Технология 5G: новый импульс к развитию цифровой экономики

Дун Тинцзинь, руководитель департамента Huawei по развитию беспроводных технологий в регионе Евразия Дун Тинцзинь, руководитель департамента Huawei по развитию беспроводных технологий в регионе Евразия Извечное стремление людей к общению и новым способам взаимодействия способствовало развитию технологий мобильной связи. За очень короткий срок — всего за тридцать лет — мы перешли от сетей 1G к сетям 5G. В результате кардинально изменились и наша жизнь, и методы работы. Технологии создают ценность, а инновации определяют будущее. Мобильная широкополосная связь стала важной частью инфраструктуры всех стран, поспособствовала практическому внедрению разнообразных инноваций и развитию цифровой экономики.

Исторически перед 5G стоят две задачи: с одной стороны, дальнейшее повышение качества обслуживания пользователей мобильного Интернета; с другой — обеспечение цифровой трансформации тысяч отраслей. Дальнейшее развитие 5G ускоряется благодаря глобализации производственной цепочки. На данный момент в мире введено в эксплуатацию 110 коммерческих сетей 5G, выпущено более 440 терминалов 5G, а количество пользователей 5G-связи превысило 200 миллионов. В 2021 году 5G вступит в важнейший период быстрого развития и откроет новую главу в истории коммерческого развертывания, промышленной экологии и использования предприятиями различных отраслей.

В 2020 году, на начальном этапе глобального развертывания сетей 5G, компания Huawei выпустила серию сверхширокополосных продуктов для любых сценариев. Широкий спектр решений для самых разных сценариев формирует сетевую инфраструктуру для облака, больших данных и искусственного интеллекта, быстро расширяет возможности всех слоев общества и создает цифровую экосистему подключенных к сети интеллектуальных устройств.

Комплексное решение 5G обеспечивает высочайшую эффективность сетевых подключений

Сеть 5G отличается сверхвысокой пропускной способностью, в 10–20 раз превышающей аналогичный показатель сети 4G. Обеспечение высокоэффективной работы сетевых сервисов — это не только взятое нами обязательство, но и основная цель разработки продуктов и решений Huawei. Технология Massive MIMO — ключ к реализации этой цели.

При построении сетей 5G необходимо с самого начала учитывать пропускную способность и площадь покрытия, а также обеспечивать единообразный и согласованный пользовательский опыт. Для этого требуется разработка дифференцированных планов с учетом ограничений развертывания и требований к покрытию в различных сценариях с использованием макросотовых, микросотовых и опорных базовых станций. Портфель продуктов обеспечивает целостность функционирования в рамках различных сценариях. В комплексном портфеле продуктов Huawei представлены макросотовые базовые станции для обеспечения общего покрытия 5G, опорные базовые станции для расширения этого покрытия в зонах, где имеются сложности в плане установки, и микросотовые базовые станции для предоставления связи внутри помещений. В совокупности эти три типа решений формируют трехуровневую трехмерную сетевую архитектуру, предоставляющую пользователям возможность подключения к сетям 5G в любом месте. В числе решений для макросотовых базовых станций компании Huawei — блок Massive MIMO весом всего 25 кг. Установку может транспортировать и устанавливать один человек, что соответствует европейским нормативным требованиям и значительно повышает эффективность развертывания сетей операторами связи.

Ассортимент продуктов и технологий Massive MIMO компании Huawei очень широк. Благодаря использованию передовых алгоритмов и программного обеспечения (включая MU-MIMO, SRS-систему, технологию формирования луча и т. д.) решение Massive MIMO занимает лидирующую позицию в отрасли. В 2019 году организации RootMetrics и Connect провели независимое сравнительное тестирование производительности сетей 5G в Южной Корее, Великобритании и Швейцарии. Несмотря на то, что спектральных ресурсов в сетях 5G, развернутых Huawei, было на 20% меньше, чем у других операторов, скорость передачи данных оказалась в 1,5–2 раза выше по сравнению с сетями других поставщиков. Это еще раз подтверждает конкурентоспособность продуктов Huawei в условиях реальной коммерческой эксплуатации.

