5G часто воспринимается как следующий большой шаг для телекоммуникаций. Как мы уже писали ранее, многие из ее наиболее интересных аспектов выходят за рамки скорости передачи данных, что вызывает вопросы о текущем состоянии технологии, поскольку сопутствующие 5G сценарии применения нуждаются не только в новом типе радиосети.
Таким образом, схема и скорость развертывания определяют средне- и долгосрочные перспективы 5G. И теперь, конечно, приоритеты операторов могут быть несколько иными.
Многие отрасли ощутили эффект от вспышки Covid-19, и телекоммуникации — не исключение. В частности, ожидается, что развертывание 5G-сетей будет задерживаться, поскольку страны откладывают аукционы по продаже радиочастотного спектра, а операторы сосредоточены на проверенных, надежных сетях 4G, которые так важны для поддержания связи во время карантина.
Даже более оптимистичные прогнозы очень сдержанны. Нельзя с уверенностью утверждать, что сети будут готовы к внедрению 5G, даже при условии наличия спроса. Причиной этому — история и логистика развертывания 5G. Дело в том, что пандемия произошла одновременно с процессом развертывания, который уже был заведомо медленным и неравномерным.
Исторические приоритеты
Жесткая конкуренция за победу в «гонке 5G» вылилась в ощутимо разные подходы к внедрению этой технологии. GSMA недавно рассматривала эти различия, особенно в контексте инвестиций в 5G-ядро (подробнее об этом ниже).
Многие существующие сценарии применения были реализованы в США и Азии, где упор делается на более быстрый мобильный интернет и фиксированную беспроводную связь. В Европе, особенно в ЕС, прогресс изначально замедлялся из-за проблем, связанных с распределением спектра частот, а также из-за акцентов на применении 5G в сфере IoT (интернета вещей) и мобильности. Особое внимание уделялось на создании «панъевропейских 5G-коридоров» для обеспечения бесперебойной работы мобильного IoT, а также — для комфортного доступа потребителей.
Локации, на которых в настоящее время внедрен 5G — это либо плотно заселенные города, которые являются логичным выбором для пилотного запуска, либо сельская местность, в которой прокладка достаточного количества оптоволоконного кабеля обошлась бы слишком дорого. Verizon и AT&T работают над вторым сценарием применения в США, а Vodafone начала аналогичные испытания 5G в сельской местности в Ирландии. Как в таких условиях можно говорить о взаимной совместимости сетей?
Между тем, существуют различия в том, как страны — и даже разные операторы в пределах этих стран — строят свои новые сети. Что здесь особенно интересно, так это концепция «автономных» развертываний, когда новая технология 5G внедряется поверх существующей инфраструктуры 4G LTE.
Автономное vs. неавтономное развертывание
Итак, каково значение неавтономного (non-standalone, NSA) или автономного (standalone, SA) развертывания? В первом случае два разных поколения сетевых подключений работают вместе, чтобы облегчить внедрение новой технологии, обеспечивая при этом хороший общий охват. Во втором — одна система управления использует одну технологию радиодоступа. GSMA выложил шесть вариантов развертывания, 3 NSA и 3 SA.
Вариант 1 — текущая архитектура сетей 4G: Evolved Packet Core (EPC), управляющая технологией LTE.
В вариантах 2, 4, 5 и 7 для управления LTE используются 5G-ядро или технология 5G «Новое радио» (New Radio, NR), в некоторых случаях — обе технологии в тандеме.
Вариант 3 работает с EPC, но также добавляет NR для увеличения скорости.
По этой причине большинство операторов мобильной связи, похоже, выбирают вариант 3, поскольку, как отмечает GSMA:
Хотя подключение обеспечивает низкую маржу, доход достаточно стабилен, чтобы финансировать развертывание 5G для обслуживания сценариев применения технологии, выходящих за рамки доступа к быстрому мобильному интернет: таких как IoT. Кроме того, поскольку мобильная широкополосная связь является ключевым ценностным предложением, которое предлагает оператор (с точки зрения рядовых абонентов), скорость передачи мобильных данных будет выгодно отличать операторов, первыми внедривших этот стандарт, от их конкурентов.
Говоря простым языком, операторам выгодна репутация провайдера скоростного мобильного интернета, прежде чем они будут готовы к поддержке более интересных сценариев применения 5G.
Производители оборудования Ericsson, похоже, согласны с этим подходом, утверждая, что он упрощает процесс построения сети, а также выступает в качестве ступеньки к полному развертыванию варианта 2. Переход к автономному развертыванию упростит работу сети, в частности, поскольку каждый тип соединения (LTE или NR) будет управляться исключительно собственным ядром, без посредников.
