Как это прекрасно – человек, который желает странного!
Братья Стругацкие. Попытка к бегству
Казалось бы, только что все внедряли сети 4G, основными техническими новшествами которых были высокие скорости передачи информации и малые задержки, и вот опять… Что происходит сейчас в этой сфере в мире и в России в частности?
Сети 5G обещают еще более высокие скорости передачи информации (измеряемые уже в Гбит/с) и меньшие задержки (до 1 мс). Часто инфраструктуру 5G даже увязывают с развитием цифровой экономики. Разумеется, все это снова требует новых радиочастотных ресурсов и модернизации транспортных сетей. Однако предназначение 5G – не просто улучшение передачи данных. По сути, это универсальная сеть для всех сегментов операторского рынка – от узлов с очень малой пропускной способностью и очень низким энергопотреблением, характерными для Интернета вещей (IoT), до мощных приложений с ультравысокой четкостью изображений и эффектом погружения в AR/VR. Для удовлетворения этих требований сети 5G должны использовать широкий спектр радиочастот: субгигагерцовый – для приложений IoT, требующих большого радиуса действия; от 1 до 6 ГГц – для широкополосных устройств; выше 6 ГГц (миллиметровые волны) – для сверхвысокой пропускной способности на коротких расстояниях. Кроме того, в инфраструктуре 5G будет проще организовать виртуальные сети, выделив виртуальному оператору определенную часть сетевых ресурсов.
Это сегодня телекоммуникации ориентированы на обслуживание пользователей-людей, а через несколько лет мобильный широкополосный доступ должен будет удовлетворять потребности самых разнообразных устройств из IoT и IIoT. В отличие от людей машины могут потреблять любые объемы информации, как, впрочем, и генерировать их за очень небольшое время. Взять хотя бы HD-камеру (а потом и 4К/8К), видеопоток с которой должен непрерывно передаваться по линии вверх. Начавшееся широкое использование облаков требует высокоскоростных каналов обмена информацией, с которым, как выяснилось, не способны справиться сети 3G/4G. А ведь совсем недавно нам говорили, что «настоящие» сети 4G – это технология LTE + облака. Реальная жизнь быстро состарила эту формулу. Зато наличие инфраструктуры 5G позиционируется уже не иначе как критически важный элемент цифровой экономики. И если стандарт 4G преподносился как эволюция предыдущих разрозненных стандартов к чему-то единому, то 5G должен стать наконец объединяющим для 2G/3G/4G и собственно 5G.
Впрочем, пока появилась лишь первая версия стандарта 5G – Nonstandalone 5G New Radio (NSA 5G NR), которая, в частности, позволяет работать базовым станциям 5G в сетевой инфраструктуре 4G/LTE, более известной как New Radio. Конечная цель стандартизации 5G – стандарт должен стать обобщенным для всех используемых стандартов мобильной/сотовой связи и едва ли не последним в мобильной связи. Однако, учитывая динамику развития технологий, с таким выводом явно поторопились, ибо уже пошли разговоры про 6G.
Принадлежность к 5G является ныне весьма важным фактором для биржевых показателей операторских компаний и привлечения пользователей. Североамериканский оператор Verizon, как и обещал, 1 октября 2018 г. запустил первую в мире коммерческую сеть 5G в ряде крупных городов США. Сервис называется 5G Home и основан на проприетарном стандарте 5G TF (разработан Verizon) для фиксированного доступа в Интернет с помощью беспроводного роутера со средней скоростью до 300 Мбит/с (пиковая до 1 Гбит/с).
Засветиться с 5G поспешил и другой крупнейший оператор США – AT&T, придумавший, как зажигать в уголке экрана нескольких моделей абонентских терминалов «5G E» («5G Evolution»). Однако подобный маркетинговый ход вызвал не только насмешки прессы, но и ряд судебных исков от возмущенных граждан, поскольку американцы не увидели обещанного в 5G увеличения скорости передачи данных, посчитав это обманом потребителя.
