Затронутые в вопросе темы — это отдельные категории, не обязательно взаимосвязанные между собой. Например, Open RAN. Это один из возможных сценариев развертывания сетей 5G. Концепция Open RAN базируется на трех основных составляющих: отрытые интерфейсы внутри радиоподсистемы (например, X2, F1), разъединение аппаратного и программного уровня радиоподсистемы (к примеру, виртуализация сетевых функций) и повсеместная автоматизация процессов настройки, оптимизации и развертывания радиофункций через использование открытых систем управления и оркестрации. Следовать ли этим принципам, должен решать рынок и операторы. Какое решение позволит обеспечить скорость запуска, оптимальные затраты на развитие сети и поддержку и самое главное — производительность и качество для конечных абонентов — вот основные критерии, которые должны определять подход в каждом конкретном случае. По нашим оценкам, потребуется несколько лет, прежде чем можно будет говорить, что решения Open RAN достигли зрелости, могут сравниться в производительности и функциональности со специализированными решениями и готовы к коммерческому внедрению.
Как показывает практика США, Китая и Южной Кореи, которые лидируют в развертывании 5G, — нет никаких технологических преград для развития сетей пятого поколения. Сложности связаны с регулированием, наличием частот, готовностью развивать новые бизнес-модели и запускать новые сервисы. Сегодня именно подход Single RAN — с географическим разделением зон действия базовых станций от разных производителей, — включающий в себя технологии 2G, 3G, 4G и 5G, обеспечивает максимально быстрое внедрение сетей пятого поколения.
Вместе с тем Ericsson является членом консорциума O-RAN Alliance, который ведет работу над открытыми стандартами и спецификациями для систем связи 5G. Это комплексный и длительный процесс. Совсем недавно мы объявили о запуске новых продуктов: 5G Cloud RAN и Ericsson Intelligent Automation Platform. При создании решений по управлению оркестрации и автоматизации сетей 5G мы собираемся работать, в том числе с широкой экосистемой разработчиков ПО, используя приложения, которые можно будет интегрировать с 5G-радиосетью через открытые интерфейсы, стандартизирующиеся O-RAN Alliance. Надеюсь, что к данной работе подключатся и представители российского рынка.
Мы глубоко убеждены, что единственным регуляторным требованием в вопросе архитектуры сетей должно быть соответствие стандарту 3GPP, а дальше сами операторы и производители, включая локальных, смогут выбирать, какие альтернативы использовать: специализированные Single RAN, Open RAN или другие архитектурные варианты.
Локализация — это отдельный комплексный вопрос. Ericsson ведет постоянный диалог с властями многих стран, включая Россию, для реализации потенциала 5G и других технологий. Мы обеспечиваем связь на российском рынке уже более 140 лет и являемся партнером для всех ведущих операторов. Здесь нет прямой связи с 5G и Open RAN, так как требования относятся, например, и к 4G тоже.
Да, следование модели Open RAN не освобождает от необходимости лицензирования прав интеллектуальной собственности. В рамках O-RAN Alliance действует похожий механизм, что и в 3GPP, плюс O-RAN не заменяет стандарт 3GPP чем-то новым, а дополняет.
Конечно же, подавляющее большинство функций и алгоритмов запатентовано. Это значит, что будут необходимы определенные отчисления за использование интеллектуальной собственности. Какие именно — это зависит от того, что будет разработано локально, а что потребует применения уже готовых методов.
С учетом того, что в России в коммерческую эксплуатацию не введено ни одной базовой станции, обеспечить такой опыт для абонентов в масштабе городов-миллионников будет сложной задачей. На сроки развертывания сетей влияет частотный вопрос, утверждение нормативно-правовых актов, производство и поставка оборудования, работы по подготовке сайтов, строительству и пусконаладке произведенного оборудования, подготовка парка абонентских устройств. То есть нужно сформировать проекты, команды, подготовить инфраструктуру.
В США сети 5G для организации фиксированного беспроводного интернет-доступа были запущены еще в 2018 году, а в апреле 2019-го появились первые смартфоны. Развертывание первых сетей проходило в миллиметровом диапазоне, так как альтернативного спектра у операторов на тот момент не было. Особенностями используемых миллиметровых диапазонов 28 ГГц и 39 ГГц является большое количество спектра, типичные полосы в 400 МГц, 600 МГц, а иногда и 800 МГц, но при этом короткая длина волны, которая обеспечивает сравнительно низкое покрытие, в основном в рамках прямой видимости. Расстояние между сайтами составляет 150–300 метров.
