Стандарты сетей мобильной связи следующего поколения начнут приобретать реальные очертания уже к концу нынешнего года, заявил Раджив Сури, генеральный директор Nokia, на пресс-конференции, прошедшей в Барселоне в рамках Mobile World Congress.

Согласно прежним официальным оценкам участников разработки стандартов, они будут готовы не раньше 2020 года. Однако по словам Сури, потребность новых сетях слишком велика, чтобы ждать так долго.

«В 2020 году, вероятно, уже начнутся масштабные внедрения во всем мире, но в эволюционном отношении многое начнет происходить раньше, — в 2017-м, 2018-м и 2019-м».

По убеждению Сури, сегодня пользователи и операторы гораздо отчетливее понимают, зачем нужна мобильная связь нового поколения, чем когда разрабатывались 3G и 4G. В числе главных потребностей — широкие каналы для видео и виртуальной реальности, низкая задержка для связи между автомобилями и другими движущимися объектами, а также возможность соединять одновременно тысячи устройств с каждой базовой станцией.

Что-то из этого появится еще до официального завершения работы над 5G, однако и сами стандарты продвигаются вперед быстрее, чем предполагалось.

Поддерживать эти высокие темпы помогут облачные технологии и развитие программно-конфигурируемых сетей (Software-Defined Networking, SDN). Сури анонсировал базовые станции Nokia следующего поколения AirScale Radio Access, заявив что они «готовы для 5G», так как большая часть их функциональности реализована программно.

На MWC прошла первая демонстрация возможностей AirScale Radio Access. В числе прочего система может работать в безлицензионном диапазоне, комбинируя возможности LTE и Wi-Fi по технологии LTE Wi-Fi Aggregation. Кроме того, сама сеть на основе AirScale Radio Access будет предоставлять вычислительные мощности — заказчики смогут использовать их для выполнения приложений, которым нужны быстрые сетевые соединения.

Сури выразил уверенность в том, что завершенная в январе сделка по приобретению Alcatel-Lucent за 16,5 млрд долл. была правильным шагом. По его словам, в результате данного слияния на фоне стремительной консолидации отрасли объединились два крупнейших производителя оборудования кабельных и беспроводных сетей. При этом обе компании за свою историю имели опыт очень сложных слияний: Nokia — с Siemens, а Alcatel — с Lucent Technologies.

«В процессе нашего объединения с Alcatel-Lucent практически не было ни тревоги, ни внутреннего противодействия, проявлявшихся при сделках. через которые ранее прошли обе наши компании», — заявил Сури.

Теперь у Nokia более 40 тыс. специалистов, занимающихся научно-исследовательской работой. По словам Сури, руководство компании планирует избавиться от подразделений, не способных стать лидерами на своих рынках. Один бизнес гарантированно планируется сохранить — Nuage Networks, подразделение по программно-конфигурируемым сетям, сформированное в Alcatel.

Вместе с тем объединенная компания продолжает расширяться. На днях в Nokia объявили о покупке Nakina Systems, канадского разработчика программного обеспечения безопасности для управления пользовательскими профилями и изоляции уязвимостей. Сумма сделки не уточняется, совершить ее планируется к концу марта.

Для тех, кому не терпится подержать в руках сверхбыстрый телефон 5G, у нас есть хорошая новость: компания Ericsson уже разработала такой аппарат. Плохая же новость заключается в том, что весит он 150 кг.

Для игрока в американский футбол это было бы совсем неплохо, а вот для телефона, пожалуй, не очень.

«Теперь мы передвигаемся на большом автобусе, внутри которого находится очень большой мобильный телефон», – сообщил старший эксперт Ericsson по технологиям радиодоступа Эрик Дальман, принимающий участие в тестировании перспективных технологий 5G в окрестностях Стокгольма. Эксперименты с технологиями 5G проводятся также в Японии и других странах.

«Такие большие размеры телефона объясняются тем, что он напичкан новыми экспериментальными компонентами, миниатюризацией которых никто пока не занимался, – пояснил Дальман. – Аппарат питается от огромной батареи, потому что его весьма габаритные составные части потребляют много электроэнергии. Что же касается создания устройства, которое будет умещаться в кармане – это дело будущего. Кстати говоря, базовые станции 5G уже сейчас имеют вполне нормальные размеры».

