Всем привет! Телекомовское направление является одним из главных для «Техносерва», а потому решили подискутировать сегодня о текущих трендах телекома и его тенденциях.

Не так давно началась разработка целого семейства технологий и соответствующих стандартов для сетей мобильной связи пятого поколения, известного в научных кругах как IMT-2020, а в более широких – как 5G. Однако за последние четверть века ни одна самостоятельная сотовая сеть с рабочей частотой выше 2,1 ГГц коммерческого успеха не имела и экономически состоятельной не оказалась.

Так что же происходит в 5G – перспективы, технологии, надежды, обещания, достижения – и что в итоге нас будет ждать после LTE? Со всеми этими вопросами разбираемся ниже.

Голографические перспективы

Сегодня развитие обещанных к 2020 г. сетей 5G во многом связывается с работой в радиочастотных диапазонах до 80 ГГц, а именно: 24,25--27,5 ГГц; 31,8--33,4 ГГц; 37--40,5 ГГц; 40,5--42,5 ГГц; 45,5--50,2 ГГц; 50,4--52,6 ГГц; 66--76 ГГц и 81--86 ГГц. 3 апреля 2017 г. может войти в историю как день, когда был совершен первый в мире голографический видеозвонок с использованием сетей 5G, работающих в диапазоне 28 ГГц (т.е. практически на миллиметровых волнах). Осуществили этот видеовызов операторы Verizon и KT Corporation. Как сообщали разные источники, в ходе демонстрации сотрудник KT провел видеовстречу с сотрудником Verizon, который появился в качестве голограммы на мониторе в здании штаб-квартиры KT. По заявлениям в прессе, «это был первый в мире успешный межсетевой обмен данными в сетях 5G». KT разрабатывает технологию голографических онлайн-звонков как один из флагманских мультимедийных сервисов на базе сетей 5G и намеревается также запустить 360-градусные онлайн-трансляции в виртуальную реальность.

Трудно спорить с тем, что именно с голографическими сервисами связаны сейчас надежды всего прогрессивного человечества, но, помнится, лет этак 20 назад нас уже заманивали «убойными видеозвонками» в сетях 3G. Последние так и не стали чем-то выдающимся, а прославились сети 3G (после длительной модернизации) просто передачей данных. Как заметил однажды Станислав Ежи Лец, в действительности все не так, как на самом деле. Поэтому, если перевести приведенную выше новость на технический язык, то вопреки тому, что могло показаться, на самом деле та самая голограмма, скорее всего, была передана по трансконтинентальному волоконно-оптическому каналу, на обоих концах которого были организованы радиоинтерфейсы диапазона 28 ГГц. Что, в общем-то, ничего особенного не доказывает, если не говорить о расположении этих радиоинтерфейсов, протяженности, наличии в сети других абонентов и пр.

Все выше и выше

Вспомним также, что почти 20 лет назад поднималась волна сетей LMDS (26--28 ГГц) и MVDS (40,5--43,5 ГГц), которая разбилась отнюдь не только о неготовность производителей организовать высокоскоростную передачу данных. Ничем выдающимся не закончились также истории с сетями WiMAX, работающими в диапазоне 3,5 ГГц. Был еще ряд неудачных проектов, которыми в основном занимались не «признанные мобильные операторы», а те, кто дерзал их где-то в чем-то обойти. Однако не обошел, и все доходы так и остались у мобильных операторов.

Так что сейчас происходит с 5G? Поставщики оборудования демонстрируют фейерверки достижений. Вот Ericsson вместе с SoftBank тестируют сеть в 28 ГГц. Telenor и Huawei провели демонстрацию сети пре-5G, работающую в Е-диапазоне (71--76/81--86 ГГц) с пиковой скоростью передачи данных 70 Гбит/с. Федеральная комиссия по связи США (FCC) рассматривает возможность выделения под 5G диапазонов 28, 37, 39 и 64--71 ГГц. Похоже, скоро заживем… Заодно и FCC получит с радиочастотных аукционов свои очередные миллиарды.

