Где операторы возьмут частоты для 5G?

Для чего нужно 5G

Мобильная связь непрерывно развивается, примерно каждые 10 лет происходит переход к новому поколению связи. От 1G мир перешел к 2G, потом к 3G и 4G.

Уже на стадии 3G стал заметен ощутимый дрейф мобильной связи в сторону интернета. А с переходом к 4G данные не просто превзошли, а в прямом смысле заменили традиционные услуги. На смену SMS и MMS-сообщениям пришли мессенджеры, на смену голосовой связи – Skype, FaceTime и те же мессенджеры. Причем эти приложения позволили общаться не только голосом, но и с помощью видеосвязи.

Мобильный интернет стремительно распространяется и в развитых, и в развивающихся странах. По всем прогнозам, уже в ближайшие 5 лет мобильный интернет превзойдет стационарный по числу пользователей. В ряде стран – например, в Индии – это уже произошло, причем часть пользователей вообще отказалась от стационарного ШПД в пользу мобильного.

Пользователи испытывают огромную потребность в интернет-доступе с мобильных телефонов, и операторы вынуждены искать пути, как им его предоставить. При этом OTT-услуги развиваются гигантскими темпами. И если вчера абонентам были нужны только мессенджеры и социальные сети, то сегодня им уже необходим доступ к онлайн-музыке и онлайн-видео, причем качество звука и картинки в этих сервисах постоянно растет.

Например, Корея к Зимней Олимпиаде 2018 года планирует увеличить пропускную способность мобильных сетей в несколько раз. Пользователи смогут получить мобильный интернет на скорости свыше 5 Гбит/с, что уже соответствует требованиям к 5G. Это позволит как смотреть видео с Олимпиады на мобильных устройствах в потрясающем разрешении и без торможений, так и самому стримить собственные записи непосредственно со спортивных площадок.

Но Интернет-потребности реальных пользователей меркнут на фоне растущего Интернета Вещей. IoT поглощает все больше сфер – вчера это были банкоматы и датчики протечек, завтра туда попадут самоуправляемые автомобили, дроны и огромное количество датчиков Умного Дома, Умного Города и Умного Офиса. Представьте, сколько данных и с какой скоростью должны поступать в центр обработки с оживленного шоссе в час пик, чтобы самоуправляемые автомобили ехали быстро и без происшествий.

Что может и чего не может 5G

Примечательно, что все требования к 5G сводятся именно к потреблению мобильного интернета и не затрагивают голосовые вызовы и SMS. Иными словами, Интернет – окончательно победил, и операторы должны будут перекачивать все большее количество петабайт в месяц.

Вопрос выполнения заданных требований к 5G – это задача технологических компаний и институтов, которые уже сегодня активно работают над новыми стандартами и технологиями. Но вопрос необходимых частот – это задача и операторов, ведь им придется их получать и использовать.

Зачем нужны новые частоты для 5G

Эволюция связи идет хоть и быстро, но постепенно: новые стандарты не заменяют старые в один день. Еще долгое время после планируемого запуска 5G в 2020 году множество абонентов и девайсов продолжат поддерживать только 4G и другие предшествующие стандарты.

Поэтому развернуть 5G на частотах, которые сейчас используют 3G и 4G, не получится. Теоретически их можно приспособить для 5G, но пока более вероятный и прорабатываемый сценарий – это задействование для связи пятого поколения отдельных частот.

Связь	Год запуска	Ширина полосы
1G	1981	30 кГц
2G	1991	200 кГц
3G	2001	20 МГц
4G	2012	100 МГц
5G	2020	1 ГГц

Предполагается, что ширина полосы, которую необходимо будет выделить под 5G, составит от 500 МГц до 1 ГГц. Это в 5-10 раз больше, чем нужно для 4G. В связи с этим приоритетом являются более высокие частоты, чем те, что операторы используют сейчас. Использование высоких частот имеет как плюсы – например, можно использовать упрощенную модуляцию сигнала, так и минусы – потребуется разработка новых технологий, учитывающих все физические особенности работы на этих волнах.

Кому придется освободить частоты для операторов

Если коротко – никому.

4G получило ряд частот в процессе цифровизации эфирного телевидения. После запуска цифрового эфирного телевещания, аналоговое вещание было отключено, а освободившееся частоты – так называемый «цифровой дивиденд» (Digital Dividend) – перешли к мобильным операторам.

В случае 5G ничего подобного не запланировано. Более того – в диапазоне 6-100 ГГц имеется достаточно неосвоенных частот, даже с учетом необходимой полосы в 1 ГГц. Именно диапазон 6-100 ГГц рассматривается как один из приоритетных для 5G в ЕС, США, Японии и Южной Корее, при этом особенно перспективными на сегодняшний день считаются именно более высокие частоты, т.е. конкретно 30-100 ГГц. Разработка частот свыше 100 ГГц пока только начинается, но и они могут в свое время быть задействованы для мобильной передачи данных.

