Не верти головой: эксперты объяснили, что не так с сетью 5G

Фото: Алексей Смышляев/Интерпресс

Министерство цифрового развития, связи и массовых коммуникаций РФ (Минкомсвязь) опубликовало проект приказа о мерах экономического стимулирования бизнеса к строительству сетей стандарта 5G. Чтобы ускорить создание сетей нового поколения, ведомство предлагает снизить тарифы на использование радиочастот для 5G примерно в 85 раз. При этом тарифы для существующих сетей 4G предусмотрено, наоборот, повысить примерно в 5 раз.

Эксперты и представители сотовых операторов, которых Минкомсвязь хочет побудить к ускоренному разворачиванию сетей 5G за счет сворачивания сетей 4G, утверждают, что возможности стандарта 4G / LTE еще до конца не реализованы. К тому же, говорят они, инфраструктура 4G / LTE станет технической опорой, фундаментом для сетей 5G, поэтому увеличение сейчас тарифов для сетей 4G повредит созданию 5G.

РБК Петербург попросил представить свои соображения специалистов технологий 5G — насколько оправданы расчеты Минкомсвязи на потенциальные возможности этого стандарта и действительно ли разумно побуждать сотовых операторов к сворачиванию 4G и бросать все силы на ускоренное строительство сетей 5G.

Даниил Корнеев, гендиректор ООО «ДОК» (один из ведущих отечественных производителей систем радиорелейной связи):

«Мы разрабатываем базовую технологию и оборудование, используемое для передачи данных в том числе для стандарта 5G. Возможности этого стандарта, в принципе, действительно весьма велики. В частности, скорость передачи данных действительно может в сотни раз превышать максимальные скорости стандарта 4G / LTE. При выполнении контракта с «Норильским никелем» (на оборудовании собственной разработки компания обеспечила стабильную передачу информации в радиорелейной линии длиной в 11 км, построенной через реку Енисей — ред.) мы обеспечили стабильную скорость в рабочем режиме на уровне 40Гб/с, то есть, в 400 раз превышающую максимальную скорость стандарта 4G / LTE (100Мб/с). И это не предел, я не сомневаюсь, что наш рекорд будет побит.

Однако такие скорости невозможно обеспечить для мобильной передачи данных на смартфоны граждан в реальных условиях. Дело в том, что высокие скорости достигаются на высоких частотах связи — когда сигнал передается электромагнитной волной с частотой в несколько десятков гигагерц. Мы, к примеру, работаем в диапазоне 71-86 ГГц (только в этом диапазоне есть частотный ресурс, достаточный для передачи информации на таких скоростях).

Но волны с такими частотами не могут огибать препятствия, проходить сквозь стены зданий (точнее — они быстро затухают в стенах) и вообще они очень чувствительны к материальным препятствиям, например, к листьям и веткам деревьев и даже к каплям дождя. С этим эффектом сейчас сталкиваются, например, пользователи спутникового телевидения, хотя частоты их сигналов ниже, чем у нас. Такая особенность задается фундаментальными законами физики (законом дифракции волн), обойти которые невозможно.

Высокие скорости в технологии 5G достигаются только при прямой видимости между передающей сигнал станцией и принимающим устройством, когда между ними нет никаких препятствий. Именно такие условия имеют место, например, в нашей радиорелейной линии для «Норильского никеля» — передатчик и приемник установлены на открытом пространстве на противоположных берегах Енисея.

Пользователь мобильного телефона не будет специально следить за тем, чтобы между его телефоном и базовыми станциями была бы прямая видимость. Так же нереально на практике ловить сигнал, отраженный от стен домов и других препятствий (отраженный сигнал тоже дает высокую скорость — почти как при прямой видимости). Демонстрация такой «работы» 5G в помещении годится только для видеороликов, которые показывают производители чипов 5G своим инвесторам.

В силу этой особенности применять технологию 5G для нужд сотовых операторов имеет смысл только для передачи сигналов между узлами опорной сети, находящимися в прямой видимости. Но чтобы передать сигнал дальше, на смартфон человека, который находится в здании, ходит по улице, ездит в машине или транспорте, надо радикально снижать частоту сигнала — до величин, применяемых в технологии 4G / LTE.

Американские и китайские компании (в частности, Huawei), усиленно продвигающие технологию 5G, рекламируют демонстрационные проекты с высокой скоростью мобильного интернета. Но если внимательно приглядеться, то окажется, что все эти демонстрации происходят либо на открытых пространствах при наличии прямой видимости, либо на относительно низких частотах, близких к традиционным для сотовой связи.

На мой взгляд, для продвижения технологии 5G делается следующее. Потенциальному инвестору рассказывают о том, какие огромные скорости могут быть получены в миллиметровом диапазоне длин волн (на частотах, соответственно, в десятки гигагерц). И это правда. Но дальше демонстрируется базовая станция, которая «пока» работает только в традиционном диапазоне частот сотовой связи или близких к ним. Вот это «пока» не закончится никогда не потому, что технология не разовьётся или вложенных денег недостаточно, а потому, что существуют физические законы, например, законы дифракции, которые не зависят от масштаба инвестиций.

