Сотовая связь 5G в России и мире: назначение, стандарты, частоты

Общедоступные сотовые сети 5G постепенно превращаются из далекой перспективы в реальность. Первые коммерческие сети пятого поколения уже введены в эксплуатацию во многих европейских и азиатских странах, на рынке в свободной продаже появляются смартфоны и роутеры с поддержкой 5G.

Отечественные операторы тоже не стоят на месте. Практически ежемесячно в прессе появляются новости о проведенных испытаниях и установленных рекордах по скорости передачи данных. Ведется тестирование первых 5G-сетей в Москве и других городах. Уже в течение ближайших лет ожидается появление полноценных коммерческих сетей 5G в России.

В новой серии статей мы рассказываем, чем 5G отличается от предыдущих технологий, какие преимущества получат пользователи и как следует подготовиться к приходу сотовой связи нового поколения.

Сотовая связь 5G в России и мире: назначение, стандарты, частоты

Для чего нужны сотовые сети 5G?

Приход 4G-сетей в крупных городах обеспечили высокую скорость передачи данных, однако обмен данными в интернете с каждым годом возрастает. Вот лишь несколько наглядных примеров:

Ресурсы 4G-сетей не рассчитаны на передачу столь больших объемов информации. Несмотря на использование различных дополнительных технологий, таких как MIMO и агрегация частот, базовые станции в густонаселенных городских районах часто оказываются перегружены. Новые устройства требуют более быстрого мобильного интернета с меньшей задержкой и повышенной надежностью.

При разработке стандартов 5G NR (от New Radio — «новое радио») были учтены именно те требования, которые новые технологии и отрасли предъявляют к средствам мобильной связи.  Концепция 5G-сетей подразумевает три основных сценария использования:

В стандарте 5G заложены технологии для всех вышеперечисленных сценариев использования. Сегодня основной интерес операторов и пользователей сосредоточен вокруг первого пункта: более высокой скорости мобильного интернета. Однако в последующие годы мы можем ожидать развития 5G-сетей и в других перечисленных направлениях.

Стандарты и частоты 5G-сетей: FR1 (sub-6 GHz) и FR2 (mmWave)

В отличие от предыдущих поколений сотовой связи, стандарты 5G разбиты на две большие группы: Frequency Range 1 (FR1) и Frequency Range 2 (FR2). Сотовые сети FR1 и FR2 очень сильно различаются как по используемым частотным диапазонам, так и по назначению:

Компания Qualcomm уже представила сотовые модули c одновременной поддержкой 5G sub-6 GHz и 5G mmWave Компания Qualcomm уже представила сотовые модули
c одновременной поддержкой 5G sub-6 GHz и 5G mmWave

На сегодняшний день консорциум 3GPP определил 45 бэндов в группе FR1 и 4 бэнда в группе FR2. Чтобы отличить бэнды 5G от сетей предшествующих поколений, перед их номерным обозначением ставится буква «n»: n1, n2, n3 и так далее. Как и раньше, бэнд определяет тип дуплекса (FDD или TDD), используемые частотные диапазоны, допустимую ширину канала и ряд других параметров.

Бэнды, которые используют частоты, уже применявшиеся в сетях 4G, сохраняют свой порядковый номер. Например, 5G-сети на частоте 2600 МГц с частотным разделением (FDD) относятся к бэнду n7 (по аналогии с Band 7 для сетей 4G). То же самое справедливо и для всех других совпадающих бэндов.

Сотовые антенны 5G mmWave не требуют отдельных вышек и могут размещаться на столбах или стенах зданий Сотовые антенны 5G mmWave не требуют отдельных вышек
и могут размещаться на столбах или стенах зданий

Стандарты сотовых сетей 5G NR в России и Европе

Несмотря на то, что сети 5G могут быть развернуты на частотах, уже выделенных для стандартов 3G и 4G, наиболее перспективными являются более высокие частоты, ранее не использовавшиеся в сотовой связи. Основная причина заключается в том, что более высокие частоты позволяют операторам получить широкую полосу частот, а это — один из основных факторов, влияющих на скорость передачи данных.

Таким образом, хотя российские операторы, скорее всего, смогут использовать свои 4G-частоты для построения сетей 5G, основную ставку компании делают на новые бэнды. Наибольший интерес для операторов представляют бэнды n78 и n79:

Band

Режим дуплекса

Частотный диапазон

n78

TDD

3300–3800 МГц

n79

TDD

4400–5000 МГц

Во многих европейских странах для сотовых сетей 5G уже выделен частотный диапазон 3,3–3,8 ГГц (n78). Однако в России указанные частоты используют Минобороны, ФСО и ряд других государственных организаций, в связи с чем Совет безопасности отказался передать их операторам. Вместо этого правительство предлагает использовать диапазон частот 4,4–5,0 ГГц (n79), более популярный в азиатских странах. Именно бэнд n79, скорее всего, станет основным в России.

Как отмечают операторы, следствием такого решения может стать существенная задержка в развитии 5G-сетей в России. Основная причина заключается в том, что сегодня на рынке представлено гораздо меньше 5G-устройств с поддержкой n79, чем с поддержкой n78. Многие европейские производители просто не закладывают совместимость с диапазоном частот 4,4–5,0 ГГц в свое оборудование, что накладывает существенные ограничения как на пользователей, так и на операторов. В любом случае, полномасштабного запуска 5G в России не следует ждать ранее 2022–2023 гг.

Однако интерес операторов сосредоточен не только вокруг стандартов FR1, но также вокруг высокоскоростных сетей 5G mmWave. Введение в эксплуатацию таких сетей — вопрос более отдаленного будущего, однако первые испытания проводятся уже сейчас. Для тестирования применяются бэнды n257 и n258:

Band

Режим дуплекса

Частотный диапазон

n257

TDD

26,50–29,50 ГГц

n258

TDD

24,25–27,50 ГГц

Следует подчеркнуть, что о практическом использовании сетей 5G mmWave говорить пока слишком рано, и их тестирование в России носит скорее экспериментальный характер.

Перспективы развития: неавтономные и автономные сети 5G

Внедрение стандарта 5G является многоэтапным процессом. Для удобства операторов первые 5G-сети могут создаваться поверх 4G-инфраструктуры в так называемом «неавтономном режиме» (NSA). При таком подходе новые технологии обеспечивают высокую скорость передачи данных, но на более низком уровне для управления соединением используется существующая 4G-сеть.

Переходный период NSA сокращает расходы оператора и позволяет осуществить развертывание 5G-сети в несколько приемов. В то же время 5G-сеть, работающая в неавтономном режиме, ограничена в некоторых своих возможностях. В частности, минимальная задержка в 5G-сетях возможна только при использовании автономного режима (SA).

Переход на новое поколение сотовой связи будет вовсе не одномоментным. Даже когда на вашем новом смартфоне или роутере появится заветный значок «5G», это еще не будет означать, что ваш оператор закончил развертывание новой инфраструктуры и все преимущества 5G уже доступны. Но также это повод при покупке нового 5G-роутера или смартфона обратить внимание на поддержку как сетей 5G NSA, так и 5G SA.

5G-роутер Huawei E6878 с поддержкой сетей n78 и n79 5G-роутер Huawei E6878 с поддержкой сетей n78 и n79

А пока оборудование 5G остается дорогостоящим и во многом экспериментальным, вы можете купить модемы 4G и роутеры 4G с поддержкой агрегации частот и другими полезными функциями. Получить квалифицированную помощь в подборе оборудования вы всегда можете у наших специалистов по телефону 8-800-3333-965!