Наступает эра 5G

В середине октября Apple представила новую линейку iPhone: четыре новых смартфона. Все они — даже в условно бюджетном iPhone 12 mini — поддерживают стандарт связи 5G. Обычно Apple не торопится внедрять новые технологии. Умные часы, например, даже Microsoft выпустила раньше. А беспроводные наушники к моменту появления AirPods были просто у всех. Но если уж Apple что-то запускает, жди бурного роста — его время пришло. 5G это не будущее, а настоящее, считают в Apple. Что сейчас происходит с сетями пятого поколения на самых важных рынках, какие сервисы и технологии станут благодаря им лучше и когда уже и российские пользователи смогут оценить их скорость, мы попросили рассказать экспертов Центра компетенций НТИ на базе «Сколтеха» (направление «Технологии беспроводной связи и интернета вещей.»

Чего конкретно мир технологий ждет от 5G

Прежде всего нужно сказать, что смена поколений связи происходит примерно раз в десять лет. Это эмпирически выведенный срок, за который с одной стороны накапливается критически вал новых технологий, а с другой — возросшие запросы пользователей не получают удовлетворения в сетях уходящего поколения связи.

Пропускная способность сети (скорость передачи данных на одного пользователя) зависит от объема выделенного частотного ресурса, эффективности его использования и количества одновременно подключенных к сети абонентов. На определенном этапе пропускной способности начинает не хватать, так как к сети подключается слишком большое количество пользователей, которые потребляют все больше и больше данных. Действующие сети перестают справляться с пиковой нагрузкой, скорость передачи данных падает, что вызывает недовольство абонентов. И обычно к этому времени у производителей уже готово телеком-оборудование следующего поколения. Новые бизнес-кейсы захватывают воображение, а предоставляемые новые услуги предлагают новые источники дохода для всей мобильной экосистемы.

Сейчас мир ждет, что 5G разгрузит существующие мобильные сети, даст доступ к новым скоростям и сервисам, улучшит пользовательский опыт. И это уже происходит в самых развитых странах мира. Главные новые «фишки» 5G это:

• Сверхширокополосная мобильная связь (eMBB — enhanced Mobile Broadband). Скорость в сетях 5G в теории может достигать 20 Гбит/с. В лабораторных условиях уже удалось добиться показателя чуть более 5 Гбит/с. Большинство пользователей, как только на экране их смартфонов появится значок «5G», заметят, что быстрее стал загружаться контент (в 5-10 раз) и открываться веб-страницы и посты в соцсетях (в два-три раза).
• Сверхнадежная связь с низкими задержками (URLLC — Ultra-Reliable Low Latency Communication). В 5G впервые за всю историю сотовой связи стало возможным гарантировать качество услуг. Задержка в сетях пятого поколения в теории составляет от 1 до 10 мс. Этот параметр чрезвычайно важен для дистанционного управления различными процессами и коммуникации практически в реальном времени (человек не может отследить такую низкую задержку). Этих возможностей, например, с нетерпением ждут на промышленных предприятиях, где сеть 5G позволит заменить проводную связь.
• Массовая межмашинная связь (mMTC — Massive Machine-Type Communications). Главная особенность этого режима работы — способность собирать информацию с миллионов автономных датчиков (со сроком службы с одного заряда батареи до 5-10 лет).

Какие области применения — главные

Если коротко, то всем. Пользователи получат высокую скорость передачи данных, которую ранее могли получить только на домашнем интернете и даже быстрее, почти мгновенную загрузку страниц и постов в соцсетях, стабильную видеосвязь, новые сервисы. Промышленные предприятия — новые возможности для повышения эффективности производства, импульс для роботизации, эффективную поддержку удаленной работы, гибкость в мониторинге оборудования и территории. В транспорте идут разработки новых форм «умных» портов, грузовых станций, складов, и даже «умных» дорог и рек с беспилотным транспортом — и все это эффективно интегрируется с возможностями сетей 5G.

5G это инфраструктура с новыми интеллектуальными возможностями. Можно сравнить развертывание сетей 5G со строительством железных (XIX век), а после и автомобильных дорог (XX век). Как только появляется соответствующая инфраструктура, экономика начинает ускоренно развиваться. Если продолжить сравнение, то по дорогам начинает ездить транспорт, пассажирский и грузовой, появляются придорожные кафе и отели, заправки и мастерские. Так и вокруг 5G-сетей начинают появляться новые сервисы.

Если говорить более конкретно, то наиболее значимые изменения произойдут в промышленности, медиаиндустрии, транспорте и логистике, медицине. Не останутся в стороне образование, сельское хозяйство и ЖКХ. Благодаря 5G начнет активно развиваться концепция «умного» пространства («умный» город, «умный» дом, «умный» офис и так далее).

