Эффективная эволюция сетей от 4G к 5G: как построить архитектуру, которая окупится

Крупнейшие российские операторы на протяжении последних лет проводили пилотные проекты и запускали частные сети 5G, ожидая решения регулятора о выделении частотного диапазона, необходимого для полноценного коммерческого запуска. 31 августа состоялось заседание Государственной комиссии по радиочастотам, на котором было решено предоставить операторам «большой четверки» возможность разворачивать сети 5G в уже имеющихся у них диапазонах частот LTE (4G). Также им дополнительно предоставили по 90 МГц в полосе 4,63-4,99 ГГц без проведения аукционов. Сети 5G NSA (Non-Standalone) уже появились в городах-миллионниках, но это только начало масштабной трансформации. Следующий этап будет связан с запуском 5G SA (Standalone) и всех возможностей, которые дает архитектура автономной сети.

Сегодня перед операторами фактически стоят два пути развития сети 5G, которые можно условно обозначить как революционный и эволюционный.

Эволюция или революция?

Революционный сценарий предполагает ускоренную модернизацию с полной заменой ядра сети и радиочасти на горизонте одного-двух лет. Такой формат позволяет быстрее выйти на полноценную архитектуру 5G SA, упростить ИТ-ландшафт, минимизировать присутствие устаревшего оборудования и программных компонентов. Однако он сопряжён с существенными капитальными затратами, высокой нагрузкой на операционные команды и рисками для устойчивости сервисов в период миграции.

Кроме того, для сетей пятого поколения до сих пор не появилось прорывное приложение, которое определяет ценность технологии для пользователя и оправдывает большие инвестиции. В предыдущих поколениях все было иначе: 1G дала голос, 2G — текст, 3G — мобильный интернет, 4G — видео. Для 5G однозначного драйвера пока нет, что также означает риск для бизнеса при революционном переходе. 

Не стоит забывать и о том, что полный уход от унаследованных (legacy) технологий требует времени. В сети все еще присутствуют устройства и сервисы, которые включены в основные бизнес-процессы компаний и «заточены» под работу в сетях предыдущих поколений. Это датчики интернета вещей (IoT), счетчики, терминалы оплаты, системы безопасности. Перенести их мгновенно в новую сеть невозможно — требуется аккуратный, продуманный вывод частот из-под старых технологий (рефарминг) и поэтапная миграция. Кроме того, необходимо дождаться обновления парка пользовательских устройств — когда появится достаточное количество телефонов, способных работать в частотных диапазонах, выделенных на конкретной территории.

Эволюционный подход, напротив, строится на поэтапной трансформации с сохранением обратной совместимости и использованием существующей инфраструктуры. Постепенный ввод опорной сети пятого поколения (5G Core), модернизация транспортной сети и поэтапная виртуализация функций позволяют распределить инвестиции во времени, снизить технологические и операционные риски, а также обеспечить непрерывность услуг для абонентов. 

Эволюционная модель сегодня выглядит наиболее рациональной для российского рынка. Поэтапный подход используется во всем в мире, в том числе потому, что игроки хотят иметь более точное представление об окупаемости 5G. Он позволяет осуществлять переход по мере понимания реальной экономической эффективности замены ядра, изучения кейсов и стратегий использования 5G SA в мировой практике. 

Путь трансформации

Эволюционный путь развития можно условно разделить на три этапа.

Первый этап уже начался в России — это переход от 4G к 5G NSA. Он предполагает использование существующего опорного ядра 4G (EPC) с добавлением базовых станций 5G New Radio (NR) и поддержки двойного подключения, когда устройство одновременно держит связь с 4G- и 5G-секторами. Главное преимущество NSA — возможность достаточно быстро запустить 5G без необходимости перестраивать все ядро сети. Режим позволяет повысить скорость соединения, однако не поддерживает возможности, открывающие новые сценарии монетизации: слайсинг, сверхнизкую задержку, маршрутизацию для периферийных вычислений (edge computing) и гибкое управление качеством сервисов (QoS).

По мере появления кейсов и формирования стратегии можно планировать второй этап — переход к 5G SA, где и радиочасть, и ядро сети построены по стандартам пятого поколения. Ядро здесь строится по нативным облачным принципам (cloud-native: контейнеризация, микросервисы) и использует сервис-ориентированную архитектуру (SBA — Service-Based Architecture). Именно режим SA открывает доступ к полным возможностям 5G: слайсингу, гарантированному качеству сервиса на уровне потока (5QI), поддержке периферийных вычислений через динамический выбор UPF, сверхнизкой задержке для индустриальных кейсов и монетизации через API.

Третий этап развития сетей — 5G-Advanced. Он включает построение радиосети, которая изначально проектируется для работы с ИИ (AI-Native), внедрение технологий Multi-TRP для снижения интерференции в плотной застройке, механизма L4S для обеспечения сверхнизкой задержки в XR и облачном гейминге. Для российских операторов 5G-Advanced — это скорее задача отдаленного будущего. Масштабное внедрение 5G NSA и SA ожидается к 2028–2030 годам, а 5G-Advanced и 6G – уже после 2030 года.

Чем выгоден 5G SA

Доходы телеком-операторов по всему миру стагнируют. Согласно отчету PwC, выручка от телеком-услуг в мире будет расти до 2029 года со среднегодовым темпом около 2,8%. Реализовать новые платные сценарии и тем самым поддержать маржинальность бизнеса позволяет именно 5G SA.