Физика против

А что нам говорит физика? Она, как обычно, против нас. Дальность действия быстро снижается с ростом несущей частоты, да еще атмосферные потери вносят свою лепту. Озвученная упомянутыми выше компаниями реальная дальность в 200 м для 28 ГГц на еще более высоких частотах превратится в десятки метров и меньше (причем, как показывает практика, в реальных городских условиях все работает существенно хуже, чем в лаборатории). То есть фактически сети 5G будут хороши в большом или малом помещении, где еще нет Wi-Fi/абвгдеё… и нет проводных каналов. Похоже, для создания интернета вещей сами «вещи» придется «вытаскивать» поближе к базовым станциям, причем желательно на прямую видимость, чтобы не устанавливать миллионы базовых станций, соединенных между собой оптическим транспортом на 100 Гбит/с.

А, быть может, все гораздо проще, и сверхвысокочастотная 5G — это просто последняя надежда на очередные супердоходы поставщиков оборудования мобильной связи? И если вдруг удастся втянуть в игру операторов, то жизнь снова удалась на много лет вперед. И неспроста развертывание инфраструктуры 5G только что было с энтузиазмом подхвачено правительством Москвы. В самом деле, инвестиции на ее создание нужны немалые, да и каждую базовую станцию надо подключить исключительно высокоскоростным каналом (к тому же в городах развернулась серьезная борьба за укладку кабелей в весьма недешевую землю), поэтому желающих поучаствовать в этом процессе за деньги мобильных операторов появится еще немало. Возможно, скоро даже создадут какую-нибудь инновационную тротуарную плитку с встроенной базовой станцией 5G, что позволит с легкостью решать телекоммуникационные проблемы при любой городской застройке.

Блеск и нищета блестящих демонстраций

Однако в 5G не запрещено обращаться и к низким радиодиапазонам. Вот только что Nokia объявила об успешном осуществлении вызова в сети LTE, работающей в 600 МГц. Компания употребила радиоканал шириной 20 МГц и коммерчески доступное оборудование, включая LTE eNodeB и тестовый терминал. Была достигнута максимальная пропускная способность в 387 Мбит/с. Указанные испытания, кстати, совпали по времени с завершением аукциона, проводимого FCC для распределения частот в диапазоне 600 МГц для использования операторами мобильной связи. Физика здесь — союзник, и потому ожидается, что диапазон 600 МГц позволит существенно улучшить LTE-покрытие за городом, прежде всего за счет большего размера сот. В то же время этот диапазон можно задействовать для улучшения пользовательского опыта в городских районах — за счет наращивания емкости и реального улучшения качества покрытия в помещениях, не говоря уже о радиотехнологиях для интернета вещей. В общем, это точно работать будет.

А все блестящие демонстрации последних месяцев в области 5G с гигабитами и десятками гигабит в прямом и обратном каналах, большая часть из которых проводится на несущих частотах 28 ГГц, 38 ГГц, 60 ГГц, по определению означают работу внутри помещений с эффективными радиусами микро/нано/пико/фемтосот порядка десятков-сотен метров и в условиях прямой видимости. Даже использование новейших методов повышения спектральной эффективности вплоть до теоретического предела, типа Polar OFDM или Sparce Codes, а также матриц MIMO класса 8 х 8 не в состоянии компенсировать особенности распространения радиоволн в миллиметровом диапазоне. Кроме того, еще раз напомним, что любая фемтосотовая сетевая инфраструктура требует таки обеспечения каждого хот-спота 5G индивидуальным оптоволоконным каналом связи с очень высокой пропускной способностью.

Когда же речь заходит о максимально эффективном и экономичном покрытии открытых пространств, дорог, элементов инфраструктуры и внутренности зданий, то приходится обращаться к старому доброму диапазону ниже 6 ГГц. Эмпирическим доказательством этого тезиса служит печальный и общеизвестный, но старательно игнорируемый некоторыми маркетологами рыночный факт — за последние четверть века ни одна самостоятельная сотовая сеть с рабочей частотой выше 2,1 ГГц (это верхняя граница для сетей 3G/WCDMA) коммерческого успеха не имела и экономически состоятельной не оказалась. Напротив, когда сетям LTE разрешили использовать диапазоны 1800 МГц, 900 МГц и ниже, они буквально за несколько лет завоевали мир.

А, может быть, в этом и заключается та самая «сермяжная правда» про будущее 5G? Люди, будьте бдительны…

Авторы публикации:
Александр ГОЛЫШКО, системный аналитик ГК «Техносерв»
Виталий ШУБ, заместитель генерального директора, бизнес-направление «Телеком», IPG Photonics Russia (НТО «ИРЭ-Полюс»)

Статья была опубликована в журнале «ИКС».