Кто на этом заработает

Пока сказать очень трудно: аналитики уже строят разные прогнозы по рынкам (сегмент телеком-оборудования, прибыль операторов, вклад в мировую экономику в целом и по отраслям), но пока это только прогнозы. Так же как в 2010 году, когда только появлялся 4G, на нем еще никто не начал зарабатывать, так же и сейчас, в 2020 году, реально работающих на 5G сервисов еще нет. Но есть, например, такие прогнозы: к 2025 году на долю 5G придется 44% выручки операторов — $357 млрд из общих $806 млрд.

Доходы игроков от 5G это ситуация Win-Win. Пользователи получат почти на порядок более быстрый интернет и отказ от ненужных сетей Wi-Fi и домашних компьютеров, новые возможности, раскрывающие потенциал их смартфонов. Мобильные операторы — новые бизнес-кейсы и новые доходы от новых сегментов рынка. Разработчики и производители расширяют спектр производимого оборудования, предлагают новые облачные сервисы (мы прогнозируем бум облачных-сервисов-для-всего), выходят на новые рынки и в смежные сегменты, такие как решения для «умной» инфраструктуры и корпоративных мобильных сетей. Предприятия получают первую стабильную высокоскоростную беспроводную связь, которую разрабатывали специально для промышленного использования — практически это означает, что она может делать почти все возможные задачи — к этому можно добавить еще возможность развернуть ее на предприятии без участия операторов (или с участием, есть выбор!).

Но вообще инвесторы уже составляют рейтинги бизнесов, куда стоит вкладывать на волне развития 5G:

• Инфраструктурные операторы. Многие операторы (особенно на развитых рынках) предпочитают не строить, а арендовать антенно-мачтовые сооружения. На этом основан бизнес инфраструктурных операторов, который будет активно расти в ближайшие годы. Объясняется это тем, что для сетей 5G (в среднем и высоком диапазонах) нужно устанавливать больше базовых станций, чем для предыдущих поколений связи. Этот вид деятельности особенно распространен в США, где инфраструктурные операторы владеют 95% из 150 тысяч вышек. В Европе их доля — всего 20%, но и башен там больше — 350 тысяч, а к 2025-му это число увеличится до 450 тысяч. А вот на развивающихся рынках вышек на порядок меньше. В Мексике — 33 тысяч, в Бразилии — 66 тысяч. В общем, есть куда расти и понятно, зачем инвестировать.
• Чипмейкеры, вендоры и производители пользовательских устройств. Тут все очевидно: больше сетей — больше оборудования операторского класса — больше покрытие — больше абонентов — больше смартфонов. А любому оборудованию нужны микросхемы. Так что эти компании из этих сегментов будут показывать неплохую положительную динамику. Один только рынок строительства мобильных сетей уже сейчас составляет 150 млрд долларов.
• Операторы. Поставщики телеком-услуг предлагают пользователям сервисы 5G по более высокой стоимости, повышая свои доходы. К примеру, в Азии ARPU 5G-абонента увеличился на 30%. Подтверждает эту точку зрения недавний прогноз Juniper о том, что к 2025 году на долю 5G придется 44% выручки операторов — $357 млрд.

Темой заинтересовались многие сотрудники нашего Центра. Например, наш техноскептик удивился, что американский инвестор забыл упомянуть о том, что последние пару лет телеком-отрасль серьезно «колбасит» и бывшие лидеры (тот же Huawei) теряют позиции, а их место занимают аутсайдеры. На вопрос, во что лично он бы инвестировал, он ответил: «В источники питания. Они нужны везде. Наиболее перспективная сфера применения — долгоиграющие пользовательские девайсы и промышленные объекты».

В 4G была война стандартов, а что с 5G

К четвертому поколению связи принято относить два стандарта: LTE и WiMAX. Между ними была борьба, но довольно недолгая, и бесспорным победителем стал стандарт LTE. К 5G мировое телеком-сообщество подошло более взвешенно. Существует единый стандарт, который разрабатывает консорциум 3GPP. Уже вышло два релиза нового стандарта, в которых утверждены основные характеристики и приложения 5G. Ждем последнего, 17-го, который поставит точку в этой работе.

Сколько еще осталось ждать

Многим странам уже не нужно ждать 5G, в них сети нового поколения активно развиваются. Среди лидеров — Южная Корея, США, Япония, Австралия, некоторые страны ЕС и, конечно, Китай. В КНР, благодаря государственной политике, сети 5G разворачиваются ускоренными темпами.

