Спрос на данные и так растет с каждым годом, а в этом году особое ускорение ему придала пандемия, заставив абонентов еще больше пользоваться мобильными сетями, а операторов связи — еще активнее решать вопрос, как удовлетворить потребности клиентов без потери качества передачи данных. Решением проблемы может стать переход в миллиметровый диапазон, который этой весной был выделен в России для сетей 5G. Развитие этой технологии не только позволяет операторам увеличить емкость сетей в больших городах и обеспечить скорость скачивания до 2 Гбит/с, но и открывает новые перспективы для бизнеса и экономики страны.
Фото: https://www.shutterstock.com
Фото: https://www.shutterstock.com
Объем передачи данных через сети мобильной связи растет в среднем на 70% год к году, а на фоне пандемии потребление мобильного интернета в России выросло почти в 1,5 раза, следует из данных Минкомсвязи. Операторы пытаются удовлетворить растущий спрос и сохранить качество передачи данных, но их усилия упираются в законы физики: пропускная способность канала зависит от ширины полосы, а количество полос, которыми располагают операторы, ограниченно.
В России операторы и другие пользователи спектра уже плотно заняли низкий диапазон, который позволяет достигнуть максимального радиуса покрытия. Теперь свободные полосы доступны только в высоком диапазоне, выделение полос в котором позволит увеличить скорость и емкость сетей. В России для сетей 5G Государственная комиссия по радиочастотам выделила частоты миллиметровых волн (24,25–24,65 ГГц). 400 МГц спектра в этом диапазоне позволят обеспечить скорость скачивания до 2 Гбит/с, что важно для использования мобильной связи в первую очередь в больших городах, где есть острая необходимость в увеличении емкости сетей. Сегодня участники российского рынка, успешно протестировавшие различные варианты внедрения 5G в выделенных 400 МГц спектра, ждут выделения регулятором дополнительных полос в миллиметровом диапазоне 24,65–27,5 ГГц.
Частоты миллиметрового диапазона имеют радиус действия в несколько сотен метров, но зато позволяют обеспечить качественно новую пропускную способность в хот-спотах — зонах с крайне высоким потреблением услуг передачи данных. Чем выше частота и шире полоса выделенного спектра, тем больше данных она позволяет передать в единицу времени: например, радио работает на частотах около 100 МГц, чего хватает, по сути, только для передачи звука, а сети LTE работают на частотах от 700 до 2600 МГц и позволяют смотреть фильмы онлайн. Миллиметровый же диапазон позволяет увеличить скорость загрузки контента в 5 раз по сравнению с LTE и до 10 раз — скорость загрузки контента из облака, а также снизить задержки при передаче данных от 3 до 20 раз.
Повышение скорости передачи данных создает новые модели использования беспроводных технологий для всех категорий пользователей. Частные пользователи с увеличением скорости получат в том числе расширенные возможности для применения видеосервисов, в стриминге и гейминге. В корпоративном секторе также идет широкое применение миллиметрового диапазона — среди компаний, которым нужна частная сеть со скоростью выше Wi-Fi и меньшей задержкой.
Сети 5G могут быть развернуты и в низкочастотном и среднечастотном диапазонах, где они получили название 5G Sub6. В таком случае скорость 5G будет на уровне максимума, достижимого в LTE, но при этом покрытие сетей будет значительно шире. Для новых диапазонов, выделенных под 5G, консорциум 3GPP одобрил стандарты радиотехнологий 5G NR Release 15 и Release 16.
Для обеспечения покрытия и повышения скорости передачи данных большинство стран Евросоюза уже провели аукционы в среднем диапазоне Sub6 более двух лет назад, а аукционы в миллиметровом диапазоне уже завершены в Италии и Финляндии. В начале 2021 года во многих европейских странах планируются аукционы в полосе от 24,25 ГГц до 27,5 ГГц для увеличения емкости сетей и обеспечения потребности частных пользователей, малого бизнеса и крупных предприятий.
Фото: http://motorola.press
Фото: http://motorola.press
В США ситуация с дефицитом спектра в среднем диапазоне сходна с ситуацией в России. Первый аукцион в среднем диапазоне Sub6 на 100 МГц спектра в 3550–3650 МГц в США был открыт совсем недавно — 23 июля 2020 года, то есть через два года после начала строительства сетей 5G, а до этого времени аукционы проводились только в миллиметровом диапазоне — уже завершены два аукциона и сейчас проводится еще один. Аукционы в миллиметровом диапазоне 28 ГГц начали проводиться в США с 2018 года, что позволило американским операторам запустить высокоскоростные сети 5G уже в начале 2019 года. Таким образом, отсутствие спектра в среднем диапазоне не стало препятствием для запуска сетей 5G.
