Россия будет строить сети пятого поколения на необычных частотах. Принятый во многих странах Европы и Азии диапазон 3,4–3,8 ГГц забраковали военные. Президент России Владимир Путин одобрил позицию Совбеза РФ, который выступает против использования диапазона 3,4–3,8 ГГц. Вместо этого предлагается диапазон 4,4–4,9 ГГц и 24,5–29,5 ГГц. Замминистра связи Олег Иванов рассчитывает провести первые аукционы на частоты в диапазоне 24,5–29,5 до конца 2019 года. Минкомсвязи также рассчитывает на развитие 5G в диапазоне 4,4–4,9 ГГц.
5G или оборона?
Хотя Путин в послании Федеральному собранию выделил развитие цифровизации и сетей 5G в качестве национального приоритета, работа в этом направлении в России пока отстает от многих стран. Китай, Южная Корея, Япония, большинство стран ЕС уже определились со спектром частот, который будет применяться в сетях пятого поколения. США пока до конца не решили, но по крайней мере два аукциона на частоты для 5G там уже прошли.
В России в программе «Цифровая экономика» предполагалось определить спектр частот для развития 5G к 30 сентября 2019 года. Но на данный момент так и не прошло ни одного аукциона, поскольку в вопросе, на каких частотах работать, столкнулись интересы цифровизации и силовиков.
В июле курирующий в правительстве цифровизацию вице-премьер Максим Акимов заявлял, что крайне перспективный диапазон для развития 5G – это 3,4–3,8 ГГц. Он сказал, что это «крайне плотный, населенный, но очень нужный нам диапазон». В этом же диапазоне пилотной сети 5G проводили испытания беспилотного транспорта «Ростелеком», НАМИ и фонд «Сколково» в прошлом году.
Однако Совбез выступил против, поскольку в этом же диапазоне уже работает оборудование Минобороны и Роскосмоса. Как заявил член комитета Совета Федерации по обороне и безопасности Франц Клинцевич, как бы ни развивался прогресс, но вопросы безопасности страны стоят на первом месте.
Единого стандарта 5G в мире пока еще нет. Общие требования к 5G сформулированы Международным союзом электросвязи (ITU) под рабочим названием IMT-2020 еще в 2015 году, однако утвержден этот стандарт должен быть не ранее 2020 года. Параллельно с выработкой собственных стандартов 5G занимается более десяти организаций, в том числе 3GPP, IETF, NGMN.
Сейчас сформулированы лишь общие принципы и свойства сетей пятого поколения. Во-первых, это технология использования нескольких антенн на прием и передачу данных (MIMO). Эта технология позволяет увеличить пропускную способность канала и скорость передачи данных за счет того, что сигнал транслируется на одном радиоканале с помощью не одного, а нескольких приемопередатчиков. Кроме того, технология позволяет передавать одновременно несколько пакетов данных по одному каналу.
Помогает в этом и более высокий диапазон частот 5G. Высокие частоты позволяют передать гораздо больший объем информации за единицу времени. И передача сигнала на высоких частотах имеет более четкую направленность, это позволяет избежать помех.
Еще одна важная особенность 5G – технология Network slicing. Это значит, что в рамках общей сетевой инфраструктуры будут существовать логически изолированные подсети, которые требуют различных параметров интернет-соединения. Например, подсеть для самоуправляемых автомобилей, для телемедицины, для умного дома и интернета вещей, видеостриминга и так далее.
Такое разделение позволит оптимизировать работу сети под конкретные нужды, чтобы, допустим, большое количество стримеров в каком-то районе не привело к коллапсу самоуправляемых машин на дорогах того же района.
Тройные стандарты
Из этого вытекает еще одна существенная особенность 5G – для нее нужен широкий спектр частот, в зависимости от области применения и окружающих условий. Чем выше диапазон частот, тем большую скорость передачи данных он может обеспечить.
Однако сигнал сверхвысокой частоты быстро затухает. Поэтому радиус передачи не превышает пары сотен метров. Кроме того, стены зданий – непреодолимая преграда для такого сигнала. Значит, чем выше частота, тем больше передатчиков должно быть установлено.
С низкими частотами ситуация обратная. Сигнал более стойкий и передается на дальние расстояния, но страдает скорость. Именно поэтому для повсеместного внедрения сетей 5G и их нормальной работы какого-то одного диапазона частот недостаточно.
Частотный спектр для 5G можно разделить на три группы, в зависимости от того, для чего сети будут применяться.
