Встречаем связь 5G

Пока в Беларуси только-только запустили беспроводную передачу данных по технологии 4G, в самых технологически развитых странах мира уже обсуждается переход к технологиям 5G. Что же это такое? Со стороны многим кажется, что 5G – это просто более быстрый мобильный интернет. Действительно, новый стандарт может дать скорость в 10 раз больше, чем у кабельного доступа.

Но на самом деле сам по себе столь быстрый интернет рядовому пользователю просто не нужен. Реальные потребности, даже такие, как онлайн-просмотр качественного видео на смартфоне или планшете, с лихвой обеспечиваются технологией 4G (LTE).

5G открывает большие перспективы для следующих технологических поколений – для «интернета вещей», для подключенных к Сети и самоуправляемых автомобилей, для телемедицины и СМИ нового поколения – и так далее. Кроме того, бум мобильных устройств в последние годы показал, что в ближайшее время изменится сама концепция использования интернета. Многие пользователи все реже и реже сталкиваются с таким понятием, как веб-адрес сайта, – необходимые сервисы уже есть в их смартфонах, а предоставление этих сервисов и доставка контента могут осуществляться с любого сервера. И здесь технологии 5G также окажутся востребованы – пусть и не сегодня.

Участники 5G-«авантюры»

С точки зрения телеком-бизнеса, важным моментом является то, кто создаст ажиотаж вокруг 5G и возглавит его. Так, южнокорейский оператор SK Telecom планирует использовать для этого зимнюю Олимпиаду 2018 года в южнокорейском Пхенчхане, а Nokia и японский оператор NTT DoCoMo – летнюю Олимпиаду 2020 года в Японии, где они собираются предоставить участникам и посетителям первые услуги в формате 5G.

Недавно соглашения о совместном развитии сетей 5G достигли Евросоюз и Китай. КНР согласилась вложить €315 млрд в развитие соответствующих технологий и инфраструктуры. Также ЕС представил план, по которому предполагает потратить €50 млрд на развитие 5G-сетей до 2020 года. Ранее ЕС достиг подобных соглашений с Японией и Южной Кореей. Сегодня эти страны – лидеры по проникновению 4G-сетей с показателями 90 и 97% соответственно.

А буквально неделю назад глава Nokia Раджив Сури заявил, что компания намерена начать продажи оборудования для развертывания сетей 5G уже в 2017 году. По его словам, сети нового поколения заработают раньше, чем ожидалось, однако 5G требует значительных финансовых вложений и модернизации оборудования. По его прогнозу, пик спроса на оборудование 5G придется на 2020 год.

В свою очередь, еще в начале февраля шведская Ericsson анонсировала четыре новых решения, предназначенных для подготовки сетей к запуску технологий связи пятого поколения. Также к 2020 году сетью пятого поколения планирует обеспечить пользователей австралийская телеком-компания Telstra, которая ведет собственные разработки в сфере 5G.

Что такое 5G?

Предполагается, что когда сеть 5G станет стандартом и будет повсеместно распространена, она сможет поддерживать обмен информацией на скоростях, в сотни раз превышающих возможности 4G-сетей. Так, в отдельных случаях скорости 5G внутри зданий могут превышать 10 гигабит в секунду; в условиях города речь идет о 100 мегабитах в секунду; в остальных районах, включая малонаселенную сельскую местность как в развитых, так и развивающихся странах, скорости передачи данных должны быть не ниже 10 мегабит в секунду.

Новая технология позволит абонентам просматривать онлайн-контент, требующий подключения на больших скоростях, например, 3D-фильмы высокого разрешения, прямую трансляцию видео сверхвысокой четкости (разрешение 3840 на 2160 или 7680 на 4320 пикселей в зависимости от стандарта). Главное преимущество 5G заключается в способности эффективно адаптироваться под широкий спектр требований, предъявляемый новыми приложениями.

Однако более важно то, что сети связи пятого поколения (5G) объединят в единую инфраструктуру миллиарды сенсоров, бытовых приборов и дистанционно управляемых механизмов. Как говорит Юха-Пекка Такала, глава региона Восточная Европа в Nokia Networks, сети связи пятого поколения будут отличаться значительно более высокой пропускной способностью, обеспечивать передачу намного больших объемов данных с намного меньшей задержкой, что сделает возможным реализацию целого ряда новых услуг и приложений. По его мнению, значительное распространение получит подключение устройств к сети, способных устанавливать миллиарды соединений (концепция Internet of Things, IoT). Эти технологические новшества изменят облик экономики в целом, поскольку для реализации потенциала сетей 5G понадобится выстраивание целостной экосистемы. Преобразования коснутся не только сектора IТ и телекоммуникаций, но и других отраслей экономики – автомобильной индустрии, развлечений, сельского хозяйства. Технологические особенности 5G сделают возможным применение целого ряда новых приложений, реализация которых на сетях предыдущих поколений была невозможна.

Хороший пример – самоуправляемые автомобили и их разновидность – беспилотные электрокары. В такой машине (а их испытания уже вовсю идут в США, Европе и Японии) множество сенсоров считывают информацию о дорожной обстановке, и на основе этих данных управление поездкой осуществляется в автоматическом режиме. В сетях 4G реализовать все это сложно, так как задержка сигнала слишком велика, чтобы управлять автомобилем в режиме реального времени. Пример из другой области – удаленный мониторинг состояния организма человека с помощью специальных сенсоров, информация с которых оперативно поступает к врачам, позволяя следить за состоянием пациента 24 часа в сутки.

