Все, что вы хотели знать про 5G, но не знали где спросить

Вокруг сетей мобильной связи пятого поколения сформировалось столько мифов, предубеждений и заблуждений, что пора взять и простым языком объяснить что это такое, зачем (и кому) нужно. Сколько будет стоить (ооо, это вообще любимый вопрос, еще со времен запуска 3G) и когда появится в Украине (простой ответ — не скоро).

Для чего нужна сеть 5G

Тут важно понимать даже (и особенно) если это задевает чьи-то чувства любви и тяги к росту цифр, что сети 5G еще в большей степени, чем сети 4G — это история не про скорость передачи данных (которая и так уже достигла «потолка» возможностей смартфонов — у нас просто нет приложений, требующих скоростей передачи данных выше 100 мегабит в секунду), а про повышение емкости уже существующих сетей операторов мобильной связи. В ближайшие годы и десятилетия нас ждет взрывной рост числа всевозможных датчиков и устройств, подключенных к интернету. То есть того самого интернета вещей (IoT), о котором мы слышим уже лет 15. На каждого мобильного пользователя-человека будут приходиться сотни, если не тысячи устройств. Они есть у нас уже сейчас (все эти умные часы/браслеты, IP-камеры, пылесосы и стиральные машины), с каждой минутой (не днем, и не месяцем) их становится все больше и больше. Рано или поздно к интернету будут подключены все счетчики газа/воды/электричества (просто в столице — раньше, в селе Кукуево — в последнюю очередь, хотя это сильно зависит от самих жителей села, точнее от их навыков самоуправления). Уже сейчас жителям мегаполисов может не хватать скорости мобильного интернета (вы ведь сталкивались с критикой качества связи, неправда ли?) просто потому, что его потребление растет более высокими темпами, чем операторы ставят свое оборудование. Для лучшего качества сети нужно больше сайтов (базовых станций) в городе, что явно не понравится людям, носящим шапочки из фольги. Собственно, сеть 5 поколения и должна не только решить текущие и еще не возникшие проблемы, но и обеспечить какой-то задел на некоторый период времени в ближайшем будущем (пока на смену им не придут сети 6 поколения, надеюсь, к тому времени мы все будем еще ходить без имплантов в мозгу, обеспечивающим выход в интернет как у героини сериала «Годы»).

В чем отличие сети 5G от сетей 4G

Сеть 5G стоит на трех китах, имя которым eMBB, URLLC и mMTC. Здесь и дальше будут слайды, любезно предоставленные компанией Huawei из их презентации. Они все на английском, но я попробую объяснить все самое важное своими словами. Если коротко, то речь идет о более высокой скорости передачи данных (до гигабита в секунду) — eMBB (enhanced Mobile Broadband), низком времени отклика (миллисекунда и еще меньше) — URLLC (Ultra Reliable Low Latency Communications) и высокой плотности обслуживаемых устройств (до миллиона на квадратный километр) — mMTC (massive Machine Type Communications). Представители Киевстара, к слову, говорили, что всего этого достичь (при желании) можно и сейчас, но не одновременно (выберите 2 пункта из 3, а еще лучше — 1). 

Из слайда ниже видно для чего необходим каждый из трех компонентов 5G: более высокая скорость для передачи видео с высоким битрейтом (3D-видео, 360-градусное видео, видео с элементами дополненной реальности или виртуальной реальности). Низкое время отклика необходимо для контроля критически важных компонентов инфраструктуры городов будущего — например, управления автопилотами автомобилей: задержка в принятии решения в доли секунды может стоить чьей-то жизни, (хотя я лично считаю пример не очень удачный, поскольку такие системы обязаны работать автономно вообще без подключения к интернету, но будет значительно лучше, если все беспилотные автомобили будут обмениваться данными друг с другом и получать информацию о ситуации на дороге в режиме реального времени). Наконец, вся эта невообразимая плотность в миллион устройств на квадратный километр (помним, что стандарт сделан с запасом, чтобы хватило и через несколько лет) пригодится в условиях мегаполисов, когда через беспроводной интернет (оптику не протянешь к каждому дереву и столбу в городе) будут связаны все светофоры, камеры видеонаблюдения, всевозможные датчики, управляющие городской инфраструктурой, а также все эти арендованные автомобили, велосипеды и прочие самодвижущиеся транспортные средства. Ну, и люди, наверное (сарказм) тоже.

