Поколение без смены: сети 5g не станут массовыми еще десять лет

Операционные затраты на обслуживание сетей 5G

НИИР подсчитал и операционные расходы на поддержание сетей 5G в городах-миллионниках сроком до 2030 г. В случае строительства каждым оператором собственной сети расходы всех четырех операторов составят 292 млрд руб. (73 млрд руб. на каждого). При совместном использовании общие затраты составят 205 млрд руб. (51,5 млрд руб. на каждого оператора). В случае же работы через единого инфраструктурного оператора операционные расходы составят 100,2 млрд руб.

Суммарно капитальные и операционные затраты на запуск 5G для всей отрасли составят при самостоятельном строительстве сетей 449,6 млрд руб., при совместном строительстве сетей – 315 млрд руб., при работе единого инфраструктурного оператора – 164,4 млрд руб.

Отметим, что в первой версии своей Концепции НИИР давал более высокие оценки стоимости строительства 5G-сетей силами единого инфраструктурного оператора. Тогда речь шла о затратах в размере 218 млрд руб., из которых 146 млрд руб. составляли капитальные затраты, 72 млрд руб. – операционные затраты. То есть затраты при данном варианте строительства сети снизились на четверть.

Снижение задержки сети

Фактор, почти такой же важный, как пропускная способность сети, – низкая задержка. Это время, за которое устройства, управляемые через сеть, реагируют на действия, и вы получаете от них ответ. Все, кто увлекается мультиплеерными компьютерными играми, сталкивались с этим понятием и хорошо представляют, как нелегко эффективно управлять виртуальным аватаром, когда тот реагирует на команды не сразу, а спустя доли секунды.

В сетях 4G диапазон задержки где-то между 50 и 100 миллисекундами. 5G-сети уменьшат эту задержку до 1–5 миллисекунд

Это важно, поскольку открывает новые возможности для дистанционного управления техникой

Например, до сих пор люди продолжают работать на строительных площадках в кабинах высотных кранов. Почему они должны рисковать и каждый день подниматься на высоту?

Потому, что сверху отлично видно, что происходит на конце стрелы крана. Но с 5G можно без проводов установить камеру в любом месте, хоть на конце стрелы, хоть на поднимаемом грузе, и получить гораздо лучший обзор. Оператор крана при этом будет сидеть не в замкнутом пространстве кабины, а расположится в комфортабельном офисе.

Другой пример касается автомобильной промышленности и сферы грузоперевозок.

Не так давно было обнаружено, что фуры, едущие друг за другом очень близко, подобно поезду, экономят топливо. В BMW этот эффект называют hypermiling. В результате снижения аэродинамического сопротивления у грузовиков, следующих вплотную к ведущему автомобилю, потребление топлива снижается на 15%, что в конечном счете ведет к сокращению выбросов парниковых газов и к громадной выгоде для компании-перевозчика.

Но, чтобы извлекать выгоду из эффекта hypermiling, необходимо постоянно удерживать минимальную дистанцию между машинами. Человеческий мозг реагирует на изменение дорожной ситуации со скоростью 30 миллисекунд и более. Этого недостаточно, чтобы избежать аварий на высокой скорости, если грузовики двигаются вплотную.

Другое дело автопилоты. Необходимо только обеспечить надежный канал связи между грузовиками, и они будут двигаться как единое целое, мгновенно синхронизируя скорости и реагируя на изменение дорожной ситуации. Технология 5G предложит для передачи команд беспроводную сеть с минимальной задержкой.

То же касается медицинских роботов, чьи действия должны быть максимально точны и оперативны вне зависимости от удаленности хирурга от пациента. Для дистанционной хирургии 5G предлагает не только надежную передачу команд без задержек, но и эффект присутствия за счет видеоформата виртуальной реальности, транслируемого без задержек.

Таким образом, внедрение 5G является катализатором для масштабных изменений в целом ряде областей. К тому же сотовая связь пятого поколения послужит основой для развития долгожданной технологической ниши.

Чего нам ждать от 5G

Зачем увеличивать скорость передачи данных? Неужели современных показателей скорости недостаточно?