Более того, Ericsson не останавливается на этом, утверждая, что стоит поощрять переход всех операторов к развертыванию варианта 3 с перспективой последующего перехода к варианту 2 и не поощрять использование других вариантов. «Этот подход, — утверждают они, — сократит необходимые финансовые и временные затраты на модернизацию сетей, упростит взаимодействие между сетями и устройствами и позволит быстрее масштабировать 5G- экосистему».
О роли ядра
Но почему 5G-ядро играет такую важную роль? Если коротко: ядро облегчает поддержку множества сложных сценариев применения, включая IoT, которые предъявляют очень разные требования.
Важно отметить, что ядро обеспечивает уникальные функции 5G, такие как сегментация сети на виртуальные сети. GSMA описывает ситуацию следующим образом:
Неоптимальное использование мобильных сетей обусловлено разнообразными и даже противоречивыми коммуникационными требованиями… брендов. Например, одному корпоративному клиенту могут потребоваться сверхнадежные услуги, в то время как другим может потребоваться связь со сверхвысокой пропускной способностью или чрезвычайно низкой задержкой. Сеть 5G должна быть спроектирована так, чтобы иметь возможность предлагать различные сочетания возможностей для одновременного удовлетворения всех этих разнообразных требований.
Различные сценарии применения могут быть наилучшим образом реализованы на разных радиочастотах, которые обеспечивают более высокие скорости передачи или большую надежность на расстояниях. Более того, некоторые технологии, в том числе IoT, дополненная и виртуальная реальности и «умные города», выиграют от «граничных вычислений», когда время отклика сети снижается благодаря произведению вычислений на «краю» сети, ближе к устройству пользователя, а не на центральном сервере.
Виртуализация и сегментация могут объединять части сети в дискретную, специально сформированную сеть, которая ориентирована на конкретный сценарий применения. Например, операторы мобильной связи могут создать сегмент сети для «умных» транспортных средств, который обеспечивает и управляет высокой пропускной способностью для потоковой передачи мультимедиа в транспортном средстве в сочетании с малой задержкой передачи данных для предотвращения столкновений. В качестве альтернативы они могут создать сегмент, предназначенный для мобильного маркетинга и рекламы, который отдает приоритет пропускной способности, но менее чувствителен к задержкам в передаче данных.
Сегментация может даже потенциально распространяться на другие сети для создания виртуальной сети, проходящей через национальные границы, облегчая роуминг.
Ядро — это необходимость
Как отмечали в GSMA, предстоит сделать еще многое, чтобы донести до рынка преимущества 5G помимо более высокой скорости передачи данных. В результате спрос может возрасти до такой степени, что инвестиции в 5G-ядро станут более перспективными.
В конечном итоге, чтобы любые инвестиции окупились, сетям мобильных операторов потребуются как NR, так и 5G-ядро. Только увеличение скорости и возможности подключения не принесут значительных дивидендов. Тем не менее, 5G описывается как «активирующая технология», и в настоящее время ей не хватает готовых к реализации сценариев применения, что означает, что операторы сталкиваются с ситуацией типа «курица и яйцо»: реальная ценность 5G заключается в разнообразии сценариев применения, но многие из них требуют широкой распространенности New Radio, в сочетании с 5G-ядром.
4G в основном представляла собой потребительскую широкополосную связь, в то время как 5G обладает экспоненциальным потенциалом и является критически важным фактором для начала четвертой промышленной революции и краеугольным камнем цифровой трансформации.
Габриэль Соломон, Ericsson (Politico)
Итог
5G — горячая тема, как в прессе, так и в общественном сознании. Для тех, кто в «теме», новая технология и возможности, которые она предлагает — источник ощутимого ажиотажа: автономные транспортные средства, дополненная реальность, и, конечно же, невероятно быстрой мобильной широкополосной связи. И все же существует разрыв между ожиданиями и реальностью.
Разрыв возникает из-за независимости 5G-ядра и NR, что четко контрастирует с взаимозависимостью 5G и IoT. Кажется, что большинство операторов сосредоточены на NR, потому что это позволяет им утверждать, что они развернули 5G-сеть для своих абонентов (поскольку они могут предложить увеличенную скорость передачи данных), в то время как они завершают развертывание 5G-ядра, что в конечном итоге позволяет расширить покрытие сети до того уровня, когда их 5G-сеть может быть автономной.
Благодаря пандемии, корпоративный спрос в настоящее время трудно измерить, и, учитывая все нюансы которые мы рассмотрели выше, неясно, как будет выглядеть будущее 5G. Эксперты Европейского парламента отмечают, что в определенных кругах ожидается, что для достижения 5G полной зрелости (полная функциональность, с широким географическим охватом) может потребоваться до 10 лет. А учитывая то, как карантин влияет на аукционы спектра радиочастот и цепочки поставок устройств с поддержкой 5G, дела обстоят еще менее радужно.
Как и в случае с любой новой технологией, развертывание и внедрение — сложные процессы, результат и течение которых сложно спрогнозировать. У 5G просто есть несколько дополнительных переменных.