержки сигнала автоматизированный механизм сможет не только осмотреть больного вместо терапевта, но и сделать операцию под дистанционным патронажем хирурга, находящегося в другом городе или другой стране. Вообще удаленное присутствие и руководство роботом может пригодиться не только при оказании помощи, но и в общении.

«Пятерка» сможет приблизить футуристическое будущее, знакомое нам по кинофильмам. Недавние испытания 5G для робомобилей говорят о том, что они могут не только оперативно передвигаться, но и автоматически встраиваться в поток, а также идти колоннами с минимальной дистанцией (меньше метра). То есть мобильная связь потенциально способна решить проблему транспортных пробок.

Материалы по теме

Скоростные игры

Очевидный способ использования обновленной технологии — развлечения, и на днях компания Nokia уже протестировала 5G в этой сфере. В эксперименте по игре в Overwatch сеть показала невероятную скорость и полное отсутствие задержек. Для всей индустрии это может стать новым этапом развития: от высокоскоростной связи для киберспорта до разработки новейших игр с виртуальной или дополненной реальностью.

Таким образом, оборудование для внедрения технологии давно готово и активно эксплуатируется. Запрос от пользователей на ускорение связи появляется каждые десять лет — одновременно с появлением нового стандарта. Наступления высокотехнологичного будущего давно ожидают, дело за фактической разработкой стандартов новой связи и выделением ресурсов для ее реализации.

Портал о современных технологиях мобильной и беспроводной связи

Автор: Антон Степутин

Дата публикации: 31.03.2020

Мы должны властвовать над технологиями,

а не становиться их рабами .

Каждые 10 лет мобильные технологии делают революционный шаг в будущее, открывая перед людьми новые услуги и возможности. И вот очередные 10 лет истекают. На очереди сети мобильной связи пятого поколения (5G). Что они дадут пользователям и операторам связи?

За свою историю сети мобильной связи претерпели существенные изменения, и они продолжаются по сей день. Меняются и модернизируются технологии передачи, перечень услуг, предоставляемых абонентам и др. Для того чтобы зафиксировать самые важные преобразования, было введено понятие «поколение» («G» – Generation).

Согласно правилу «десяти лет» каждое новое поколение мобильной связи появляется через 10 лет. Т.е. происходит своеобразная «мобильная революция». Визуально переход от 1G к 5G можно изобразить в виде схемы на рис. 1.

Рис. 1. Дорожная карта стандартов мобильной связи

5G (5th Generation – пятое поколение) – официальное название стандарта мобильной связи, следующего за стандартами предыдущих поколений. Это новый этап развития технологий, который призван расширить возможности доступа в Интернет через сети радиодоступа.

Актуальность запуска сетей 5G

Перечислим ключевые тенденции мобильной индустрии на сегодняшний день:

  1. мобильный доступ в Интернет стал важнее и востребованнее, чем фиксированный;
  2. прогноз роста «мобильного трафика» – в 5 раз за 6 лет (рис. 2);
  3. существующие возможности увеличивать емкость сетей в разы и поддерживать высокий уровень качества обслуживания практически исчерпаны.

Сети 5G будут представлять совокупность новых и существующих радиоинтерфейсов и ознаменуют собой создание единой беспроводной инфраструктуры, предоставляющей самый широкий набор услуг. Внедрение новых и использование существующих услуг послужит драйвером значительного роста трафика в сетях мобильной связи.

К основным факторам увеличения трафика следует отнести:

  • рост объема потребления видеоуслуг и увеличение разрешающей способности видеоизображения: к 2024 году видео будет составлять 74% мобильного трафика (рис. 2);
  • увеличение количества устройств (начиная со смартфонов и планшетов, заканчивая многочисленными датчиками класса Интернета вещей (Internet of Things, IoT);
  • увеличение темпа использования приложений;
  • увеличение популярности облачных технологий – модели online хранилищ данных абонента на многочисленных распределенных в сети Интернет серверах;
  • online игры и их обновления.

Рис. 2. Доля видео в мобильном трафике

* 1 Эксабайт – это 250 миллионов DVD дисков.

Рыночные ожидания от 5G

Более четверти пользователей (26%) ожидают от сетей 5G более высоких скоростей, по сравнению с сетями предыдущих поколений (рис. 3). Далее с 13% идут ожидания, что сети 5G будут:

  • иметь улучшенное покрытие сети внутри и снаружи зданий;
  • быстрее Wi-Fi;
  • дешевле.

Рис. 3. Рыночные ожидания от 5G

Требования к сетям 5G

Основные технические требования к сетям 5G представлены в таблице 1.

Табл. 1. Основные технические требования к сетям 5G

Параметр

Определение

Значение

Пиковая скорость передачи данных

Максимальная достижимая скорость передачи данных в идеальных условиях на один абонентский терминал (в Гбит/с)

20 Гбит/с (к абоненту); 100 Мбит/с – 1 Гбит/с (от абонента)

Практическая скорость на абонента

Достижимая скорость передачи данных, которая по всей зоне покрытия доступна абоненту/устройству (в Мбит/с или Гбит/с)

100 Мбит/с – 1 Гбит/с

Средняя пропускная способность данных на единицу ресурса спектра и на соту (бит/с/Гц)

2-5x (увеличение в 2-5 раз по сравнению с LTE-Advanced )

Определяется двумя аспектами:

1) на стороне сети – количеством информационных битов, передаваемых абонентом/получаемых от абонента, на единицу потребления энергии в сети радиодоступа (в бит/Дж);

2) на стороне абонентского терминала энергоэффективность определяется количеством информационных битов на единицу потребления энергии модулем связи (в бит/Дж)

100x (увеличение в 100 раз по сравнению с LTE-Advanced )

Временная задержка в радиоинтерфейсе

Вклад радиосети в интервал времени от момента посылки пакета данных источником до момента его приема получателем (в мс)

До 0,5 мс (для URLLC) и до 4 мс (для mMTC)

Максимальная скорость (в км/ч), которая может быть достигнута при заданном качестве обслуживания (QoS) и непрерывности передачи управления между радиоузлами, которые могут принадлежать к разным уровням и/или технологиям радиодоступа

Плотность распределения трафика

Общая скорость трафика, обслуживаемого на единице географической площади (в Мбит/с/кв. м)

Количество активных абонентских терминалов

Общее число подключенных или доступных абонентских терминалов на единицу площади (на кв. км)

Для наглядности на рис. 4 приведены ключевые возможности сетей 5G в сравнении с возможностями LTE-Advanced.

Рис. 4. Расширение ключевых показателей от LTE-Advanced до 5G

Ключевые услуги в сетях 5G

Сети мобильной связи пятого поколения должны обеспечить поддержку разнообразных услуг, которые можно объединить в три основных базовых сервиса:

  • сверхширокополосная мобильная связь (Extreme Mobile Broadband, eМВВ);
  • массовая межмашинная связь (Massive Machine-Type Communications, mMTC);
  • ультранадежная межмашинная связь со сверхнизкими задержками (Ultra Reliable Low Latency Communications, URLLC).

Последние два особенно важны в контексте концепции «Интернета вещей» (Internet of Things, IoT).

Важность ключевых возможностей сетей 5G

Степень важности каждой из ключевых возможностей 5G для сценариев использования eMBB, URLLC и mMTC приведена на рис.5. Степень важности оценивается тремя приблизительными показателями: «высокая», «средняя» и «низкая».

Для услуг класса eMBB основное значение имеют:

  • практическая пользовательская скорость передачи данных;
  • трафик на единицу площади;
  • пиковая скорость передачи данных;
  • мобильность;
  • энергоэффективность;
  • эффективность использования спектра.

Для услуг URLLC характерны:

  • низкая задержка для обеспечения работы критически важных служб безопасности;
  • высокий уровень мобильности (в сфере услуг безопасности перевозок).

Для услуг mMTC высокое значение имеют:

  • высокая плотность соединений;
  • необходимость поддержания корректного функционирования большого количества устройств в сети.

Для реализации данного класса услуг важны низкая стоимость устройства и его энергоэффективность.

Рис. 5. Важность ключевых возможностей сетей 5G при различных сценариях использования

Графически услуги в 5G можно представить в виде рис. 6.

Рис. 6. Примеры услуг в 5G

Услуги в сетях 5G можно также классифицировать по предоставляемому контенту для абонентов:

  • мультимедийные услуги: видео в разрешении 4K, 8K, 3D-видео, online игры, услуги на основе голограмм и мультимедиа с полным эффектом присутствия;
  • облачные услуги: файловые хранилища, бизнес-приложения;
  • услуги виртуальной реальности (Virtual Reality, VR);
  • услуги дополненной реальности (Augmented Reality, AR): здравоохранение, военная промышленность, образование, развлечения;
  • интеллектуальные услуги на основе Big Data с целью повышения эффективности бизнеса (business intelligence, BI), а также эксплуатации и управления сетью (network intelligence, NI);
  • услуги Интернета вещей (IoT) на основе массового подключения устройств: энергетика, транспорт, здравоохранение, торговля, общественная безопасность, промышленность, ЖКХ;
  • услуги со сверхнизкой задержкой: управление роботизированными механизмами, телемедицина, беспилотный автотранспорт, 3D-игры.

Требования к задержкам и пропускной способности сетей 5G в зависимости от типа услуги проиллюстрированы на рис. 7.

Рис. 7. Требования к задержкам и пропускной способности сетей 5G в зависимости от типа услуги

Сколько стоит 5G?

Оценки по необходимым инвестициям в развитие 5G в России разнятся (табл. 2). По самым оптимистичным расчетам в случае конкуренции операторов между собой каждому из них потребуется инвестировать более 40 млрд рублей капитальных затрат для запуска сетей нового поколения. Для сравнения это сопоставимо с пятилетним бюджетом города Тверь.

Таблица 2. Требуемые инвестиции для развития 5G в России

Научно-исследовательский институт радио

Высшая школа экономики

Pricewaterhouse Coopers

Союз LTE

При конкуренции операторов друг с другом

Капитальные расходы: 163 млрд руб., операционные расходы – 39 млрд руб.

360–480 млрд руб. за 5 лет на отрасль

550–610 млрд руб. за 8 лет

Капитальные расходы: 550 млрд руб. – 610 млрд руб. Операционные расходы – 27,3 млрд руб.

При создании единого оператора инфраструктуры 5G

Капитальные затраты: 73 млрд руб., операционные затраты – 17 млрд руб.

199–266 млрд руб. за 5 лет на отрасль

330–365 млрд к 2024 году на отрасль за 8 лет

Капитальные расходы: 470 млрд руб. – 514 млрд руб., операционные расходы – 39,7 млрд руб.

Под единым инфраструктурным оператором понимается строительство одной национальной сети 5G, чьи ресурсы будут использовать остальные операторы мобильной связи для оказания услуг.

В поисках killer application…

Одним из важнейших факторов запуска сетей 5G является коммерческая привлекательность реализации услуг на базе сетей нового поколения. Killer application — это приложение, которое станет настолько желательным или необходимым для потребителей, что послужит главным драйвером развития сетей 5G, что, в свою очередь, позволит операторам сократить сроки возврата инвестиций в развитие сетевой инфраструктуры.

В табл. 3 показана взаимосвязь инновационных технологий со сферами их применения. Приведенный анализ демонстрирует, какие из технологий наиболее привлекательны с точки зрения их востребованности для запуска разного рода услуг.

Табл. 3. Взаимосвязь технологий и сфер их применения

Исходя из того, что доход от каждой из услуг в 5G будет различным, перед операторами стоит задача обеспечения экономической эффективности инвестиций в каждую из них. В данных условиях ключевое значение имеют скорость запуска сервисов и гибкость настроек услуг, что является одним из основных преимуществ сетей 5G над предыдущими поколениями мобильной связи.

Новый стандарт 5G требует мощность сетей в четыре раза или больше?

Что такое 802.11n?
Принятый в 2009 году новый стандарт для беспроводных сетей, пришедший на смену 802.11g и остальным.

Чем 802.11n лучше предшественников?
Обеспечивает более высокую скорость работы и лучшее покрытие.

Какая реальная скорость для оборудования 802.11n?
В зависимости от оборудования, его расположения, его настроек и состояния эфира возможно получение скоростей около 100 Мбит/с на пяти метрах прямой видимости. Лучшие устройства показывают в этих условиях более 200 Мбит/с. Массовые решения 802.11g показывают максимально около 25 Мбит/с.
В случае мобильных телефонов, смартфонов, планшетов и т.п. цифры могут быть ниже из-за более слабой платформы, чем в современных ПК и ноутбуках.

На какой частоте работает оборудование 802.11n?
Точки доступа/роутеры и адаптеры этого стандарта могут использовать диапазон 2,4 ГГц или 5 ГГц. В точках доступа может быть установлено два радиоблока для одновременной работы в двух диапазонах. В этом случае создаваемые беспроводные сети могут иметь разные настройки (имена, шифрование, пароли и т.п.). Двухдиапазонные адаптеры могут работать на одном из диапазонов в зависимости от точки доступа, к которой они подключаются.
Поддерживаемые частоты определяются дополнительными техническими характеристиками оборудования. Одна только «совместимость с 802.11n» не определяет возможные для данного оборудования частоты.

Какая ситуация с обратной совместимостью?
При работе на частоте 2,4 ГГц точка доступа может, в зависимости от настроек, также обслуживать клиентов 802.11g и 802.11b. Использования последних желательно избегать, поскольку совместимость с ними существенно ограничивает общую скорость сети. При работе на 5 ГГц точка доступа может также обслуживать клиентов 802.11a, но у нас они мало распространены, так что лучше сразу использовать настройку роутера «только N» для диапазона 5 ГГц.

От чего зависит скорость подключения адаптера 802.11n к точке доступа (цифра, которая видна в статусе соединения на ПК)?
В зависимости от реализации точки доступа и адаптера на стороне клиента, скорость подключения зависит от множества параметров. Наиболее важными являются:
A) поддерживаемые устройствами режимы MIMO (число пространственных потоков, число антенн); в общем случае число потоков на прием и на передачу может отличаться и обозначаться, например, как 2T3R – два на передачу, три на прием; максимальное число не может превышать числа установленных антенн. Режим каждой конкретной пары роутер-адаптер определяется по «слабому» звену.
B) возможность работы в двухканальном режиме / широком канале (одновременно занимается два радиоканала); обозначается обычно как «40 МГц» или «HT40».

Наиболее часто встречающиеся варианты: 150 Мбит/с = режим 1T1R, 40 МГц (два канала); 300 Мбит/с = режим 2T2R, 40 МГц; 450 Мбит/с = режим 3T3R, 40 МГц. В стандарте предусмотрен вариант 600 Мбит/с (4T4R), но подобных устройств на рынке в настоящий момент можно считать, что нет.
USB адаптеры обычно работают с 150 Мбит/с (компактные и/или недорогие модели) или 300 Мбит/с. Появляются модели и на 450 Мбит/с.
Установленные в ноутбуках адаптеры чаще всего реализуют 300 Мбит/с, реже 450 Мбит/с. Для 450 Мбит/с требуется наличие в корпусе устройства трех антенн.
Современные планшеты и смартфоны с поддержкой 802.11n часто реализуют только 1T1R/20МГц с реальной скоростью около 40 Мбит/с.

Как добиться максимальной реальной производительности оборудования 802.11n?
A) обязательно использовать или открытую сеть или WPA2 AES
B) активировать двухканальный режим на точке доступа (обычно обозначается как «40 МГц» или «20/40»); использовать адаптер, который с ним совместим (подавляющее большинство совместимо)
C) просканировать эфир и выбрать наименее загруженные каналы
D) при возможности использовать диапазон 5 ГГц
E) включить настройку «короткий интервал»/«short preamble»/«Short Guard interval»
(все настройки осуществляются на точке доступа)
F) при возможности использовать более эффективные антенны

Как проверить, в каком режиме и на каких каналах работает точка доступа?
Какой программой можно просканировать эфир в поисках наименее загруженных каналов?

Если настройки в точке доступа/роутере не позволяют однозначно разобраться с ситуацией, то нужно использовать программу-сканер беспроводных сетей. Рекомендуется inSSIDer (http://www.metageek.net/products/inssider/) . На ПК должен быть установлен беспроводной адаптер. Для получения полной информации нужен совместимый с 802.11n и поддерживающий требуемые частотные диапазоны.