Если рассматривать 5G с чисто технологической точки зрения, то сети связи пятого поколения предполагают значительно более высокие скорости передачи данных и низкие задержки передачи информации. Если в LTE предел скорости при загрузке данных составляет до 1 Гб/сек, то у технологии 5G этот показатель будет на порядок выше. В октябре 2015-го Nokia показала прототип оборудования, в котором пиковая скорость передачи данных составила 19 Гб/сек, что позволяет за считанные секунды скачивать даже тяжелое видео в формате Full HD. При этом задержка передачи информации составляет менее 1 миллисекунды, для сравнения, в сетях LTE задержка составляет 10-20 миллисекунд.

Сегодня главная проблема зарождающейся 5G-индустрии – вопрос стандартизации новой технологии. В 2015 году международная телекоммуникационная ассоциация 3GPP, которая ранее стандартизировала LTE, UMTS и GSM, начала работы по стандартизации 5G. Планируется, что процесс стандартизации завершится к 2019 году. Однако в компании Nokia полагают, что к 2017-2018 годам технология 5G будет готова к пред-коммерческому запуску, то есть с ее стандартизацией стоит поторопиться.

Кроме того, нужно учитывать, что 5G – это не замена 4G, а надстройка над инфраструктурой четвертого поколения, поэтому переходу на 5G должно предшествовать широкое развертывание сетей LTE. Дальше всего в этом направлении ушли Корея и Япония, где покрытие LTE превышает 90%. Вполне логично, что именно в этих странах были анонсированы первые проекты 5G. Кроме того, клуб будущих владельцев сетей пятого поколения пополнил американский оператор Verizon, который обещает построить первые 5G-сети в отдельных городах США уже в 2017 году.

Хуже обстоят дела в Европе, где правила регулирования телекоммуникаций значительно различаются от одной страны к другой. Пять лет назад выручка европейских операторов в два раза превышала выручку операторов на рынке США, а сейчас американский рынок вырвался вперед благодаря более активному внедрению сетей LTE, в которых абоненты потребляют больше трафика. Для преодоления разрыва участникам Европейского союза необходимо выработать единые требования к телекоммуникационной отрасли, уменьшить фрагментацию, сформулировать общие правила распределения радиочастот. Для этого Еврокомиссия разработала Стратегию единого цифрового рынка (Digital Single Market Strategy), которая устанавливает единые требования для операторов связи и игроков телекоммуникационного рынка.

Технологические проблемы

С точки зрения технологии связи суть 5G заключается в том, чтобы выделить под нужды широкополосного мобильного доступа миллиметровые частоты свыше 24 ГГц, что позволит достичь скоростей передачи данных свыше 10 Гбит, то есть более чем в 10 раз быстрее соединения по оптико-волоконному кабелю. Впечатляющие показатели, если учесть, что не так давно высокое проникновение гигабитного интернета в стране было предметом особой гордости.

Однако, по мнению отраслевых экспертов, сети 5G должны обеспечивать не только мобильную связь и доступ пользователей в интернет – это, как раз, в последнюю очередь. Основные же сферы применения – интернет вещей, носимые гаджеты, банковский и промышленный интернет, устройства виртуальной и дополненной реальности. Все эти потребители требуют разного уровня качества доступа, его скорости и уровня безопасности данных. Например, фильм в высоком разрешении должен идти без задержек, а накопленные данные с датчиков устройств, подключенных к интернету вещей, могут быть переданы с существенно меньшей скоростью. При этом для банковских данных потребуется выделить больше вычислительных ресурсов для сильного шифрования. Для этого могут быть задействованы разные частоты и разные «слои» каналов передачи данных, при этом физически это будет одна и та же сеть.

Еще одна проблема состоит в том, что в интегрированной телекоммуникационной сети должна быть реализована возможность «вертикальной передачи», то есть способности устройств работать одновременно во многих сетях (включая 2.5G, 3G, 4G, Wi-Fi и другие), мгновенно переключаясь между ними незаметно для пользователя.

«Сеть должна сама выбирать технологию для предоставления услуги в зависимости от того, где пользователь находится, – говорит Тьерри Клайн, руководитель программы исследований в области энергообеспечения сетей Bell Labs в Alcatel-Lucent. – Например, если пользователь дома и ему нужно что-то найти в интернете, удобнее использовать Wi-Fi, если нужно сделать звонок – то уже 3G. Сеть адаптируется под запросы пользователя, оптимизирует соединение и выбирает из нескольких вариантов доступа нужный в данный момент. То же касается и приложений: сеть определяет, какое соединение оптимальнее использовать для работы определенного сервиса или приложения».

SK Telecom и Ericsson удалось соблюсти все эти требования и представить рабочий прототип, который теперь требует сертификации. Россия также предпринимает шаги по усилению своего влияния в области развития 5G. В конце сентября 2015 года она предложила Международному союзу электросвязи стандартизировать для сетей 5G диапазоны частот 4440-4500, 4800-5000 и 5925-6425 МГц, широко используемые в России.

Тем временем в США развитие 5G сталкивается с трудностями из-за того, что значительная часть радиочастотного спектра принадлежит различным государственным службам и на выделение частот требуется время. Кроме того, государство полагается на рыночную модель и саморегулирование в отрасли, а не на выделение финансирования, как в ЕС, Китае и других странах. Отчасти этот подход реализуется: крупнейший американский провайдер Verison уже инвестирует в развертывание 5G-сети на территории страны. При этом отраслевые организации выражают обеспокоенность тем, что США могут отстать в гонке технологий.