Любопытно, но даже сама Gartner, придумавшая ту самую кривую Гартнера, считает, что мы еще не на волне хайпа, а еще на взлете интереса к 5G. То есть до некоторого разочарования от всех этих инноваций еще далековато (но, надеюсь, после прочтения этого текста для вас «разочарование» наступит раньше, а вот все остальные люди еще подождут).

Кто придумал 5G и кто заведует стандартами 

Небольшое лирическое техническое  отступление для тех, кто хочет знать больше (те, кто реально знают больше имеют полное право сказать, что на самом деле я не разобрался и все еще сложнее, но там уже технические дебри, доступные для понимания от силы пары тысяч человек на всю нашу страну). Стандартом 5G управляет консорциум 3GPP (3rd Generation Partnership Project), созданный еще в 1998 году для управления и развития стандартов мобильной связи. Может вы удивитесь, но полностью стандарт 5G еще не утвержден, хотя его принятие разбили на две фазы. Первая стартовала еще в декабре 2017 года — это ревизия 15, положившая начало формальному запуску стандарта 5G (он получил, кстати, официальное название New Radio или NR). Но в текущем виде описан только стандарт eMBB, стандарт URLLC и mMTC появится в 16 ревизии, после чего сети 5G смогут стать «полноценными» (там, где они уже есть, само собой).

Как будут развиваться/замещаться сети 4G 

Интересная особенность сетей 5G — в них нет голосовой связи. От слова «совсем». То есть для перехода на 5G необходим запуск Voice over LTE (VoLTE). Это тоже создает дополнительные сложности для операторов. В Таиланде местный оператор True из-за этого пошел на необычный ход — параллельно с модернизацией своей сети выпустил специальный кнопочный телефон ценой в 25 долларов с поддержкой VoLTE, чтобы пользователи с невысокими доходами могли пользоваться голосовой связью после модернизации сети. Но вообще основой для развития сети 5G является базовая сеть 4G, фирменные штуки 5G будут задействованы только в мегаполисах — там, где есть огромное количество абонентов (и люди, как мы помним, в меньшинстве — в основном, планируется подключение других устройств).

Радиочастотный ресурс 5G: еще три кита

Важной частью проблемы внедрения сетей 5G является вопрос использования радиочастот. И это самая болезненная тема (не считая еще более болезненной — кто будет платить за все эти не дешевые технологические новшества, хотя в радиочастотный ресурс все украинские операторы неизбежно станут вкладывать деньги, если государство станет продавать лицензии, просто чтобы не потерять преимуществ в будущем). Сети 5G используют три различных диапазона частот:

• низкий диапазон (меньше 1 ГГц, например, 700 Мгц) — будет использоваться для повышения покрытия сети в малонаселенной местности
• средний диапазон (его традиционно называют C-band, изначально он использовался спутниковой связью, 1-6 ГГц) — основа сетей 5G, дающая тот самый гигабит в секунду, но его возможности ограничены зоной действия в 500 метров
• миллиметровый диапазон 26-38 ГГц — в нем можно достичь космических скоростей до 20 гигабит в секунду, но радиус действия всего 100 метров, это решение для узкоспецифических задач 

Если говорить об Украине, то с радиочастотным ресурсом все сложно. Нет (пока) лицензий на использование новых частот. Нет технологической нейтральности для уже выделенных частот (радиочастоты выделяются операторам под конкретную технологию, что сильно ограничивает их возможности по оптимизации сети). Отдельной головной болью (которая еще не раз даст о себе знать, и не только со стороны людей в шапочках из фольги) являются нормы излучения, которые откровенно несовместимы с новыми технологиями и требуют пересмотра, если мы хотим развивать современные технологии связи в нашей стране. Еще одна проблема: получение разрешительных документов на установку сайта (базовой станции). Для развертывания сетей 5G нужно будет натыкать в городе станций через каждые 500 метров, а может и чаще. Современный уровень бюрократии в стране способен поставить крест на запуске 5G в самом ее начале. Все эти сложности еще предстоит преодолеть, и это еще одна причина (помимо экономической), из-за которой не стоит ожидать скорого появления 5G в Украине.