Сетями в миллиметровых диапазонах были покрыты улицы крупных городов, стадионы, парки и развлекательные центры. Для установки радиомодулей использовались уличные столбы освещения, крыши домов. Для примера: оператор Verizon обеспечил покрытие сетями миллиметрового диапазона 76 крупных городов. Это сервис как для мобильных абонентов, так и для фиксированного интернет-доступа с внушительными скоростями 0,8–1,2 Гбит/с. Несмотря на большое количество установленных радиомодулей и поддержку этого диапазона в смартфонах, по данным Opensignal, средний пользователь проводит от 0,5 до 0,8% времени с подключением к 5G в миллимитровом диапазоне. Так происходит из-за сложностей организации обширного покрытия. В то же время радиосеть миллимитровых диапазонов растет, обеспечивая скорость и емкость 5G на стадионах и для фиксированного интернет-доступа.
В начале 2021 года операторы мобильной связи в США сделали ставки на средний диапазон, или C-диапазон — 3,7–3,98 ГГц, инвестировав $80,9 млрд в покупку частот в нем. AT&T, T-Mobile и Verizon в 2021 году в основном сосредоточены на развертывании 5G в среднем диапазоне. По прогнозу GSMA, в следующие пять лет 98% капитальных расходов мобильных операторов США будет приходиться на 5G — главным образом из-за активного развертывания сетей в среднем диапазоне частот. Он привлекает операторов тем, что обеспечивает наилучший баланс между емкостью и покрытием. Например, цель AT&T — охватить 70–75 млн человек с использованием C-диапазона к концу 2022 года и достичь 200 млн к концу 2023-го.
T-Mobile коммерчески предоставляет 5G Standalone (автономная архитектура, — прим. ред.). 5G Standalone важен, потому что многие действительно революционные вещи, такие как сверхнизкая задержка и все преимущества слайсинга (разделение одной физической сети на несколько логических, — прим. ред.), доступны только с Standalone-версией 5G. Вместе с использованием низкого диапазона 600 МГц и среднего диапазона 2,5 ГГц T-Mobile предоставляет самое большое покрытие, обеспечивая 5G-сервисы для 305 млн населения.
Verizon и AT&T запустили пока сети 5G Non-Standalone (неавтономная архитектура, — прим. ред.), которые основываются на текущих сетях LTE, но уже тестируют Standalone-версию. Оба оператора также используют низкие диапазоны частот для организации покрытия. AT&T обеспечивает 230 млн жителей, а Verizon — 250 млн.
В США не было обязательных требований по передаче прав локальному юридическому лицу, интеллектуальные права на разработки и оборудование — это результат инвестиций и собственность компании Ericsson.
Наибольший прогресс мы наблюдаем на рынках Казахстана и Азербайджана. В Казахстане активно идет подготовка к выделению диапазона 3,5 ГГц и тестируются технологии. В Азербайджане также есть внедрения в опытной эксплуатации в ограниченном кластере, но в силу разных причин пока это развития не получило. На Украине планируются аукционы на новые частоты и технейтральность для 5G в 2022 году. В Белоруссии происходит расчистка частот, чтобы можно было использовать и низкие частоты 700–800 МГц и средние частоты 3,5 ГГц для 5G. Грузия и Армения также готовятся к внедрению 5G.
С развитием сетей мобильной связи и уменьшением проприетарных, то есть закрытых, интерфейсов между узлами сети, вопрос обеспечения безопасности встает как никогда остро. Если раньше особое внимание уделялось безопасности узлов опорной сети передачи голоса и данных, то теперь появилась необходимость гарантировать также безопасность радиоподсиcтемы. Это связано с тем, что сети пятого поколения будут использоваться для фабрик, заводов, автомобильных концернов, больниц. Ericsson уделяет безопасности очень большое внимание, причем начиная с этапа дизайна и проектирования своего оборудования радиосети. Все оборудование поддерживает протоколы IPSec, проходит стресс-тесты на потенциальный взлом, имеет один и тот же трек программного обеспечения (когда нет отдельных версий программного обеспечения для того или иного заказчика). Все требуемые доработки попадают в единый трек и последующие версии и апдейты. Мы исключили возможность доступа извне к базовому программному обеспечению, «зашитому» в цифровой модуль, который обеспечивает его работоспособность. Все дополнительные функции, входящие в ту или иную версию программного обеспечения, имеют своего рода цифровую подпись. Это значит, что невозможно установить какие-либо сторонние программы.