При этом пропускная способность по сети 5G практически такая же, как по фиксированному оптоволоконному каналу, что в будущем способно значительно расширить возможности домашнего беспроводного широкополосного доступа. Во многих регионах мира невозможно обеспечить домашний широкополосный доступ через фиксированную сеть в силу различных причин, например, из-за высокой стоимости прокладки оптического волокна, сложности модернизации низкоскоростных линий связи на основе медного кабеля, а также частной собственности на землю. В подобных случаях вблизи станции 5G размещают наружное абонентское телекоммуникационное оборудование и подключают его к внутреннему преобразователю по беспроводной сети. Это обеспечивает беспроводное широкополосное подключение для всей семьи без необходимости прокладки кабелей или штробления стен. Данный способ является наиболее оптимальным для зон, где недоступны оптоволоконные каналы. В 2019 году примерно в 230 сетях 4G в более чем 120 странах была развернута технология фиксированного беспроводного доступа (FWA) и началось предоставление услуг 100 миллионам домохозяйств. В будущем, по мере наращивания масштабов сетей 5G, еще больше семей и представителей малого и среднего бизнеса получат доступ к скоростным сетям для развлечения, работы, образовательных и других целей.

Серия компактного оборудования 5G для эффективного и быстрого развертывания сети

Обладая богатым опытом развертывания сетей и преимуществом новатора в области коммерческих технологий 5G, компания Huawei учла такие проблемы мировых коммерческих сетей 5G, как рассеивание спектра, ограничения диапазона частот и т. д. Для их решения разработана серия продуктов с поддержкой Massive MIMO, в том числе сверширокополосной MassiveMIMO (до 400 МГц), а также активная антенная система Blade AAU. С их помощью операторы связи смогут обеспечить полное покрытие сетей 5G, повысить качество обслуживания и снизить себестоимость.

В эпоху 5G необходим непрерывный канал связи с высокой пропускной способностью в среднем спектре частот — это необходимое условие эффективной работы 5G сетей. Именно это позволит в полной мере раскрыть потенциал Massive MIMO, сохраняя баланс между передаваемым трафиком и покрытием сети. Однако многие операторы не могут обеспечить непрерывное распределение спектра, например, из-за перегруженности спутника, неправильного выделения частот и т. д. Для решения этой проблемы компания Huawei предлагает блок Massive MIMO с поддержкой пропускной способности до 400 МГц. Благодаря ему оператор сможет использовать весь спектр частот в пределах 400 МГц и, соответственно, сократить издержки, максимально упростить развертывание базовых станций и снизить совокупную стоимость владения.

По мере стремительного развития технологий мобильной связи и непрерывного прогресса в разработке новых систем все больший масштаб набирает применение антенных блоков. В настоящий момент многие операторы столкнулись с нехваткой диапазонов частот. Активная антенная система Blade AAU компании Huawei предлагает простое решение этой сложной проблемы. При помощи интегрированного решения A+P можно соединить блоки 5G Massive MIMO AAU и стандартные пассивные антенны и использовать в качестве одного блока для размещения на высоте около 2 метров. Это обеспечит поддержку всех диапазонов частот ниже 6 Гц. Операторы связи могут использовать данное решение вместо имеющихся антенн 3G/4G и преодолеть проблему перегруженности каналов радиосвязи 5G. Благодаря интегрированной конструкции значительно сокращается время монтажа блока и развертывания сетей 5G и повышается эффективность. Сразу после презентации решением заинтересовались многие операторы связи по всему миру. В настоящий момент оно используется в коммерческом секторе в Швейцарии, Китае и других странах.

2020 год — это год начала масштабного развертывания сетей 5G. Развертывание сетей 5G возможно не только на базе глобально используемого спектра средних частот с временным разделением каналов (TDD), но и на базе спектра Sub-3G с частотным разделением каналов (FDD), также можно снизить время задержки. Что касается новых спектров FDD, здесь развертывание 5G можно осуществить напрямую. Технология 5G заметно повышает эффективность выделения спектра, что значительно улучшает пользовательский опыт. Для развертывания 5G в рамках имеющегося спектра FDD компания Huawei предлагает решение с динамическим разделением спектра (DSS). В зависимости от сервисов LTE и 5G и необходимого трафика разделение ресурсов спектра происходи за миллисекунды, что помогает максимально использовать спектр частот. В ноябре 2019 года компания Huawei приступила к коммерческому тестированию и развертыванию технологического решения DSS. По всему миру установлены десятки миллионов блоков FDD RRU Huawei, что максимально ускоряет развертывание сетей 5G.

