К 2020 году эксперты прогнозируют появление нового поколения беспроводных технологий. И хотя большинство игроков пока слабо представляют, что это будет за технология, всё же можно сказать, что для 5G наверняка будет характерно совместное использование диапазонов, объединение несущих частот и применение большого количества дешёвых и быстрых устройств в инфраструктуре сети. Об этом говорится в одной заслуживающей внимания зарубежной публикации, перевод которой мы предлагаем вашему вниманию.
Мы уже писали о технологии, которая может оказаться в числе претендентов на роль будущей 5G (часть 1, часть 2). Однако по сей день в индустрии нет никакой ясности в этом вопросе. Тем не менее, психологический рубеж — 2020 год — уже не за горами. Возможно, что за оставшиеся пять лет новая технология так и не появится. Кто знает, может, и ещё дольше. Но попытки её создания точно не будут прекращаться.
Однако прежде чем заниматься разработкой и коммерциализацией будущей 5G, придётся найти ответ на один из самых трудных вопросов: как вместить гораздо больший объём пересылаемых данных в небесконечную полосу спектра? Или, точнее, как стандартизировать этот процесс?
Несмотря на почти полную неопределённость характеристик 5G, в истории развития LTE есть несколько моментов, которые могут подсказать нам, чего ожидать в будущем. С момента появления самой первой технологии сотовой связи, инфраструктура и абонентские устройства развиваются неравномерно. Инфраструктура зачастую играла ведущую роль и немного опережала сами мобильные телефоны, а их производители соревновались в том, кто раньше выведет на рынок модели, способные максимально использовать предоставляемые инфраструктурой возможности. Без достаточно развитой сотовой сети, новые модели смартфонов были бы просто бесполезны. Однако в 2007 году Apple сделала в этом смысле рывок и выпустила первое поколение iPhone. В остальном, если не считать подобных сюрпризов, эволюция мобильных устройств, в особенности смартфонов, шла вслед за развитием инфраструктуры.
Конечно, в будущем нельзя исключать возможности появления таких неожиданных для индустрии устройств, каким был первый iPhone. Но в ближайшие пять лет развитие мобильных устройств в целом будет зависеть от пропускной способности инфраструктуры. Экосистема не видоизменяется сразу целиком, разные её компоненты «движутся» с разным темпом. Если сеть будет недостаточно развита, то польза смартфонов будет весьма ограничена. Поэтому совершенно нормально, что инфраструктура эволюционирует с опережением.
Нужда в объединении несущих частот
Возможность объединения несущих частот появилась в LTE-Advanced (4G Plus). Это означает, что мобильные устройства могут одновременно использовать несколько частот для увеличения общей пропускной способности. Операторы по всему миру начали внедрять эту технологию, чтобы удовлетворить ненасытность рынка в объёмах передачи данных.Но что будет дальше, представить пока трудно. Ясно лишь одно — смартфоны будут становиться всё мощнее, а мобильный трафик будет расти, поэтому мощности инфраструктуры будут использоваться всё интенсивнее.
Поскольку для объединения частот требуется возможность совместного использования диапазона, операторы начали расширять используемые полосы спектра. К примеру, в Австралии два крупнейших оператора объявили о внедрении базовых станций 4G, работающих на частоте 700 МГц. Любопытный момент заключается в том, что на австралийском рынке очень немного мобильных устройств, способных работать в этом диапазоне. В первую очередь, это iPhone 6 и 6 Plus, а также Samsung Galaxy S5. Причём с выходом этих двух айфонов количество LTE-диапазонов в Австралии достигло 20. Также можно отметить и расширение покрытия в нижней части диапазона 850 МГц.
В свете этой тенденции можно ожидать в течение 1-2 лет и появления мобильных устройств, способных работать в более широком диапазоне частот. Конечно, это лишь предположение. Ведь из-за высочайшей конкуренции на рынке мобильных устройств производители стараются до последнего момента держать в секрете информацию о новинках. Но всё же с определённой долей уверенности можно сказать, что в ближайшие пять лет должны появиться устройства, способные передавать гораздо больше информации в единицу времени, чем современные смартфоны. Конечно, основной причиной этого будет рост видеотрафика за счёт увеличения разрешения роликов и расширения мобильного интернета.