Первая группа – это диапазон ниже 2 ГГц. Радиус действия передатчика может достигать нескольких километров. Однако максимальная скорость передачи данных не больше 100 Мбит/c. Подходит для покрытия более обширных зон, обеспечивает стабильный сигнал внутри помещений. Применим для массовой межмашинной связи (mMTC), интернета вещей, поскольку ими генерируются не очень большие объемы трафика, однако требуется сверхнадежное соединение и низкие задержки.
Вторая группа – средний диапазон, или так называемый C-band, с частотой от 2 до 6 ГГц. Радиус действия от нескольких сотен метров до 1–2 км. Обеспечивает относительно стабильный сигнал внутри помещений и достаточно высокую скорость передачи данных. Этот диапазон считается оптимальным для покрытия сетями 5G городской среды. Подходит как для интернета вещей и межмашинной связи, так и для пользовательских приложений, не требующих высокой скорости передачи данных.
Третья группа – сверхвысокие частоты, выше 6 ГГц. Задействует широкие полосы частот и обеспечивает большую пропускную способность канала. Подходит для работы сервисов, требующих большой скорости передачи данных, до 20 Гбит/с – 3D-видео, дополненная реальность, голографическая связь, тактильный интернет и так далее. Однако радиус действия сигнала – в пределах прямой видимости между передатчиком и приемным устройством – не больше 200 метров. Кроме того, сигнал не проходит через стены, а также затухает под воздействием определенных погодных условий, например дождя. Вот почему для полноценного развития этого сегмента требуется высокая плотность установки передатчиков.
Именно поэтому большинство стран для развития сетей пятого поколения выделяют различные спектры частот – как ниже 6 ГГц, так и выше. В 2015 году в ходе Всемирной конференции радиосвязи (WRC-15) страны согласовали выделение частот для 5G в спектре до 6 ГГц. Евросоюз определил диапазон 3,4–3,8 ГГц; Южная Корея – 3,4–3,7 ГГц; Австралия – 3,4–3,7 ГГц. Отличились Япония и Китай: они решили развивать сразу два спектра ниже 6 ГГц. Япония – 3,6–4,2 ГГц, а также 4,4–4,9 ГГц. Китай – 3,3–3,6 ГГц и 4,8–5 ГГц.
Особый путь
Россия на тот момент не определилась с частотами, поскольку самый популярный среди других стран диапазон от 3 до 4 ГГц занят силовыми структурами. Интересно, что по той же причине этот диапазон частот никак не могут выделить и в Соединенных Штатах.
США в области развития 5G вообще стоят особняком. Корневым диапазоном частот сетей пятого поколения там предполагается сделать сверхвысокие частоты. США уже провели два аукциона на частоты 5G диапазона выше 6 ГГц. Были проданы частоты спектра 24 ГГц и 28 ГГц. Позже в этом году планируется провести аукционы еще на три диапазона сверхвысоких частот: 37, 39 и 47 ГГц.
Президент США Дональд Трамп заявлял, что США должны обеспечить себе мировое лидерство в строительстве сетей 5G. И прогресс налицо: уже к концу года в стране будет столько спектров частот пятого поколения, сколько пока нет больше нигде в мире.
Однако особый путь США в отношении 5G неоднократно критиковали отраслевые и экспертные организации. Представители Федеральной комиссии США по связи (FCC), например, отмечали, что нельзя делать упор на сверхвысокий диапазон частот в строительстве сетей 5G. Как уже было сказано, такие частоты нужны лишь для определенных задач, выполняемых сетями пятого поколения. Полагаться исключительно на такую инфраструктуру, особенно с учетом масштабов территории США – все равно что топить печку долларами.
Это, по их мнению, еще больше усилит технологическое и, как следствие, социальное неравенство между крупными городами и малонаселенными регионами США. В пример приводится Китай, который выделяет те же частоты, что и другие страны в мире. FCC считает, что единственный способ для США сохранить технологическое лидерство и создать хоть какой-то противовес усиливающемуся доминированию китайской телекоммуникационной компании Huawei в мире – развивать сети на том же диапазоне частот ниже 6 ГГц, что и остальной мир.
Помочь разгрести нужные частоты в США вызвался Альянс пользователей частот C-band (CBA), куда входят компании спутниковой связи Intelsat, SES, Eutelsat и Telesat. Они направили в FCC письмо, предложив высвободить для перераспределения 180 МГц в диапазоне 3,7–4,2 ГГц. Однако, как указывают в FCC, аукционы на частоты C-band в США по-прежнему не рассматриваются, и перспектива высвобождения этих частот остается туманной.