Все зависит от задачи, которую необходимо решать. Для обычного пользователя рост скорости – это, например, возможность загрузить фильм в разрешении Full HD буквально за несколько секунд или играть в виртуальной реальности без помех.

Стандарт 5G необходим для масштабного функционирования «интернета вещей». Благодаря этой технологии к интернету можно будет подключить десятки миллионов устройств – от беспилотных автомобилей до «умных» электрочайников.

Пятое поколение открывает возможности для внедрения новых технологий в различные сферы экономики. Речь идет о повышении производительности роботов на предприятиях и дистанционном управлении сельскохозяйственной техникой. Телемедицина с 5G позволит выполнять удаленные операции в реальном времени.

Сверхбыстрая «отдача» в 4G-сетях для России

Если вы дочитали до этого параграфа, последующие термины не покажутся вам «сленгом инопланетян» или невесть какими словечками. О теории тюнинга LTE Qualcomm нам рассказывают страстно и давно, но все «фишки» внедрялись слишком медленно и поэтапно, чтобы компании было что показать журналистам наглядно. А вот доработку скорости передачи данных в LTE калифорнийцы показывали впервые на территории России (и восточной Европы в том числе) в славном городе Владивостоке.

Почему в нём? Потому что Приморский край станет «пилотным» регионом для новых спецификаций 4G-LTE — с многоуровневой застройкой, перепадами высот, сопками и морем у связистов будут самые «боевые» и сложные условия для тестирования сигнала. Если кто не в курсе — прежде Дальний Восток был первым регионом с «прокаченной» версией 3G, да и запуск LTE «репетировали» также в этих краях.

Проблемы 5G: торговые войны и вред для здоровья

Судя по всему, подобные проблемы пока не грозят новому стандарту связи только в Китае. Возможные перспективы роста и связь стандарта с «Интернетом вещей» заставляют проявлять регулирующие органы нездоровый интерес.

Как ни странно, в России регулирование 5G со стороны правительственных органов получило «зеленый свет». Однако наличие огромного числа военного и научно-исследовательского оборудования, работающего на соседних частотах, составляет большую проблему.

Аналогичные вопросы к внедрению будут во многих странах: миллиметровые волны активно используются для радиолокации, а диапазон 2-5 ГГц часто забит радиопереговорами спецслужб.

Но главный антипример касательно внедрения 5G — ситуация в США, где все частоты под 5G государство планирует национализировать для подконтрольного распределения, что может привести к тотальному контролю — как экономическому, так и политическому.

Что еще хуже, это в теории может позволить спецслужбам установить тотальный контроль в информационном пространстве.

Плоды уже есть: из всех тендеров уже выпал Huawei, обладающий наибольшим потенциалом для раннего внедрения (кстати, его вывели из участия в частотных аукционах Берлина).

Ранее с ними сотрудничал Intel, вынужденный отказаться от работы с китайской корпорацией. В одиночку развитие стандарта будет значительно сложнее.

Реальные достоинства 5G-соединения

Не стоит забывать, что миллиметровые волны признаются вредными для человека. Особенно при той мощности, что необходима для реализации обязательных возможностей 5G.

Интересно, что пока медики ссылаются на отсутствие статистики и уверяют в полной безопасности этой связи, хотя вред радиолокационных лучей известен уже давно.

Технологическая потребность

Технология 5G способна преобразовать не только скорость связи между людьми, но и кардинально изменить сами принципы обмена информацией. Весь материальный мир – транспорт, здания, производства, медицинские приборы и так далее – будет тесно связан через электронные приборы, программное обеспечение, датчики и облачные хранилища.

Комитет РСПП по интеллектуальной собственности подвел итоги 2019 года

Все это станет возможным благодаря уникальным технологическим характеристикам 5G. Стандарт связи пятого поколения позволяет подключать более 1 миллиона устройств на площади до 1 км2, поддерживает соединение при движении абонента до 500 км/ч и дает возможность передавать данные со скоростью более 20 Гбит/с. Для сравнения: при 4G максимальная скорость соединения составляет 1,4 Гбит/с – почти в 20 раз медленнее. За счет широкого диапазона доступных частот (особенно высоких частот, отличающихся короткой длиной волны и узкой направленностью) при внедрении 5G увеличивается емкость трафика, точность и стабильность передачи данных, минимизируются задержки в интернет-соединении и возрастает энергоэффективность оборудования.