Недавно в Ericsson объявили, что шведский оператор TeliaSonera начнет предоставлять услуги связи 5G клиентам в Стокгольме и Таллине уже в 2018 году. Правда, о полномасштабной сети и даже об использовании официального стандарта 5G (его появление ожидается лишь в 2020 году) речи в данном случае не идет, но реализация намеченного проекта позволит TeliaSonera разрабатывать сервисы, развитие которых возможно лишь при использовании новой технологии. К ним относятся, в частности, дистанционное проведение хирургических операций и организация быстрой передачи сообщений между автомобилями в целях повышения безопасности дорожного движения.

Ожидается, что в сетях 5G обычные сотовые сервисы смогут работать в 100 раз быстрее. Области их применения будут расширяться, охватывая помимо всего прочего сферу Интернета вещей. Это предполагает появление множества новых технологий, в том числе и работающих на гораздо более высоких по сравнению с сетями 4G частотах.

Операторы всего мира уже вступили в борьбу за первоочередное развертывание сети 5G. Компания SK Telecom обещала организовать связь 5G к зимней Олимпиаде 2018 года в Южной Корее, а Verizon планирует реализовать пробный проект уже в этом году и стать первым в США оператором сети 5G.

Компания TeliaSonera в свое время находилась и в авангарде развертывания сетей 4G. В 2009 году она первой запустила коммерческий сервис LTE. И произошло это опять-таки при поддержке Ericsson. Движение к намеченной цели сопровождалось массой исследований, разработок и, как и сейчас, большими объемами перевозок.

«Наши первые пробные мобильные устройства стандарта 4G тогда были даже больше, чем аппарат 5G», – признался Дальман.

Работы над стандартом мобильной связи 5G, на который возлагаются очень большие надежды, будут завершены не ранее 2020 года, но на протяжении всего 2015 года разработчики соответствующих спецификаций пытались наметить основные его очертания.

Уже сейчас ясно, что стандарт 5G не будет похож на 4G. Мобильные технологии следующего поколения должны не только ускорить обмен информацией с телефонами и планшетами, но и найти множество других применений, к каждому из которых будут предъявляться собственные требования.

В 2015 году разработчики попытались упорядочить эти требования.

«И здесь нам удалось добиться значительного прогресса, – указал аналитик компании Tolaga Research Фил Маршалл. – Мы пытаемся найти оптимальный набор технологий, которые можно было бы эффективно применять на практике».

Быть может, требования выглядят избыточными, но и возможные пути их удовлетворения тоже оказались весьма широкими. Сверхвысокие частоты, использовать которые при организации мобильной связи до недавнего времени считалось невозможным, обеспечивают гораздо более высокие скорости. Развивающиеся системы, пересылающие данные по сети мелкими порциями, позволят устройствам Интернета вещей годами работать от крошечных батарей. Сегодня исследователи работают над уменьшением задержек, с тем чтобы при выполнении задач, требующих оперативной реакции (например, в процессе вождения), сообщения доставлялись вовремя.

Осталось гарантировать, что 5G будет работать быстрее, чем 4G. Цифры разными производителями называются разные. Компания Ericsson сообщила, что на тестовом оборудовании 5G ей удалось добиться производительности в 5 Гбит/с, то есть пропускная способность самых быстрых сетей LTE была превышена примерно в 50 раз. Samsung продемонстрировала потенциальные технологии 5G с пропускной способностью 7,5 Гбит/с и получила стабильный сигнал на уровне 1,2 Гбит/с в минивэне, движущемся на высокой скорости. Частно-государственное партнерство 5G, созданное Еврокомиссией, поставило перед собой цель добиться увеличения скорости в сетях 5G в 100 раз по сравнению с сетями 4G, а японский телекоммуникационный оператор NTT DoCoMo планирует довести пропускную способность до уровня в 10 Гбит/с в сотрудничестве с компаниями Ericsson, Alcatel-Lucent, Nokia и Samsung.

Увеличение скорости работы мобильных сетей потребует совершенствования антенн и радиооборудования. Операторам понадобится более широкий спектр частот, регулируемых государством. В 2015 году Федеральная комиссия США по связи уже начала открывать новые частотные диапазоны, однако этот процесс займет много времени.