2020
Рост трафика, по оценкам экспертов, к 2020 году приведёт к исчерпанию возможностей в рамках существующих частотных диапазонов. И чтобы к тому времени предложить какое-то решение, производителям мобильных устройств совместно с операторами уже необходимо начать работу над общим видением сотовой связи будущего. Скорее всего, будут использоваться иные стандарты, иные конструкции базовых станций, иные мобильные устройства, иная топология сетей.
Аналогичной точки зрения на 2020 год придерживается и ITU, International Telecommunications Union, организация, координирующая процесс стандартизации в индустрии мобильной связи. Но несмотря на всеобщее отсутствие хоть какого-то представления о чертах будущей 5G, основным игрокам нужно, наконец, прийти к общему соглашению по ряду вопросов.
Согласно предложению организации 4G America, входящей в ITU, технология 5G должна обеспечивать более широкие возможности по обеспечению межмашинных (machine-to-machine) сеансов связи, как развитие концепции интернета вещей. Как говорится в документе, «люди перестали быть главными потребителями услуг мобильной связи в США; их место заняли машины, например, умные счётчики потребления воды и электричества, цифровые указатели, транспортные информационные системы. С ростом использования подключаемых к сети устройств для игры и общения, будет расти и потребность в расширении возможностей устройств для создания локальных домашних сетей. Продолжится рост числа устройств, которым необходимо будет транслировать в сеть мониторинговую информацию, данные о состоянии жилища, перемещении транспорта и т.д. Логично предположить, что количество машин-участников сети превысит количество людей».
Чтобы удовлетворить растущие потребности рынка, 4G America предлагает проектировать 5G с учётом обеспечения надёжной связи с малым временем задержки при условии большого количества устройств, а также с учётом широкой пропускной способности при передаче данных.
В документе говорится, что, благодаря высокой информационной ёмкости 5G, вероятно «станут доступны более гибкие методы сбора и обработки информации, необходимой для управления ресурсами сети в рамках принятой оператором политики».
Также в 4G America предполагают, что 5G позволит поддерживать связь, даже двигаясь с большой скоростью, до 350 км/ч. Причём, несмотря на потенциальную возможность возникновения эффекта Доплера. Кроме того, в документе сказано, что «понятие сотовой ячейки станет не столь жёстко определённым, чтобы обеспечивать устойчивую высокомобильную связь и “следовать” за перемещением пользователя, в отличие от предыдущих технологий сотовой связи».
Согласны в 4G America и с прогнозом о росте трафика: «такие задачи, как 3D-игры, дополненная реальность и концепция сверхбыстрого интернета (tactile internet), потребуют 100-кратного увеличения пропускной способности будущих сетей по сравнению с современными, и снижения задержки в 5-10 раз… Мультимедийные сервисы “погружения” потребуют использования таких технологий, как 3D-аудио и 3D-видео, а также форматов и кодеков сверхвысокого разрешения».
Наконец, в документе прогнозируется, что станет невозможной современная практика выделения индивидуальных полос спектра для каждого оператора, поскольку ресурсы частот будут исчерпаны. На фоне этого вырастет и роль Wi-Fi. Также в документе говорится, что, с точки зрения глобальной экосистемы сотовой связи, необходимо выделить порядка 50 частотных полос. Однако это не представляется возможным, поэтому операторы вынуждены будут достичь соглашения о единой системе согласования частотных полос.
Заключение
Согласно данным ITU, несмотря на растущие объёмы продаж мобильных устройств, в мире ещё 4 миллиарда человек не подключены к интернету. Подавляющее большинство из них проживают в развивающихся странах и принадлежат к поколению, которое скорее воспользуется смартфоном для доступа в сеть, чем ПК. Так что как производителям, так и операторам пока рано говорить об отсутствии перспектив роста. И освоение этого гигантского рынка также будет подстёгивать появление новых мобильных устройств, с большей пропускной способностью, способных использовать куда более широкий спектр частот по сравнению с современными гаджетами.
Подводя итоги, можно сказать, что существующие 2G- и 3G-сети придётся существенно модернизировать, ориентируясь, помимо прочего, на использование частот ниже 1 ГГц. Это даст огромные преимущества с точки зрения покрытия в малонаселённых районах. А для получения доступа к дополнительным полосам спектра неизбежно потребуется ввести совместное использование частот различными сервисами.