Как объясняет экс-советник президента России по вопросам развития интернета, глава Совета Фонда развития цифровой экономики (ФРЦЭ) Герман Клименко, “4G связи вполне хватает для удовлетворения нужд среднестатистического потребителя. Реальная необходимость 5G лежит в другой плоскости: сейчас экспоненциально растет IoT-рынок, стремительно увеличивается количество подключаемых к сети приборов – от телефонов до холодильников и чайников. Окружающая нас действительность обрастает технологическими процессами, и здесь без изменения технологии, скорости и самой логистики связи дальнейшее развитие невозможно”.

«Ростех» спешит на помощь

Впрочем, в госкорпорации «Ростех», что все условия для решения задачи запуска сетей 5G будут выполнены к 2024 г., а пилотные зоны появится в течение ближайших нескольких лет. Недавно «дочка» госкорпорации – Национальный центр информатизации (НЦИ) – выиграла конкурс на написание дорожной карты по развитию в России технологий беспроводной связи, включая 5G.

«Разработка дорожных карт будет учитывать требования всех ключевых участников процесса, – уточнили в пресс-службе «Ростеха». – В том числе это будет касаться и выбора частот. «Ростех» имеет обширную экспертизу в области создания радиоэлектронного оборудования и средств связи, а также серьезный опыт взаимодействия с Минобороны и другими силовыми ведомствами.

• Короткая ссылка
• Распечатать

От беспилотников к хирургии

Последние годы владельцы патентов на 2G, 3G и 4G контролировали применение мобильных технологий в индустрии смартфонов и компьютеров. Однако в ближайшее время именно владельцы патентов 5G станут отраслевыми лидерами и будут задавать правила игры на рынке. Это осознают топ-менеджеры ведущих IT-компаний, активно инвестирующих в разработки в области 5G. На ноябрь 2019 года, согласно глобальному исследованию сервиса IAM и аналитической платформы IPlytics, было зарегистрировано более 74 500 патентных заявок. “Большая шестерка” компаний – Samsung, Intel, Huawei, Qualcomm, Eriсsson и Nokia – уже контролирует около 41% патентного ландшафта в сегменте 5G.

По прогнозам исследовательской компании GSMA, Аналитического центра при Правительстве Российской Федерации и Союза операторов мобильной связи LTE, российский рынок связи (уже достигший зрелости с 89% уникальных абонентов) начнет коммерческое внедрение 5G с 2020 года, и к 2025 доля связи пятого поколения вырастет до 46 миллионов соединений – около 20% от общего числа. Несмотря на то что такие темпы развития считаются выше средних по миру, Россия продолжает существенно отставать от стран-лидеров в сфере внедрения и разработки 5G – Китая, США, Южной Кореи и других.

По словам ведущего эксперта по беспроводным технологиям Huawei в России Дмитрия Конарева, говорить о серьезном влиянии российских технологических компаний в разработке 5G пока преждевременно. “Однако нужно отметить, что российские компании вкладываются в изучение электромагнитной совместимости сетей будущего стандарта 5G со спутниковыми сетями – последних у нас достаточно много. Кроме того, есть богатый опыт их использования. В перспективе это может положительно сказаться на формировании финального стандарта. Помимо этого, российские операторы активно тестируют пилотные зоны 5G. Только за последний год Huawei и МТС представили проект по управлению “умными автомобилями”. С “Билайном” мы показали решение “медицинский консилиум”, а также то, каким образом внедрение 5G может способствовать успешному проведению полостных операций. Совместно с “Мегафоном” нами были продемонстрированы 5G решения для геймеров”, – рассказал Конарев.

С чего все началось

В 2015 году Международный союз электросвязи разработал план развития нового стандарта мобильной связи.

За несколько лет появились и были протестированы первые разработки. В октябре 2018 года американский оператор Verizon сообщил о запуске первой в мире коммерческой сети 5G, однако речь пока что шла только о домашнем интернете, а не о полноценной мобильной связи.

