5G: всего лишь новый дорогой интерфейс?

В этом году на выставке MWC ключевым пунктом многих дискуссий был стандарт 5G. Также наблюдается рост количества конференций, посвящённых этой теме. Автор данной публикации, Руперт Бейнз, маркетинг-директор отдела технологических стратегий и маркетинга в Real Wireless, также неоднократно выступал на таких конференциях. Тем не менее, большинство экспертов признаёт, что до внедрения стандарта 5G в жизнь ещё очень далеко, и если уже начинать думать о нём, то необходимо, прежде всего, понять, как это будет выглядеть.



Однако нам всё больше кажется, что 5G может стать просто безумно дорогой технологией, которая в итоге потерпит фиаско.

Стандарт 5G по множеству параметров будет более тонким, более стратегическим и более сложным, чем все предыдущие поколения технологий сотовой связи.

В то время, как продолжаются горячие споры о том, чем в итоге должен стать стандарт 5G и как мы этого достигнем, с одной из немногих вещей согласны все: с графиком внедрения стандарта. Запуск стандарта планируется приурочить ко времени старта игр Зимней Олимпиады в Южной Корее и Летней Олимпиады в Японии, которые состоятся в 2018 и 2020 годах соответственно.

Эти даты выглядят вполне реальными, если учесть традиционный 8-10-летний цикл выпуска основных новинок на рынке мобильной связи, и в особенности исходя из того, что недавно были одобрены результаты первого ориентированного на 5G исследования рынка новых услуг и технологий, подготовленного консорциумом 3GPP (Проект партнёрства третьего поколения). И хотя данное исследование будет завершено лишь в марте 2016 года, ситуация складывается так, что стандарт 5G, похоже, будет готов к моменту начала этих грандиозных событий – впрочем, мы пока ещё не можем точно сказать, как это всё будет выглядеть.

Если говорить о том, чего же люди ждут от появления стандарта 5G, то список основных ожиданий выглядит примерно так:

Увеличение пропускной способности в 1000 раз.
Масштабируемость для подключения по меньшей мере 100 миллиардов устройств.
Скорость 10 Гбит/сек для каждого конечного пользователя.
Задержка и время отклика – 1 мс.
Невероятная плотность пользовательских устройств: 1 устройство на квадратный метр на больших территориях.
Значительный консенсус достигнут также в вопросе о том, чего пользователи хотят от 5G:

Заметное улучшение производительности с точки зрения пользователя – в частности, увеличение стабильности и проникновения.
Расширенная поддержка новых служб – таких, как «Интернет Вещей».
Снижение задержки, снижение цены, повышение надёжности.
Энергоэффективность для пользовательских устройств.
Возможность эффективно и продуктивно запускать новые службы.
Однако реальность заключается в том, что 5G скорее всего не сможет одновременно принести все эти нововведения. Дело в том, что никакая технология не может полностью удовлетворить весь набор таких различных запросов – по двум основным причинам.

Во-первых, существует такая небольшая проблема, как законы физики. Вы просто не сможете обеспечить большой радиус покрытия и широкую пропускную полосу при малом энергопотреблении. Таким образом, вам следует остановить свой выбор на двух или трёх запросах, подумав при этом о том, что каждое изменение требует отдельного радиоинтерфейса или, по крайней мере, более гибкого радиоинтерфейса, конфигурацию которого можно изменять динамически.

Во-вторых, мы уже практически достигли так называемого «Предела Шеннона», а это значит, что мы не так много нового ещё сможем «выжать» из собственно радиоканала. Более широкие каналы смогут дать нам увеличение скорости, а использование систем с большим количеством входов и выходов (MIMO) даст нам увеличение эффективности, однако это не новые поколения технологий.

Высказываемые мысли относительно улучшения в сфере упреждающей коррекции ошибок (FEC), применения более интеллектуального подхода к модуляции, мощного подавления помех в системах MIMO, улучшения энергоэффективности и (нашего любимого) дуплексного режима весьма неплохи – однако это не революционные и не драматические обновления. Напротив – они могут быть внедрены в качестве дополнительных обновлений для любого стандарта — подобно тому, как стандарт GSM прошёл путь от GMSK к QAM, или в Release 7 была добавлена MIMO в универсальную мобильную телекоммуникационную систему (UMTS).

Улучшение требуется во многих сферах, но совершенно отсутствует необходимость рубить с плеча, запуская технологию нового поколения.

На самом деле, большая часть улучшений может быть достигнута за счёт улучшения уплотнения, виртуализации, координации и кооперации. Большее количество сот; лучшие, более интеллектуальные соты; распределённая MIMO; скоординированное планирование; разнообразие на макроуровне – как говорил несколько лет тому Пол Джейкобз, «Это топология, а не технология».

В настоящее время перед нами стоит длинный список из желаемых функций, и предложения относительно нового радиоинтерфейса не особо способно решить все эти задачи. Это всё равно что пойти в хозяйственный магазин за отвёрткой, молотком и пилой и вернуться оттуда с очень дорогим швейцарским армейским перочинным ножом, «потому что он способен выполнить функции всех перечисленных выше инструментов». Ну хорошо, может, в какой-то степени он и способен выполнять все эти функции, но далеко не так, как отдельные нужные вам инструменты. И если у вас есть приспособление для удаления камней с конских копыт, это ещё не значит, что это приспособление может быть использовано для улучшения работы сотовых сетей.

Существует также финансовая проблема – в конечном итоге, именно деньги всё и решают.

К 2020 году инвестиции в инфраструктуру LTE достигнут отметки в примерно 1 триллион долларов, учитывая расходы на построение физической инфраструктуры, получение лицензий на частоты, программное обеспечение и услуги. Структуру LTE ждут серьёзные изменения, которые будут реализованы в рамках Release 16. Зачем финансовые директора мобильных операторов хотят провести обновления? Какова их финансовая основа? Почему мы не можем усилить производительность имеющихся активов вместо разрушения их?

Очень может так случиться, что в конечном итоге у нас родится не в меру дорогой «белый слон» — компромисс, который не будет нести в себе ни убедительных преимуществ, ни выгод для бизнеса.

Вместо этого нам следовало бы подумать о 5G как об архитектуре, а не о новом, слегка более ярком радиоинтерфейсе.

Точно также, как интернет – это не просто одна сверх-сеть, а «сеть сетей», которая позволяет работать вместе множеству различных соединений. Так и 5G в нашем понимании должен быть основой: структурой, которая поддерживает несколько различных требований элегантным, эффективным, надёжным и масштабируемым способом. Структурой, которая позволяет использовать различные радиоинтерфейсы для различных потребностей, однако управляется последовательно и эффективно. Различные протоколы – некоторые оптимизированные для устойчивости, другие – для низкого энергопотребления, третьи – для высоких скоростей передачи данных – но все они готовятся и управляются последовательно.

Всё это может увеличивать инвестиции в LTE, сохранив при этом возможность внедрения новых услуг и новых улучшений производительности – и, самое главное, создаст масштабируемый механизм для простого и гибкого использования разнообразных участков частотного ресурса наиболее эффективным и масштабируемым способом.

Это, конечно, гораздо сложнее, но и намного важнее, чем просто «новый метод модуляции». И намного привлекательнее с коммерческой точки зрения, чем необычайно дорогой швейцарский армейский перочинный нож, который способен делать всё, но ничего не делает хорошо.