Но не все так просто. Параметры нового поколения мобильной связи пока трудноуловимы, поскольку оно будет представлено в двух версиях: для обычного потребителя и для индустрии 4.0 — устройств интернета вещей, промышленных роботов и других едва зарождающихся технологий. Не до конца прояснены и формальности: пока зарубежные компании пытаются договориться о международных стандартах, российские операторы связи безуспешно запрашивают у Минкомсвязи разрешение на использование наиболее перспективных частот.
Что же касается 5G-смартфонов, то они стоят значительно дороже обычных версий с 4G. При этом в сетях нового поколения работают только при определенных условиях, а их аккумуляторы разряжаются в полтора-два раза быстрее. Каковы реальные перспективы сетей 5G в этих условиях, разбирался вместе с экспертами журнал «Профиль».
Нестандартная новинка
В основе сотовых сетей любого типа лежит один фундаментальный принцип — передача радиоволн. Меняются лишь частотные диапазоны, способы приема сигнала, его архивирования для повышения объема передаваемой информации за секунду и так далее. Сами по себе 4G, 5G и прочие G не являются технологиями. G означает generation, то есть поколение сетей, в каждом из которых может применяться сразу несколько технологий. Например, на заре 4G за место под солнцем боролись два главных стандарта — WiMAX и LTE. Победил LTE, представленный консорциумом 3GPP, который ранее разработал стандарты GSM, GPRS и EDGE для сетей 2G и WCDMA HSPA для 3G.
Этот же конгломерат разрабатывает стандарт 5G NR (New Radio) совместно с Международным союзом электросвязи (ITU). В ноябре ITU должен утвердить окончательный вариант стандарта, но уже сегодня с высокой степенью уверенности можно говорить о его характеристиках. Как и сотовые технологии прежних поколений, 5G предполагает использование нескольких радиочастот. Но если сети 4G LTE работают преимущественно в диапазоне до 2,6 ГГц (основные каналы связи российских операторов — LTE 3, 7 и 20, соответствующие частотам 1800, 2600, 800 МГц), то с пятым поколением все намного сложнее.
Причина в том, что 5G NR должен существенно расширить диапазон применения сотовых сетей. Предполагаются три фундаментально разных сценария их использования в двух частотных диапазонах — до 6 ГГц (Frequency Range 1, FR1) и выше 24 ГГц (FR2). Частоты FR1 ориентированы на привычную мобильную связь и интернет, а самые низкие из них — на рынок интернета вещей, где требуется поддержка большого количества датчиков и сенсоров. Диапазон FR2 предназначен для сверхбыстрой (с задержкой до 1 мс) передачи сигнала с минимальными потерями, что особенно важно для дистанционного управления транспортом, спасательных и медицинских роботов и прочих «чрезвычайных» задач.
Причем темпы внедрения FR1 и FR2 на практике могут различаться. Все потому, что индустрия 4.0 только формируется, а поэтому в ближайшей перспективе не попадет в зависимость от ведомственных решений и политической обстановки в целом. А вот мобильный сегмент, в котором заинтересованы миллиарды владельцев смартфонов и портативных компьютеров, крайне чувствителен ко всем решениям «сверху». В любой стране, включая Россию.
Тонкости мобильной политики
Наиболее востребованным для развертывания «потребительских» сетей 5G считается диапазон 3,4−3,8 ГГц. С одной стороны, они не заняты другими стандартами связи. С другой — по мнению архитектора бизнес-решений VMware Артема Гениева, они особенно привлекательны для телеком-операторов, поскольку позволяют частично использовать существующую инфраструктуру базовых станций 4G и тем самым сократить затраты на распространение новых сетей.
«Практически весь рынок операторского и клиентского оборудования 5G ориентирован на этот диапазон, — комментирует директор российского представительства ViaviSolutions Денис Сладких. — В других диапазонах для сохранения зоны покрытия потребуется применение передатчиков другой мощности, а значит, потребуется адаптация существующего оборудования».
Но в России операторам связи, судя по всему, пойти кратчайшим путем не суждено. Уже несколько лет они пытаются получить у госструктур разрешение на использование частот 3,4−3,8 ГГц. Пока безуспешно. По сообщениям СМИ, самый желанный диапазон используется в интересах Минобороны, и в сентябре президент Владимир Путин утвердил запрет на выделение этих частот для 5G. Что касается более высоких частот, от 24 ГГц, то вопрос о проведении аукциона на их выделение отложен до декабря.
Теперь российским операторам придется разворачивать 5G в менее популярном диапазоне 4.4−4.9 ГГц. Это возможно, но уже труднее, считает руководитель направления телекоммуникационных проектов НПК «Криптонит» Тимофей Смелянский. «Придется закупать более дорогое оборудование, которое не пользуется большим спросом на мировом рынке. В итоге это приведет к высокой стоимости тарифов 5G для конечных потребителей», — уточняет он. Кроме того, смена диапазона увеличит сроки развертывания сетей нового поколения.