В 2018 году тестовую сеть в одном из районов города Чунцин запустили китайцы. В Южной Корее опробовать новую технологию на практике можно было уже в феврале того же года, во время Зимней Олимпиады в Пхенчхане, а с апреля 2019 года коммерческая 5G-сеть уже работает в столице страны, Сеуле. До конца года корейцы рассчитывают распространить ее на 85% городов.

Больших успехов добились и европейцы. В Европе связь 5G уже доступна в Германии, Венгрии, Австрии, Италии, Великобритании. 17 апреля 2019 года связь 5G стала доступна в некоторых городах Швейцарии, и сеть стабильно развивается.

Как тестируют 5G в Tele2
Узнайте о проектах пилотной зоны 5G от Tele2, а также об особенностях технологии.
Читать
Читать

Текущее состояние 5G

На данный момент активные работы по внедрению и разработке 5G-решений проводят несколько стран: Южная Корея, Китай, Япония, США и Россия.

Корея. Оператор SK Telecom получила спектр в частотах 3,5 ГГц и 28 ГГц, Korea Telecom планировала развернуть 5G-сеть зимой 2018, но официальных разрешений не получала.

Китай. В тестовом режиме работает лаборатория компании CMG совместно с компаниями China Unicom и Huawei Technologies в городе Чунцин, а в городе Синин начала работать первая штатная базовая станция.

Япония. NTT DoCoMo и Sohgo начали испытания системы безопасности на сетях 5G, которая должна быть запущена к церемонии открытия Олимпийских игр 2020 года.

США. Одобрены частоты, однако на данный момент в стране пытаются провести тендер на продажу частот, чему активно мешает правительство, котором были переданы полномочия по выделению частот и зонированию вышек/базовых станций.

В других странах активно работают крупные телекоммуникационные компании, тестируя свои решения для различных условия. Активнее всего проявили себя ZTE и Huawei.

Первые в рамках концепции Pre5G запустили ещё в марте 2015 года базовую станцию Pre5G на MWC в Барселоне. В 2017 они провели первый лабораторный тест в Узбекистане. Судя по всему, результаты легли в основу разработок, работающих в тестовом режиме в Китае.

Telecom Italia Mobile испытывает сети 5G в Турине, Милане и Сан-Марино, планируя запустить активное использование уже в 2019 году.

Впрочем, отсутствие директивных регулирующих условий приводит порой к совершенно диким случаям.

Многие компании в ближайшем будущем будут вынуждены остановиться на модернизированных вариантах LTE и Pre5G.

Дело в том, что для реализации работы 5G в полной мере требуются новые магистральные линии связи, которые пока не могут справиться даже с текущей нагрузкой протоколов 4G.

Возможности и применение 5G в жизни и в бизнесе

Для рядового пользователя в России поколение 5g связи даст возможность загружать фильмы за 15 секунд, использовать устройства виртуальной реальности с полным погружением (например, оказаться на стадионе во время спортивного матча или концерта) или играть в продвинутые многопользовательские игры.

Возможности стандарта 5G позволяют поддерживать устойчивую связь с объектами, движущимися на скорости до 500 км/ч без задержек, что даст возможность создать полноценную инфраструктуру для беспилотного транспорта, будь то поезда, грузовые или легковые автомобили, летательные беспилотники.

В промышленных отраслях это даст возможность массового применения роботов на производстве.

В сельском хозяйстве России будет возможно полностью удаленное управление фермерскими хозяйствами, от комбайнов до автоматизированных коровников и мониторинга полей.

В образовании будут массово распространены устройства виртуальной реальности, позволяющие видеть картинку и манипуляции опытного профессионала своими глазами от первого лица.

В медицине будет возможно проводить удаленные операции. Когда опытный хирург из другого города сможет подключиться к операционной маленькой больницы и произвести сложные профессиональные вмешательства.

Это лишь малый перечень того, для чего нужен 5G в России. После широкого распространения новой технологии, эксперты ожидают полное вытеснение Wi-Fi и домашних роутеров из обихода. Если мобильные сети 5G будут доступны везде, нет смысла в каждой квартире выстраивать отдельную беспроводную сеть.