Но одного лишь увеличения скорости при построении сетей 5G недостаточно. Есть потребность и в замедлении. Дело в том, что к сетям 5G будет подключено множество устройств Интернета вещей, которые передают небольшие объемы данных и при этом должны размещаться в весьма ограниченном пространстве и долго работать от батарей. В 2015 году уже начали появляться выделенные сети для Интернета вещей, функционирующие в узком частотном диапазоне, и разработчики технологий 5G хотят, чтобы будущему стандарту отводилась важная роль в таком процессе.

Это значит, что радиосети должны будут обеспечивать не только новые возможности, но и новые пути совместного использования. Ведь подписчикам широкополосных мобильных сетей нужно одно, а многим устройствам Интернета вещей (например, датчикам, которые время от времени пересылают отдельные порции данных, далеко не всегда требующие срочной доставки) – совсем другое. Чтобы совместно использовать такие сети, потребуются дополнительные расходы, и технологии 5G должны предусматривать специальные способы управления прерывистым трафиком.

Все очевиднее становится и необходимость подключения к сетям 5G самодвижущихся автомобилей и устройств дополненной реальности. Здесь данные должны поступать вовремя. В сетях 4G задержка составляет не менее 10 миллисекунд, и это нужно менять. Стандарт следующего поколения может подразумевать переход к полностью новой сетевой архитектуре, предполагающей уменьшение объемов информации в централизованных ЦОД и распределение ее между оконечными узлами, в том числе и между устройствами.

Например, автомобилям, движущимся по шоссе, нужны сведения о положении соседних транспортных средств. При наличии на трассе более двух автомобилей обычная сеть не в состоянии справиться с этими данными. Задержки при их пересылке в централизованное облако слишком велики, поэтому данные должны оставаться локальными. «Облако необходимо встроить в автомобиль», – пояснил Маршалл.

Ситуация с потребностями и возможными решениями в 2015 году начала проясняться, но разработка технологий 5G еще далека от завершения. На следующем этапе необходимо определить, что должно появиться в первой реализации 5G, а что можно отложить на потом. И в 2016 году процесс этот вряд ли завершится.

Тем не менее все производители стремятся быть на переднем крае разработки и развертывания технологий 5G, и в 2015 году каждый из них пытался занять более выгодную для себя позицию.

Спецификации 5G, так же как и технологии 3G и 4G, будут разрабатываться при участии консорциума 3GPP (Third-Generation Partnership Project) и утверждаться Международным союзом электросвязи. Однако поставщики и разработчики политик тоже хотят оказывать влияние на стандарт. В октябре несколько крупных региональных групп договорились собираться раз в полгода и приходить к консенсусу в отношении того, что должен включать в себя стандарт 5G. Аналогичное соглашение в сентябре было достигнуто между Китаем и Евросоюзом.

Несмотря на то что до выхода стандарта остается еще около пяти лет, в 2015 году уже появились наброски первых сетей 5G. В NTT DoCoMo намерены развернуть свою первую коммерческую систему в преддверии летних Олимпийских игр 2020 года в Токио. Южнокорейская KT Telecom собирается построить аналогичную сеть в 2018 году к зимней Олимпиаде, которая состоится в этой стране. Компания Verizon Wireless утверждает, что пробная эксплуатация сетей 5G начнется уже в 2016 году, оставляя обозревателей додумывать, что в этом случае будет скрываться за названием 5G.

В 2015 году мы наблюдали по крайней мере один явный признак прогресса на пути к созданию стандарта 5G. В июне МСЭ присвоил этому проекту официальное название: IMT-2020. К сожалению, все остальное говорит о том, что до его завершения еще очень далеко.

Оператор МТС и шведская телекоммуникационная компания Ericsson объявили о подписании соглашения о сотрудничестве в области разработки и внедрения технологий связи пятого поколения (5G) в России. Компании будут проводить исследования, а также работать над формированием технических требований к новому поколению связи. Итогом партнерства станет тестирование решений и сценариев использования 5G, включая создание тестовой зоны на чемпионате мира по футболу 2018 года.

Сети 5G позволят обмениваться информацией в режиме реального времени на скоростях свыше 10 Гбит/с, что в 30 раз больше скоростей в сетях 4G, напоминают партнеры. Технологии 5G также обеспечивают минимальное время отклика при загрузке данных и большую емкость сети. МСЭ планирует внедрить новый стандарт к 2020 году. Планируется, что в отличие от мобильных сетей предыдущих поколений, новая сеть будет состоять из большего количества базовых станций и различных приемо-передающих устройств с меньшим радиусом действия, работающих на частоте от 5 ГГц до 100 ГГц.