Одно из ключевых преимуществ 5G SA — технология сетевых слайсов, позволяющая «нарезать» единую физическую сеть на логически изолированные сегменты с разными параметрами качества (QoS/SLA) для разных сервисов. Например, один слайс можно оптимизировать для сверхнадежной связи с минимальной задержкой (URLLC), другой — для подключения большого числа датчиков интернета вещей (mMTC), а третий — для традиционного высокоскоростного мобильного интернета (eMBB). Для оператора это означает переход от продажи объема трафика к продаже гарантированного уровня качества связи для различных задач и категорий клиентов.

Архитектура монетизации

Оператор не сможет превратить новые технологические возможности сети в выручку без соответствующих систем монетизации и управления. Чтобы технологии 5G начали приносить деньги, нужна автоматизированная система расчета (BSS), а также единый контур решений, работающих с ней в связке и транслирующих бизнес-правила на уровень сети в режиме реального времени. 

Во-первых, полностью меняется подход к маршрутизации запросов. В сетях четвёртого поколения для этого используется протокол Diameter и, в частности, узел DRA — Diameter Routing Agent. В опорной сети пятого поколения (5G Core) применяется сервис-ориентированная архитектура, в которой взаимодействие между сетевыми функциями происходит через сервисные интерфейсы. Поэтому вместо DRA появляется SCP — Service Communication Proxy.

Это важный узел 5G Core: он отвечает за маршрутизацию запросов между сетевыми функциями, обеспечивает их взаимодействие и помогает управлять сигнальным трафиком в распределенной архитектуре. При этом меняется не только сам элемент маршрутизации, но и протокольный стек, на котором строится взаимодействие внутри ядра сети.

Второй важный момент — переход к конвергентной тарификации (чарджингу), когда все услуги, типы сетей и способы оплаты объединяются на единой платформе, а расчет стоимости ведется в режиме реального времени. В 5G практически вся тарификация должна быть максимально приближена к моменту потребления услуги: система должна понимать, какой ресурс использовал абонент, в каком объеме и на каких условиях. 

Наконец, обновления потребует система управления политиками (Policy Control). Вместе с чарджингом она позволит эффективно управлять новыми возможностями 5G — слайсингом, приоритизацией трафика, качеством обслуживания и услугами, построенными на их основе. Оператор сможет не просто создавать отдельный сетевой слайс, но и задавать для него конкретные правила обслуживания, связывать их с тарифом и контролировать исполнение этих условий в режиме реального времени.

Опыт и технологии для комфортного перехода 

Теперь, когда 5G NSA уже запущен, перед операторами стоит задача определения ключевых сценариев для дальнейшего внедрения автономной сети. Среди наиболее востребованных сценариев, которые удалось выявить благодаря пилотным проектам частных сетей 5G — автоматизация производства, управление автономной техникой на добывающих предприятиях, а также мониторинг грузов, оборудования и складских операций в режиме реального времени. Например, МегаФон и АО «Апатит» недавно объявили о запуске проекта по созданию частной сети 5G для обеспечения работы беспилотной карьерной техники в Заполярье.

В процессе внедрения операторы могут опираться не только на собственный опыт, но и на проверенные технологии российских вендоров, таких как Nexign. У нас есть опыт реализации проектов в разных регионах, включая страны Центральной Азии, где наши решения используются для развития сетей пятого поколения. Например, с помощью конвергентной системы тарификации Nexign Converged Charging крупный оператор СНГ Ucell смог реализовать сценарий привлечения абонентов в удаленных и сельских районах через услуги фиксированного беспроводного доступа (FWA). В рамках пилота были протестированы онлайн-тарификация FWA и бесшовное продолжение тарификации при переключении абонента в 4G. Nexign Converged Charging включает как функциональность 5G CHF (Charging Function), так и расширенные возможности для полной конвергенции — объединения тарификации и монетизации различных услуг и типов сетей в едином контуре.

В свою очередь, для работы сетевого слайсинга необходимы гибкое управление политиками, точная настройка параметров качества сервисов и высокая отказоустойчивость сети. Для решения этих задач у нас есть Nexign PCF (Policy Control Function) и Nexign SCP (Service Communication Proxy). В этой модели Nexign Converged Charging позволяет учитывать характеристики выделенных сегментов и формировать индивидуальные предложения для абонентов с разными требованиями к скорости, задержке и приоритету трафика.

Долгосрочные инвестиции

Эволюционный путь от 4G к полноценной 5G-сети — это стратегия выживания телеком-операторов в условиях стагнации потребительского рынка и экономической нестабильности. При этом, чтобы снизить расходы на поддержание нескольких поколений связи, участникам рынка предстоит двигаться в сторону создания конвергентной программной платформы, где сетевые функции будут разворачиваться на единой инфраструктуре без дублирования вычислительных мощностей для разных поколений.

Платформа, построенная сегодня на основе сервис-ориентированной архитектуры и нативных облачных принципов, станет фундаментом не только для монетизации 5G, но и для внедрения новейших технологий. Если правильно подойти к этому сейчас, операторам не придется перестраивать сеть через 5–7 лет — они плавно эволюционируют к следующему поколению связи, без колоссальных затрат времени и средств.

Читать статью