Китай поможет
Тем не менее прогнозы обнадеживают. По оценкам экспертов, если в ведущих странах мира развертывание 5G предполагается в 2019—2020 годах, то Россия должна догнать их уже в 2021‑м. И это не выглядит фантастикой: в 2011 году у операторов также были сложности с получением необходимого диапазона, но договориться с Государственной комиссией по радиочастотам все же удалось. На этот раз переговоры не получились, но зато понятно, с какими частотами можно будет работать, а с какими — нет. Все остальное, как водится, вопрос стоимости.
Согласно свежим подсчетам компании PwC, для полноценного развертывания сетей пятого поколения совокупные затраты отечественных операторов должны составить до 610 млрд рублей (около $ 10 млрд). Возможно, и того меньше при условии сотрудничества провайдеров между собой (хотя эксперты скептически относятся к такой перспективе). Так или иначе, сумма небольшая. Для сравнения: затраты китайской телеком-индустрии на модернизацию сотовой инфраструктуры, по различным данным, должны составить около $ 150 млрд, а американской и того больше — $ 200 млрд.
Такая разница, в частности, вызвана тем, что российские операторы планируют по максимуму использовать существующее телеком-оборудование. Китай и Штаты, в свою очередь, собираются полностью модернизировать сотовую инфраструктуру. США — чтобы окончательно отказаться от китайской электроники. В самой же КНР провайдеры, пользуясь поддержкой правительства, планируют развивать не только мобильный сегмент, для которого отчасти подходит существующее оборудование, но и интернет вещей, требующий принципиально новых технологических решений.
При этом Штатам из-за торговой войны с Китаем (которая, по мнению критикующей политику Трампа ассоциации Consumer Technology Association, стоила американской индустрии $ 1,2 трлн) придется закупать оборудование у финского бренда Nokia и шведского Ericsson. В зарубежных СМИ сообщается, что оно обойдется на 20% дороже, чем у китайской корпорации Huawei.
Согласно данным Dell’Oro Group, именно Huawei сегодня является лидером мирового телеком-рынка: в 2019 году ее доля составляет 28,1%, у Nokia — 15,7%, у Ericsson — 13,1%. Причем позиции китайцев продолжают укрепляться за счет азиатского и европейского рынков. Huawei сотрудничает с 28 операторами связи только в Европе, включая гиганта Vodafone UK, плюс обеспечивает родной рынок и значительную часть южнокорейского — самого быстрорастущего в мире.
Российским провайдерам, в отличие от американских, доступ к технологиям из Поднебесной не закрыт, поэтому нетрудно догадаться, на какого поставщика падет их выбор. К тому же Huawei, согласно заявленным спецификациям, ведет разработки 5G-сетей в диапазоне 4.4−4.9 ГГц, тогда как европейские вендоры ориентированы в первую очередь на потерявший актуальность для России диапазон 3,4−3,8 ГГц.
Huawei также заинтересована в России, особенно после потери американского рынка. Об этом говорит активность представителей компании на недавнем форуме GSMA Mobile 360 — Евразия в Москве: они в том числе пообещали инвестировать 50 млн рублей в программу по подготовке специалистов в области телекоммуникаций. За пять лет планируется обучить 10 000 сотрудников, способных поддерживать и развивать сети 5G. Сумма небольшая, но она явно демонстрирует желание закрепиться на рынке. А значит, российские провайдеры наверняка смогут в короткие сроки получить 5G-оборудование и развернуть коммерческие сети.
Поддайте скорости
Пока же 5G работает в России только в экспериментальном режиме. Первая тестовая площадка открылась на Тверской улице в Москве в начале августа. Ее запустила компания «Т2 Мобайл» совместно с Ericsson в диапазоне 28 ГГц для демонстрации возможностей технологии.
Какой скорости удалось добиться в новых сетях? Согласно спецификациям стандарта 5G, она может достигать 20 Гбит/сек. Для сравнения: в большинстве домашних интернет-тарифов и сетях 4G скорость в лучшем случае составляет 0,5 Гбит/сек. Правда, на тестовых площадках заявленного скачка в скорости пока не продемонстрировано. В США, например, вышки 5G обеспечивают более 2 Гбит/сек., но только при условии прямой видимости. Стоит отойти за угол дома, и скорость падает до 50 Мбит/сек. и меньше, а в сотне метров от вышки подключение начинает прерываться.