Подписанное соглашение предполагает работу компаний в следующих направлениях:

• совместный диалог с регулятором по вопросам использования частотного спектра для 5G;

• реализация в 2016 году пилотного проекта LTE-U (LTE-Unlicensed)/LAA (Licensed-Assisted Access) по использованию радиоинтерфейса LTE в нелицензируемом диапазоне частот 5 ГГц совместно c точками доступа Wi-Fi; решение обеспечивает лучшее покрытие и емкость с возможностями объединения существующих сетей Wi-Fi с ресурсами сотовой сети;

• тестирование технологии Ericsson Lean Carrier для использования в 5G; решение оптимизирует распределение сигнального трафика между сотами, устраняет помехи между ними, упрощает планирование сетей, повышает скорость передачи данных и улучшает покрытие;

• пилотная демонстрация для использования M2M-соединениях новых радиоинтерфейсов: EC-GSM (Extended Coverage GSM), LTE-M (LTE Machine) и NB-IoT (Narrow band IoT LTE based); решения позволят экономить частотный спектр, улучшить покрытие, снизить энергопотребление и удешевить устройства Интернета вещей;

• внедрение в 2017 году пилотного 5G-решения с использованием высокоскоростной передачи данных в диапазоне 15 ГГц;

• создание тестовой зоны для демонстрации возможностей технологических решений 5G на Чемпионате мира по футболу 2018 года в России.

Через десять лет вы, вероятно, сможете смотреть видео про котиков в разрешении 4K, 8K или 16K, но, чтобы это стало возможным, сетям мобильной связи в ближайшие годы понадобится модернизация, которая не только обеспечит более высокие уровни пропускной способности, но и предоставит новые мощности для обработки Больших Данных.

Системы, возможностями которых по доставке игр и мультимедиа на смартфоны сейчас хвалятся операторы, в предстоящие несколько лет придется полностью переработать, чтобы обеспечить поддержку датчиков, камер и систем дистанционного управления, уверен Маркус Уэлдон, президент Bell Labs.

Легендарный исследовательский центр сейчас входит в состав Alcatel-Lucent, которая сама может стать частью еще более крупного производителя оборудования мобильной связи, если Nokia получит добро властей на поглощение. Так что легко понять заинтересованность Уэлдона, который также занимает пост директора по технологиям Alcatel, в модернизации сетей сотовой связи и применяемых с ними систем обработки данных. Можно вспомнить, что за свою более чем полувековую историю Bell Labs уже не раз удавалось опередить свое время: в компании помимо прочего были изобретены лазеры, транзистор и Unix.

То, что происходит в мире мобильных технологий, — это начало волны не менее колоссальной, чем промышленная революция или рождение Интернета, уверен Уэлдон. Он имеет в виду распространение датчиков: к 2025 году, предсказывает глава Bell Labs, все происходящее в мире будет регистрироваться, а большинством машин можно будет управлять удаленно.

Те немногие датчики, которые уже есть сейчас, вроде камер видеонаблюдения и счетчиков автомобилей на скоростных магистралях, — это только начало, на сегодня мы снабдили приборами регистрации лишь ничтожную часть физического мира.

Даже простые устройства могут сообщать любопытную информацию. Так, с помощью трекеров активности Jawbone UP удалось подсчитать количество людей, которые проснулись из-за происшедшего в прошлом году в округе Напа землетрясения. Эту идею можно использовать и в логистике: недорогие беспроводные устройства, размещенные на упаковках, могли бы восполнять пробелы в работе систем отслеживания грузов.

Нынешние беспроводные сети попросту не в состоянии обслужить то количество предметов, которое будет выходить в эфир через десять лет, не говоря уже об обработке их трафика, считает Уэлдон. Операторам придется переработать системы сигнализации, осуществляющие передачу технических сообщений, которыми обмениваются устройства и сети, чтобы обеспечивать работоспособность связи.