Первой в мире в коммерческую эксплуатацию сеть 5G запустила компания Verizon — крупнейший поставщик услуг беспроводной связи в США. В основе стратегии компании лежит принцип максимального использования миллиметрового диапазона, следуя которому провайдер выкупил большую часть спектра, в том числе и на вторичном рынке, например, путем приобретения Straight Path. «У нас есть все ресурсы для развертывания нашей 5G-стратегии в миллиметровом диапазоне, и она будет использовать динамическое разделение спектра для покрытия по всей стране, когда рынок будет готов к этому»,— сказал генеральный директор Verizon Ханс Вестберг. Мотивация крупнейшего оператора Америки построить первую в мире 5G-cеть была столь высока, что компания стала работать по собственному стандарту Verizon 5G TF до момента стандартизации 5G NR в 3GPP. Таким образом, c момента начала строительства первой сети 5G в США и по сегодняшний день Verizon использовала лишь верхнюю часть спектра 5G.
Уже сейчас внедрение технологии в миллиметровом диапазоне позволяет Verizon продемонстрировать различные сценарии использования. Например, в приложении «Суперкубок 5G», разработанном совместно с Национальной футбольной лигой, можно увидеть трансляцию игры с пяти ракурсов и статистику в реальном времени в виде дополненной реальности. К концу 2020 года Verizon планирует удвоить число городов, которые она покрывает 5G-технологией: их число достигнет 60, заявил Ханс Вестберг изданию Fortune.
К началу 2020 года сети 5G были развернуты уже в 378 городах 34 стран мира, при этом в 12 странах Западной Европы был реализован коммерческий запуск 20 сетей 5G (по данным VIAVI). Число абонентов 5G растет быстрее, чем у сетей-предшественников: 500 млн пользователей в сети 3G появилось через десять лет после коммерческого запуска, 4G достигла этого значения за пять лет, а в сетях 5G такое число пользователей прогнозируется за три года. К концу 2020 года число 5G-подключений в мире должно достичь 190 млн, а концу 2025 года — 2,8 млрд, что будет составлять почти половину мирового мобильного трафика, прогнозируют в Ericsson. По данным GSA на 31 мая 2020 года, в использование частот 24,25–29,5 ГГц инвестировали 123 оператора, а диапазоны n77/n78 планируют задействовать 173 оператора, причем 83 из них уже запустили сети 5G или ведут развертывание таких сетей.
В России первым оператором, получившим лицензию на предоставление услуг в сети 5G, стала МТС. Компания ожидает, что первыми пользователями сети станут требовательные частные абоненты, крупные предприятия и бизнес, которые смогут использовать технологии искусственного интеллекта, интернета вещей, дополненной и виртуальной реальности для удаленного управления оборудованием и создания новейших систем контроля качества на производстве. МТС уже запустила сеть в миллиметровом диапазоне на заводе КАМАЗ. Также оператор открыл предпродажу 5G-смартфона Motorola edge+. Это первый смартфон с поддержкой и миллиметрового спектра, выделенного для сетей 5G в России, и диапазонов, которые используются для 5G в Европе, Азии и США. В России флагман Motorola по предзаказу стоит 75 555 рублей, то есть дешевле, чем в Европе, где с апреля он продается по цене €1199. Смартфон сделан на премиальном мобильном процессоре Qualcomm Snapdragon 865 5G Mobile Platform, обеспечивающем максимальные скорость и производительность устройства. Смартфон позволил достигнуть скорости более 4 Гбит/с, что было зафиксировано на тесте Verizon с Motorola Mobility и Qualcomm.
Motorola edge+ следует общемировой тенденции продаж смартфонов в режиме 5G-Ready. В мире уже продаются или анонсированы более 300 таких устройств. Это позволит обеспечить проникновение 5G-устройств до широкого развертывания сети, а значит, быстрее получить доступ к технологиям, которые не только откроют новые коммуникационные и вычислительные возможности, но и станут началом нового этапа в развитии цивилизации.