Когда маркетинг бежит впереди технологий – это хорошо, только если технологии отстают не очень сильно. В сфере 5G это проявляется в давлении, которое оказывает американское правительство на китайскую компанию Huawei, пытаясь потеснить конкурента. В данный момент Huawei опережает американцев в области разработки и развития оборудования сетей 5G (причем кое-где на несколько лет). Некоторые специалисты, в том числе генеральный директор Google Эрик Шмидт, опасаются, что торговая война с Пекином замедлит развитие американских технологий и может превратить США в техноаутсайдера. Пока отставание некритично, но скоро Вашингтон и Пекин вступят в технологическую борьбу за рынок сетей нового поколения. Остальным игрокам придется выбирать сторону, исходя из политических соображений. А пока даже проамериканские страны склоняются к сотрудничеству с Китаем, ибо не хотят оказаться в ситуации технологического отставания. Собственно, происходит то, о чем авторы уже предупреждали, – начинается разделение Всемирной паутины на два лагеря: Интернет под руководством Китая и Интернет, принадлежащий США. Сегодня вся ИКТ-отрасль, так или иначе, превратилась в придаток Интернета. Жаль, что на хорошие технологии накладывается политика…
Согласно данным глобальной ассоциации поставщиков оборудования мобильной связи (Global mobile Suppliers Association – GSA), на середину мая 2019 г. 41 оператор анонсировал развертывание оборудования 5G на своих сетях, 14 операторов анонсировали запуск сервисов мобильной связи 5G или фиксированного беспроводного доступа 5G. К концу апреля 2019 г. GSA идентифицировала как пригодные к использованию 48 устройств 5G, включая 16 мобильных телефонов и 12 стационарных терминалов. В Северной Америке, Европе, Африке, Юго-Восточной Азии и Австралии уже проведены аукционы на радиоспектр 5G. Еще больше стран (от Южной Америки до Новой Зеландии) объявили о проведении такого аукциона в 2019–2020 гг. Стоит напомнить, что радиоспектр в 5G – понятие растяжимое, ибо может располагаться в свободном диапазоне от 400 до 80 000 МГц.
Что касается выделения радиоспектра под нужды 5G, то, как подчеркивают, например, в GSA и других заинтересованных в развитии сетей нового поколения международных органах, главная цель – мотивация развития сетей, а не получение сверхдоходов государством. В частности, аукционы и конкурсы должны проводиться на основе рыночных оценок и гарантировать исключительное право на пользование спектром тем пользователям, которые оценивают это право наивысшим образом. Условия конкурсов и аукционов должны быть такими, чтобы стимулировать использование спектра, приносить максимальную пользу для общества, стимулировать инвестиции в инфраструктуру. Кроме того, они не должны преследовать цель увеличения доходов государства от продажи спектра.
Ну а гарантированное использование радиоспектра для нужд общества – наивысшая польза для каждого государства (выражается в увеличении ВВП), которую еще необходимо почувствовать.
В целом сети 5G – это пока просто чуть более высокоскоростной доступ в Интернет. На будущее органы стандартизации 5G, в частности 3GPP, и телекоммуникационное сообщество в лице GSA классифицировали примеры использования «полноценного» стандарта 5G – Standalone 5G (SA) – таким образом, чтобы они попадали в один из следующих сегментов:
- eMBB (Enhanced mobile broadband) – усовершенствованная мобильная широкополосная связь – для ресурсоемких приложений, в частности высокоточных технологий дистанционного восприятия, телемедицины и дистанционной хирургии;
- mMTC (Massive machine type communications) – массовые машинные коммуникации – для быстрорастущих, высокообъемных, плотных узлов/приложений Интернета вещей (например, смарт-измерения, «интеллектуальные» здания, «умные» города и учет материальных ценностей);
- URLLC (Ultra-reliable and low latency communications) – ультранадежные коммуникации с малым временем задержки – для критически важных услуг, таких как автономные транспортные средства (здесь крайне важно надежное радиопокрытие на всей протяженности движения), здравоохранение, промышленная автоматика.
Проще говоря, 5G – это «всё включено». Кстати, как считают в GSA, для достижения целевых требований к сервисам 5G необходимы радиоканалы с шириной полосы 80/100 МГц в диапазоне ниже 6 ГГц, что критично при формировании сетевой инфраструктуры 5G.
Уже сейчас NSA 5G NR как технологическая платформа позволяет проводить коммерческие испытания будущей технологии 5G, чем пользуются операторы и поставщики оборудования. Не стоит забывать, что 5G – нечто большее, чем просто беспроводная сеть. Чтобы воплотить эту концепцию в реальность, необходимо осуществить трансформацию сети и отказаться от статического оборудования с фиксированным функционированием в пользу виртуализованной программно-определяемой сети (такой процесс активно происходит в телекоме). Отраслевые лидеры рассчитывают на то, что 50% их сетей будут виртуализованными, что позволит снизить стоимость владения сетью и ускорить вывод на ней новых сервисов.
