Разделяя сигнал и шум
Роман Химич - 25 Апр, 2019
Всемирный мобильный конгресс (MWC) в Барселоне наглядно продемонстрировал, что технологии пятого поколения уже покинули стены исследовательских центров. В ходе Конгресса лидер рынка, китайская компания Huawei, сообщила о наличии у неё 35 коммерческих контрактов и успешной отгрузке 70 тысяч базовых станций для 5G-сетей по всему миру. До конца 2019 года к 5G-первопроходцам — США и Южной Корее, — присоединятся ещё 16 стран.
Уже сейчас возможность планомерно развивать 5G является настолько важной, что объявленный в прошлом году крестовый поход США против Huawei де-факто провалился. Даже ближайшие союзники США в лице Новой Зеландии и Великобритании отказались от попыток закрыть национальные рынки для китайских производителей. Первые пилотные проекты готовятся к запуску и в нашей стране. Производители оборудования по привычке обещают исполнение всех желаний, едва ли не звезду с неба. Стоит навести резкость на реальные возможности нового поколения технологий, отделив полезный сигнал от шума.
Что нам обещают
Производители заявляют 5G как фундамент следующей индустриальной революции. Во-первых, 5G-сети позиционируются как универсальное решение, функционально идентичное решениям на основе фиксированных сетей, в том числе оптических. Иными словами, всё то же самое, только без проводов и несколько дороже. Во-вторых, 5G должно создать условия для расцвета множества инновационных услуг, от беспилотных автомобилей до дистанционной хирургии.
Чтобы всё это было возможным, 5G-сети должны совершить даже не шаг, а скачок вперёд по сравнению с 4G:
скорость передачи данных для отдельного абонента — до 20 Гбит/сек вместо десятков, редко сотен Мбит/сек;
ёмкость отдельной базовой станции — до сотен Гбит/сек вместо сотен Мбит/сек;
задержка сигнала — менее 1 мсек вместо 20-40 мсек;
количество абонентов — до 1 млн. на 1 кв. км.
5G-сети должны демонстрировать просто фантастическую гибкость, обслуживая абонентов с принципиально разными, в том числе экстремальными запросами. И всё это должно быть не менее безопасно, нежели традиционные сети на основе оптики и не быть разорительным для кошелька.
Посмотреть вложение 1
Евросоюз рассматривает 5G как основной инструмент построения «Гигабитного общества» (Gigabit society). До 2025 года все значимые публичные места вроде школ, транспортных хабов и административных учреждений должны быть подключены к Интернету на скорости не менее 1 Гбит/сек. Каждое домохозяйство независимо от месторасположения должно иметь возможность подключения на скорости не менее 100 Мбит/сек. с возможностью увеличения до 1 Гбит/сек. Вся урбанизированная территория вместе с основными авто- и железнодорожными магистралями должны иметь 5G-покрытие. И всё это за какие-то 56 млрд. евро.
5G должен дать сильнейший толчок развитию «Интернета вещей» (IoT). Стоит отметить, что уже сейчас в Китае находятся в эксплуатации сети IoT по-настоящему эпических масштабов. В г. Иньтан сеть из 2 млн. счётчиков воды сократила потери вдвое, с 20% до 10%, что составляет порядка 2 млн. тонн воды в год. В ожидании бума один только Huawei нарастил отгрузки микросхем для IoT с 2 млн. в 2017 году до 15 млн в 2018 и ожидает 100 млн. по итогам 2019 года.
Скорость, пропускная способность, ёмкость
Критический взгляд на перспективы пятого поколения основывается на хорошо известных проблемах предыдущих четырёх. Первое, что приходит в голову — производители оборудования по-прежнему мешают в кучу разные метрики, безбожно приукрашивая действительность. Когда мы читаем про неимоверные десятки гигабит в секунду передачи данных на абонентское устройство, на самом деле речь идёт о пропускной способности (ёмкости) отдельно взятой базовой станции, точнее, её отдельного сектора (антенны, если сильно упростить). В случае единственного абонента в зоне покрытия всю это пропускную способность он сможет утилизировать единолично, получая вот эти самые красивые цифры. Да и то если такие скорости поддерживает абонентское оборудования. Очевидно, что такой сценарий совершенно не то, что интересно операторам. Поэтому в «живой» сети усреднённые показатели скорости доступа всегда намного меньше, как это происходит и в 3G/4G сетях.
Вторая проблема тесно связана с первой. Чтобы задействовать без преувеличения фантастическую пропускную способность 5G, необходимо как-то доставить эти самые десятки Гбит/сек до каждой базовой станции (БС). Для сравнения сейчас 4G БС украинских операторов редко задействуют на полную мощность даже гигабитное подключение. Чтобы предоставить абонентам такие впечатляющие скорости передачи необходимо использовать частоты в диапазоне 28 ГГц и выше. Операторские антенны придётся ставить каждые несколько десятков метров, на порядок чаще, нежели даже в случае 3,5 ГГц LTE-сетей. И к каждой антенне необходимо будет подвести 100 Гбит/сек оптический канал.
Обещая абонентам избавить их от проводов, операторы будут вынуждены резко нарастить плотность собственных кабельных сетей. На практике это будет означать отказ от погони за рекордными показателями.