Здравоохранение

С прицелом на будущее технология 5G способна повысить доступность медицинских услуг для населения и в целом увеличить продолжительность жизни человека.

Если в настоящее время фитнес-трекеры уже стали нормой, то с полноценным внедрением 5G носимые устройства (не только браслеты, но и умная одежда и обувь) смогут использовать преимущества высоких скоростей передачи данных и позволят врачам дистанционно контролировать и анализировать параметры пациента и даже мониторить, принял ли он лекарство вовремя. 

5G в медицине позволит сократить время, необходимое для выявления проблем со здоровьем, и повысить точность диагнозов

5G также позволит реализовать дистанционные консультации для пациентов, которые не имеют быстрого доступа к лечебным учреждениям, например, в городах, удаленных от центра региона. Дистанционные консультации могут применяться также для профессиональной подготовки медицинских работников по всему миру, а использование виртуальной реальности с высокими скоростями 5G поможет студентам-медикам практиковать удаленный уход за пациентами в режиме реального времени.

К революционным направлениям, которым 5G открывает большие перспективы, относится роботизированная хирургия. Ее возможности поистине огромны. Например, оператор-хирург может находиться от пациента на расстоянии многих километров и успешно проводить при этом сложнейшие операции с помощью хирургических роботов, виртуальной реальности и тактильных перчаток.

Что нам даст 5G

Я бы не доверил свою жизнь или жизнь близких сотовой связи в её текущем виде. Мой телефон теряет сеть в магазине возле дома: ладно, купить хлеба я могу и без Яндекс.Музыки. Но если сигнал пропадёт, скажем, у беспилотного такси, которое везёт моего сына в школу? У военного дрона? У полицейской системы распознавания лиц? То-то и оно. Чтобы такие сложные системы работали как надо, им необходим реально широкий интернет-канал с минимальной задержкой. Именно его и должна обеспечить сотовая связь нового поколения.

5G станет основой «интернета вещей», который пока только зарождается, но уже вызывает рост объёма передаваемых данных. Количество устройств с доступом в интернет постоянно увеличивается, доступ в глобальную паутину есть и у телевизоров, и у мультиварок, и у утюгов, и у розеток, и у лампочек. Таких пока, конечно, меньшинство, но уже скоро картина изменится. И единым стандартом передачи данных во всём этом сборище смарт-девайсов станет сотовая связь нового поколения — шустрая, надёжная и экономичная.

Вкалывают промышленные, сельскохозяйственные, исследовательские роботы, а счастлив, как водится, человек. Израильский нейрохирург из клиники в Тель-Авиве делает дистанционную операцию бразильскому мальчику, который лежит на операционном столе где-нибудь в Сан-Паулу. Вместо того, чтобы идти на шумный и грязный настоящий стадион, матч любимой команды можно с комфортом посмотреть в VR-шлеме дома — в прямом эфире, с разрешением 8К и на самых лучших местах. Онлайн-игры настолько реалистичны, что из виртуальной реальности люди выходят разве что для обеда и короткого сна. С последним я, может, немного загнул, но общая суть в этом.

Правда, для всего этого сияющего великолепия необходима соответствующая инфраструктура, а вот с этим пока не слишком гладко.

Сколько можно заработать на 5G и когда окупятся затраты

НИИР проанализировал и возможные доходы операторов связи от запуска 5G. В 2030 г. все четыре оператора заработают в городах-миллионниках на базовых сервисов передачи данных 209 млрд руб. и еще 105 млрд руб. на сервисах интернета вещей. Соответственно, общий доход 5G-операторов в городах-миллионниках в 2030 г. составит 316 млрд руб.

Расчеты НИИР размера затрат на строительство и обслуживание 5G-сетей и сроков их окупаемости

В случае строительства каждым оператором своей собственной сети чистый дисконтированный доход всех операторов до 2030 г. составит 189 млрд руб. Внутренняя норма доходности при таком подходе составит 21%, срок окупаемости – 8,3 года.