Как по цифре скорости подключения определить параметры соединения?
Кроме указанных выше параметров – число потоков, число каналов, размера защитного интервала – важным является индекс схемы кодирования. Свериться с таблицей можно например здесь: http://en.wikipedia.org/wiki/802.11n#Data_rates

Почему адаптер в ноутбуке/компьютере Apple не может подключиться к моей точке доступа или работает медленно?
Адаптеры Apple AirPort соблюдают требования сертификации Wi-Fi и протокола 802.11d, используемого для согласования региональных параметров адаптера и точки доступа. В частности в США они не способны работать в двухканальном режиме на частоте 2,4 ГГц. Это означает, что форсирование «только 40» в точке доступа не позволит им подключиться, а при установке «20/40» они будут работать на одном канале и показывать меньшую производительность (например, скорость подключения будет 216,70 вместо 450 Мбит/с).
Вариант исправления ситуации заключается в указании в точке доступа другого региона (например Германии), если такая настройка есть (как например в AirPort Extreme). К сожалению, большинство роутеров такой возможности в Web-интерфейсе не имеют, что про них будет думать адаптер после запроса данных 802.11d предугадать невозможно. Поэтому подбирать оборудование для AirPort нужно более внимательно.
В случае использования фирменного адаптера 2012 года на базе чипа Atheros AR9380 под Windows можно использовать ключ в реестре для отключения 802.11d.

Почему мой роутер с поддержкой 300 или 450 Мбит/с работает в диапазоне 2,4 ГГц только на половинной скорости при любых настройках и любых клиентах?
Требования сертификации альянса Wi-Fi включают в себя реализацию режима «WiFi Coexistence», в котором роутер при обнаружении других точек доступа на выбранных каналах самостоятельно отключает в себе поддержку двухканального режима. Практический способ проверки – сканер эфира inSSIDer.

Какие есть сейчас самые быстрые 802.11n устройства?
Адаптеры с поддержкой режима 3T3R (450 Мбит/с) и двух диапазонов включают в себя:

  • Atheros AR9380 (miniPCIe для установки внутри ноутбука или десктопа, устанавливается в Mac последних поколений)
  • Intel WiFi Link 5300/5350 (miniPCIe для установки внутри ноутбука)
  • Intel Centrino Ultimate-N 6300 (miniPCIe для установки внутри ноутбука)
  • NETGEAR WNDA4100 на базе Ralink RT3573 (USB-адаптер)

Также есть микросхемы Broadcom BCM4331 (PCIe чип Wi-Fi контроллера, встречается в роутерах) и Ralink RT3883 (одночиповое решение для роутера/точки доступа/адаптера).

Темы на форуме по высокопроизводительным роутерам

    Беспроводные маршрутизаторы «нового» поколения. wi-fi 450 Мбит/с, gigabit LAN. (http://forum.ixbt.com/topic.cgi? (http://forum.ixbt.com/topic.cgi? >
1. chaynik , 21.04.2012 19:20
Есть марштутизаторы с несколькими антеннами, а есть маленькие USB точки доступа — в чём разница, в каких случаях что применять? Не освещено про Wi-Fi Direct
2. Джамаль , 21.04.2012 21:32
Kirill Kochetkov
и лучшее покрытие.

Ага, щас Не дадут они лучшего покрытия. Физику ещё никто обмануть не смог

3. e3e , 21.04.2012 23:21
Kirill Kochetkov

спасибо за инициативу

При работе на 5 ГГц точка доступа может также обслуживать клиентов 802.11a, но у нас они мало распространены,

USB адаптеры обычно работают

если у него антенны встроенные, то очень велики потери во многих смыслах(*)

Как добиться максимальной реальной производительности

(*) использовать внешние антенны — разница просто драматическая(тм)!!111
Т.е., при одинаковых чипах предпочтительнее свисток с внешней антенной, и еще более «задел на будуЮщее» — с откручивающейся штатной антенной.
Некоторые свистки с внутренней антенной имеют внутри уже распаянные разъемы, но я пока не разобрался, нужно ли после подключения что-либо перерезать на плате около этих разъемов
И, тогда, для дешевизны экспериментов, можно на разборках купить внутреннюю антенну от бука и соединить с исследуемым свистком — у них обоих разъемы не потребуют переходников

если не бояться командной строки и пингвинов, то airodump-ng значительно информативнее, хотя и не такой «удобный» — для тех, кто отучился от клавы и может теребить только мышкой.
До кучи: такие пингвины легко грузятся с юсб — и не потребуют пачкать рабочую систему дот-нетами и пр. фигней

4. Kirill Kochetkov , 22.04.2012 09:52
Джамаль
Ага, щас Не дадут они лучшего покрытия. Физику ещё никто обмануть не смог
MIMO у 802.11n дает явный эффект. И физика тут как раз помогает.

e3e
a = g по скорости. В любом случае «a» заметно менне распространены, чем g. Хотя конечно если у пользователя именно «a», то есть шанс, что будет быстрее работать из-за меньшей загруженности 5 ГГц.

если у него антенны встроенные, то очень велики потери во многих смыслах(*)
Нет, не во всех. В размере не потери, а выигрыш. WNDA4100 со встроенными антеннами работает на уровне ноутбучного Intel 5300.

(*) использовать внешние антенны — разница просто драматическая(тм)!!111
Добавил. Просто первоначально речь шла о «максимальной производительности на существующем оборудовании». Да и этот совет универсальный, никак не зависит от обсуждаемого стандарта.

если не бояться командной строки и пингвинов, то airodump-ng значительно информативнее
Да, конечно. Но обычно те, кто умеет пользоваться пингвинами, всю эту информацию и так знает/может найти в случае необходимости
Отличие еще в том, что инсайдер работает с любыми карточками, а с запуском безымянных Wi-Fi под Linux возможно придется сильно поработать.

Т.е., при одинаковых чипах предпочтительнее свисток с внешней антенной, и еще более «задел на будуЮщее» — с откручивающейся штатной антенной.
Имхо не очень понятен смысл этого варианта. Если ноутбук — интереснее в нем внутри карточку поменять. Если ПК — использовать PCI/PCIe адаптер с внешними антеннами.

5. e3e , 22.04.2012 10:07
Kirill Kochetkov

обычно те, кто умеет пользоваться пингвинами

есть и маргиналы, которые ленятся новые знакомства заводить, а это может послужить толчком: у меня было именно так

инсайдер работает с любыми карточками.

. для которых уже установлены драйвера — или без них?

с откручивающейся штатной антенной.
Имхо не очень понятен смысл этого варианта

когда нужен инет на выезде или по другим причинам не можешь повлиять на источник, то антенна о5 спасает, а сейчас доступны даже панельные, т.е., они стОят не слишком дорого и достаточно компактны, имхо

WNDA4100 со встроенными антеннами работает на уровне ноутбучного Intel 5300.

точнее: на уровне тех антенн, которые были в том буке

6. Джамаль , 22.04.2012 10:16
Kirill Kochetkov
MIMO у 802.11n дает явный эффект. И физика тут как раз помогает.

Однако, чтобы MIMO работало, надо, чтобы все устройства, участвующие в обмене, поддерживали MIMO. Одноканальная n-железка не сможет ничего расширить.

7. Kirill Kochetkov , 22.04.2012 10:19
e3e

есть и маргиналы, которые ленятся новые знакомства заводить, а это может послужить толчком: у меня было именно так
Вариант возможен Но имхо все-таки для первого знакомства имхо сложноват.

. для которых уже установлены драйвера — или без них?
Да, конечно. Но карточек без драйверов под Windows я пока не видел Да и поставить их существенно проще, чем под Linux.

когда нужен инет на выезде или по другим причинам не можешь повлиять на источник, то антенна о5 спасает, а сейчас доступны даже панельные, т.е., они стОят не слишком дорого и достаточно компактны, имхо
Если есть только ноутбук и USB-адаптер, то в большинстве случае установка дополнительной антенны для последнего может улучшить качество сети. Но. как-то уж слишком искусственная ситуация на мой взгляд. Если это требуется постоянно — можно придумать вариант с Ethernet-адаптером или один раз подобрать хороший адаптер с внешней антенной.

точнее: на уровне тех антенн, которые были в том буке
Да, конечно. Но и это очень неплохо имхо. Сравнивать антенны в ноутбуках мы пока не планируем. Хотя конечно некоторые производители своими маркетинговыми слоганами про уникальные технологии повышения качества связи начинают надоедать.

Добавление от 22.04.2012 10:25:

Джамаль
Однако, чтобы MIMO работало, надо, чтобы все устройства, участвующие в обмене, поддерживали MIMO. Одноканальная n-железка не сможет ничего расширить.
С одной стороны да. Собственно с этим никто и не спорит. Как раз ветка и была заведена для обсуждения того, что «не все 802.11n одинаковы» и один только знак этого стандарта мало что говорит о реальных потребительских характеристиках.
Однако недавно тестировалась 1×1 AP и именно с адаптером 3×3 она показала максимальную скорость. Отличие от адаптеров 1×1 конечно было относительно невелико, но было явно заметно .

8. Demon_RC , 27.07.2020 12:00
Вопрос. Зависит ли зона покрытия от направления антенн? Зависит ли зона покрытия от того, в каком режиме работает роутре 20/40MHz или только 40Mhz&
9. Джамаль , 27.07.2020 12:40
Зависит, конечно. Чем уже диаграмма направленности, тем дальше её лепесток простирается и, соответственно, тем дальнобойнее будет установка. Чем уже полоса, тем меньше в ней помех и тем меньшая мощность требуется для достижения фиксированной надёжности передачи данных
10. Demon_RC , 27.07.2020 13:40
Джамаль
т.е. для увеличения зоны покрытия надо перейти в 40МГц (а если на 20МГц?)и по-хорошему хотя бы одну из трёх (ASUS RT-N18U) антенн повернуть в нужном мне направлении?

цитата: Demon_RC:
Вопрос. Зависит ли зона покрытия от направления антенн? Зависит ли зона покрытия от того, в каком режиме работает роутре 20/40MHz или только 40Mhz&

Зона покрытия на прямую зависит от направленности антенны.
Максимальная эффективность перпендикулярно штырю (по сторонам от штыря антенны), минимальная вдоль штыря антенны. Если антенна вертикальная то максимально — по сторонам, минимально в вертикальной плоскости.

40 МГц будет работает эффективно если этот диапазон будет свободный, а это уже сразу несколько каналов, что в многоэтажках выглядит недостижимой целью.

11. Andrey_A&S , 31.07.2020 11:48
12. Джамаль , 31.07.2020 16:47
Demon_RC
т.е. для увеличения зоны покрытия надо перейти в 40МГц

Строго наоборот. Чем шире полоса, тем труднее что-то поймать.

5G Что Это Такое? Все о Новом Поколении Связи

AT&T, Verizon Wireless и другие телекоммуникационные компании начнут внедрять 5G сети в текущем году. Но что же такое 5G? В данной статье мы поделимся с вами всем, что нам известно на данный момент.

5G запустят уже в этом году. Ну, или нет. В гонке за 5G (проще говоря – это пятое поколение мобильной связи), телекомпании обещают невозможное, что станет причиной большой путаницы в течение нескольких последующих лет.

Поскольку пока еще не существует ни одного официального определения 5G, все игроки на рынке беспроводных технологий, начиная от производителей наборов микросхем, и заканчивая операторами сотовой связи, изощряются в определении 5G и провозглашают себя лидерами 5G.

5G Что Это Такое? Все о Новом Поколении Связи

Давайте же разберемся в этой путанице. В данной статье мы постараемся объяснить, что же за штука такая – этот 5G.

Поколения связи 1G, 2G, 3G, 4G, 5G

Буква G в термине 5G обозначает поколение беспроводной технологии. Все поколения технически отличаются скоростью передачи данных, а также способами шифрования данных, или «эфирным интерфейсом», который делает технологию несовместимой с предыдущим поколением.

1G – это аналоговая сотовая связь. Технологии 2G, такие, как и CDMA, GSM и TDMA, — это первое поколение цифровых технологий сотовой связи. Такие 3G технологии, как EVDO, HSPA и UMTS обеспечивают скорость передачи данных от 200 килобайт до нескольких мегабит в секунду. 4G технологии WiMAX и LTE стали следующим скачком вперед. Скорость передачи данных связи четвертого поколения достигает сотен мегабит, или даже гигабит в секунду.

Так называемая «5G Эволюция» от компании AT&T – на самом деле не 5G

Компания AT&T недавно анонсировала запуск своей сети «5G Эволюция», которая на самом деле не является настоящей 5G сетью. На самом деле, это коммерческое название гигабитной LTE – самой новой модернизации технологии LTE сети 4G. Большинство операторов Соединенных Штатов собираются активно внедрять LTE в текущем году.

Гигабитная LTE технология совместима с существующими телефонами. Технология использует усовершенствованную версию существующего шифрования LTE, а также большее количество антенн и увеличенную степень агрегации несущих частот, что позволяет с большей скоростью совершать передачу данных.

Однако компания AT&T, вместе с распространением неправдивых слухов о 5G, настаивает на том, что LTE не скоро канет в небытие. По большому счету, 5G будет работать на очень высоких частотах, что требует расположения вышек и антенн в относительной близости друг к другу. Для большей площади покрытия, особенно в сельской местности, 5G будет основываться на 4G.

Технологии 4G так же будут улучшаться со временем. Компания Qualcomm анонсировала выход 4G модема X20, который способен передавать данные со скоростью 1,2 гигабит. Значительным достоинством технологии 5G станет большая мощность и малое время задержки. 5G станет гораздо мощнее и быстрее 4G технологий.

Запуск предварительной 5G сети от компаний AT&T и Verizon

Компании AT&T и Verizon анонсировали запуск домашней системы выхода в интернет на базе технологий 5G. Компании Samsung и Verizon на Всемирном мобильном конгрессе в феврале совместно представили антенны и роутеры, которые будут использовать 5G сервис компании Verizon.

Технологии, использованные в разработке домашней 5G сети, связаны с миллиметровым диапазоном волн беспроводного фиксированного доступа, который используют интернет-провайдеры Starry в Бостоне и Monkeybrains в Сан-Франциско. Однако благодаря AT&T и Verizon эти технологии получат гораздо более широкое распространение. К примеру, компания AT&T заявила о потенциальном использовании 5G в качестве замены устаревших технологий DSL, что позволит компании единолично предоставлять услуги домашнего 5G-интернета, беспроводной и стационарной телефонии, а также телевидения.

Но все это не имеет никакого отношения к 5G, поскольку связь пятого поколения будет запущена только в 2020 году. Но компания Verizon намеревается приблизить свои 5G сервисы к актуальным стандартам, а также использует как можно больше элементов грядущих 5G-систем.

Домашний 5G интернет демонстрирует одно самое главное преимущество над 4G – огромная мощность. Операторы не могут предложить домашний 4G интернет по конкурентной цене за 190Гб месячного потребления трафика для одного дома, поскольку 4G узлы связи не обладают достаточной мощностью. Это может значительно ужесточить конкуренцию провайдеров за домашний интернет жителей США, где, согласно отчету Федеральной службы по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций за 2020 год, скорость домашнего интернета 51 процента американцев составляет 25Мб в секунду, или выше.

Для самих провайдеров подключение домашнего 5G интернета станет гораздо более облегченным, чем оптоволоконные линии связи, которые тянутся от дома к дому. Вместо перекапывания каждой улицы, провайдеру останется просто подключить оптоволоконный кабель к узлу связи, а пользователям раздать беспроводные модемы.

Хорошо, что же тогда такое «настоящая 5G связь»?

5G – это инновационная сеть, которая обладает гораздо большей скоростью передачи и мощностью, а также с меньшими временными задержками, чем другие существующие сотовые системы. Достоверные технологии, использованные при разработке 5G, нам еще предстоит узнать, но уже известно множество общепризнанных деталей.

Тип шифрования сетей 5G, который называется OFDM, похож на тип шифрования, использованный в технологиях LTE. Эфирный интерфейс будет характеризоваться меньшими временными задержками и большей гибкостью, чем LTE.

Инновационные сети, преимущественно, будут использовать очень высокие частоты, которые способны передавать огромный массив данных, но всего по несколько блоков одновременно. Технология будет работать в спектре от низких до высоких частот, однако значительное преимущество над 4G будет наиболее очевидным на высоких частотах. 5G так же может передавать данные на нелицензированных частотах, которые сейчас использует Wi-Fi, без конфликта с существующими Wi-Fi-сетями. Такая передача данных схожа с технологией LTE-U, запущенной компанией T-Mobile в текущем году.

5G, скорее всего, будет сетью малых сот, вплоть до размера домашних роутеров, а не размера огромных вышек, которые распространяют сигнал на большие расстояния. В некотором роде, причиной тому является природа задействованных частот, но основной целью остается увеличение мощности самой сети.

Сети 5G должны быть более усовершенствованы, чем предыдущие системы, поскольку они связаны с огромным количеством меньших сот. Даже с учетом существования макро-сот, компания Qualcomm заявляет, что мощность сетей 5G будет превышать мощность остальных сетей в четыре раза благодаря использованию более широкого диапазона частот и улучшенных антенн.