Сейчас в Китае построено около 600 тысяч базовых станций нового поколения. Это абсолютный мировой рекорд. Для сравнения: к концу 2020 года в Китае будет больше работающих базовых станций 5G, чем в России — БС всех поколений связи. За первый год внедрения 5G в Китае базовые станции пятого поколения уже развернуты на самой высокой в мире горе Эверест (с китайской стороны) и в пекинском метрополитене.

Когда 5G будет в России

В России сложная ситуация с развертыванием сетей пятого поколения. Основной диапазон (его еще называют «корневым» или «золотым») для 5G в большинстве стран мира — это 3,4 — 3,8 ГГц (band n78). Он не идеален, но в более низких частотах все занято другими технологиями, поэтому было решено выделить именно эту полосу как приоритетную для гармонизированного глобального развития 5G. Исторически сложилось так, что в России этот диапазон занят спутниковыми службами и силовыми ведомствами. И «расчистка» этого диапазона (перевод оборудования, работающего на этих частотах, в другие диапазоны) сейчас даже не рассматривается, т.к. затрагивает обороноспособность страны.

На данном этапе регулятор считает приоритетным для развертывания 5G полосу 4,8 — 4,99 ГГц — ее иногда называют «китайским диапазоном», что не совсем верно, т.к. в Китае доступны оба. Однако, по оценке операторов, строительство сетей пятого поколения в этом диапазоне экономически нецелесообразно (инвестиции не окупятся) и эти частоты можно использовать только как дополнительные.

Также к дополнительным диапазонам можно отнести частоты ниже 1 ГГц (сейчас их занимают телевещатели) и частоты, которые уже были выделены операторам для работы сетей связи предыдущих поколений (3/4G).

Единственный диапазон, который уже выделен для создания сетей 5G в России, это 24,25 — 24,65 ГГц (миллиметровый диапазон). Однако он не подходит для массового покрытия из-за необходимости установки большого количества базовых станций. Оптимально его использовать для производственных мобильных сетей (беспроводных мобильных сетей предприятия).

Еще один аспект, который также очень важен для отрасли, — это стратегическая необходимость участия российских телеком-производителей в строительстве сетей. Причины находится на поверхности:

• санкционная антироссийская политика ужесточается каждый квартал и никакого тренда на ослабление нет и не предвидится,
• риски, связанные с колебанием валютного курса, сейчас стали постоянным спутником экономики. Их тоже нельзя избежать, в том числе и из-за мировых экономических факторов,
• специалисты по технологиям связи (их очень ценят в мире, к слову) будут и дальше уезжать за границу, если не смогут найти работу на российских предприятиях и в институтах.

Отсутствие собственного телекоммуникационного оборудования представляет не иллюзорную угрозу безопасности страны. На этом рынке действуют пять крупных компаний: Ericsson, Nokia, Huawei, ZTE и Samsung. Все они иностранные и используют закрытые (проприетарные) технологии в своих решениях. И нет никакой гарантии, что рано или поздно в результате политических действий, поставки этого оборудования не прекратятся. Да и в целом, полная зависимость от иностранных компаний в таком важном вопросе как телекоммуникационная инфраструктура — это критическая уязвимость для страны.

Показательна ситуация, в которой оказалась экспортно-ориентированная компания Huawei, которую сейчас отрезают от многих мировых рынков из-за обвинений в шпионской деятельности (заметим, что никаких доказательств не было представлено). При этом Huawei и другие китайские компании попали под ограничения по закупке составных элементов для создания базовых станций.

Что для мира сделал 4G

Технологии четвертого поколения связи (4G) сделали доступ в интернет мобильным. И это действительно изменило мир. Конечно, в сеть со смартфона можно было выйти и раньше, во времена 3G, но соединение было медленным и скорости хватало разве что на обмен сообщениями в мессенджере или загрузку «легкого» контента. Развитие мобильного широкополосного доступа помогло человеку «отвязаться» от проводов и сетей Wi-Fi.

Сети 4G позволяют передавать данные со скоростью до 50-70 Мбит/с и даже больше (в пике). Абоненты с радостью воспользовались открывшимися возможностями, тем более, что операторы начали предлагать безлимитные тарифы. В итоге мобильные сети заполнились «тяжелым» контентом (самая большая доля пришлась на видео). Популярным стал стриминг видео и музыки: TikTok и видео в Instagram стали новым трендом, длинные видео в YouTube — способом получения новых знаний и навыков, Яндекс.Музыка и недавно пришедший Spotify заменили собственные библиотеки музыки, просмотр фильмов и сериалов на смартфонах во время обеденного перерыва никого не удивляет, а удаленная работа проходит под знаком видеоконференций Zoom даже для членов правительства. Наступила эпоха постоянной подключенности и смартфон-мобильности.