Тем временем в Китае сотовые операторы уже поделили между собой частоты С-band. В начале июня власти КНР выдали лицензии на коммерческое использование сетей 5G трем мобильным операторам: China Unicom, China Telecom и China Mobile. Согласно этим лицензиям, China Unicom и China Telecom будут строить сети пятого поколения на диапазонах 3,4–3,5 и 3,5–3,6 ГГц соответственно, а China Mobile достанутся частоты 2,5–2,7 ГГц, а также 4,8-4,9 ГГц.
Изначально планировалось, что лицензии будут выданы не раньше последнего квартала этого года, а коммерческие запуски сетей 5G по всей стране состоятся в 2020 году. Однако после того как Министерство промышленности и информатизации КНР объявило о досрочной выдаче лицензий на коммерческое использование 5G, ожидается, что первые коммерческие сети пятого поколения заработают в сорока крупнейших городах Китая к главному государственному празднику – Дню основания КНР, то есть уже 1 октября 2019 года.
Если посмотреть на распределение диапазона частот 5G по миру и особенно в Китае, становится понятно, что первые коммерческие запуски сетей нового поколения будут проходить преимущественно на частотах С-band. Это значит, что и телекоммуникационное оборудование, выпускаемое в том числе китайской Huawei, будет рассчитано прежде всего на эти частоты. Именно поэтому российские представители мобильных операторов и телекома негативно отреагировали на решение президента Путина: самый распространенный диапазон 3–4 ГГц в России будет недоступен.
Представитель «Мегафона» заявляет, что в диапазоне 4,4–4,99 ГГц на данный момент не развертывается ни одной коммерческой сети 5G в мире. Причем Китай и Япония здесь едва ли помогут, поскольку им национальные регуляторы уже выделили полосы 3,4–3,8 ГГц, на которых и происходят коммерческие запуски. Значит, пока не будут забиты эти частоты, терминального оборудования для 4,4–4,99 ГГц, скорее всего, массово производиться не будет. Недовольны и в «Вымпелкоме»: мировые операторы могут просто отказаться заключать межроуминговые соглашения с российскими операторами из-за различных диапазонов частот.
В реальности различия в диапазонах частот в России и других странах, скорее всего, не повлияют на доступность продукции для конечных потребителей. Поскольку единых стандартов 5G пока нет, производители клиентских терминалов, смартфонов и другой техники закладывают возможность настройки оборудования под работу на разных частотах.
Модем для 5G Samsung Exynos Modem 5100, например, поддерживает работу в 5G-сетях по стандартам 3GPP как в частотном диапазоне до 6ГГц, так и в сетях с миллиметровым спектром. Snapdragon X50 5G Modem от Qualcomm имеет аналогичные характеристики. Не отличается по частотным показателям и Huawei Balong 5000. Так что конфликта стандартов, как было c GSM и CDMA, вероятно, не будет.
Но для операторов связи развитие инфраструктуры будет проблематичным. Цена на те же базовые станции и прочее оборудование будет зависеть от спроса на нее на рынке. Конечно, любой производитель, хоть Ericsson, хоть Huawei, сможет сделать оборудование под требования российского частотного диапазона. Вопрос лишь в том, сколько будет стоить такой эксклюзивный заказ.
И Путин, и Трамп неоднократно заявляли, что их страны должны занять лидирующие позиции в мире по технологии 5G. Как и искусственный интеллект, сети пятого поколения – это зонтик, под которым будут развиваться технологии, позволяющие кардинально изменить промышленность, сельское хозяйство, медицину, транспорт, да и вообще повседневную жизнь людей.
Между тем, согласно отчету американской Ассоциации производителей сотовой связи (CTIA), Китай уже обгоняет США в области внедрения 5G. Трамп потребовал, чтобы оборудование для американской телекоммуникационной инфраструктуры 5G производилось за пределами Китая, и убеждает отказаться от сотрудничества с Китаем в строительстве сетей 5G другие страны. Но Институт инженеров электротехники и электроники (IEEE) признает: сети пятого поколения, видимо, будут работать по китайским правилам. Это вполне логично: более трети всех патентов на 5G в мире принадлежит Китаю.
Китай, видя мировые тенденции, старается им соответствовать, в том числе и в вопросе диапазонов частот. Россия и США здесь выбрали свой, особый путь. Вопрос лишь в том, что перевесит: технологические амбиции или страх за национальную безопасность.