Поэтому в исследовательских группах по радиодоступу в 3GPP продолжают рассматриваться варианты новой архитектуры в подсистеме радиодоступа для внедрения технологии облачных вычислений, когда средства цифровой обработки сигналов и управления базовой станцией 5G располагаются в облаке, а приемопередающее радиооборудование – в ячейках сети. Поскольку сети 5G будут оперировать огромными потоками трафика, необходимо оптимизировать нагрузку на транспортную сеть путем разделения функций между центральным узлом в облаке и базовыми станциями. В принципе, решения для всего предусмотренного функционала 5G есть, нет пока единого мнения, какой вариант выбрать.
Отдельная непростая задача – создание полноценного удобного терминала 5G (а, к примеру, не просто радиомодема, как это имеет место сейчас). Удастся ли запихнуть в смартфон 5G все возможные рабочие диапазоны радиочастот вместе со сложной обработкой радиосигнала? Ведь теоретически он должен будет работать и на 600 МГц, и на 80 ГГц (ну, хотя бы на 39 ГГц), обеспечивая связь предыдущими поколениями мобильной связи 2G/3G/4G. В целом неплохая задачка для радиоинженеров-электронщиков. В общем, индустрии 5G еще есть над чем поработать.
Кстати, говоря о возможном отставании США в «гонке 5G», упомянутый выше Эрик Шмидт имел в виду то, что Huawei недавно заключила сделку с Россией о строительстве сетей 5G (в частности, с компанией МТС). А что вообще происходит в России?
Прежде всего, идет борьба за выделение радиоспектра, но пока безуспешная. Операторы, конечно, могут что-то тестировать, но в рамках уже выделенных радиочастот, которых, разумеется, для коммерческой эксплуатации недостаточно. Со свободными радиочастотами давняя проблема – как всегда, их попросту нет. Хотя пути решения существуют, о чем в конце мая рассказывал на посвященной развитию 5G конференции ComNews российский Союз операторов мобильной связи LTE. В целом ситуация не столь критическая, если принять управленческое решение и поработать над конверсией радиоспектра. Прогноз специалистов Союза приведен на рисунке.
Что касается наиболее привлекательных (особенно на российских просторах) для развития сетей 5G диапазонов 600 и 700 МГц (так называемый цифровой дивиденд, широко используемый за рубежом и рекомендованный для развития мобильного ШПД ITU), то сейчас они заняты цифровым эфирным наземным ТВ-вещанием, которое слегка ужалось в связи с отключением аналогового вещания. Специалисты говорят, что при принятии соответствующего политического решения полосы радиочастот для развития сетей 5G можно было бы сформировать в течение двух-трех лет. Этот диапазон подходит для организации коврового покрытия как снаружи (outdoor), так и внутри (indoor) зданий. Но пока телевещателям обещано, что без их согласия ничего в указанном диапазоне производиться не будет.
Весной 2019 г. Минобороны дало отрицательный отзыв на проект «Концепции развития и создания сетей пятого поколения в России», разработанный в Минкомсвязи, где было предусмотрено использование диапазона 3,4–3,8 ГГц. Также Минобороны в отзыве просит не торопиться использовать диапазоны, не упомянутые в прошлогоднем решении Госкомиссии по радиочастотам (4,8–4,99 ГГц и 27,1–27,5 ГГц). Впрочем, возможно, проявленный недавно интерес России и КНР к сотрудничеству в создании сетей 5G и развитии отечественной индустрии мобильной связи поможет преодолеть радиочастотные барьеры. Сети-то надо будет как-то развертывать. Тем более что Президентом России поставлена задача локализации и трансфера ИКТ-технологий. Конечно, чтобы запустить сети 5G, можно провести рефарминг тех частот, которые уже используются операторами для 2G, 3G и 4G, хотя этот ресурс не так велик.
В мае 2019 г. Национальный центр информатизации («дочка» «Ростеха») закончил разработку дорожной карты по развитию беспроводных технологий. В ней предлагается организовать кооперацию с зарубежными вендорами, чтобы локализовать производство оборудования для радиосетей. Попытки такой локализации предпринимались неоднократно начиная с 1990-х гг., однако все они оказались неудачными из-за экономической нецелесообразности для зарубежных поставщиков, обусловленной недостаточными масштабами российского рынка.