Целью является достижение гораздо большей скорости и большей мощности с меньшими временными задержками, чем в сетях 4G. Задействованные мероприятия по стандартизации своей целью считают достижение скорости 20 гигабит в секунду и задержки 1милисекунды. А это, согласитесь, очень интересно.

Для чего предназначена сеть 5G: для телефонов, машин или домов?

Беспилотные автомобили смогут использовать 5G для быстрого приведения в действие. Первое поколение беспилотных автомобилей будет автономным, но последующие поколения будут взаимодействовать с другими автомобилями и умными дорогами для повышения безопасности и управления автомобильным потоком. Проще говоря, на дороге все участники будут взаимодействовать друг с другом.

Для чего предназначена сеть 5G: для телефонов, машин или домов?

Для того чтобы это стало возможным, связь должна обеспечиваться с минимальными временными задержками. Поскольку машины обмениваться достаточно небольшим объемом информации, необходимо, чтобы передача происходила практически мгновенно. Вот здесь-то на арене и появляется 5G с задержкой в 1 миллисекунду. С помощью данной сети два автомобиля могут быстро обмениваться информацией, а также передавать информацию от одной машины к другой через небольшие соты на световой опоре.

(Примечание: одна световая миллисекунда равняется 186 милям, так что большая часть этой 1 миллисекунды – это время обработки данных)

Еще одной отличительной особенностью 5G является то, что к этой сети может подключаться гораздо больше устройств. На данный момент, 4G модули дорогостоящие, потребляют много энергии и требуют сложных схем обслуживания. По этой причине большинство устройств, требующих подключения к Интернету, продолжают взаимодействовать либо с Wi-Fi и другими домашними технологиями для рядовых пользователей, либо с 2G сетями для бизнеса. К 5G сетям смогут подключаться небольшие, недорогие, неэнергозатратные устройства. Таким образом, сети 5G будут предоставлять доступ к интернету небольшим устройствам и многим другим типам датчиков.

А что насчет телефонов? Самые значительные изменения 5G может привнести в область виртуальной и дополненной реальности. Поскольку телефоны превращаются в устройства, предполагающие использование гарнитуры виртуальной реальности, очень низкие временные затраты и постоянная скорость 5G сможет предоставить вам доступ к миру виртуальной реальности когда и где вы пожелаете. Благодаря своим небольшим сотам, 5G может способствовать распространению покрытия внутри помещений, так как эта технология предполагает, что домашний роутер станет отдельным узлом связи.

Когда стоит ожидать появления 5G?

Предварительный 5G от компаний AT&T и Verizon запустят в этом году, однако, официальный запуск 5G планируется на 2020 год, а широкое распространение – в 2020 году. Изначально график был распланирован на 2020-2020 года, однако провайдеры и производители оборудования разработали ускоренное расписание.

Это связано с презентацией новой линейки 5G модемов от компании Qualcomm. Один из крупнейших производителей микросхем заявляет, что новая мобильная платформа Snapdragon будет поддерживать 5G уже в 2020 году. Микросхемы Snapdragon – самые популярные платформы для смартфонов в США, так что, вероятно, уже в 2020 году мир увидит смартфоны с поддержкой виртуальной реальности и 5G.

Пятый элемент

После запуска первых коммерческих сетей формата 5G его доля достигнет 14 процентов. И это произойдет уже в этом году. «Мы находимся на заре новой эры с неизбежным запуском первых мобильных сетей 5G и развитием IoT (Internet of Things, Интернет вещей. — Прим. ред.), — заявил Матс Гранрид, генеральный директор GSMA, — это еще больше изменит мир, в котором мы живем и работаем».

5G состоит из трех основных частей, поясняет старший бизнес-консультант Huawei в России Игорь Акулинин. «Во-первых, высокая скорость. Во-вторых, это огромное количество подключений — даже в LTE подключений на соту всего несколько сотен пользователей, и больше никого не берет. В 5G это миллион подключений на квадратный километр, — подчеркивает он. — Третья составляющая — высокая надежность и низкая задержка. В единицы миллисекунд сигнал должен проходить весь свой путь. Это критически важно в телемедицине, работе с роботами или дистанционном управлении автомобилем». Драйвером развития 5G послужит быстрая экспансия Интернета вещей, который все чаще используется для умных домов, зданий и предприятий.

По прогнозу GSMA Intelligence, количество соединений IoT по сравнению с 2020 годом к 2025 вырастет более чем в три раза — до 25 миллиардов.

По словам Гранрида, из-за перехода мобильной индустрии к 5G, странам требуется максимально быстро пересмотреть свое законодательство. Он уверен, что оптимизированное регулирование является ключом «к реализации полного потенциала 5G для потребителей, общества и промышленности».

Технологии связи пятого поколения уже готовы к использованию, а коммерческий запуск сетей 5G может произойти в 2020 году. Компании активно готовятся к коммерческой эксплуатации 5G и создают программное обеспечение для беспроводной и транспортной сетей. Так, Huawei представила в Барселоне первый в мире коммерческий клиентский терминал 5G CPE, поддерживающий глобально признанный стандарт 5G, разработанный консорциумом 3GPP (стандартизирующая организация, утвердила международный стандарт неавтономной архитектуры для технологии 5G).

«Россия входит в пятерку стран, в которых пятое поколение 5G появится одним из первых. Мы отстаем лишь от трех стран — Южной Кореи, Японии и США, где 5G планируется запустить в качестве тестовых полномасштабных зон уже в 2020-2020 годах. В нашей дорожной карте развитие 5G запланировано на 2020 год, а где-то в 2022 году начнется развитие стандартов, — рассказал «РГ» Эльдар Муртазин, ведущий аналитик Mobile Research Group, — весь остальной мир еще сильнее отстает от России».

Работу по развитию 5G планируется начать в рамках программы «Цифровая экономика». Уже этим летом должна появиться концепция создания сетей пятого поколения. Затем будут подготовлены требования и условия создания единого инфраструктурного оператора 5G, выделены частоты операторам. Отдельные диапазоны они смогут получить уже к концу 2020 года, однако в полноценном объеме частоты будут доступны лишь в 2020 году. Несмотря на отсутствие единого стандарта, некоторые операторы заявляют о старте тестовых сетей, которые будут близки к коммерческим, уже в этом году.

Частоты — это одна из главных проблем развития 5G. Международным союзом электросвязи они не утверждены, каждая страна выделяет тестовые диапазоны, но и на региональном уровне сталкивается с трудностями. «На каждом рынке частоты, которые выделяются под 5G, разные и проблемы не только у России, но и у Германии, и у азиатских стран, — отмечает ведущий консультант iKS-Consulting Максим Савватин. — Частоты пересекаются со спецслужбами, с военными. Нужна конверсия радиочастотного спектра, а это существенные затраты как для операторов, так и для регуляторов».

Инвестиции в 5G почти на порядок больше, чем в 4G. «Если один оператор вкладывает примерно 30-50 миллиардов рублей в инфраструктуру в течение года, то при запуске 5G поддерживать в том же виде развитие сети стоит кратно дороже — на это нужно 300-500 миллиардов. Это экономически нецелесообразно, поэтому 5G будет расти точечно. Мы будем оборудовать 5G стадионы, бизнес-центры, другие места, но сплошного покрытия не будет», — прогнозирует Муртазин. Например, эксперимент по использованию 5G пройдет этим летом на чемпионате мира по футболу.

Размышляют и о технологии использования пятого поколения в мегаполисах. «Пока мы не имеем международных стандартов для 5G и на рынке нет дешевых решений для обеспечения такой связи, мы с операторами тестируем различное оборудование, — рассказал на MWC Андрей Белозеров, советник руководителя по стратегическим проектам и инновациям столичного департамента инновационных технологий. — До чемпионата мира по футболу мы проводим высокоскоростной Интернет на стадионах и в районе Воробьевых гор, где будет фан-зона. Сейчас мы находимся в режиме тестирования различных решений. Если говорить о городских инвестициях, то, возможно, сначала мы должны нащупать баланс между городскими вложениями и вложениями бизнеса. Стандарт 5G предусматривает высокую плотность инфраструктуры. Если я не ошибаюсь, одна станция на каждые 100 метров, а если учесть плотность городской застройки, то, возможно, и меньше. Потребуются огромные вложения от операторов, чтобы это имело коммерческую эффективность».

Создание 5G потребует увеличения числа базовых станций в разы. Существующую инфраструктуру переоборудовать под 5G операторы не могут. Реутилизация оборудования, которое работает сегодня в 4G, возможна только частично. «Для пятого поколения в первую очередь мы должны поменять опорную сеть. Базовые станции, которые сегодня работают, имеют, как правило, оптоволокно. Чтобы работать качественно в 5G, нужно подвести больше оптоволокна к каждой станции, а это затраты на строительство новой опорной сети», — говорит Эльдар Муртазин.

Вопрос развития сетей пятого поколения стал главной темой встреч замминистра связи и массовых коммуникаций Рашида Исмаилова с представителями телекоммуникационных компаний. Стороны отметили, что сети 5G позволят создавать новые сервисы в ИТ-секторе, телекоммуникационной и других отраслях экономики, улучшить уже существующие сервисы с большим объемом трафика, использовать больше промышленных роботов и дронов, развернуть городскую систему видеонаблюдения, развить беспилотный транспорт.

Сами участники рынка прогнозируют, что 5G в первую очередь будет востребована для развития Интернета вещей, умных городов и сервисов для бизнеса (В2В), по крайней мере, на первом этапе. На потребительском рынке сейчас хватает той инфраструктуры, которая есть в сетях 4G, во всяком случае, в России, — полагает Максим Савватин. — Пока 5G — это история В2В, которая будет реализовываться в рамках концепций умных городов, интеллектуальных зданий и дорог. Это будет поддержка там, где фиксированные технологии по тем или иным причинам уступают мобильности, где нужно быстрее. В сетях пятого поколения скорости принципиально другие, и этого хватает для полноценного развития сложных городских решений. То, что есть сейчас, упирается в емкость сети, частотные ограничения и дороговизну оборудования».

Развиваться 5G будет там, где реально способно принести пользу и быструю отдачу. По этому же пути в свое время шло и развитие 4G. Доходы компаний, первыми внедривших эту технологию, росли быстрее, чем у их конкурентов. При этом 5G это не только скорость. «Конечно, она вырастает, она очень быстрая, но 5G впервые включает в себя то, что сегодня мы называем подсетью NВА и IoT, это различные датчики, на один квадратный километр до миллиона датчиков в городе можно будет подключить. Миллион датчиков обозначает, что мы будем развивать умные города, это катализатор экономики, фактически мы сможем получить и системы наблюдения, и системы безопасности. Выигрыш очень большой в том, что сегодня все подобные системы не стандартизированы, каждый переплачивает фактически за что-то», — поясняет Эльдар Муртазин.

В будущем эти системы станут более стандартизированными, начнут дешеветь. «Выигрыш очевиден, 5G — это действительно катализатор новой экономики, без него невозможно. Простой пример — если бы в России не было 4G развито так, как сейчас, мы бы не имели такого дешевого такси, которое работает по всей стране, — говорит аналитик. — Это тоже катализатор, который толкает продажи дополнительных, на первый взгляд, совершено не связанных услуг. Если бы у таксиста не было нормальной навигации и информации о пробках, то мы бы не получили того, что мы имеем сегодня. Это деньги, которые напрямую завязаны на наши кошельки».

В 2020 году количество мобильных абонентов по всему миру переступило 5-миллиардный рубеж. По прогнозу GSMA Intelligence, к 2025 году оно достигнет 5,9 миллиарда человек, что будет эквивалентно 71 проценту населения планеты к этому моменту. В ближайшие семь лет число абонентов будет расти за счет развивающихся стран, в первую очередь Бангладеш, Китая, Индии, Индонезии и Пакистана, а также государств Тропической Африки и Латинской Америки. При этом к 2025 году 5 миллиардов абонентов будут использовать свои мобильные телефоны для доступа в Интернет, по сравнению с 3,3 миллиарда в 2020 году.

Развитие сетей 5G в России

5G – следующий этап развития мобильных технологий, предполагающий принципиально новый уровень сервиса и возможностей для клиентов. Среди основных особенностей разрабатываемого стандарта можно выделить высочайшие скорости передачи данных (значительно больше 1 Гбит/с), сверхмалые задержки передачи информации (

1 миллисекунда). Эти преимущества позволят решать множество новых задач, предъявляющих высокие требования к надежности соединения в режиме реального времени. Такие технологии, как дополненная и виртуальная реальности, благодаря 5G смогут обеспечить полный эффект присутствия и обратной связи для пользователя.

Содержание

Что такое 5G

Сети 5G в мире

Частоты для 5G в России

5G-сети операторов связи России

Концепция 5G в России

Финансовая поддержка 5G и интернета вещей урезана в четыре раза

7 ноября 2020 года стало известно, что Минкомсвязи опубликовало финальный вариант дорожной карты «Технологии беспроводной связи». Документ был подготовлен «дочкой» госкорпорации «Ростех» «Национальным центром информатизации» (НЦИ) в рамках мероприятий федерального проекта «Цифровые технологии» национальной программы «Цифровая экономика России».

Первый вариант этого документа, подготовленный в мае 2020 г., предполагал астрономическую сумму затрат на развитие беспроводных технологий в России – более 1 трлн руб. за период до 2024 г. В том числе 550 млрд руб. предполагалось потратить на спутниковую связь, 423 млрд руб. на сотовую связь.

В финальном варианте дорожной карты общие расходы на реализацию мероприятий дорожной карты составят значительно меньше — 105,16 млрд руб. Из этой суммы внебюджетные источники выделят 69,16 млрд руб., федеральный бюджет – 36 млрд руб. Дополнительно вне инструментов поддержки дорожной карты будет выделено еще 139 млрд руб.

План затрат по реализации мероприятий дорожной карты развития беспроводных технологий (млрд рублей)

Грантовая поддержка малых предприятий Поддержка программ деятельности ЛИЦ Поддержка отраслевых решений Поддержка разработки и внедрения промышленных решений Поддержка региональных проектов Поддержка компаний-лидеров Предоставление субсидий кредитным организациям Итого по субСЦТ Вне инструментов поддержки Всего
WAN 3,2 5,3 10 3 6 4,5 8 40 82 122
Бюджетные средства 2,24 2,82 5,85 2,05 3,94 2,6 0,5 20
внебюджетные средства 0,96 2,48 4,15 0,95 2,06 1,9 7,5 20 82
LPWAN 0,71 1,5 4,5 6 4,5 6 7,2 30,41 26 56,41
бюджетные средства 0,5 0,5 1,5 2 1,5 2 0,7 8,7
внебюджетные средства 0,21 1 3 4 3 4 6,5 21,71 26
WLAN 2,86 3,6 1,5 1,2 7,2 16,6 8 24,6
бюджетные средства 0,8 1,2 0,5 0,4 0,7 3,6
внебюджетные средства 1,86 2,4 1 0,8 6,5 12,56 8
PAN 1,5 1,5 5,64 8,64 5 13,64
бюджетные средства 0,5 0,5 0,5 1,5
внебюджетные средства 1 1 5,14 7,14 5
СТС 0,71 2,4 1,2 5,64 9,95 18 27,95
бюджетные средства 0,5 0,8 0,4 0,5 2,2
внебюджетные средства 0,21 1,6 0,8 5,14 7,75 18
Итого бюджетных средств 6,88 8,32 2 2,5 1,9 12 2,4 36
Итого внебюджетных средств 4,4 11,98 4 5 3,8 16,7 23,28 69,16 139
Всего 11,88 19,7 6 7,5 5,7 28,7 25,68 105,16 139 244,16

То есть совокупный объем затрат на поддержку производителей беспроводных средств связи за период до 2024 г. составит 244,16 млрд руб. – в четыре раза меньше, чем планировалось изначально.

По мерам поддержки распределение расходов выглядит следующим образом. Поддержка компаний-лидеров обойдется в 28,7 млрд руб., из которых внебюджетные источники выделят 16,7 млрд руб., федеральный бюджет – 12 млрд руб.

Предоставление субсидий кредитным организациями обойдется в 25,68 млрд руб. Большую часть этой суммы – 23,28 млрд руб. – выделят внебюджетные источники. Федеральный бюджет добавит 2,4 млрд руб.

Поддержка программ деятельности лидирующих инновационных центров (ЛИЦ) потребует 19,7 млрд руб. Из этой суммы внебюджетные источники выделят 11,98 млрд руб., федеральный бюджет – 8,32 млрд руб.