В ходе непрерывного развития сети мобильной связи должны становиться более энергоэффективными. Максимальная экологичность — залог существования 5G. Компания Huawei предоставляется полный спектр решений для энергосбережения. Они позволяют снизить энергопотребление путем использования инновационных технологий, новых методов эксплуатации сетевых станций, а также IP-протоколов на основе ИИ. Во-первых, благодаря использованию инновационных технологических решений и алгоритмов, современных материалов и технологий охлаждения, удалось снизить энергопотребление систем 5G AAU компании Huawei до уровня, сравнимого с энергопотреблением систем 4G RRU, при 50-кратном увеличении производительности сетей. Во-вторых, в продуктах Huawei применяется комплекс технологий энергосбережения на основе ИИ, позволяющих удовлетворить различным бизнес-требованиям и условиям эксплуатации, таким как отключение по условиям, каналам и несущим сигналам в многоформатной и многодиапазонной среде. Это обеспечивает оптимальное энергосбережение на всех уровнях сети с сохранением показателей эффективности.

Комплексные отраслевые решения 5G закладывают основу для цифровизации предприятий

5G — это фундаментальная инфраструктура, поддерживающая цифровую трансформацию общества и экономики на базе повсеместно доступных сетей и интеллектуальных технологий. Технологии 5G играют важную роль в модернизации предприятий во всех отраслях. С выходом в 2020 году релиза R16 технологии 5G получают возможность более всестороннего использования в системах сверхнадежной связи с малой временной задержкой (URLLC). Основной архитектурой сетей 5G должна стать автономная архитектураSA, способная удовлетворить специфические потребности каждого предприятия. К настоящему времени Huawei поддерживает оба типа архитектуры (неавтономную (NSA) и автономную (SA)) в масштабах всей сети, в том числе в сетях беспроводного доступа, опорной сети, микрочипах терминалов и на других уровнях, и одновременный доступ с устройств NSA и SA. Это дает операторам возможность обеспечивать полноценное обслуживание пользователей, домохозяйств и предприятий.

Распределение ресурсов (временных интервалов) в традиционной системе TDD главным образом фокусируется на требованиях расширения услуг eMBB, поэтому пропускная способность для входящего трафика значительно превышает пропускную способность для исходящего. Однако в будущем, по мере того как технологии 5G будут стимулировать цифровизацию предприятий, широкое применение исходящих каналов с увеличенной пропускной способностью и снижение времени задержки в ходе прямых трансляций в разрешении 4K/8K, одного диапазона TDD будет недостаточно. В связи с этим Huawei презентовала инновационное решение для сверхскоростной передачи данных: благодаря одновременному использованию частот TDD и FDD и объединению в системе TDD всех диапазонов исходящего трафика повышается пропускная способность исходящего канала и уменьшается время задержки. В настоящее время решение для сверхскоростной передачи данных компании Huawei обеспечивает поддержку беспроводных сетей,опорных сетей и оконечных устройств. Тестовые испытания в сетях операторов показали, что время задержки сокращается на 30%, а скорость исходящего трафика увеличивается в 4 раза. Эта инновационная технология уже одобрена консорциумом 3GPP.

Чтобы способствовать дальнейшей цифровизации предприятий, компания Huawei впервые презентовала решение по сквозному слайсингу для сетей беспроводного доступа, опорных сетей, транспортных сетей и оконечных устройств. Суть решения заключается в слайсинге трафика при автоматической генерации на границах сети, в ходе управления и эксплуатации. Это позволяет операторам сетей удовлетворять различные запросы предприятий, используя одну и ту же инфраструктуру. Технология сквозного слайсинга Huawei может найти широкое применение в таких сферах, как телемедицина, умные порты и умное производство, облачные технологии дополненной и виртуальной реальности. Это позволит предприятиям снизить себестоимость и повысить эффективность обслуживания пользователей, а операторам — расширить долю рынка.

Появление каждого нового поколения мобильных телекоммуникационных технологий представляет возможность более качественного и разностороннего использования сетей, и технологии 5G разрабатывались как раз для этой цели. Компания Huawei приступила к научно-исследовательской работе в сфере технологий 5G в 2009 году, и к настоящему времени уже более 10 лет упорно движется в этом направлении.

Сейчас Россия и соседние страны также ведут активную техническую подготовку и ищут новые бизнес-сценарии в области 5G. Опираясь на богатый коммерческий опыт, а также полное портфолио продуктов и решений, Huawei сможет оказать операторам связи в России и Евразии эффективную поддержку в развертывании сетей 5G Ready с наименьшими затратами. Благодаря этому в эпоху 5G операторы смогут добиться коммерческого успеха, предоставляя полный спектр услуг, направленных как на персональных пользователей и домохозяйства, так и на различные отраслевые сценарии.