Японский оператор связи NTT DOCOMO провел эксперимент — подключил 5G на трассе поезда, движущегося со скоростью 283 км/ч. Для передачи сигнала использовалась частота 28 ГГц, что позволило в движении скачать видеофайл в сверхвысоком разрешении 8 К и одновременно транслировать изображение с камеры в разрешении 4 К без потери сигнала. Результат впечатляющий, но работа в этом диапазоне требует большого числа вышек на малом расстоянии. Дело в том, что высокочастотные радиоволны с трудом преодолевают физические препятствия, существенно затруднить передачу сигнала может не только стена, но даже дождь.
В апреле этого года в Южной Корее запустили первую в мире коммерческую 5G-сеть, и к августу она набрала 2 млн активных пользователей. Но пока они не обнаружили существенных преимуществ перед сетями 4G — скорость остается примерно на том же уровне, до 100 Мбит/сек., явно недотягивая до заявленных гигабит в секунду. Правда, компания OpenSignal в своем отчете указывает, что пиковый показатель для этой страны составляет 1,1 Гбит/сек. А всего из 12 государств, которые к осени начали эксплуатацию 5G на коммерческом мобильном рынке, по скорости лидируют США — 1,8 Гбит/сек. в пике (тестовые площадки в расчет не брались).
Любопытно, что в декабре 2018 года американский оператор сотовой связи AT&T решился на хитрый ход и запустил технологию 5Ge. Она сбила с толку владельцев смартфонов, которые вместо привычного значка LTE увидели иконку связи нового поколения. Выяснилось, что никакого отношения к 5G технология не имеет. Провайдер оправдался тем, что таким образом анонсировал подготовку к переходу на новые сети. Фактически это был маркетинговый трюк, за который на компанию обрушились судебные иски (налицо обман потребителя), в том числе со стороны крупного конкурента — компании Sprint.
Иными словами, как будет выглядеть развертывание 5G-сетей на практике (ставить сотовые вышки через каждые 100 метров едва ли рентабельно), и какой окажется реальная скорость подключения к ним, пока не ясно.
К тому же, чтобы воспользоваться новыми сетями, необходим девайс, способный принимать их сигналы. В прошлом году смартфонов с поддержкой 5G не существовало вовсе. С начала 2019‑го их анонсы пошли один за другим. Южнокорейский Samsung успел выпустить три устройства с поддержкой 5G — специальные версии Galaxy S10 и Note 10+, а также складной смартфон Galaxy Fold. Флагманские аппараты Huawei, Xiaomi, ZTE, LG и других азиатских производителей также получили 5G-версии. Из крупных игроков мобильного рынка отстает разве что Apple, которая оставила внедрение этой технологии в iPhone на следующий год.
Всего в мире насчитывается уже около двух десятков 5G-моделей, которые, как правило, стоят на несколько сотен долларов больше, чем такой же смартфон, работающий с 4G. Причем более дорогие гаджеты отличаются меньшей энергоэффективностью — работа в сетях 5G быстрее расходует заряд батареи. Об этом говорит и пользовательский опыт, и тот факт, что иногда вендоры устанавливают в 5G-версию смартфона более емкие аккумуляторы. Например, Xiaomi Mi Mix Alpha 3 в обычной версии имеет батарею емкостью 3200 мА•ч, а с поддержкой сетей нового поколения — 3800 мА•ч. Пользователи Samsung Galaxy S10 5G отмечают также сильный нагрев устройства при скачивании большого объема данных.
Громких анонсов в 2019 году больше не запланировано, следующего бума стоит ждать начиная с выставки потребительской электроники CES‑2020, которая пройдет с 7 по 10 января. Однако в целом рынок смартфонов в контексте перехода на 5G не так интересен. По большому счету, улучшение мобильной связи не главная задача новых сетей, ведь обычному пользователю и 4G хватает с головой. Главный прорыв ожидается в другой сфере применения новой технологии — интернете вещей.
Основа будущего
Что может предложить 5G-техноло-гия зарождающейся индустрии 4.0? Одно из самых ценных нововведений — распределение категорий устройств на разные частоты, в том числе до сих пор не используемые. Так, использование высокого частотного диапазона (FR2 в стандарте 5G NR) позволит добиться заметного прогресса по части задержки сигнала — 1 мс и меньше (в 4G минимальная задержка составляет около 10 мс). Да, это достигается ценой установки множества базовых станций, но в тех отраслях, где скорость передачи данных по воздуху критична, сложная организация инфраструктуры экономически оправдана.
«Это так называемый critical IoT, критический интернет вещей, — объясняет Артем Гениев. — Там требуется сверхнадежное подключение с минимальным уровнем задержек: это роботы, дистанционная хирургия, самоуправляемые транспортные средства и так далее. Вторая группа устройств — massive IoT, массовый интернет вещей, где важнее длительное время работы от аккумулятора, качественное покрытие и высокая плотность размещения устройств».