Грантовая поддержка малых предприятий обойдется в 11,88 млрд руб., из которых федеральный бюджет выделит 6,88 млрд руб., внебюджетные источники – 4,4 млрд руб. Поддержка разработки и внедрения промышленных решений потребует 7,5 млрд руб. Из этой суммы внебюджетные источники выделят 5 млрд руб., федеральный бюджет – 2,5 млрд руб.

Поддержка отраслевых решений обойдется в 6 млрд руб. Из этой суммы внебюджетные источники выделят 4 млрд руб., федеральный бюджет – 2 млрд руб. поддержка региональных проектов потребует 5,7 млрд руб., из которых внебюджетные источники выделят 3,8 млрд руб., федеральный бюджет – 1,9 млрд руб.

Документ разделяет технологии беспроводной связи на пять субтехнологий (субСЦТ, «субтехнологии сквозных цифровых технологий»). К субтехнологии WAN (Wide Area Network) относится сотовая связь четвертого поколения (4G, стандарт LTE) и пятого поколения (5G).

К субтехнологии LPWAN (Low Power Wide Area Network) относятся технологии беспроводного узкополосного интернета вещей как на базе сотовых сетей (NB-IoT), так и в отдельных участках диапазона 800 МГц (LoRaWan, XNB, NB-Fi). К субтехнологии WLAN (Wireless Local Area Network) относятся технологии Wi-Fi и ее аналог – Li-Fi (схожа с Wi-Fi, но использует в качестве канала для передачи информации свет).

К субтехнологии PAN (Personal Area Network) относятся технологии автоматической идентификации и сбора данных, использующие электромагнитную или индуктивную связь, осуществляемую посредством радиоволн. Основной технологией является RFID.

Наконец, к субтехнологии спутниковых сетей связи (СТС) относятся спутниковый интернет вещей, спутниковый широкополосный доступ и спутниковая персональная связь. В том числе речь идет о строительстве группировки спутников на высоком эллипсе «Экспресс-РВ», покрывающей всю территории России и Арктику, а также о спутниковой системе интернета вещей «Марафон-IOT».

В первоначальной версии документа присутствовала также субтехнология профессиональной мобильной связи (ПМР). В рамках соответствующих мероприятий предполагалось произвести импортозамещение российскими радиостанциями, ныне используемых МВД американских. Проект оценивался в 7 млрд руб. Но от данной субтехнологии в итоговой версии дорожной карты было решено отказаться, хотя процесс импортозамещения радиосвязи для МВД все равно продолжается.

Из субтехнологий наибольшие затраты потребуются на 4G и 5G – 122 млрд руб. Из этой суммы, в рамках дорожной карты, федеральный бюджет и внебюджетные источники выделят по 20 млрд руб. Еще 82 млрд руб. будет направлено вне инструментов поддержки.

На LPWAN будет потрачено 56,41 млрд руб. Из этой суммы внебюджетные источники потратят 21,71 млрд руб., федеральный бюджет – 8,7 млрд руб., вне инструментов поддержки будет направлено еще 26 млрд руб.

На спутниковые технологии связи будет потрачено 27,95 млрд руб. Из этой суммы внебюджетные источники выделят 7,75 млрд руб., федеральный бюджет – 2,2 млрд руб., еще 18 млрд руб. будет направлено вне инструментов поддержки.

На технологии WLAN будет потрачено 24,6 млрд руб. Из этой суммы внебюджетные источники выделят 12,56 млрд руб., федеральный бюджет – 3,6 млрд руб., вне инструментов поддержки будет получено еще 8 млрд руб.

На субтехнологию PAN будет потрачено 27,95 млрд руб. Из этой суммы 7,75 млрд руб. потратят внебюджетные источники, федеральный бюджет – 2,2 млрд руб., еще 18 млрд руб. будет направлено вне инструментов поддержки [1] .

Huawei намерена в течение 5 лет вложить 50 млн рублей в развитие 5G в России

8 октября 2020 года компания Huawei сообщила о том, что заместитель председателя правления компании Кен Ху выступил с презентацией на тему ускорения развертывания сетей 5G в странах Евразии. Эксперт также подчеркнул важность подготовки квалифицированных специалистов и поддержки инноваций в области 5G. В качестве примера он привел стартовавшую в 2020 году учебную программу в области 5G для заказчиков, партнеров и студентов. Задачей программы является подготовка 10 000 специалистов в течение следующих 5 лет, а инвестиции компании в данный проект составят более 50 млн рублей. Подробнее здесь.

ICT.Moscow и ДИТ Москвы открыли бесплатный доступ к единой базе знаний 5G

3 октября 2020 года Департамент информационных технологий Москвы (ДИТ) сообщил, что совместно с ICT.Moscow открыли бесплатный доступ к единой базе знаний 5G. Подробнее здесь.

Глава «Ростеха» назвал сроки запуска 5G-сети на российском оборудовании

В середине сентября 2020 года глава «Ростеха» Сергей Чемезов в разговоре с РБК заявил, что опытная сеть для реализации технологии 5G в России может быть запущена в одном из регионов в 2022-2023 гг. Причем локализация производства возможна только в России, отметил он.

Технологии имеются, мы можем это оборудование произвести. Уже есть наработки, и я думаю, что в 2022-23 году мы сможем создать опытную сеть в одном из регионов, — сообщил Чемезов.

По его словам, отдельные модули или комплектующие должны производиться полностью в России, поскольку иначе страна будет полностью зависеть от внешнего производителя. В то же время продолжаются переговоры по технологиям 5G с другими странами, но с обязательным условием — производить комплектующие на территории России.

Понятно, что договариваться с Европой или Америкой сейчас почти невозможно, там мало конструктива. Восточная Азия — вполне…, — заявил глава «Ростеха».

«Ростех» вел переговоры с Huawei по созданию систем хранения больших данных, но, в итоге, «благополучно сделали все сами», добавил он.

О том, что правила локализации производства телекоммуникационного оборудования под 5G-сети должны быть «довольно жесткими», говорил ранее и вице-премьер Максим Акимов. По его словам, на создание сети связи пятого поколения компаниями будет затрачено около 650 млрд рублей, и было бы нежелательно, чтобы все эти деньги (или значительная их часть) были отданы зарубежным вендорам — поставщикам оборудования (Cisco, Huawei, Nokia). При этом Россия к сентябрю 2020 года не производит оборудования для 5G — все пилоты запускались операторами на технологиях иностранных вендоров.

По прогнозам «Ростеха», при наличии господдержки доля российского телеком-оборудования на внутреннем рынке вырастет от нынешних 6-8% до 15% к 2024 году и до 30% — к 2030-му. [2]

Центр компетенций НТИ на базе Сколтеха запустил первую базовую станцию в рамках тестовой зоны 5G

12 сентября 2020 года компания РВК сообщила, что Сколковский институт науки и технологий запустил первую базовую станцию в рамках создания опытной зоны 5G для российских разработчиков оборудования на территории ИЦ Сколково. Подробнее здесь.

Акимов: 5G нужен медицине, транспорту и обороне больше, чем интернет-пользователям

9 сентября 2020 года агентство ТАСС опубликовало интервью с вице-премьером РФ Максимом Акимовым. Тот сообщил, что 5G-сети нужны медицине, транспорту и обороне больше, чем интернет-пользователям.

По словам Акимова, российское правительство не сделало достаточно для того, чтобы вопросы создания сети 5G были не только вопросами телекоммуникационных операторов.

Кричать о том, что эти сети нужны, должен не я и не Носков (глава Минкомсвязи — прим. ТАСС), а министр здравоохранения, министр транспорта, все те, кто занимается нашей защитой. Потому что технологии, которые обеспечиваются этой инфраструктурой, — это технологии отраслевые, это отраслевые кейсы в образовании, здравоохранении, национальной безопасности, городском хозяйстве, — заявил он.

Максим Акимов считает, что мэрам российских городов необходимо требовать конверсии частотного спектра. Они недостаточно сильно вовлечены в работу над развитием сетей пятого поколения, потому что им недостаточно объяснили и какие отсюда будут выгоды.

Он также отметил, что следует вести более широкую разъяснительную работу по перспективам использования 5G, чтобы у широкой аудитории не складывалось впечатления, что «это нужно только четверке операторов и людям, которые хотят смотреть в очки виртуальной реальности в онлайн-режиме с гигабитной скоростью», и пообещал кардинально поменять подход к этой теме.

По словам вице-премьера, для строительства сетей 5G будут использованы решения от зарубежных производителей. Планов проводить полное импортозамещение иностранного оборудования для создания инфраструктуры нет. [3]

Мы не станем жертвовать стабильностью и техническими параметрами работы сети — это будут решения мирового уровня, — сообщил Акимов в интервью ТАСС на полях Восточного экономического форума.

МГТС тестирует коммутаторы типа whitebox в подготовке сети к 5G

19 августа 2020 года МГТС сообщила, что одной из первых в России начала тестирование сетевых коммутаторов типа whitebox, предусматривающих использование сетевых операционных систем, не связанных с поставщиками аппаратной части сети, применение которых позволит ответить на требования стандарта 5G к скоростям и объемам передачи данных без значительных затрат на модернизацию сети. Подробнее здесь.

Россия приступила к разработке 5G-оборудования

11 июля 2020 года стало известно о начале разработки в России оборудования для сетей пятого поколения (5G). Созданием такой аппаратуры занялся концерн «Созвездие», входящий в холдинг «Росэлектроника» Госкорпорации Ростех. Подробнее здесь.

Ростех и «Ростелеком» разделили зоны ответственности в развитии в России технологий пятого поколения мобильной связи

10 июля 2020 года компания Ростех сообщила, что с ПАО «Ростелеком» и Правительство Российской Федерации заключила трехстороннее соглашение о намерениях совместного развития в России высокотехнологичной области «Новые поколения подвижной беспроводной связи (5G)». Соглашение определяет направления развития, входящие в зону ответственности каждого из его участников. Подробнее здесь.

Соглашение Ростеха и Правительства РФ о намерениях по совместному развитию четырех высокотехнологичных областей

10 июля 2020 года госкорпорация Ростех в присутствии Президента РФ Владимира Путина подписала с Правительством РФ соглашения о намерениях по совместному развитию четырех высокотехнологичных областей – технологий распределенного реестра, квантовых сенсоров, последних поколений узкополосной беспроводной связи для интернета вещей и связи ближнего и среднего радиусов действия, а также последних поколений подвижной беспроводной связи (5G) (совместно с «Ростелекомом»). Подробнее здесь.

Бизнес-сообщество сможет апробировать свои разработки в московском 5G демо-центре

В Москве появится 5G демо-центр, на базе которого пройдет апробация перспективных технологий и городских сервисов с использованием передового стандарта связи. Об этом 4 июля 2020 года заявил заместитель руководителя столичного Департамента информационных технологий (ДИТ Москвы) Александр Горбатько.

Оператором демо-центра будет выступать ДИТ Москвы. Предполагается, что лаборатория упростит предпринимателям доступ к 5G-технологиям, сформирует локальный центр компетенций, поможет компаниям найти и удержать специалистов. Подробнее здесь.

Для построения сетей 5G будут использовать технологии виртуализации

19 июня 2020 года стало известно, что при строительстве в России сетей пятого поколения сотовой связи (5G) целесообразно активно использовать технологии виртуализации. Это следует из проекта Концепции строительства сетей 5G, подготовленного госпредприятием «Научно-исследовательский институт Радио» (НИИР).

Речь идет о таких технологиях, как NFV (виртуализация сетевых функций), SDN (Software Defined Network, программно-определяемые сети), Cloud RAN (облачная инфраструктура) и Virtualized Backhaul (виртуализация транспортной сети).

Применение этих технологий обеспечит следующие преимущества: высокую масштабируемость сети, гибкое централизованное управление сетью и сетевыми ресурсами; снижение капитальных расходов благодаря использованию виртуальных функций; улучшение энергетической эффективности за счет использования высокопроизводительных серверов центров обработки данных (ЦОД); уменьшение времени запуска сетевых сервисов; возможность использования оборудования различных вендоров; повышение уровня безопасности и использование облачных платформ в ЦОД на периферии оператора для повышение качества сервиса.

Технология NFV позволяет отделить программное обеспечение (ПО) от физического оборудования и реализовать функции телекоммуникационного оборудования на универсальном оборудовании – серверах. В свою очередь, SDN – это технология, позволяющая отделять функции уровня передачи данных от функций уровня управления коммутатором и передаваемым им трафиком. Такой подход предполагает перенос из сетевого устройства интеллектуальной составляющей на выделенный сервер, и, как следствие, максимальное упрощение и удешевление сетевых элементов – коммутаторов и маршрутизаторов.

Облачная инфраструктура Cloud RAN является частью сети радиодоступа NG-RAN, которая придет на смену традиционной сети радиодоступа (RAN) в сетях 5G. Данная сеть основана на реализации моделей базовой станции для сетей 5G — gNB — с использованием технологии виртуализации NVF и имеет ряд преимуществ. В частности, обеспечивается реализация программно-определяемых мультистандартных базовых станций NR/E-UTRA, гибкость и масштабируемость виртуальных решений, а также размещение оборудования базовых станций в ЦОД высокой степени надежности и безопасности.

Кроме того, единая облачная инфраструктура Cloud RAN управляет большим количеством радиомодулей и охватывает большую территорию радиопокрытия, обеспечивает более оптимальное использование частотного ресурса, более эффективную работу алгоритмов компенсации помех ICIC (Координация межсотовой интерференции), многоточечной передачи CoMP (Координация приема и передачи для обслуживания абонента несколькими сотами) и Intra-RAT-хендоверов (обеспечивает сохранение связи при перемещении абонента между сотами).

Относительно виртуализации транспортной сети (Virtualized Backhaul) стоит отметить, что классическая транспортная сеть мобильной сети состоит из двух основных частей: распределительной сети (Backhaul), связывающей базовые станции с функциональными элементами опорной сети, и магистральной сети (Backbone), обеспечивающей высокоскоростные каналы связи между функциональными элементами опорной сети.

Базовые станции в сетях 5G – gNB – состоят из трех модулей: радиомодули gNB-RU, распределенные модули gNB-DU и центральные модули gNB-CU.Переход на архитектуру Cloud RAN привел к выделению в сети Backhaul двух сегментов: сети Fronthaul, объединяющей пулы модулей gNB-RU и gNB-DU, и сети Midhaul, объединяющей пулы модулей gNB-DU и gNB-CU.

Совокупность сетей Fronthoul, Midhaul и Backhaul получила обобщенное наименование сети X-haul и может быть построена с применением различных технологий, включая оптоволоконные линии связи, радиорелейные линии, спутниковые линии связи , Carrier Ethernet, IP/MPLS, Segment Routing и др.

Внедрение технологий SDN/NFV в сети 5G также планируется осуществлять для модернизации функциональных узлов транспортной сети. Поэтому для построения транспортной сети возможно как применением концепции NFV, то есть внедрение виртуализированных маршрутизаторов и коммутаторов, работающих на коммерчески-доступных серверах (COTS), так и применением комплексной концепции SDN/NFV, что означает иной подход к организации сетевого взаимодействия (использование контроллера и коммутаторов SDN, как виртуализованных, так и нет).

Программно-определяемая транспортная сеть SDN/NFV позволяет отделить функционал управления (плоскости Control Plane и Management Plane) от функционала приема, обработки и пересылки пакетов данных (плоскости Data Plane), а также реализовать функционал управления с использованием технологии виртуализации. Виртуальная транспортная сеть позволяет повысить эффективность механизмов управления пропускной способности сети, централизовать алгоритмы управления сетью, повысить масштабируемость сети и обеспечить автоматизированную реализацию новых сетевых сервисов и сетевых слоев опорной сети 5G [4] .

Соглашение МТС и Huawei о развитии технологий 5G

5 июня 2020 года компания Huawei сообщила о подписании соглашения с ПАО МТС о развитии технологий 5G и пилотных запусках в России сетей связи пятого поколения в 2020-2020 годах. Подробнее здесь.

Ericsson вложила 1 млрд рублей в открытие центра 5G инноваций в Москве

21 мая 2020 года стало известно, что компания Ericsson открыла Центр 5G инноваций в Москве. Центр расположен в штаб-квартире Ericsson в России (Москва, бизнес-центр «Метрополис») и объединяет тестовую лабораторию, Ericsson Academy и демо-студию с современным оборудованием и решениями компании в сфере 5G и IoT. В 2020-2021 гг. в проект будет инвестирован в общей сложности 1 млрд рублей. Подробнее здесь.

В Москве запустят четыре экспериментальные площадки 5G

31 мая 2020 года стало известно о заявлении Мэра Москвы Сергея Собянина, что до конца 2020 года в городе будут запущены четыре экспериментальные площадки по внедрению мобильной связи пятого поколения. Также столичный градоначальник предложил дать Москве дополнительные правовые возможности для создания прорывных решений в области информационных технологий и искусственного интеллекта.