В случае совместного использования инфраструктуры чистый дисконтированный доход всех операторов к 2030 г. составит 309 млрд руб., внутренняя доходность – 33%, срок окупаемости – семь лет.

Наконец, вариант с единым инфраструктурным оператором предполагает чистый дисконтированный доход всех четырех операторов к 2030 г. в размере 451 млрд руб. При этом внутренняя норма доходности составит 61%, срок окупаемости – пять лет.

На основе данных расчетов в НИИР указывают, что наиболее логичным представляется организовать консорциум операторов связи для работы в качестве инфраструктурного оператора 5G. Такой консорциум не должен будет иметь права передать частоты какому-либо другому лицу, включая своему правопреемнику, без решения Государственной комиссии по радиочастотам (ГКРЧ).

Преимуществом консорциума станет возможность сэкономить денежные средства, которые можно будет направить на расчистку радиочастотного спектра, короткие сроки развертывания сети 5G, использование в сети единых требований по информационной безопасности, возможность организации единой ИКТ-платформы на базе существующих операторов связи (транспортная сеть и сеть радиодоступа), недискриминационный доступ к сетевым ресурсам и предотвращение сегментирование радиочастотного спектра.

Что такое 5G

Сокращение “5G” произошло от термина “fifth generation”, обозначающего пятое поколение сетей сотовой связи. Первое поколение появилось в 1984 году вместе с первыми мобильными телефонами и поддерживало только аналоговую связь. В 1991 году появилось второе поколение, уже с поддержкой цифровой связи и SMS. С приходом 3G в 2002 году мобильный интернет стал массовым явлением. Актуальное в настоящий момент 4G с 2010 года сделало доступ в глобальную сеть со смартфонов и планшетов полноценной заменой домашнего интернета: быстрой, удобной и недорогой

Профильные спецы выделяют ещё и промежуточные поколения, но нам это не слишком важно

Главное для нас, что скорость передачи данных по сотовым сетям выросла с 2 килобит до 1 гигабита в секунду, а с приходом 5G должна подскочить ещё в 20 раз! Задержка сигнала, которая в сетях третьего поколения достигает 100, а в сетях четвёртого — 10 миллисекунд, упадёт до 1 миллисекунды. Зачем нам это нужно? Нет, не только для торрентов.

Принципиальные отличия 4G от 5G

Численные характеристики LTE-Advanced (ITM-Advanced) от 5G (ITM-2020)

Представленная NGMN трактовка чрезвычайно размыта. Однако, все разработчики сходятся во мнении, что для реализации новых скоростей потребуется внедрение следующих технологических решений:

Увеличение числа антенн на приёмопередатчиках с текущих конфигураций 4×4 до 128×128 и более позволит пропорционально увеличить скорость передачи данных и качество сигнала за счёт разнесённого приёма.

Новые частоты. Предполагается разделение на 3 основных диапазона:

• ниже 3 ГГц (для обеспечения широкого покрытия),
• 3-6 ГГц (для покрытия и емкости сети, прежде всего в крупных городах),
• выше 24 ГГц (в так называемом миллиметровом диапазоне, для большой емкости сети и точечного покрытия).

Network slicing (нарезка сети). Создание логически изолированных сетей под различные нужды в рамках одной инфраструктуры позволит проводить гибкую настройку и распределять ресурсы под конкретные задачи, позволяя выделять связь под наиболее важные сегменты, но усложнит сам процесс построения сетей.

D2D (Device-to-device). Устройства, находящиеся неподалёку друг от друга, смогут обмениваться данными напрямую.

Зависимость параметров 5G от назначения и конфигурации сети

Все это действительно принципиально отличает 5G от современного состояния 4G.

Но требует не только новых разработок оборудования — прежде всего, это требует единства стандартов, иначе оборудование разных производителей не сможет работать на полную силу друг с другом.

В этом кроется самое неприятное: реализация нововведений требует не только серьезных финансовых затрат, но и полной реорганизации сетей со стороны телекоммуникационных поставщиков. На это готовы далеко не все.

Опубликовано 04.06.2020 Обновлено 13.06.2020 Пользователем admin