На пути к 5G

Как изменится мир под влиянием технологий, соединяющих общество, в 2020-м и последующих годах? Этот вопрос является предметом активных исследований ряда телекоммуникационных вендоров и операторских компаний и связан, в частности, с разработкой новой концепции мобильной связи пятого поколения (5G). Некоторые аспекты 5G обсуждались на Всемирном конгрессе мобильной связи MWC 2013 в Барселоне, а Европейская комиссия намерена выделить 50 млн. евро на проведение R&D в области 5G.

Исторически новые поколения стандартов сотовой связи появлялись каждые 10 лет, начиная с первого 1G (NMT), стартовавшего в 1981 г. Второе поколение - 2G (GSM) - пришло в 1992 г., третье - 3G (W-CDMA) - возникло в 2001 г. и четвертое - 4G (3GPP Long Term Evolution) - обозначилось в 2010-м. Так что внедрение стандарта пятого поколения 5G, который неминуемо придет в ближайшем будущем и должен потеснить 4G, по мнению многих экспертов, можно ожидать в районе 2020 г.

Очевидно, что к тому времени объёмы и скорости мобильной передачи данных существенно вырастут по сравнению с сегодняшними. В то же время количество подключённых устройств, по данным фирмы Ericsson, к этому времени увеличится от 10 до 100 раз. Это предъявит новые требования к операторам, чьи сети должны будут справляться с огромными объемами трафика и большим числом подключенных устройств.

Ведущие телекоммуникационные компании мира работают над созданием новых технологий, которые, являясь дополнением к постоянно развивающемуся функционалу, обеспечат работу более эффективных, расширяемых универсальных сетей. Примером такого решения может стать развёртывание сверхплотных сетей в местах с наибольшей частотой обращений, таких как библиотеки и университеты, где сервисы на базе облачных вычислений имеют решающее значение для удовлетворения потребностей клиентов.

Компании рассматривают 5G как возможность для пользователей полностью раскрыть потенциал технологий мобильной связи и новых сервисов, а для операторов связи реализовать дополнительные источники дохода. При этом в фокусе внимания концепции 5G стоит не столько технологический аспект, сколько улучшение пользовательского опыта посредством интеграции ряда других современных технологий. Переход на 5G должен решить задачу управления 50 млрд. подключенных устройств наиболее надёжным и экономически эффективным способом.

И хотя технические возможности ныне действующего стандарта 4G LTE далеко не исчерпаны, наука не стоит на месте и в исследовательских центрах создаются новые технологии и решения, которые со временем могут быть положены в основу будущей концепции развития 5G. Это касается как магистральной инфраструктуры, так и сетей радиодоступа.

В качестве примера могут служить разработки Bell Labs, научно-исследовательского центра компании Alcatel-Lucent, которые создают основу для будущих оптических коммуникаций, а также компании NTT DoCoMo, которая осуществила успешный эксперимент по высокоскоростной беспроводной передаче данных. Их результаты в десятки раз превышают те среднеотраслевые показатели, которые имеются сейчас.

По мере того как технология 100 Гбит/с становится отраслевым стандартом, в Bell Labs объявили о достижении пропускной способности сети в 1 Тбит/с на одну длину волны, открыв тем самым возможность широкого использования терабитных интерфейсов в коммуникационных сетях.

А мобильный оператор NTT DoCoMo и Токийский технологический институт осуществили успешный эксперимент по беспроводной передаче данных на скорости 10 Гбит/с в городе Исигаки (Япония). Передача пакетов была произведена в направлении с абонентской системы на базовую станцию. Для проведения теста инженеры использовали полосу 400 МГц в диапазоне частот 11 ГГц. Передача велась из автомобиля, движущегося со скоростью около 9 км/ч. Указанная скорость передачи данных была достигнута с помощью технологии Multiple Input - Multiple Output (MIMO), которая разбила данные на несколько потоков. Для передачи одновременно использовались восемь антенн, а для приема - 16.

Успешный эксперимент в Японии стал очередным шагом на пути к сетям 5G, считают эксперты. Конечно, до коммерческого применения новых стандартов еще далеко, инженерам предстоит решить немало проблем, но их разработка и развитие прокладывают дорогу для формирования информационно-насыщенного будущего глобальных коммуникаций. Причем интерес к технологиям 5G уже начинает выходить за рамки компаний-первопроходцев и привлекает пристальное внимание международных организаций, таких как ЕС.

Европу надо вернуть в самый центр разработки стандартов мобильных технологий, считает Нели Крус, вице-президент Европейской Комиссии. Для этого предполагается вложить 50 млн. евро в исследования следующего поколения подвижной связи, т. е. мобильных технологий 5G, которые должны появиться к 2020 г. По оценкам ЕС, с 2010 по 2020 гг. мобильный трафик в мире вырастет в 33 раза.

"Я хочу быть пионером европейской промышленности 5G, основанной на европейских исследованиях и создании рабочих мест в Европе, - сказала г-жа Крус. - И мы будем вкладывать наши средства там, где живем". Новая волна финансирования научных проектов "обещает принести передовые сверхскоростные технологии мобильного ШПД в повседневную жизнь европейцев".

В выступлении еврокомиссара были упомянуты и другие существующие в ЕС исследовательские проекты по изучению архитектурных и функциональных требований к 5G (5GNOW, iJOIN, Mobile Cloud Networking и MOTO). По словам Нели Крус, корпоративные игроки в Европе уже сотрудничают с академическими и другими институтами для того, чтобы быть вовлеченными в проекты совместно с British Telecom, Deutsche Telekom, Telecom Italia, Telefonica в Испании, Portugal Telecom и такими крупными телекоммуникационными вендорами, как Alcatel-Lucent, Ericsson, Nokia и Siemens.

По данным European Communications/eNewsletter, с 2007 по 2013 гг. Европейский Союз инвестировал около 700 млн. евро в исследования сетей будущего, из которых половина была выделена специально для развития беспроводных технологий, включая 4G. И хотя сегодня в 17 из 27 стран Евросоюза нет даже мобильных сетей LTE, похоже, что Европа всерьез решила бороться за звание континента, который будет занимать лидирующие позиции в области развития технологий пятого поколения.

Вероятно, администрации связи России тоже не следует стоять в стороне от научно-технического прогресса и как-то определить свою позицию по отношению к перспективному стандарту мобильной связи, сформировать национальную программу НИОКР в области 5G, прописать участие отечественных организаций и институтов в международных проектах, определиться с финансированием работ. Очевидно, свой вклад должны внести и коммерческие организации, так что Минкомсвязи и Минпромторгу, возможно, стоит продумать и формы организации государственно-частного партнерства в этой сфере.