Как будут запускаться сети 5G в мире (и когда ждать в Украине)

Можно различить три волны запуска. Первыми сети пятого поколения получили азиатские страны (Китай, Южная Корея, Япония) — они стремятся быть на пике технологий и сохранить свое лидерство в этом. Во второй волне запуска будут страны Западной Европы, для них эра 5G начнется в 2020-2022 годах. Мы, в лучшем случае можем попасть в третью волну, и это перспектива 2024-2025 года. На слайде ниже сроки проведения аукционов (не запуска сетей) по продаже лицензий на частоты C-Band в различных странах мира.

Сколько будет стоить связь 5G

Я бы посчитал этот вопрос смешным, если бы не было так грустно — практика показывает, что люди не понимают очевидных вещей — сама по себе технология не будет стоить каких-то отдельных денег, как не будет и отдельных 5G-тарифов. Их не было для 3G, не было для 4G (хотя все это уже забыли, несмотря на то, что между запуском 3G и 4G в нашей стране прошло всего три года). Но возможны сценарии подключений к интернету домашних хозяйств через сети 5G ( в мире уже есть такие примеры, например, в Швейцарии, где запрещено законом прокладывать кабели в горах и у провайдеров интернета нет другого выхода кроме как передавать данные по радиоканалам). С точки зрения пользователя это будет просто тариф на интернет, при котором он получит заветную коробочку «с интернетом», которая и будет обеспечивать дом выходом в сеть. Такой вариант доступа называется FWA (Fixed Wireless Access или фиксированный беспроводной доступ) и используется, например, оператором Verizon в США. Из приятного — благодаря всем этим скоростям и повышенной емкости сетей 5G станет возможна такая фантастическая штука, как по-настоящему безлимитный мобильный интернет. И в мире уже есть примеры таких тарифов операторов, правда, в странах, где ARPU (средний доход в месяц с абонента) не 2 доллара, как у нас, а долларов 50 хотя бы. Иначе экономика никак не сходится.

Если говорить о 5G в смартфонах, то это тема для отдельного разговора и еще одной боли. Во-первых, смартфонов с 5G еще очень мало. Во-вторых, стоят они под тысячу долларов. В-третьих... впрочем, первых двух вам что ли мало? Конечно, как и всегда, ценник на смартфоны с поддержкой 5G будет опускаться каждый год, но ситуация в корне отличается от запуска 3G и даже 4G. На момент запуска 3G в Украине смартфонов без поддержки 3G уже не выпускали несколько лет. На момент запуска 4G моделей без поддержки LTE было немного (и те, что были — в ультрабюджетном сегменте). Проникновение смартфонов обгоняло проникновение сетей. В случае с 5G все будет строго наоборот. Хотя радует, что мы вообще обсуждаем перспективы 5G уже сейчас, когда сети только появляются в мире, а не спустя, скажем, 10 лет, после того как технология уже будет доступна во всем мире.

В сухом остатке

Чтобы не заканчивать на грустной ноте, вот вам еще один слайд, внушающий сдержанный оптимизм. В левой части график потребление трафика мобильными абонентами — он растет на безумные 50% в год. В 2019 году ожидается, что в среднем один пользователь мобильной связи на этой планете будет потреблять 4 ГБ мобильного трафика. Правая часть еще интереснее — на ней видно, что несмотря на запуск сетей 5G в мире, главным источником мобильного интернета в мире (и основой для заработков операторов) на следующие несколько лет все еще будут сети 4G. Поэтому можно (пока) расслабиться и пользоваться тем, что уже есть и что можно значительно улучшить (как — мы и наши коллеги писали уже не один раз, повторяться про диапазоны в 700-900 МГц, технологическую нейтральность и так далее я не буду, если что — полезные ссылки по теме есть ниже).

Для тех, кто хочет знать больше

• «Мы в зоне хайпа» или почему операторы не торопятся с запуском 5G
• Точка 4G: всё, что вы хотели узнать о 4G, но не знали где спросить
• Будущее операторов сотовой связи: как не превратиться в трубу?
• Рефарминг: что это такое, почему он важен и зачем нужен
• Почему украинские операторы мобильной связи не могли развернуть 4G-сеть без запуска 3G-сети