Для развертывания российских сетей 5G планируется выделить диапазон 3,4–3,8 ГГц. Операторам, которые работают в этом диапазоне, предполагается компенсировать потерю частотного ресурса. Но ни механизм, ни размер компенсации пока не определен даже приблизительно [5] .

Организация опытной зоны сети связи пятого поколения

20 мая 2020 года стало известно, что в конце 2020 года в России может быть организована опытная зона сети связи пятого поколения, для этого Госкомиссия по радиочастотам (ГКРЧ) должна будет разрешить использовать приоритетную полосу частот 3,4–3,8 ГГц. Это следует из проекта концепции создания и развития 5G Минкомсвязи.

Заявки на организацию опытных зон 5G подали «МегаФон», «Вымпелком», МТС, «Ростелеком» и Tele2.

Евгений Новиков сообщил:

Если до этого в пилотных зонах проверялось, работает оборудование или нет, то теперь операторы будут изучать интеграцию 5G с действующими сетями, применимость новых сервисов, оценивать экономику проектов.

Для пилотных зон будут использованы диапазоны 4,8–4,99 ГГц и 25,25–27,5 ГГц, на которые уже есть разрешение ГКРЧ; кроме того, операторы хотят использовать и 3,4–3,8 ГГц.

В 4 квартале 2020 года ГКРЧ также может определить частоты для 5G, которые впоследствии будут вынесены на аукционы, а решение об их проведении ожидается в первом квартале 2020 года.

Созданием опытных зон готово будет заняться совместное предприятие «Ростелекома» и «МегаФона» — «Новые цифровые решения», тестирование важно продолжать в диапазоне 3,4–3,8 ГГц, считает представитель «Ростелекома». В «МегаФоне» подтвердили интерес к развитию 5G в России и участию в других проектах. В МТС также заинтересованы в организации опытных зон, в том числе в полосе 3,4–3,8 ГГц. В «Вымпелкоме» называют этот диапазон «базовым для развития 5G в России», готовят запуск нескольких пилотных зон 5G до конца 2020 года и «безусловно, заинтересованы в частотном ресурсе». В Tele2 ждут решения о выделении полос частот, при этом технологически сеть компании готова к тестированию.

В конце марта 2020 года сообщалось о нежелании Минобороны передавать сотовым операторам в пользование частоты в диапазоне 3,4–3,8 ГГц. Соответствующий отзыв министерство дало на проект концепции развития и создания сетей пятого поколения в России [6] .

Власти направят 28 млрд рублей на создание в России оборудования и ПО для 5G-сетей и IoT

26 апреля 2020 года стало известно, что Минпромторг разработал проект целевой программы «Развитие производства промышленной продукции сетей пятого поколения и интернета вещей в РФ на 2020-2024 годы». В рамках этой программы планируется направить около 28 млрд рублей, 16 млрд рублей из федерального бюджета и около 12 млрд рублей из внебюджетных источников, на создание в России оборудования и ПО для сетей 5G и интернета вещей (IoT).

Среди участников проекта значатся «Ростех», Сколковский институт науки и технологий и компании, чья продукция включена в реестр отечественного телеком оборудования (газета уточняет, в списке их несколько десятков, но источники назвали основными бенефициарами программы «РДП.РУ», «Элтекс», НПП «Полигон», НПФ «Микран» и «Т8»).

На первом этапе, в 2020-2021 годах, компаниям предстоит выполнить комплекс научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, а на втором, в 2022–2024 годах, — наладить производство данной продукции и ее использование на сетях российских и зарубежных сотовых операторов.

Предполагается наладить выпуск и внедрение микро- и макробазовых, коммутаторов для различных видов сетей, систем оперативно-разыскных мероприятий (СОРМ) и другого сетевого оборудования, а кроме того, модулей 5G для смартфонов и других пользовательских устройств, SIM-карт стандартов USIM/SIM, цифровых платформ IoT и программного обеспечения для мониторинга сетей 5G и управления ими.

Как одно из приоритетных направлений научно-исследовательских работ в проекте программы значится «разработка российских алгоритмов обеспечения безопасности на сетях 5G». Эта работа предполагает исследование характеристик алгоритмов обеспечения безопасности, разработку предложений по их реализации в сетевых функциях, базовых станциях и транспортной сети 5G, в том числе в сим-картах и мобильных устройствах абонентов. Отдельно подчеркивается, что отечественные алгоритмы формирования ключей, аутентификации, криптографии и контроля целостности сообщений должны будут обеспечить необходимый уровень стойкости, то есть противостоять криптоанализу.

Проект, помимо прочего, предусматривает субсидирование производства оборудования для мобильных операторов из России и стран ЕАЭС и выделение субсидий на его закупку иностранным компаниям. В Минпромторге рассчитывают, что к 2022 году доля отечественного оборудования в российских сетях 5G и IoT составит 16,1%, к 2024-му -18,7%. В том же году начнутся поставки на экспорт, причем за 2024 год из объем должен составить более 2 млрд рублей (соответствующая сумма предусмотрена в качестве субсидий зарубежным покупателям). Приоритетными зарубежными рынками называются Ереван, Ташкент и Астана.

Авторы проекта пишут, что развертывание сетей 5G в России начнется в 2022 году и займет не менее десяти лет. Общая прогнозируемая емкость рынка оборудования и программного обеспечения для сетей 5G и IoT до 2030 года оценивается более чем в 300 млрд рублей.

Напомним, в начале апреля концепцию развития IoT в России одобрила Минкомсвязь. Она предполагает создание Реестра идентификаторов интернета вещей, который обеспечит единую идентификацию пользователей данных сетей и, по сути, создаст на территории страны замкнутую сеть IoT. Также в концепции прописана четырехуровневая модель работы сетей интернета вещей. Что касается развертывания сетей 5G, вице-премьер Максим Акимов заявил президенту Владимиру Путину, что на эти цели будет затрачено около 650 млрд рублей. Он добавил, что не хотел бы, чтобы большая часть этой суммы ушла «зарубежным вендорам — поставщикам оборудования, это так называемая большая тройка олигополии: Cisco, Huawei и Nokia» [7] .

Вице-премьер Акимов предложил Путину усложнить допуск Cisco, Huawei и Nokia к строительству 5G в России

19 апреля 2020 года президент России Владимир Путин обсудил с заместителем председателя правительства Максимом Акимовым ход реализации ряда национальных проектов. В числе прочего речь шла о создании в стране современной инфраструктуры для развития мобильной связи пятого поколения (5G).

По словам вице-премьера, в России хороший скоростной интернет и хорошие позиции в мире по этому показателю, но этого бы не было, если бы не была проведена работа по расчистке частотного спектра.

Ситуация непростая. У нас есть спектр, который мы, конечно, можем предоставить, но это приведёт, скажем так, к монополизации рынка. И верхний диапазон – это 3,4–3,8 гигагерца – находится в основном в использовании для специальных задач. Необходимы, конечно, для активизации этой работы соответствующие решения, мы будем на стороне Правительства координировать. Но и просили бы соответствующих ваших поручений и возможности докладывать периодически по этому вопросу в рамках доклада о нацпроекте на возглавляемом вами Совете по реализации нацпроектов. Это была бы мощная поддержка этому проекту, — сказал Акимов.

По его словам, 5G – это огромный рынок. На создание сети связи следующего поколения компаниями будет затрачено около 650 млрд рублей.

Мы бы не хотели, чтобы все эти деньги (или значительная их часть) были отданы зарубежным вендорам – поставщикам оборудования, это так называемая большая тройка олигополии: Cisco, Huawei и Nokia. У нас хорошие заделы. И я сам в Новосибирске проводил совещание. Этот вопрос поднимался и на ваших встречах с «Деловой Россией». У нас хорошие заделы по телекоммуникационному оборудованию именно по пятому поколению. Важно отметить, что там значительная часть затрат – это не собственно оборудование, а программный код, и мы здесь очень сильны, — пояснил чиновник.

Он считает, что будет сильное давление, т.к. иностранные компании имеют хорошие позиции в России. Предстоит конкурентная борьба, поэтому правила локализации при создании сетей связи пятого поколения должны быть довольны жёсткими, полагает Акимов.

Минкомсвязи разрабатывает требования к мобильным устройствам с поддержкой 5G

Министерство связи и коммуникаций РФ объявило о начале подготовки «правил применения абонентских терминалов сетей подвижной радиотелефонной связи стандарта 5G технологии NR». Документ 12 апреля 2020 года опубликован на Федеральном портале проектов нормативных правовых актов.

В описании проблемы указывается, что в случае использования на единой сети электросвязи Российской Федерации «абонентских терминалов сетей подвижной радиотелефонной связи стандарта 5G технологии NR существует значительные риски нарушения устойчивого функционирования, связанные с несоответствием параметров данного оборудования необходимым обязательным требованиям». При этом формализованных требований для такого оборудования — то есть, для устройств с поддержкой 5G, — российское законодательство не содержит. Что и предлагается исправить.

IMT2020/5G — пятое поколение мобильной связи, действующее на основе стандартов телекоммуникаций, следующих за существующими стандартами 4G/IMT-Advanced.

Технологии 5G призваны обеспечивать более высокую пропускную способность по сравнению с технологиями 4G, что позволит обеспечить бо́льшую доступность широкополосной мобильной связи, использование режимов device-to-device (речь идет о прямом соединении между устройствами), а также меньшее время задержки.

Стандарт 5G также предполагает скорость интернета 1-2 Гбит/с и меньший расход энергии батарей, чем у 4G-оборудования.

Реализация 5G на территории РФ затруднена тем обстоятельством, что те частоты, в которых планируется разворачивать сети пятого поколения (3,4-3,8 ГГц) в России заняты военными. В конце марта стало известно, что Минобороны считает преждевременным передавать сотовым операторам эти частоты. [8] Одна из причин состоит в том, что в этом диапазоне работает спутниковая связь военного ведомства.

Позднее, однако, стало известно, что президент РФ Владимир Путин поручил Совету безопасности проработать вопрос об использовании вышеупомянутых частот для сетей пятого поколения, чтобы найти вариант, который устроит все стороны.

Развертывание сетей связи пятого поколения на территории России неизбежно, — считает Дмитрий Гвоздев, генеральный директор компании «Информационные технологии будущего». — И на самом деле, оно уже началось — на конец 2020 года запланирован запуск тестовых зон, а также создание консорциума, который выступит единым инфраструктурным оператором для сетей пятого поколения. В последнее десятилетие Российская Федерация оказалась среди лидеров по развитию коммуникационных сетей. Теперь, учитывая стремительное развертывание 5G в других странах, само сохранение конкурентноспособности потребует скорейшей реализации связи пятого поколения на всей территории РФ.

Ознакомиться с проектом нормативно-правового акта «Правила применения абонентских терминалов сетей подвижной радиотелефонной связи стандарта 5G технологии NR» можно здесь.

Потери экономики от создания единого оператора 5G могут составить до 250 млрд. руб.

18 февраля 2020 года стало известно, что операторы могут инвестировать в развитие 5G в России 360–480 млрд руб. за пять лет – при сохранении конкуренции друг с другом. При создании единого оператора инфраструктуры 5G по сценарию Минкомсвязи, инвестиции могут снизиться на 161–214 млрд руб., оценили эксперты Института анализа предприятий и рынков НИУ «Высшая школа экономики» (ВШЭ).

Профессор ВШЭ Светлана Авдашева пояснила, что расчеты в исследовании базируются на мировых прогнозах экономического эффекта от внедрения 5G, экстраполированных на Россию, а также росте трафика на сетях предыдущих поколений (3G и LTE). Единый оператор как монополист, скорее всего, начнет внедрять 5G на 1–2 года позже, чем это сделали бы операторы-конкуренты, при этом темпы роста трафика у единого оператора будут в 1,5–2 раза ниже. Прочие потери экономики за пять лет могут составить от 20 млрд до 250 млрд руб., предупреждает ВШЭ: это недополученная плата за услуги, которые операторы и их партнеры (например, телемедицинские сервисы, сервисы по управлению умными автомобилями и проч.) не смогут оказать.

Авдашева считает, что избежать потерь и снизить расходы на развитие инфраструктуры 5G российские операторы могут за счет совместного использования независимых объектов инфраструктуры.

Ранее замминистра цифрового развития, связи и массовых коммуникаций Олег Иванов объяснял необходимость создания единого оператора, в частности, дефицитом нужных для 5G частот: на всех операторов их может не хватить.

Против создания единого оператора выступает Федеральная антимонопольная служба (ФАС). По словам начальника управления регулирования связи и информационных технологий ФАС Елены Заевой, «это худший вариант из предложенных».

По мнению представителя МТС Алексея Меркутова, потери для потребителей, отрасли и экономики превышают выгоды от создания единого инфраструктурного оператора. В «Вымпелкоме» считают, что единый оператор – не самый оптимальный вариант развертывания сетей 5G, поскольку не отвечает требованиям рынка как в части безопасности. Более оправданный сценарий — создание консорциума для совместного использования частот.

В то же время Tele2 выступает за создание единого инфраструктурного оператора. Кооперацию нескольких игроков считают наиболее выгодным вариантом и в «Мегафоне». Оператор создал СП с «Ростелекомом» для развития сетей 5G [9] .

Операторы «большой четверки» договорились о создании в России единого оператора 5G

25 декабря 2020 года стало известно о том, что российские операторы сотовой связи «Вымпелком», МТС, «Мегафон» и Tele2 после серии переговоров пришли к предварительной договоренности о совместном развитии в стране сотовых сетей пятого поколения (5G). Соглашение предусматривает объедение усилий всех четырех компаний, в том числе и создание нового единого оператора связи.

О достижении договоренности между операторами связи заявил заместитель главы Минкомсвязи Олег Иванов после встречи с представителями компаний. На прошедшем мероприятии, по данным агентства РИА «Новости», была рассмотрена концепция развития сотовых сетей 5G, разработанная специалистами ФГУП НИИР (Научно-исследовательский институт «Радио»). Она тоже подразумевает создание единого оператора связи в качестве оптимального варианта развития, поскольку, если каждый из представителей «Большой четверки» захочет строить собственную сеть 5G, то выделенных на Россию частот всем может не хватить.

В развитии сотовых сетей следующего поколения принимает активное участие Государственная комиссия по радиочастотам (ГРКЧ). На прошедшем 24 декабря 2020 года заседании комиссии было принято решение о выделении отдельных полос радиочастот для реализации так называемых «пилотных» зон сетей 5G. Частоты были выделены в диапазонах 4800-4990 МГц и 27,1-27,5 ГГц неограниченному кругу лиц. По мнению Олега Иванова, решение ГРКЧ выделить частоты именно неограниченному кругу лиц имеет важное значение. Это своего рода запасной вариант на случай, если операторам «Большой четверки» не удастся прийти к окончательному соглашению, и каждый в итоге решит строить свою сеть 5G.

Олег Иванов не исключает, что в будущем количество диапазонов для российских сетей 5G увеличится, но точных сроков не называет. В Минкомсвязи будет создана отдельная рабочая группа, основной задачей которой станет поиск диапазонов частот, потенциально возможных к освобождению.

Представители «Большой четверки» в целом приняли предложение о создании единого оператора сотовой связи. Об этом сообщил представитель МТС, добавив, что все стороны пришли к решению о рассмотрении возможности освобождения частот в диапазоне 3400-3800 МГц.

Концепция НИИР включает в себя не только идею по созданию единого оператора, но и, в том числе, предварительный подсчет стоимости вложений в 5G-инфраструктуру в масштабах страны. В документе учитываются оба варианта развития событий – и основание единого оператора 5G, и строительство собственных сетей следующего поколения каждым из представителей «Большой четверки» по отдельности.

Второй вариант предусматривает совокупные капитальные и операционные расходы в размере 163 млрд рублей и 39 млрд рублей соответственно, притом для каждого из четырех операторов. В то же время, если операторы окончательно решат объединить усилия, то их совокупные затраты составят уже 73 млрд рублей и 17 млрд рублей (капитальные и операционные соответственно). [10]

«МегаФон», «Ростелеком» и «Ростех» могут создать инфраструктурного оператора 5G-сетей

20 ноября 2020 года стало известно о создании в России единого инфраструктурного оператора для развития сети 5G. Совместный проект «Ростелекома», «МегаФона» и «Ростеха» должен снизить расходы на развертывание сети пятого поколения, однако есть риск ограничения конкуренции. Подробнее здесь.