К примеру, типичная базовая станция, смонтированная на вышке, сегодня посылает управляющие сигналы примерно для 1200 устройств. Этого может быть достаточно для обслуживания всех абонентов мобильной связи на определенной территории, но через десять лет, когда появятся многочисленные датчики и подключенные машины, одной базовой станции нужно будет обслуживать уже 300 тыс. устройств, указал Уэлдон.

Как и другие крупномасштабные вычислительные задачи, сигнализация переводится в облако. Но, поскольку связь между базовыми станциями и находящимися рядом с ними терминалами должна осуществляться практически в реальном времени, сигнализацию нельзя выполнять в гигантских региональных центрах обработки данных, подобных применяемым Google или Amazon, которых всего один-два на целую страну. Если управляющему сигналу нужно будет проходить через целый континент, связь вышки с терминалом прервется из-за превышения лимита времени ожидания, и ее придется начинать заново.

Поэтому такие вычисления нужно виртуализовать и распределять между оборудованием, находящимся ближе к сотовой вышке. Причем требования могут еще ужесточиться с переходом на сети 5G, в которых, согласно имеющейся в отрасли договоренности, задержка должна быть не больше 1 миллисекунды. Это необходимо, к примеру, для дистанционного видеомониторинга и управления оборудованием в режиме, близком к реальному времени. Поэтому сигналы и трафик, скорее всего, будут обрабатываться в разных центрах, находящихся соответственно на расстоянии не больше 10 и 100 километров от базовой станции, добавил Уэлдон.

Соты и сами станут распределенными. Несколько малых сот, расположенных ближе к абонентам, смогут, заменив одну крупную, которая обслуживала ту же территорию, одновременно использовать одни и те же частоты. Эпоха малых сот, предсказанная несколько лет назад, задержалась, в том числе из-за трудностей, связанных с многократным выполнением работы по монтажу базовой станции. Но с распространением новых подключенных устройств малые соты станут необходимостью, уверен Уэлдон.

Малые соты позволят осуществить дальнейшее совершенствование сетей: они располагаются достаточно тесно, чтобы пользоваться очень высокими частотами, работать в которых можно только на коротких дистанциях — до 100 метров. Возможность использования миллиметровых волн изучается несколькими группами исследователей, а в Федеральной комиссии США по связи в ближайшее время хотят обсудить предложение по раскрытию некоторых участков миллиметрового диапазона.

Наконец хоть что-то стало известно о системе сотовой связи пятого поколения: официальное наименование. 

В Международном союзе по электросвязи решили назвать сети мобильной связи следующего поколения IMT-2020. Возможно, звучит совсем не так эффектно, как 5G, но этим сокращением сейчас называют практически все мобильные технологии, находящиеся в разработке: поиск «5G mobile» в Google выдает 12,9 млн результатов. Но так или иначе, известие от МСЭ — явный шаг к конкретике. Раз уж появилось отдающее бюрократией сокращение с цифрами, то может, и до формального стандарта недалеко?

У МСЭ теперь есть ответ и на этот вопрос. В организации утвердили график, согласно которому работа над стандартом должна быть закончена в 2020 году. Это и отражено в названии, продолжающем традицию двух предыдущих: IMT-2000 (3G) и IMT-Advanced (4G).

Наименование и график были утверждены на прошедшей недавно в Сан-Диего встрече ITU-R Working Party 5D, комитета МСЭ, отвечающего за работу над стандартом. Но практически все остальное, что его касается, остается лишь предметом предположений, недостатка в которых нет.

В некоторых СМИ написали, что подкомитет также дал определение 5G как сети с пропускной способностью 20 Гбит/с — весьма амбициозная цель, которая, возможно, войдет в официальную спецификацию стандарта. Но пока что это не окончательное решение.

«Следующий шаг — согласовать технические требования к радиосистемам 5G с учетом широкого круга возможных сценариев применения», — отметили в МСЭ.

В конечном счете, стандарт 5G это не только молниеносная скорость загрузки и скачивания контента — другие особенности могут быть даже более важными. Некоторые участники индустрии мобильной связи призывают к реализации механизмов уменьшения задержки при передаче данных — это нужно будет, в частности, для самоуправляемых автомобилей. Могут также понадобиться средства снижения потребления электроэнергии — для датчиков и других устройств Интернета вещей. Чтобы выполнить эти требования, возможно, придется предусмотреть возможности использования более высоких диапазонов частот и объединения сотовых сетей с Wi-Fi.