Регуляторы европейских стран уделяют теме безопасности при внедрении сетей 5G очень большое внимание. Все поставщики инфраструктуры проходят жесткую процедуру тестирования на наличие уязвимостей в сетевых элементах. Как итог не все вендоры имеют доступ ко всем рынкам с точки зрения развертывания сетей 5G.
Каждая полоса спектра имеет разные физические свойства. Другими словами, есть компромиссы между емкостью, покрытием и задержкой. Также есть компромисс между надежностью и спектральной эффективностью. Важно понимать, что если сеть оператора оптимизирована под одну метрику, то может быть ухудшение другого показателя. Эти компромиссы необходимо принимать во внимание при планировании развертывания сетей 5G. Особенно в отношении сервисов оператора. Будь-то мобильная широкополосная связь, Интернет вещей или фиксированный беспроводной доступ.
Низкополосный спектр (до 1 ГГц) исторически использовался для сетей 2G, 3G и 4G, для голосовых и мобильных широкополосных услуг, а также для эфирного телевидения. Доступная полоса пропускания для оператора обычно составляет 5–15 МГц, что делает низкий спектр наиболее подходящим для покрытия большой площади, покрытия внутри помещений и предоставления мобильности. Низкий диапазон позволяет с минимальными инвестициями в оборудование связи достичь максимального покрытия. Небольшая полоса спектра не станет помехой в предоставлении голосовых сервисов. Ввиду ограниченного количества спектра низкий диапазон обеспечит небольшую емкость сети с точки зрения передачи данных. Если пользователь находится в зоне обслуживания только низкой частоты, то не стоит ожидать высоких скоростей передачи данных. В этом случае для типичного мобильного широкополосного доступа 5G емкость и задержка аналогичны 4G.
Средний диапазон (1–2,6 ГГц) предоставляет необходимую гибкость для многих случаев использования с более высокой пропускной способностью, более широким спектром. Этот диапазон частот в настоящее время используется для предоставления услуг при помощи технологий 2G, 3G и 4G. Если пользователь находится в зоне обслуживания средних частот (как правило, оператор имеет в своем распоряжение 2–3 частоты диапазона), то можно рассчитывать на получение сервиса передачи данных на хорошем уровне.
В более высоком среднем диапазоне (3,5–8 ГГц) мы видим более широкие полосы (50–100 МГц), доступные операторам. Они позволяют задействовать сети с высокой пропускной способностью и малой задержкой для новых сценариев использования 5G. Естественно, повышение пропускной способности улучшает пользовательский опыт. Пользователю доступно больше сетевого ресурса, скорости передачи данных повышаются, время ожидания контента сокращается.
Высокочастотный спектр (24–48 ГГц) обеспечивает качественный скачок производительности, обещанный технологией 5G. Эти новые полосы спектра обычно имеют полосу пропускания в блоках по 100 МГц или выше, что позволяет создавать сети со сверхвысокой пропускной способностью (в 5–10 раз выше, чем сегодня) с задержкой всего 1 мс. Однако эти более высокие частоты имеют ограничение покрытия по сравнению с более низкими диапазонами.
Ввиду постоянного усовершенствования пользовательского оборудования, роста трафика передачи данных, появления новых сервисов операторы увеличивают свои спектральные активы и внедряют новые технологии. Компании разрабатывают стратегии использования спектра, исходя из собственных бизнес-приоритетов и доступных им частот.
Разные диапазоны удовлетворяют разные нужды оператора. Использование унаследованного спектра в сочетании с новыми диапазонами позволяет предоставлять конечным пользователям широкий перечень услуг на высоком уровне. Возвращаясь к вашему вопросу, да, низкий диапазон можно назвать «золотым». Но тогда средний диапазон 3,4–3,8 ГГц стоит называть «платиновым».