Свет с такой длиной волны уже не проникает ни за угол дома, ни внутрь машин и помещений. Если пользователь повернёт голову так, что закроет свой телефон от базовой станции, то связь, скорее всего, прекратится.

Внедрение 5G в традиционных диапазонах увеличит, конечно, пропускную способность мобильной связи, возможно в разы, но совсем не в тех масштабах, о которых принято говорить.

Работая более 30 лет с оборудованием миллиметровых длин волн, я не могу ответить на вопрос, как обеспечить традиционную мобильную связь в коротковолновом диапазоне, который Минсвязи собирается продвигать для 5G. Боюсь, что мы можем оказаться заложниками агрессивной компании продвижения 5G, в которой главная задача — это привлечение инвестиций. В таком случае нынешняя инициатива Минкомсвязи может помешать развитию массового рынка сотовой связи. Впрочем, это вопрос экономических расчетов сотовых операторов. Решающее слово должны сказать они».

Антон Степутин, руководитель портала 1234G.ru, доцент Санкт-Петербургского государственного университета телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича, председатель оргкомитета Международного съезда TELECOMTREND:

«В среднесрочной перспективе 5G не сможет полностью заменить 4G / LTE для массовых пользователей мобильной голосовой связи и мобильного интернета. Тому есть целый ряд причин.

Во-первых, не просчитаны экономические показатели и окупаемость сетей 5G, не определены так называемые killer applications — приложения, которые станут настолько желательными или необходимыми для потребителей, что послужат главными драйверами развития сетей 5G, что, в свою очередь, позволит операторам сократить сроки возврата инвестиций в развитие сетевой инфраструктуры.

Во-вторых, пока остается открытым важнейший вопрос, связанный с распределением частотного ресурса, в частности в приоритетном для развертывания сетей 5G диапазоне 3,4–3,8 ГГц. Построение сети в более высоких диапазонах значительно дороже, поскольку потребует большего количества базовых станций на единицу площади.

В-третьих, не налажено массовое производство смартфонов, поддерживающих технологии 5G в российских частотных диапазонах 4,8–4,99 ГГц. Ожидается 3-5-летнее отставание выхода в продажу таких устройств. Но даже в этом случае их производство вряд ли будет развиваться, поскольку крупные производители эти устройства выпускать не станут, а в европейских 5G-сетях в частотном диапазоне 3,4–3,8 ГГц они работать не смогут. Следовательно, российские абоненты мобильной связи пятого поколения могут оказаться без международного 5G-роуминга.

Также следует отметить, что увеличение объемов пропускаемого через сети операторов трафика практически не сказывается на росте их выручки. Поэтому увеличивать ширину «трубы» мобильного интернета исключительно ради повышения скорости передачи данных на сегодняшний день не является приоритетной задачей. К тому же возможности сетей 4G/LTE еще до конца не исчерпаны.

В связи с использованием в 5G более высоких частот покрытие базовых станций 5G будет меньше, чем у базовых станций 4G/LTE. Поэтому, особенно на первом этапе, развертывание сетей 5G будет востребовано в местах массового скопления людей с высоким потреблением трафика мобильного интернета, в то время как сети предыдущих поколений будут обеспечивать своеобразную «подложку» для сетей 5G.

Рост тарифов на использование радиочастот для 4G/LTE приведет к повышению затрат на создание и поддержание сетевой инфраструктуры, что окажет влияние на стоимость услуг мобильной связи».

Егор Ситраков, директор ООО «ФасТел» (интернет-провайдер):

«Прежде всего новые технологические решения смогут решить проблему экспоненциального роста трафика, который «взлетит» уже к 2021 году по сравнению с 2016 годом более чем в 7 раз за счет «утяжеления» контента, трансформации традиционных решений в облачные, цифровизации регионов и др. В каком-то будущем 5G действительно сможет заменить ранее используемые стандарты, но в настоящем на рынке остаются решения на базе первичных GSM стандартов, что обусловлено экономической эффективностью решений для операторов связи.

Для операторов связи переход от одного стандарта к другому, либо параллельный запуск нескольких стандартов широкополосного доступа может нести определенные риски, прежде всего экономические. Это связано, во-первых, с тем, что компании, совсем недавно «запустившие» сети связи 4G, не смогли в полной мере окупить свои затраты. Во-вторых, использование в сетях 5G более высокого (по сравнению с сетями 4G) диапазона частот потребует значительно увеличить количество базовых станций и пропускную способность магистральных каналов связи. Соответствующие дополнительные затраты нивелируют эффект от предлагаемого снижения тарифов на использование радиочастот для 5G. В-третьих, на текущий момент перед операторами и так стоит очень затратная задача внедрения нового СОРМ («закон Яровой»), смена технологий создаст дополнительные финансовые трудности.

С учетом всех этих факторов считаю, что инициатива Минкомсвязи относительно повышения стоимости текущего частотного ресурса под 4G в 5 раз не должна работать как минимум еще несколько лет, а лучше исключить подобного рода стимулирование вовсе».

Мнения спикеров могут не совпадать с позицией редакции.