До 2014 г. локализация в России практически сводилась к производству низкотехнологичных компонентов: шкафов, стоек, оптоволокна. После крымских событий ситуация изменилась. Подешевел в очередной раз рубль. А уже осенью зарубежные производители стали предупреждать о том, что поставка оборудования технологий радиосвязи даже для гражданского сектора может прекратиться, а российские операторы – попасть под санкции. Начался совершенно новый этап развития отечественного телекома, когда фактически в любой момент нам могут полностью перекрыть те или иные поставки, причем по некоторым позициям это уже сделано. В частности, запрещена поставка программируемых логических интегральных схем. Есть и другие компоненты (высокоскоростные, оптоэлектронные и т. д.), экспорт которых ограничен. В некоторых случаях продукты официально не входят в санкционные списки, но на практике их ввоз уже запрещен. Как ответ – появилась национальная программа по достижению технологической независимости страны к 2024 г., сформированная силами «Росэлектроники» («Ростех») и «Сколтеха».
«Пятилетка локализации» нацелена прежде всего на производство оборудования для сетей 5G, что само по себе является для России революционным событием, ведь раньше индустрии мобильной связи у нас фактически не было. Впрочем, непосредственно производство – это следующий этап программы. На первом месте – создание архитектуры, облика и дизайна систем, которые в базе либо не содержат санкционных компонентов, либо включают минимальное их количество. То есть пока не будут реализованы предсерийные прототипы, обкатанные в лабораториях, пока не станет понятна номенклатура компонентов и изделий, необходимых для создания систем, перейти ко второму этапу невозможно. Только выполнив подготовительную работу, можно постепенно переходить к локализации элементной базы на отечественных предприятиях, которые занимаются производством микроэлектронных компонентов.
Сделать локализацию реальной, а не формальной, как происходило в эпоху «переклейки шильдиков», непросто. Также важно определить, какого уровня независимости предполагается достичь. Программа, разработанная «Сколтехом» в сотрудничестве с «Ростехом», предполагает прежде всего создание архитектуры и компонентной базы системы, которая будет минимально уязвима к любым санкционным ограничениям. Как ни странно, оказалось, что технически это возможно.
Однако все планы по локализации производства пока подвешены в воздухе, поскольку они должны быть синхронизированы с выдачей операторских лицензий на частоты для строительства сетей 5G. Сейчас никто не в состоянии предсказать, когда будет выделен ресурс и в каких участках спектра.
Конечно, надо как-то мотивировать зарубежных участников программы. Емкость российского инфраструктурного телеком-рынка – 3% мирового. С точки зрения экономической целесообразности ни у одного из мировых производителей оборудования нет причин создавать в РФ собственное производство. У них есть заводы в регионах с дешевой рабочей силой. Так что обязать можно только политической волей, запретив продавать оборудование, произведенное в других странах. Подобная модель успешно работает в Бразилии, Индии и ряде других стран. С одной стороны, это приводит к повышению цен на оборудование, с другой – становится толчком для собственных разработок. К примеру, Бразилия стала достаточно продвинутой в области телекоммуникаций, ибо локализация стимулировала рост НИОКР. Ситуация с американскими санкциями в отношении китайской Huawei окончательно раскрыла всем глаза.
Локализация и трансфер технологий могут быть реализованы в трех вариантах:
- прямое сотрудничество с мейджорами. Такая кооперация подразумевает под собой либо открытие производства в России, либо предоставление IPR на те или иные виды продукции. С технической точки зрения самый простой вариант, предполагающий получение от производителя доступа к созданию полного решения с транспортной инфраструктурой, радиочастью и ядром сети. Проблема в том, что вендоры категорически не желают делиться правами на интеллектуальную собственность, которые и являются их основным источником дохода;
- получение прав на создание ключевых компонентов по отдельности. Локализация их производства – на определенных условиях;
- разработка большинства решений самостоятельно, практически с нуля.
Сегодня работа идет по всем трем направлениям одновременно. Какое из них наиболее быстро даст результат, прогнозировать трудно. Пределом является тотальная локализация – IPR, компоненты, ПО. Но как эта задача будет решаться, каким будет отечественный прыжок в 5G, сказать пока сложно. Впрочем, можно пожелать отечественной ИКТ-отрасли успехов.