Одобрена концепция развития сетей 5G в России

7 ноября 2020 года появилась информация о том, что рабочая группа «Информационная инфраструктура» при автономной некоммерческой организации (АНО) «Цифровая экономика» одобрила концепцию создания и развития сетей 5G/IMT-2020 в России. Документ, представленный российским Союзом операторов мобильной связи LTE (LTE Union), подготовило ООО «Спектрум Менеджмент».

Ранее участники мирового рынка согласились, что для сетей пятого поколения необходимы полосы радиочастот в трех разных диапазонах: ниже 3 ГГц (для обеспечения широкого покрытия), 3-6 ГГц (для покрытия и емкости сети, прежде всего в крупных городах) и выше 24 ГГц (в так называемом миллиметровом диапазоне, для большой емкости сети и точечного покрытия). В соответствии с этой схемой в Европе и многих других странах для развития 5G выделяют частоты в диапазонах 700 МГц, 3,4-3,8 ГГц и 26-28 ГГц. Однако в России на большинство из этих диапазонов наложены различные ограничения из-за действующих в них радиоэлектронных средств различных ведомств.

В результате концепция предлагает в полосе до 3 ГГц выделять операторам каналы шириной 5-20 МГц, в полосе 3-6 ГГц — каналы 40-100 МГц, а в полосах выше 24,25 ГГц — каналы 200-800 МГц. Для наделения сетей 5G частотами во всех трех диапазонах авторы концепции рекомендуют освободить полосу 694-790 МГц от сетей цифрового эфирного телевещания стандарта DVB-T2 (перепланировав их ниже 694 МГц, с учетом отключения аналогового ТВ-вещания в 2020 году), а в полосе 3,4-3,8 ГГц в 19 крупнейших городах перевести земные станции фиксированной спутниковой связи (С-диапазона) в диапазон Ku или вывести за пределы этих городов, с 15 декабря 2020 года прекратить использование там радиорелейных станций, а также определиться с выводом из этого диапазона РЭС фиксированного беспроводного доступа.

В дополнение к отдельным полосам радиочастот в диапазоне 3,4-3,8 ГГц, концепция предполагает использование диапазона радиочастот 4,4-4,99 ГГц, как это планируют сделать Япония, Китай и Вьетнам. Авторы документа уточняют, что на участках спектра 4,4-4,5 ГГц и 4,8-4,99 ГГц в России действуют радиорелейные станции, но в районах крупных городов их использование не столь интенсивно. Участок 4,5-4,8 ГГц используется для фиксированной спутниковой связи (в направлении «космос — Земля»), но тоже неинтенсивно.

Что касается высоких частот (24,25-27,5 ГГц), которые имеют наименьшие проблемы с занятостью, концепция предлагает в 19 крупнейших городах страны вывести из этого диапазона земные станции спутниковой службы исследования Земли (с созданием ЦОДа для распространения данных этой службы в таких городах), радиорелейные линии и сети фиксированного беспроводного доступа (также в 19 городах с самым большим населением).

Одобренную концепцию теперь предстоит утвердить Правительственной комиссии по цифровому развитию, использованию ИТ для улучшения качества жизни и условий ведения предпринимательской деятельности. Предполагается, что документ в комиссию внесут Минкомсвязи и АНО «Цифровая экономика». Утверждение концепции запланировано на первый квартал 2020 года. [11]

Внедрение 5G-сетей в России отложили до 2021 года

В начале сентября 2020 года стало известно о переносе сроков внедрения 5G-сетей в России. В правительстве объяснили это необходимостью созревания коммерческого спроса на технологию внутри экономики.

О том, что власти решили перенести сроки внедрения в России 5G с 2020 года до конца 2021-го, сообщило издание РБК со ссылкой на материалы, подготовленные к заседанию наблюдательного совета АНО «Цифровая экономика».

Из документов следует, что в первом квартале 2020 года власти собираются утвердить концепцию создания и развития сетей 5G, а к концу 2020-го года — определить диапазоны частот. К концу 2020 года, как ожидается, будут завершены пилотные проекты по внедрению сетей пятого поколения в пяти «ключевых отраслях», а также в одном городе-миллионнике.

Моя личная точка зрения состоит в том, что 5G — это история, в которой коммерческий запрос на нее должен созреть. Технология уже появилась, а запрос на нее внутри экономики должен родиться, — заявил вице-премьер Максим Акимов.

По его словам, к концу 2021 году правительство рассчитывает на коммерческую эксплуатацию «какого-то значимого числа» базовых станций, которые бы обеспечивали стабильную работу сети в крупных городах.

Глава Минцифразвития Константин Носков уточнил, что для внедрения 5G нужно освободить радиочастоты от военных систем.

По мнению представителя «Т2 РТК Холдинга» (бренд Tele2) Ольги Галушиной, перенос сроков позволит операторам лучше подготовиться к внедрению новой технологии.

На сегодняшний день еще не финализирован стандарт для развития 5G, это произойдет лишь в 2020 году. Привлекательная потребительская экосистема — устройства и сервисы, — по нашему представлению, появятся не ранее чем через три-четыре года, — отметила она в разговоре с РБК. [12]

Власти РФ могут направить на развитие сетей 5G около 180 млрд рублей

Рабочая группа по информационной инфраструктуре при автономной некоммерческой организации (АНО) «Цифровая экономика» согласовала в начале 2020 года план стимулирования инвестиций в развитие сетей связи пятого поколения (5G), объем господдержки этого направления в ближайшие пять лет может превысить 180 млрд рублей, пишет «Коммерсантъ» [13] .

В марте разработанный план должны утвердить сначала Минкомсвязи РФ, а затем правительственная подкомиссия по цифровой экономике.

Как сообщила операционный директор компании «МегаФон» Серебряникова Анна, которая является руководителем рабочей группы, предполагается, что в течение следующих пяти лет расходы операторов на внедрение 5G составят около 300 млрд рублей. Предусмотренный в плане объем государственный поддержки может составить от 87,1 до 181,1 млрд рублей.

Авторы документа предлагают ввести для государства мораторий на повышение платы операторов за использование частот. Предполагается, что в 2020-2024 годы это поможет операторам сэкономить 6,7-9,5 млрд рублей. При этом платежи операторов предлагается аккумулировать в специальном фонде и тратить лишь на конверсию — передачу частот от госструктур операторам. Эффект от этого разработчики оценили в 19-24 млрд рублей за все пять лет.

Как власти помогут строить сети 5G в России

Проект плана мероприятий раздела «Информационная инфраструктура» программы «Цифровая экономика» уделяет значительное внимание строительству сетей пятого поколения сотовой связи (5G). Сама программа была написана Минкомсвязи по поручению Президента России Владимира Путина [14] .

По плану мероприятий раздела «Информационная инфраструктура» до конца 2020 г. должна быть разработана концепция строительства данных сетей и проведен соответствующий НИОКР (научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы), пишет в ноябре 2020 года CNews.

В данных документах будут определены сервисы сетей 5G, технологические решения и требования высокого уровня к построению сетей, финансово-экономическое обоснование строительства сетей, потребности экономики в них и необходимый для них радиочастотный ресурс.

В то же время в документе уже указано, что сети 5G будут строиться в диапазонах 694-790 МГц, 3,4-3,8 ГГц, 4,4-4,99 ГГц, 5,9 ГГц, 24,25-29,5 ГГц, 30-55 ГГц, 66-76 ГГц и 81-86 ГГц.

Далее будет проанализирована помехоустойчивость выбранных диапазонов и разработаны принципы построения сетей 5G с отражением необходимой плотности установки РЭС (радиоэлектронных средств), мощности излучения, высот подвеса, использования ВОЛС (волоконно-оптические линии связи), пакетной сети, существующей инфраструктуры и прочее.

К лету 2020 г. будет определен перечень и проведена оценка возможностей отечественной промышленности по производству телекоммуникационного оборудования для сетей 5G. Будут определены требования к сетевому оборудованию и архитектуре сети 5G и критерии присвоения оборудованию статуса российского происхождения. Планируется и разработка мер по стимулированию производства 5G-оборудования в России.

Также летом 2020 г. планируется выбрать территории для организации пилотных зон 5G. Через год будет проведена оценка работы данных зон с формированием соответствующих предложений.

Для развертывания сетей 5G Государственная комиссия по радиочастотам (ГКРЧ) должна будет принять изменения в таблицы распределения радиочастотного спектра и план перспективного использования радиочастот. Кроме того, нормативная база должна быть изменена с целью снятия барьеров по совместному использованию частотного спектра, оборудования и доступа к объектам федеральной инфраструктуры, а также виртуализации ресурсов и структуры сети.

Как власти помогут операторам строить сети 5G

В числе прочего должна быть обеспечена возможность размещения объектов инфраструктуры сетей 5G на объектах, отличных от объектов связи, а также упрощена процедура получения разрешений на строительство объектов инфраструктуры и и упрощена процедура получения разрешения на ввод в эксплуатацию базовых станций.

В связи с запуском сетей 5G будет изменена практика лицензирования услуг, которые в таких сетях будут оказываться. Изменения затронут и практику оплаты радиочастотного спектра — она будут учитывать необходимость компенсации ожидаемого роста операционных затрат операторов в связи с запуском сетей 5G.

Регуляторные изменения приведут и к упрощению процедуры экспертизы электромагнитной совместимости (ЭМС) с учетом технологических особенностей сетей SDN (software-defined network, программно-определяемая сеть) и гибких радиоинтерфейсов нового поколения (New Radio), а также к пересмотру соответствующих разрешительных процедур на использование спектра.

Кроме того, будут упрощены разрешительные процедуры по установке инфраструктуры (siting) радиоподсистемы (smallcells и распределенные антенные системы) и беспроводной транспортной сети 5G/IMT-2020 (wireless backhaul). Будет обеспечен недисикриминационный доступ к канализационный инфраструктуре для построения оптических сетей и упрощено совместное использование сетевой инфраструктуры 5G.

На уровне нормативных актов будут реализованы требования высокого уровня по построению сетевой инфраструктуры 5G с учетом виртуализации сетевых элементов и функциональности (SDN/NFV), внедрения облачных технологий радиодоступа (Cloud RAN) и виртуализации транспортной сети (Virtualized Backhaul). Будут определены и требования высокого уровня по защите неприкосновенности частной жизни и защите персональных данных в сетях подвижной связи 5G.

Когда в городах-миллионниках появятся сети 5G

В 2020 г. будет проведен анализ загрузки радиочастотного спектра в вышеупомянутых диапазонах частот и по его результатам проведена конверсия. В том числе будет осуществлен перевод определенных частот из категории «ПР» (преимущественное использование правительственными службами) в категорию «СИ» (совместное использование гражданскими и правительственными службами), а из категории «СИ» в категорию «ГР» (преимущественное использование гражданскими службами).

Конверсия будет осуществляться за счет средств, направляемых операторами на оплату радиочастотного спектра. Также будут внедрены перспективные технологии обеспечения совместимости сетей 5G с действующими пользователями радиочастот и осуществлен рефарминг (обмен частотами). Исходя из занятости радиочастотного спектра, будет проведена финансово-экономическая оценка капитальных затрат на развертывание сетей 5G.

Согласно программе «Цифровая экономика», до конца 2022 г. сети 5G появятся в пяти российских городах-миллионниках. А до конца 2024 г. все города с числом жителей от 1 млн человек будут охвачены сетями 5G.

Операторы предлагают тестировать 5G в компаниях

В октябре 2020 года российские операторы предложили сначала протестировать сети пятого поколения (5G) в корпоративном секторе. Технология станет востребованной среди населения не раньше 2023 года, считают в «МегаФоне».

Как сообщает «Коммерсантъ» со ссылкой на операционного директора «МегаФона» Анну Серебряникову, коммерчески привлекательное для операторов количество устройств с поддержкой 5G появится на рынке только к 2023–2025 годам. Лишь к концу первого квартала 2020 года на рынке будут доступны первые коммерческие 5G-чипсеты, считает она.

Программа «Цифровая экономика» предполагает коммерческий запуск сетей 5G в «пилотных отраслях» уже к марту 2020 года. К 2022-му технология должна заработать в пяти городах-миллионниках.

Мы пришли к выводу, что к этому моменту проникновение на рынке абонентских устройств b2c, поддерживающих 5G, будет недостаточно, как и потребности населения в таком покрытии в городах. При этом крупный бизнес может быть заинтересован в пилотировании технологии на разных направлениях. В сегменте b2b необходимых устройств для 5G сейчас также нет, но поскольку корпорации могут адресно покупать их на конкретные программы, устройства для пилотных проектов могут быть доступны уже к 2020 году, — сообщила Анна Серебряникова.

В «ВымпелКоме» согласны с тем, что тестирование 5G сначала нужно проводить в b2b-секторе, в том числе на рынке Интернета вещей.

В Tele2 среди наиболее вероятных отраслевых применений 5G называют удаленную медицину, логистику и индустрию развлечений на основе дополненной реальности.

Понятно, что помимо массового пользователя эта сеть нужна в таких проектах, как умные города, умный транспорт, интернет вещей, смарт-сервисы. Но говорить об окончательных решениях пока преждевременно, — рассказали изданию в пресс-службе «Ростелекома». [15]

Первые тесты сетей 5G на беспилотном транспорте могут пройти в Москве в 2020 году

В 2020 году в Москве могут состояться первые испытания сетей связи пятого поколения (5G) на беспилотном транспорте. Возможность этого обсуждалась в рамках совещания, проводимого Председателем Правительства РФ Дмитрием Медведевым, сообщили 21 июля в Минкомсвязи РФ.

По мнению министра связи и массовых коммуникаций РФ Николая Никифорова, Москва хорошо подходит в качестве одного из ключевых городов для тестирования беспилотников. Однако для этого потребуется высокая плотность размещения базовых станций. В частности, каждые 400-500 метров должна быть установлена новая базовая станция, подключенная по волоконно-оптической линии связи, указал глава ведомства.

Николай Никифоров также обратил внимание на тот факт, использование стандартных сетей связи в беспилотном транспорте невозможно из-за низкой скорости прохождения сигнала от базовой станции до автомобиля. В частности, в сетях четвертого поколения (4G) задержка передачи информации составляет примерно 20 миллисекунд. По его мнению, необходимо использовать технологии сетей связи пятого поколения, которые имеют принципиально иные характеристики: всего одна миллисекунда задержки прохождения информации.

«В сетях 5G информации передается на огромной скорости — до 10 Гбит в секунду. На одном квадратном километре могут одновременно работать до миллиона устройств. Сети 5G также поддерживают высокую скорость движущимися объектами — до 500 км в час. Все это дает не только удобство пользования современными технологиями, но, самое главное, безопасность для всех участников дорожного движения», — подчеркнул министр.

4 июля 2020 года Государственная комиссия по радиочастотам выдала радиочастоты для тестирования в сетях связи пятого поколения. В частности, как напомнил Николай Никифоров, на полосах 3400–3800 МГц и 2520–29500 МГц будут развернуты фиксированный и мобильный сегменты 5G на Чемпионате мира по футболу 2020 года.

UBS: Затраты операторов на внедрение 5G будут непомерно высоки

Затраты операторов на внедрение технологии пятого поколения сотовой связи, использующей частоты выше 24 ГГц, будут непомерно высоки, сообщают «Ведомости» со ссылкой на выводы UBS Ev >[16] . Аналитики моделировали использование сетей пятого поколения в агломерации Нью-Йорка – с учетом контура домов и рельефа.

Сейчас в Нью-Йорке 1251 базовая станция, для уверенного покрытия сетью пятого поколения к ним нужно будет добавить еще 635 639 станций, т. е. увеличить их количество более чем в 500 раз, показали расчеты UBS. Создание такой инфраструктуры не будет иметь экономического смысла для операторов, делают вывод аналитики UBS и предполагают, что операторы ограничатся строительством сетей пятого поколения в отдельных горячих зонах – по аналогии с зонами WiFi: в густонаселенных и богатых городских районах.

В пяти российских городах-миллионниках технология пятого поколения связи должна появиться в 2022 г. – так сказано в проекте программы цифровой экономики России, который Минкомсвязи внесло в правительство. Вопрос, на каких частотах будет развиваться новый стандарт в России, пока не решен. Диапазон 700 МГц из-за проблемы взаимодействия вещателей и операторов мобильной связи не введен в оборот и не используется для предоставления услуг. А Международный союз электросвязи (МСЭ, утверждает стандарты связи) предлагал для пятого поколения высокие частоты, которые и исследовал UBS.

Капитальные затраты операторов на пятое поколение будут на порядки выше, чем на предыдущие стандарты, говорит замруководителя Роскомнадзора Олег Иванов, но расчеты UBS не комментирует. По этой причине бурного роста инфраструктуры пятого поколения ждать в ближайшем будущем не стоит, считает он.