Для массового IoT — систем телеметрии, сенсоров и различных отслеживающих устройств — предполагается использование низкочастотных радиопередатчиков (в диапазоне FR1), которые будут посылать и принимать сигналы не постоянно, а в определенные моменты времени. Тут не предполагается больших скоростей (так как объемы данных невелики) и низкой задержки сигналов (поскольку их отставание на десятки и даже сотни миллисекунд некритично). Зато можно подключать к одной вышке множество устройств, а дискретное подключение обеспечит высокую автономность — до нескольких лет работы от одного заряда батареи.
Нельзя сказать, что интернет вещей обязан своим появлением 5G-сетям. Концепция множества подключенных к Сети устройств появилась раньше и уже реализуется на базе 4G. «Наиболее популярными стандартами для интернета вещей сейчас можно назвать NB-IoT и LTE-M, — рассказывает директор практики по цифровизации и трансформации бизнеса CROC Digital Insight Аскар Багавиев. — У всех крупных отечественных операторов уже развернуты подобные решения, как в отдельных районах Москвы, так и в других городах России. В США NB-IoT и LTE-M в национальном масштабе был развернут еще в 2017 году. Так что инфраструктура 4G вполне в состоянии поддерживать необходимые условия для большинства существующих IoT-устройств».
В этих условиях роль 5G — обеспечить техническую возможность для кардинально новой, более сложной IoT-инфраструктуры. К чему это приведет, предположить сложно, но ясно одно: грядет лавина «умных» устройств, автономных роботов и прочих научно-фантастических фантазий, которые уже становятся реальностью. Компания Qualcomm считает, что внедрение сетей 5G обеспечит производство товаров на $ 12,3 трлн в следующие 15 лет, а мировой ВВП вырастет на $ 3 трлн.
Впрочем, сами по себе сети пятого поколения с такой амбициозной задачей в полной мере не справятся. Как ни крути, а сигнал будет ослабевать и теряться в помещениях без дополнительных антенн, а вдали от городов, где ставить вышки экономически невыгодно, вовсе будет недоступен. На помощь придут параллельно развивающиеся технологии. В сентябре был принят стандарт Wi-Fi 6 (ранее известный как Wi-Fi 802.11ax), который обеспечивает быструю работу большого количества устройств в помещениях. Решение напрашивается само собой: Wi-Fi-роутер подключается к 5G-вышке и раздает сигнал внутрь здания.
А в малонаселенных регионах, где сотовые вышки в принципе отсутствуют, по мнению Дениса Сладких, на помощь придут новые спутниковые сети связи, такие как OneWeb и SpaceX Starlink. В конечном итоге интернет может оказаться буквально повсюду: в городах-миллионниках и отдаленных провинциях, в воздухе и под землей.
Череда поколений
Первое поколение сотовых сетей, 1G, было аналоговым и представляло собой фактически стандартное радио с наземным «подкреплением» в виде базовых станций. Единственная по-прежнему действующая 1G-сеть в мире находится в России (Архангельская область, Пермский край) — лицензия Роскомнадзора для оператора «Т2 Мобайл» действует до 1 февраля 2021 года.
Второе поколение, 2G, появилось в 1990‑х и принесло цифровую модуляцию радиосигнала, благодаря которой появилась возможность его шифровать, а также отправлять SMS. С помощью представленного в 1998 году протокола WAP пользователи смогли выходить в интернет с мобильных устройств.
Дебютировавший в 2001 году 3G обеспечил возможность подключаться к Сети со скоростью до 2 Мбит/сек. — достаточно быстро для комфортной работы на карманных компьютерах (КПК), которые как раз к тому времени начали активно появляться на рынке. Стандарт долго завоевывал популярность — даже первый iPhone 2007 года не работал в сетях 3G.
Наконец, разрабатываемые с середины 2000‑х сети 4G стали доступны пользователям в 2011 году и обеспечили действительно массовый доступ в интернет с мобильных устройств. Его скорость (до 1 Гбит/сек.) позволила не просто выходить в Сеть, но смотреть видео в высоком качестве, в том числе в прямой трансляции.
Для развертывания сетей 5G мобильным операторам придется устанавливать вышки сотовой связи чуть ли не через каждые 100 метров. Это оправдано лишь там, где скорость передачи данных имеет критическое значение, например, для управления роботами или беспилотным транспортом
Появление 5G вряд ли произведет фурор в мобильной индустрии: даже с 4G-сетью пользователю смартфона доступны все возможные сервисы, в том числе просмотр интернет-видео в высоком качестве. Жители отдаленных районов тем более не испытают на себе эффект новой технологии: 5G в глубинку просто не дотянут