Кто будет решать, какие частоты выделить для 5G

Международные организации разрабатывают общие подходы и могут выносить собственные рекомендации, но национальные министерства связи в каждой стране теоретически имеют возможность избрать собственный подход.

Это вызвано тем, что спектр 6-100 ГГц имеет разные свободные частоты в разных странах. Например, в странах НАТО в этом диапазоне есть ряд частот, зарезервированные для военной связи. Другие страны, в том числе Россия, имеют другой список свободных и занятых частот в этом диапазоне.

В отличие от спутникового вещания, которое тоже вещает в близком диапазоне частот, у сотовой связи нет ограничений, связанных с погодными условиями и другими географическими характеристиками стран, т.к. сотовые вышки установлены на земле и не сталкиваются с преодолением таких проблем, как облачность или сильные ливни. Различия, которые могут существовать в условиях приема и отправки сигнала, скорее связаны с топографией конкретных локаций – например, вещание на высоких частотах в центре Нью-Йорка, Лондона или Москвы потребует определенных изменений в расположении и характеристиках базовых станций.

В любом случае, до конференции WRC-19 будет идти активный процесс разработки новых стандартов, и только после 2019 года можно будет говорить, какие частоты будут выбраны в качестве приоритетных с точки зрения технологий. И лишь после этого в каждой конкретной стране начнется адаптация предложенных стандартов к собственным условиям, аукционы частоты и другие шаги по внедрению 5G на практике.

Это не исключает отдельных инициатив со стороны самих стран, направленных на форсированное развитие проектов 5G. Один из примеров – уже упомянутая Зимняя Олимпиада в Корее в 2018 году.

Какие технологии понадобятся для работы в новых частотах

Их множество. Во-первых, изменяться сами антенны – как в базовых станциях, так и в принимающих устройствах. Во-вторых, большее развитие получат MIMO (multiple-input and multiple-output), TDD (time-division duplexing) и другие технологии, помогающие увеличить эффективность сети и обеспечить отдельного пользователя мобильным интернетом на необходимой для 5G скорости. В-третьих, софтверная часть также подвергнется изменениям – большее значение получат NFV и SDN.

Сейчас технологические компании активно разрабатывают собственные решения в данных направлениях. К 2020 году операторы уже смогут понять, какие возможности открывают им те или иные вендоры, и с учетом особенностей своей абонентской базы, топографии населенных пунктов, требований регулятора и доступных частот должны будут выбрать нужные им решения.

Что будет после внедрения 5G

5G, как подчеркивают эксперты, это не просто эволюция – это скорее революция.

После полномасштабного внедрения 5G мобильный Интернет вполне сравняется со стационарным по охвату и по скорости. Интернет вещей получит необходимый масштаб и превзойдет по количеству подключений Интернет людей. Появится основа для Интернета всего (Internet-of-Everything), т.е. пользователи смогут взаимодействовать с огромным количеством новых данных – от показателей автоматического транспорта в городе до постоянно работающих медицинских датчиков на своем теле.

Вероятно, появятся отдельные проекты по интеграции стационарного и мобильного Интернета для бесшовного перехода пользователей между ними. Выбор частот для 5G может сыграть свою роль и здесь. Так, для сетей WiGig (Wi-Fi с пропускной способностью от 1 Гбит/с) выбраны частоты в диапазоне 30-100 ГГц, т.е. те же, что могут использоваться и для 5G.

Потенциально одна и та же антенна в смартфоне может принимать сигнал как 5G, так и WiGig. Если зарезервировать для WiGig и 5G близкие частоты, то можно будет сократить количество компонентов в телефоне и принципиально изменить модель поведения пользователей. Им не нужно будет думать, к чему подключаться – к мобильному Интернету или Wi-Fi, переключение будет происходить автоматически.

Естественно, развитие мобильной связи не закончится с внедрением 5G. Далее встанет вопрос о переходе на скорости до 100 Гбит/с. А для этого понадобятся уже новые частоты. Многие технологические компании и исследовательские институты уже рассматривают возможность разработки под эти цели диапазона в 1ТГц и выше.

Но пока приоритетом остается внедрение 5G. Операторам уже сегодня стоит готовится к тому, что с переходом на новое поколение связи изменяться как требования к базовым станциям и пользовательским устройствам, так и к услугам и продуктам оператора. Каждое направление в большом процессе перехода к 5G потенциально может быть использовано оператором для улучшения собственных показателей: технологических, пользовательских и финансовых.

Поиск наилучшего решения для 5G позволит операторам не только остаться на плаву, но и извлечь из грядущей революции собственные дивиденды. А выбор правильных частот для 5G может серьезно поспособствовать успеху оператора на пути к поставленным целям.

Оставайтесь на связи!