Москве или Санкт-Петербургу также потребуется в сотни раз больше базовых станций, говорит гендиректор Telecom Daily Денис Кусков, но без большого исследования вроде того, что сделал UBS, назвать более точную цифру нельзя: нужно учесть много факторов – от этажности зданий до рельефа местности, говорит Кусков.

Плотность застройки Москвы и Нью-Йорка сопоставить нельзя: агломерации имеют пористую и рваную структуру, наличие плотно застроенного центра в Нью-Йорке компенсируется, например, огромной акваторией, в Москве все совершенно не так, рассуждает профессор Высшей школы урбанистики им. А. А. Высоковского Алексей Крашенинников, хотя плотность населения вполне сопоставима.

Ведущий эксперт по пятому поколению связи Ericsson в России Георгий Муратов разделяет некоторые опасения аналитиков UBS, но в целом к их выводам относится настороженно. Для анализа, обращает внимание он, берутся только частотные диапазоны выше 24 ГГц, где расположены наиболее широкие и свободные от использования другими системами полосы частот. Но, как признают и авторы исследования, существует альтернатива в виде полос более низких частот в диапазонах 3,4–3,6, 3,6–3,8 и 5 ГГц, а также еще более низкие частотные диапазоны, занятые сегодня аналоговым телерадиовещанием и предыдущими поколениями мобильной связи, которые будут выводиться из эксплуатации.

Перемещение в нижние диапазоны смягчит некоторые инженерные и финансовые проблемы, но диапазона на низких частотах для полноценной работы пятого поколения явно не хватит, говорят аналитики UBS, и тогда пятое поколение не даст принципиально новых возможностей связи, а значит, не станет крупным технологическим прорывом. Емкость сети и скорость передачи информации зависят от ширины спектра и чем ниже диапазон, тем меньше возможностей применения широкополосного сигнала, согласен Иванов.

Говорить о конкретных затратах рано, но без низкочастотного спектра затраты операторов возрастут, говорит представитель «Мегафона». Стоит добавить, что пятое поколение будет доступно как дополнение к существующим сетям четвертого поколения, а это существенно сократит затраты, отмечает он.

Еще рано считать инвестиции, пятое поколение должно появиться как стандарт ближе к 2020–2020 гг., говорит представитель МТС Дмитрий Солодовников. Оператор не драматизирует тему предстоящих вложений, продолжает он, например, наряду с покрытием при помощи привычных базовых станций высокие скорости передачи данных будут обеспечиваться малыми сотами, которые легче монтировать, подключать и адаптировать под нужды абонентов.

«Т2 РТК холдинг» (бренд Tele2) не ожидает, что на первом этапе развития пятое поколение станет массовой технологией, говорит представитель оператора Ольга Галушина: ее применение будет не ковровым, а фокусированным на определенных сценариях и группах пользователей – к примеру, скопления взаимодействующих между собой устройств интернета вещей, система управления городским транспортом, интеллектуальные охранные системы.

5G в программе «Цифровая экономика» России

В июне 2020 года в рамках Петербургского международного экономического форума (ПМЭФ) Николай Никифоров сообщил, что программа «Цифровая экономика России» была подготовлена и представлена Председателю Правительства РФ Дмитрию Медведеву. Министр отметил, что в программе есть показатель, который касается непосредственно развития сетей связи 5G в России: предполагается, что к 2024 году сети 5G в том или ином виде будут развернуты во всех городах с населением от 300 тысяч жителей. Глава Минкомсвязи отдельно отметил, что государство не должно вмешиваться в процесс создания инфраструктуры для цифровизации: «Мы хотим, чтобы это были крепкие, самостоятельные частные компании, которые уверенно чувствуют себя на российском рынке, которые имеют глобальные амбиции и которые создали эти потенциальные прорывные цифровые платформы для своей работы. Тоже самое, мы считаем, будем происходить и с телекоммуникационным сектором. Роль государства должна сводиться лишь к общей регуляторике, подготовке кадров, стимулированию исследований и разработок».

Министр рассказал о том, какие преимущества дают сети связи 5G: «В условиях, когда на один квадратный километр у нас будут миллионы подключенных устройств, а мы к этому придем очень быстро, и в условиях, когда на эти устройства будут возлагаться многие критически важные задачи, в том числе, для жизни, здоровья и безопасности наших граждан — в этих условиях никакие сети, созданные по старым технологиям, не будут справляться. Особенность технологии 5G состоит в том, что сеть может обслуживать намного большее количество устройств на единицу площади и значительно сократить количество миллисекунд, которые проходят при передаче сигнала от базовой станции до устройства. В этих условиях мы получим принципиально новую среду передачи данных, которая подстегнет дальнейшую цифровизацию».

Николай Никифоров напомнил о стремительной скорости развития современных технологий, отметив, что в 2012 году в России еще не было ни одной базовой станции, работающей в стандарте связи четвертого поколения 4G/LTE. При этом сегодня в этом современном стандарте работает уже около четверти всей гражданской сотовой инфраструктуры или около 120 тысяч базовых станций. «Если бы не было сетей 4G, то трудно было бы представить себе такое потребление видеоконтента. Или трудно было бы представить 66 миллионов пользователей смартфонов и планшетов, которые сегодня есть в Российской Федерации. Все это стало основой. Без пользователей смартфонов мы с трудом могли себе представить такую ускоренную трансформацию, которая происходит, к примеру, на рынке услуг такси или на рынке онлайн-банкинга, когда сегодня уже все больше и больше транзакций, финансовых услуг оказывается через мобильное приложение банка. Есть примеры банков, у которых нет ни одного офиса, но есть лишь 500 программистов и уже непонятно, то ли это банк, то ли ИТ-компания», — сказал министр.

Воронежские учёные создали антенну 5G

Учёные Воронежского технического университета (ВТУ) изобрели антенну, которая позволит провести интернет 5G, телевидение и сотовую связь не только в города и деревни, но и в любую точку мира: в Заполярье, тайгу, открытое море и т.д.

По словам Владимира Пендюрина, гендиректора ЗАО «Автоматизированные связи» (воронежской компании, сотрудничающей с ВТУ), во всем мире разрабатывается мобильная связь пятого поколения, которая ускорит передачу данных с 300 Мбит до 2-7 Гбит в секунду. Воронежским учёным удалось создать компактное устройство стоимостью около 5 тыс. долларов — в 10 раз меньше, чем у зарубежных конкурентов — за счёт применения недорогих современных методик.

Сейчас проводятся пилотные испытания девайса в городских условиях, и разрабатывается необходимая конструкторская документация, после чего начнется серийное производство антенн. К новинке уже проявили интерес московский ФГУП «Космическая связь» и две азиатские телекоммуникационные фирмы, принявшие решение оснастить российскими устройствами автомобили: приборы способны бесперебойно работать во время движения машины. Массовое применение технологии ожидается в 2020 году.

Отметим, что именно в Воронеже появилась первая в мире мобильная связь: разработки начались в 1958 году, а в середине 60-х годов в СССР внедрили станции спецсвязи, которые можно было переносить с места на место [17] .

2020: Владельцы несостоявшегося 4G-оператора «Основа-телеком» планируют инвестировать в проекты 5G

Компания «АйкомИнвест», владеющая 4G-оператором «Основа Телеком», планирует инвестировать в проекты, связанные с технологией 5G. Об этом сообщил на конференции в середине декабря 2020 года директор дочерней структуры предприятия – «Национального исследовательского института технологий и связи» (НИИТС) Александр Минов. Подробнее — в отдельной статье.

2015: Минкомсвязи заказывает у НИИ «Радио» проект концепции развития сетей 5G в России за 6,9 млн руб

В конце июня 2015 года Министерство связи и массовых коммуникаций РФ выбрало на конкурсе подрядчика, который займется анализом перспектив развития сетей 5G [18] .

Победителем стал единственный участник конкурса — НИИ «Радио». Стоимость работы в Минкомсвязи оценили в 6,9 млн рублей. В результате конкурса она не упала. Выполнение работ должно быть завершено за 90 дней с даты заключения контракта. Подробнее здесь.

Сети 5G будут «устройство-ориентированными»

По мнению ряда экспертов, которые в 2014 году приводило издание CNews [19] , сети 5G будут «устройство-ориентированными», а не «сота-ориентированными». Иными словами, понятие «сотовой связи» более не будет применимо. Сотовая связь означает, что сеть оператора состоит из сот — базовых станций, обеспечивающих связь в определенном радиусе действия. Находящееся в этом радиусе действия устройство формирует исходящий и нисходящий каналы связи, контролируя как само соединение, так и объем передаваемого трафика, в то время как базовая станция управляет всей сотой, в которой находится множество абонентских устройств.

В сетях 5G устройства обмениваются множественными потоками информации одновременно с узлами различных типов, задачей которых в конкретный момент времени будет обслуживание именно этого устройства.

«Мы считаем, что архитектура, состоящая из сот, сменится архитектурой, состоящей из устройств», — поясняет инженер Bell Laboratories (исследовательского подразделения Alcatel-Lucent) Федерико Боккарди (Federico Boccardi), один из авторов совместной работы, посвященной новым принципам работы сетей пятого поколения.

В Ericsson говорят, что сети 5G представляют собой сочетание существовавших до этого технологий радиодоступа, в той их форме, которой они будут обладать к 2020 году, с новыми технологиями передачи данных:

«Рассуждая о 5G, мы подразумеваем не замену нынешних стандартов, а их дополнение новыми технологиями, удовлетворяющими новые потребности в различных сферах».

Сейчас сети радиодоступа состоят из больших (макро-) сот, которые обеспечивают непрерывность покрытия/мобильность абонентов, и малых (микро-) сот, которые устанавливаются в местах с наибольшей плотностью абонентов (хот-спотах) и обеспечивают там необходимую дополнительную емкость, — объяснял журналу CNews Алексей Потряхаев, ведущий менеджер по развитию сети доступа «ВымпелКома».

Размер макросот, в основном, по словам Потряхаева, определяется используемым диапазоном частот (для низких частот — больше, для высоких — меньше). Для радиосетей стандартов 2G/3G/4G сейчас в России используются частоты от 800 до 2600 МГц. Если для сетей 5G не будут задействованы более высокие частоты, плотность установки базовых станций, формирующих макросоты, не потребуется увеличивать, считает эксперт.

Что касается микросот, их количество (плотность установки) пропорционально требуемой емкости.

«Поскольку требования к емкости растут на порядки от поколения к поколению мобильной связи, то можно прогнозировать значительный рост требуемого количества микросот при внедрении 5G», — говорил представитель «ВымпелКома».

По прогнозу Ericsson, в будущем таких устройств во всем мире будет насчитываться от 50 до 500 млрд — в 10–100 раз больше по сравнению с нынешним числом активных абонентских интернет-устройств. Важной задачей разработчиков стандартов является обеспечение надежным беспроводным соединением каждое из них. Для каждого устройства будет определена своя политика взаимодействия с сетью, учитывающая объем передаваемых данных, величину допустимой задержки и другие параметры.

Кроме того, если сейчас одна базовая станция обслуживает несколько сотен одновременно подключенных устройств, то в ближайшие годы в связи с распространением межмашинных коммуникаций (M2M) число устройств многократно вырастет. И в некоторых случаях базовой станции придется обрабатывать до 10 тыс. устройств одновременно. Это требует как разработки новых узлов, которые будут способны управлять сетями, так и модернизации опорной инфраструктуры.

Таким образом, 5G не является решением, которое придет на замену 4G в том виде, как 4G заменил 3G, а 3G вытеснило 2G. 5G будет представлять собой гетерогенную сеть. В ней будут использоваться различные технологии для обслуживания трафика и пользователей разных типов.

Минкомсвязи следит за развитием разработки 5G

На сегодняшний момент тема технологий пятого поколения — это спектр вопросов, которые предстоит исследовать, чтобы создать соответствующий стандарт», — рассказывал в 2014 году изданию CNews Александр Понькин, заместитель директора департамента инфраструктурных проектов Минкомсвязи (с апреля 2015 — директор того же департамента). Российское министерство, по словам Понькина, пристально следит за исследовательскими активностями в этой области (в частности, за проектом METIS2020, инициативами китайских и европейских производителей).

Все активности на тот момент, по словам Понькина, затрагивали основные требования и технологии для стандартов сверхвысокоскоростных систем выше 10 ГГц вплоть до 80 ГГц. Помимо этого, велись работы по новым протоколам для минимизации задержки в сетях связи и обеспечения массовых соединений M2M.

Целями разработок технологий 5G являются существенное увеличение скорости передачи данных, количества подключенных в сеть абонентов, многократное уменьшение задержек передачи сигнала», — отмечал представитель Минкомсвязи.

Изучением технологий пятого поколения связи занимаются несколько международных организаций. Среди них — Next Generation Mobile Network (NGMN), в которую входят около 20 операторов, в том числе российский «ВымпелКом», и около 30 поставщиков оборудования связи.

Разработка новой архитектуры и новых принципов сигнализации — среди ключевых задач разработчиков стандарта, — считает Алексей Потряхаев из «ВымпелКома». — На данном этапе никакой конкретики на эту тему нет. Среди рассматриваемых нововведений — прямой (без участия других сетевых элементов) обмен и трафиком, и служебной информацией между абонентскими устройствами.

Определением базовых принципов сетей 5G занимается европейская организация METIS2020, основанная при участии Еврокомиссии. В нее входят около 30 партнеров, среди которых — крупнейший производитель оборудования связи Ericsson. Также стоит упомянуть Международный союз электросвязи (МСЭ), одну из старейших организаций, принимающих участие в формировании стандартов связи во всем мире. Основанный в 1865 году в Париже, союз представляет собой специализированное учреждение ООН и насчитывает в своем составе 193 государства и свыше 700 частных организаций и академических учреждений.

Заместитель генерального директора Huawei, второго по объему выручки поставщика оборудования связи после Ericsson, Кэнь Ху (Ken Hu) в августе 2013 года заявил, что Huawei планирует запустить первые коммерческие сети пятого поколения в 2020 году, при условии выделения регуляторами необходимого спектра частот.

Вопросы выделения полос радиочастот для перспективных радиотехнологий рассматриваются, в том числе, в рамках исследовательских комиссий, Международного союза электросвязи, напоминает Александр Понькин из Минкомсвязи. Пока полосы частот под технологии 5G не определены МСЭ, а сроки коммерческого запуска сетей будут зависеть от этих решений. В Минкомсвязи ждут первых сетей около 2020 года, но отмечают, что появятся они только в крупных городах.

При этом к тестовой эксплуатации первых в мире сетей 5G операторы могут приступить уже в 2020–2020 годах, как только будет представлено требуемое оборудование. «Надеемся, что будут и российские разработчики», — говорил Понькин в 2014 году в комментарии для CNews [19] .

Стандарт 802.3at повышает мощность PoE

Офис Edge в Амстердаме потребляет на 70% меньше электроэнергии, чем аналогичные здания, в том числе благодаря системе LED-освещения на базе PoE

Стандарт IEEE 802.3bt был принят 27 сентября 2020 года и стал завершением многолетних усилий по стандартизации более высоких уровней мощности для PoE. С его принятием подаваемая на конечные устройства мощность увеличивается почти в шесть раз по сравнению с исходным стандартом PoE и почти в три раза по сравнению с PoE+, что открывает новые возможности применения питания по Ethernet.

Все большее число самых разнообразных устройств подключается по Ethernet: точки беспроводного доступа, IP-телефоны, сетевые камеры видеонаблюдения и т.?д. Возможность подачи питания по уже проложенной информационной проводке с помощью технологии Power over Ethernet (PoE) повышает экономическую привлекательность и гибкость таких соединений.

Технология питания по Ethernet позволяет использовать уже имеющуюся информационную проводку не только для передачи данных, но и для подачи электроэнергии на подключенные устройства. В результате реализации PoE повышаются гибкость и экономичность инсталляций, так как устраняется необходимость размещения оборудования вблизи имеющихся электророзеток и/или прокладки дополнительных силовых кабелей.

Применение PoE позволяет повысить качество и стабильность питания конечных устройств. Коммутаторы Ethernet, которые, как правило, выступают в качестве источников тока, защищаются с помощью ИБП. Это позволяет поддерживать работу оборудования даже при потере напряжения во внешней электросети. Кроме того, применение PoE дает дополнительные возможности его контроля и мониторинга, в частности отключения для жесткой перезагрузки.