Третья значимая проблема — это частоты. Для достижения рекордных значений необходимо не менее 200 МГц частот. В нынешних реалиях это означает наличие единственного оператора, т.е. заведомо нереалистичный сценарий. Успех 5G напрямую зависит от серьёзных изменений в регулировании спектра. Насколько масштабными в итоге окажутся эти изменения — вовсе не очевидный вопрос.
Архитектура
Технологии пятого поколения обещают без преувеличения потрясающие возможности как для абонентов, так и для операторов сетей. Масштаб задач, которые стоят перед разработчиками и производителями оборудования, превосходит всякое воображение. Стоит напомнить, что 5G это не только новый радиоинтерфейс и другие аспекты, заметные абонентам. Речь идёт о множестве инновационных решений для самых разных сценариев использования, включая экстремальные, о своего рода технологическом конструкторе.
Не стоит удивляться, что начало коммерческой эксплуатации 5G-сетей происходит параллельно с «допиливанием» и самого стандарта, и необходимого оборудования. Первые коммерческие 5G-сети в США пока что сосредоточены на предоставлении услуги фиксированного беспроводного доступа («последней мили», Fixed Wireless Access). Такие услуги наименее сложны в техническом плане, их проще всего продать. Не случайно руководящие документы Евросоюза содержат утверждения наподобие «фиксированный беспроводный доступ критичен для демонстрации состоятельности технологии 5G».
На MWC производители и операторы вытащили из загашников едва ли не все свои любимые, но уже довольно потёртые погремушки. Обращало внимание то, что сплошь и рядом аббревиатурой 5G пытались привлечь внимание к решениям, нейтральным в части технологий передачи данных. Например, на стенде японского оператора DoCoMo демонстрировался совместный с Hitachi проект передвижной операционной.
Решительно непонятно, какие уникальные возможности для подобной задачи обеспечивает именно 5G. Заявленные требования по скорости передачи обеспечиваются существующими технологиям, время задержки несущественно ввиду особенностей работы хирурга, стоимость использования радиорелейных, например, линий не является критичной в случае подобных проектов.
Те же мысли вызывали многочисленные решения в части AR и VR. Ничто не мешает использовать для их подключения современные гигабитные Wi-Fi сети. Бутылочным горлышком этих технологий на сегодняшний день являются устройства отображения информации, а не каналы для её передачи.
В целом, многие сценарии использования 5G выглядят недостаточно зрелыми как основа для коммерческой деятельности на массовом рынке.
Сценарии для Украины
Обсуждение перспектив 5G в Украине стоит начать с того, что на сегодняшний день данная технология не упоминается даже в разделе «перспективных» Плана развития радиочастотного ресурса, ключевого нормативного документа в этой сфере. Сдерживающим фактором является отсутствие у операторов понимания того, как они смогу вернуть вложенные в 5G деньги. Прекрасно понимая проблемы своих клиентов, поставщики оборудования предлагают начать им с наиболее простых, наименее рискованных задач. В качестве таковой выступает eMBB (enhanced Mobile BroadBand, усовершенствованный мобильный ШПД), он же FWA, беспроводная «последняя миля».
К сожалению, украинский рынок доступа в Сеть убит годами безудержного демпинга. Операторы накопили огромный и слишком неоднозначный опыт возни на этом рынке, поэтому не станут инвестировать громадные средства в ещё одну беспроводную технологию передачи данных.
Для «Интернета вещей», который заявляется как ещё одна целевая область использования 5G, в Украине пока что достаточно других, более доступных технологий. Широко разрекламированный Министерством инфраструктуры пилотный проект покрытия 5G автодорог при ближайшем рассмотрении оказался очередным мыльным пузырём. Нет ни разрешения на использование частот, ни бизнес-кейса, только неуёмная потребность в дешёвом (бесплатном, скажем прямо) пиаре. Про беспилотные автомобили, гейминг и AR/VR и говорить не приходится — в украинских условиях там попросту нет денег.
Наиболее перспективным выглядит использование 5G на производстве. Речь идёт о развёртывании т.н. частных, непубличных сетей, обслуживающих производственные процессы отдельно взятого заказчика. Для этого в 5G предусмотрен целый ряд инструментов, которые делают подобные решения привлекательными и относительно доступными. По данным шведской Ericsson 90% производств в мире до сих пор полагаются на фиксированные сети. В случае беспроводных решений речь, как правило, идёт о WiFi-сетях. Эти сети имеют ряд проблем с ёмкостью и безопасностью. 5G обещает всё то же самое, что и традиционные фиксированные сети, плюс свобода от проводов и множество дополнительных возможностей.
Уже сейчас производители оборудования по просьбе крупнейших индустриальных групп разворачивают тестовые зоны на предприятиях страны. Этот сценарий интересен тем, что он предполагает появление новых действующих лиц, поставщиков телекоммуникационных услуг (connectivity service provider, CSP). Под этой аббревиатурой скрываются компании, которые готовы взять на себя хлопоты по проектированию, монтажу и эксплуатации приватных 5G-сетей. Это могут быть и сами операторы связи, и отдельные от них структуры вроде интеграторов, локальных провайдеров и т.п.
http://mediasat.info/2019/04/25/razdelyaya-signal-i-shum/