Аналитики из компании Grand View Research оценивают рынок микросхем PoE почти в полмиллиарда долларов — 464,8 млн долларов в 2020 году (см. рис. 1). По их прогнозам, ежегодно он будет расти на 12,6% и к 2025 году достигнет 1,22 млрд долларов. Схожую цифру приводит и аналитическое агентство MarketsandMarkets — более 1 млрд долларов к 2022 году. Однако ко всем прогнозам, как известно, надо подходить с осторожностью. Так, в 2015 году Grand View Research оценивала рынок в 445,3 млн долларов и предсказывала его рост до 3,3 млрд к 2025-му. На деле же прирост оказался незначительным, а прогнозные показатели были существенно — почти в три раза — скорректированы в сторону понижения.

Рис. 1. Рынок микросхем PoE по типам устройств, в которых они используются

Тем не менее, как считают в MarketsandMarkets, спрос на PoE будет расти. Дополнительный стимул должно придать появление новой версии стандарта 802.3at с максимальной номинальной мощностью 90 Вт, что приведет к расширению применения технологии PoE для подключения информационных и рекламных табло, организации LED-освещения и других задач, для выполнения которых требуются устройства с высоким уровнем энергопотребления.

ПРЕДЫСТОРИЯ СТАНДАРТА

Стандарт IEEE 802.3bt был принят 27 сентября 2020 года и стал завершением многолетних усилий по стандартизации более высоких уровней мощности для PoE. Это уже третья редакция стандарта на подачу питания по слаботочной проводке. Работа над ним началась еще в 2013 году с целью увеличения мощности, которую источник (Power Sourcing Equipment, PSE) может подавать потребителю (Powered Device, PD) по проводке Ethernet.

Понимая преимущества подачи большей мощности на конечные устройства, несколько производителей выпустили свои проприетарные версии технологии подачи питания еще до выхода стандарта, при этом для подачи питания вместо двух пар в них использовалось четыре. Наибольшую известность получила, пожалуй, технология универсального питания по Ethernet (Universal Power over Ethernet, UPoE), которую компания Cisco предложила еще в 2011 году. Она позволяла удвоить (по сравнению с PoE+) подаваемую мощность: 60 Вт вместо 30 Вт. Этого было достаточно для питания терминалов VDI, небольших коммутаторов и шлюзов, LED-светильников и другого оборудования.

Еще больше — 90 Вт — обеспечивала технология LTPoE+, которую компания Linear Technology (в настоящее время входит в состав Analog Devices) предложила около 10 лет назад. Это решение отличалось высокой энергоэффективностью: потери мощности не превышали 6% (для сравнения, в PoE+ они составляли 15%). При этом обеспечивалось питание таких достаточно мощных потребителей, как уличные камеры видеонаблюдения и информационные дисплеи.

Нестандартное оборудование, как правило, совместимо с устройствами предшествующих стандартов 802.3af и 802.3at. Таким образом, если источник PSE соответствует одному проприетарному стандарту, а потребитель PE другому, то из-за несовместимости они вынуждены ограничиваться более низким уровнем мощности, чем тот, на который рассчитаны. Необходимость выбора между проприетарными стандартами сдерживала разработку устройств с поддержкой более высоких уровней мощности. Это послужило стимулом к разработке нового стандарта PoE.

Задача оказалась сложнее, чем представлялась вначале, из-за чего разработка стандарта заняла почти шесть лет. Пришлось преодолеть множество технических проблем: как реализовать подачу питания по всем четырем парам, обеспечить обратную совместимость с предыдущими версиями стандарта, компенсировать несбалансированность тока между всеми восемью проводниками и т.?д. Об объеме проделанной работы говорит то, что всего было выпущено 24 проекта стандарта и рассмотрено свыше 5400 замечаний.

Стандарт IEEE 802.3bt несовместим с предшествующими проприетарными вариантами. В некоторых случаях вендоры могут обеспечить совместимость своих нестандартных устройств путем обновления программного обеспечения, но зачастую это невозможно из-за аппаратных ограничений.

НОВОВВЕДЕНИЯ В СТАНДАРТЕ 802.3BT

С принятием IEEE 802.3bt доступная конечным устройствам мощность увеличивается почти в шесть раз по сравнению с исходным стандартом PoE и почти в три раза по сравнению с PoE+ — 71,3 Вт против 12,95 и 25,5 Вт соответственно. Для подачи питания IEEE 802.3bt задействует все четыре пары витопарного кабеля, поэтому часто его называют также четырехпарным PoE (4-pair PoE, 4PPoE). Он может использоваться в сетях Ethernet вплоть до 10GBase-T, при этом и ток, и данные передаются по всем парам одновременно (см. рис. 2). Совместимость с 10GBase-T позволяет, в частности, обеспечить в будущем питание мультигигабитных точек беспроводного доступа при их подключении по 10-гигабитным соединениям.

Рис. 2. Схема подключения в случае 4PPoE

Стандарт вводит два новых типа мощности — Type 3 и Type 4. Первый предоставляет мощность до 60 Вт на порту источника, он также именуется PoE++ (UPOE). Для источников Type 3 предусматривается возможность подачи питания как по четырем, так и по двум парам. Для Type 4 максимальная подаваемая мощность составляет 90 Вт (предполагалось, что она сможет достигать 100 Вт), он также известен как PoE высокой мощности (high-power PoE).

Вместе с новыми типами мощности задаются новые классы мощности. В каждом из предшествующих стандартов предусматривались свои типы и классы: 802.3af определял только Type 1, но зато выделял целых четыре класса мощности, которую может иметь конечное устройство — от 4 до 15,4 Вт на PSE и от 3,84 до 12,95 Вт на PD; 802.3at вводил еще один класс и тип — 30 Вт на PSE и 25,5 Вт на PD. В 802.3bt добавляется еще четыре класса с уровнем мощности 45, 60, 75, и 90 Вт на PSE и 40, 51, 62 и 73 Вт на PD (см. таблицу).

Классы мощности PoE

Помимо добавления уровней мощности, новый стандарт вносит изменения и в уже существующие. Прежде всего это касается эффективности их использования: потери в кабеле снижаются почти вдвое. Например, в случае использования оборудования PoE Type 2, для питания потребителя мощностью 25,5 Вт необходимо было подавать не менее 30 Вт. Таким образом, потери при передаче составляли 4,5 Вт, или 15%. В случае 802.3bt они не превышают 2,25 Вт, поэтому мощность источника может быть снижена. Хотя доля PoE в общем потреблении ИТ не так велика, с учетом роста количества устройств с поддержкой PoE ежегодная экономия энергии в мировом масштабе достаточно существенна.

Новый стандарт имеет следующие основные особенности:

  • поддержка номинальных уровней мощности до 71,3 Вт для потребителя (PD) и 90 Вт для источника (PSE);
  • значительное сокращение потребления PD в режиме ожидания;
  • улучшенное управление питанием с помощью (необязательного) протокола классификации Autoclass;
  • расширение классификации на физическом уровне, в частности понижение уровня мощности (power demotion);
  • введение двух конфигураций PD — с одним (single signature) и двумя (dual-signature) профилями питания;
  • расширение Link Layer Discovery Protocol (LLDP) для поддержки новых устройств и функций.

Чтобы PSE не отключил полностью подачу питания, питаемое устройство должно генерировать ток в режиме ожидания — так называемый поддерживаемый профиль питания (Maintain Power Signature, MPS). Минимальная необходимая мощность в режиме ожидания сокращена на порядок (до 20 мВт против 200 мВт в предшествующем стандарте), что делает применение PoE еще более привлекательным для питания IoT-устройств, в частности, применяемых для светодиодного освещения.

На конечное устройство можно теперь подавать два разных уровня мощности. Такое устройство с двумя профилями питания (dual signature) может получать один тип и класс питания по двум парам кабеля и другой — по оставшимся двум парам. Поддержка двух профилей может быть полезна, например, для подачи питания на рабочие станции, когда системный блок и монитор потребляют разную мощность, при этом первому нужно получать и передавать данные, а второму этого не требуется.

С помощью нового метода классификации на физическом уровне — автоматического классификатора (autoclass) — питающее устройство определит, каково в действительности максимальное потребление питаемого устройства с учетом резистивных потерь в кабеле, и скорректирует подаваемую мощность. Такая возможность позволяет повысить эффективность системы распределения питания — в частности, обеспечить доставку электроэнергии на большее число портов при том же бюджете мощности.

Для устройств Type 2 поддержка полной классификации на физическом уровне была опциональной (вместо нее они могли использовать LLDP), а для PSE Тype 3 и 4 она стала обязательной. Одно из следствий этих изменений — возможность понижения класса при нехватке бюджета мощности (power demotion): PSE самостоятельно делает это, если не может предоставить устройству требуемую мощность, позволяя, таким образом, обеспечить функционирование PD хотя бы в ограниченном режиме.

Питаемые устройства могут по-прежнему использовать протокол LLDP для детализации своих требований к источнику питания. В LLDP были добавлены новые поля, с помощью которых PSE и PE могут обмениваться информацией о поддержке питания по четырем парам, бюджете мощнос-ти у источника питания, результатах измерений напряжения, силе тока, мощности и энергии и даже о тарифах на электричество.

ТРЕБОВАНИЯ К КАБЕЛЬНОЙ СИСТЕМЕ

Потери энергии в кабеле приводят к тому, что устройству достается меньшая мощность, чем подается на него источником. Хотя новый стандарт обеспечивает меньшие потери для уже имеющихся классов мощности, для новых классов они велики как в абсолютном, так и в относительном выражении. Например, для класса 8 они составляют около 17 Вт, или почти 19%. При рассеивании мощности нагревается кабель, что ведет к его быстрому износу и ухудшению характеристик передачи данных. В случае использования некачественных кабелей последствия могут быть еще более печальными — вплоть до возгорания.

При рассмотрении требований к кабельной проводке приходится учитывать множество составляющих: какие кабели, шнуры и разъемы используются, сколько кабелей в пучке, какова длина кабельной трассы и т.?д. Потери мощности рассчитываются из наихудшего возможного случая при максимально допустимой длине тракта передачи, составляющей 100 м. Соответственно, если протяженность тракта меньше, то и потери меньше. При использовании более качественной проводки, например Категории 6 вместо Категории 5, потери тоже сокращаются.

Согласно результатам проведенных тестов, в кабелях Категории 6 тепла выделяется на 80% меньше, чем в кабелях Категории 5е, поскольку первые имеют проводники с крупным сечением и, соответственно, меньшее сопротивление. В результате снижаются величины потерь мощности и тепловыделения. Конструкция кабелей тоже оказывает влияние на степень нагрева: экранированные рассеивают тепло лучше, чем неэкранированные, а кабели с экраном вокруг каждой пары эффективнее, чем кабели с общим экраном (см. рис. 3). Таким образом, правильный выбор типа кабеля имеет критическое значение для поддержки новых уровней PoE: при использовании контрафактных кабелей с алюминиевыми проводниками это вообще может оказаться невозможным.

Рис. 3. Экранированная проводка обеспечивает лучшую диссипацию тепла, чем неэкранированная

Хотя новый стандрт рассчитан на использование кабелей Категории 5е, для вновь реализуемых проектов многие производители рекомендуют выбирать кабели Категории 6А (соответствующие рекомендации содержатся также в стандартах TIA TSB-184-A и ISO/IEC TS 29125). Благодаря меньшим потерям можно либо уменьшить бюджет мощности PSE, либо подавать большую мощность на питаемое устройство. Кроме того, запас по характеристикам гарантирует, что проводка будет обеспечивать дальность передачи 100 м при максимальной нагрузке PoE.

Размеры пучка и плотность кабелей в кабельном канале становятся все более критичными с увеличением класса мощности — тепловыделение в случае Type 4 в 20 раз больше, чем для Type 1. Когда кабели плотно уложены в кабельные каналы или туго стянуты в большие пучки, тепла может выделяться столько, что оно уже не будет рассеиваться посредством естественной конвекции (см. рис. 4). Уменьшение размера пучков, таким образом, позволяет значительно улучшить теплоотдачу.

Рис. 4. Рост температуры в центре пучка из 91 кабеля при использовании кабелей Категории 5е

В случае 4PPoE сила тока в комбинации из двух пар (pairset) приближается к 1 А (максимально возможная сила тока составляет 960 мА). Это может привести к значительному нагреву кабеля, особенно в крупных пучках, где кабели уложены плотно. Во избежание таких ситуаций стандарт 802.3 требует снижения температуры окружающего воздуха на 10°C по сравнению с максимально допустимой. В свою очередь, стандарт TIA TSB-184 допускает повышение температуры на 15°C (исходя из максимальной температуры окружающей среды 45°C) в центре пучка из 100 кабелей. В стандартах на кабельную проводку ISO/IEC 14763–2, ISO/IEC TR 29125, CENELEC TR 50174–99–1 и TIA-TSB-184-A рекомендуется ограничивать число кабелей в пучке — не более 24, но это рассчитано на худший возможный случай, когда используются проводники с минимально допустимым диаметром, поддерживается максимально допустимый уровень мощности и т.?д.

Сила тока в парах кабеля может даже превышать 1 A.?Так, тип 3 предусматривает подачу питания по двум парам кабеля. В этом случае для Класса 6 подаваемая мощность составляет 60 Вт, а теряемая — 18 Вт, то есть конечное устройство получает 42 Вт вместо 51 Вт, как было бы в случае подачи тока по всем четырем парам. При этом сила тока в двух парах достигает 1,2 А.?Высокие токи могут привести к повреждению контактов вилки и розетки в результате возникновения между ними электрических дуг, если вилка RJ-45 отключается под напряжением (см. рис. 5).

Рис. 5. Влияние электрической искры на состояние контактов

Искра обычно незаметна для пользователя и не представляет угрозы его здоровью. Однако повреждение контактов может привести к ухудшению характеристик соединения, особенно при частом отсоединении разъема. Во избежание этого используемые соединители должны отвечать определенным требованиям. Например, IEC 60512–99–001 допускает снижение контактного сопротивления не более чем на 20 мОм после 100 циклов подключения/отключения под током 600 мА. В обновленной версии IEC 60512–99–002 аналогичное требование вводится для токов 2 А.?Установка таких коннекторов гарантирует, что электрическая дуга не повредит вилку и розетку при частом отсоединении разъема.

Чем больше нагрев кабеля и хуже состояние контактов, тем сильнее ослабляется информационный сигнал, то есть реальная скорость передачи данных может оказаться меньше номинальной. Проблема обеспечения требуемых характеристик усугубляется с распространением коммутационных шнуров с тонкими проводниками. Все эти моменты необходимо учитывать еще на этапе планирования и проектирования кабельной проводки.

Для минимизации возможных проблем обновлены требования к используемым кабелям и коннекторам. В феврале 2020 года Ассоциация телекоммуникационной отрасли (Telecommunication Industry Association, TIA) одобрила стандарт TSB-184-A «Рекомендации по поддержке энергоснабжения, осуществляемого по симметричной витопарной проводке». В этом документе даются рекомендации по инсталляции и эксплуатации слаботочной проводки с целью минимизации роста температуры в пучках кабеля при подаче тока по всем четырем парам.

НОВЫЕ ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ

Потребность в предоставлении доступа к сети для все большего числа устройств, например для различных умных датчиков, порождает спрос на решения, которые позволяют сделать это с минимальными затратами и усилиями. При использовании технологии питания по Ethernet можно отказаться от прокладки дополнительной силовой проводки, повысить удобство и безопасность использования оборудования, что соответствует современным тенденциям.

Появление нового стандарта делает возможным более широкое применение PoE. Одним из перспективных рынков являются решения для умных зданий. Помимо сокращения затрат за счет отказа от силовой проводки, подключение различных умных сетевых датчиков позволяет наделить их IP-адресом и тем самым обеспечить централизованный контроль за сотнями устройств.

Преимущества PoE наиболее явно проявляются в случае применения интеллектуального освещения с использованием LED-светильников. Проводов потребуется еще меньше, если реализовать последовательное подключение источников света к одному порту коммутатора. В таком случае сократится и число необходимых портов активного сетевого оборудования, а освещение можно будет выключать путем отправки простых команд SNMP.

Показательный пример умного здания — комплекс Edge в Амстердаме, получивший наивысший рейтинг 98,36% по шкале BREEAM (общепризнанный метод оценки самодостаточности и экологичности зданий (sustainability). В нем установлено почти 30 тыс. всевозможных датчиков, а объем энергопотребления на 70% меньше, чем у типичного офисного комплекса. Для освещения используется LED-система на базе PoE. С применением этой же технологии организовано питание ряда других систем и управление ими.

Несмотря на наличие успешных примеров, решения для LED-освещения на базе PoE пока не получили широкого распространения в офисных зданиях, а соответствующий рынок находится в стадии становления. Тем не менее многие эксперты рассматривают PoE как ключевую технологию для реализации концепции умного дома и других применений IoT.

Дмитрий Ганьжа, главный редактор «Журнала сетевых решений/LAN»

Добавить комментарий