Преодоление частотной «радиополосицы»

 

Стандарт LTE изначально задумывалась как следующее поколение сотовой связи, способное положить конец конкуренции миров CDMA/UMTS и дать возможность операторам мобильной связи сроить по-настоящему единые сети без существенной разницы архитектуры сете. В идеале, абонентские устройства LTE должны быть едиными, унифицированными стандартными и «восприимчивыми» к большинству LTE-диапазонов. Ну а пользователь, не вдаваясь в тонкости различий технологий 2G/3G, мог бы свободно использовать свое LTE-устройство, перемещаясь между странами и континентами. Правда, это цель-максимум – в настоящий момент с этим не так все гладко, хотя успехи в универсализации экосистемы LTE заметны уже сегодня.

Тяжкое наследие 2G/3G-сетей

Для интеграции и создания единой экосистемы, LTE от предыдущих поколений досталось очень уж запущенное наследство. Дело в том, что в главной международной отраслевой организации – ITU (международный союз электросвязи), существует два партнерства 3GPP (3rd Generation Partnership Project) и 3GPP2, которые занимаются разработкой и стандартизацией двух конкурентных технологий сотовой связи третьего поколения. Это CDMA2000 с полосой частот в 1,25 МГц (3GPP2) и Wideband CDMA (WCDMA с шириной полосы в 5 МГц или иначе UMTS), спецификации для которого разрабатывает 3GPP. В результате, мир 3G оказался разделенным на два лагеря: сети CDMA2000 получили наибольшее распространение в США и странах ЮВА, в особенности, в Японии, Южной Корее, Китае, Малайзии и Сингапуре. А сети WCDMA, более известные как UMTS – в Европе, на Ближнем Востоке и Африке.

Вот с таким «технологическим» зоопарком и приходится иметь дело LTE как предтече следующего поколения сотовой связи (ITU определяет принадлежность к нему двух перспективных технологий – LTE Advanced и даже WiMAX Rel.2). 4G было задумано, чтобы раз и навсегда преодолеть этот «технологический феодализм» и создать единое глобальное телекоммуникационное поле. Поэтому LTE, благодаря новой технологии OFDM, плоской архитектуре SAE и принципу All IP, а также возможности работы в любых частотных диапазонах (от 450 МГц до 4,9 ГГц) и полосе частот (1,25-20 МГц – хотя чем больше, тем лучше), является единой ветвью эволюции как для семьи CDMA2000 так и для UMTS. На практике это означает, что рано или поздно, но большинство существующих на сегодня классических сотовых операторов мира окажутся именно в LTE. Хочется им того или нет 

Чтобы не быть голословным, говоря об универсальности стандарта LTE и общего будущего для всех операторов, можно привести несколько фактов внедрения сетей LTE в мире. К примеру, шведско-финский холдинг TeliaSonera, являясь европейским оператором до мозга костей и принадлежащий технологической семье GSM/UMTS, запустил первую в мире коммерческую сеть LTE в декабре 2009 г. И все его LTE-устройства, по умолчанию, работают как в сетях 2G/GSM так и в 3G/UMTS, — вызвано это не какой-то прихотью оператора, а суровой необходимостью, которая, к слову, будет характерна и для большинства российских операторов Ведь на начальном этапе развертывания сетей нового поколения, их покрытие остается «островным» или очаговым, окруженным более густым полем ранее построенных сетей. Следовательно, выходя из зоны действия сети LTE, абонент не прерывает текущий сеанс связи, хотя скорость доступа может снизиться в несколько раз (и мало кто об этом говорит!). В другой части света, американский CDMA-оператор Verizon Wireless в декабре 2010 г. также запустил коммерческую сеть LTE. При этом, все его LTE-устройства, работают и в сети предыдущего поколения CDMA2000 (EV-DO) по абсолютно тем же причинам. Как мы видим, два этих примера демонстрируют общность дальнейшего технологического развития, возможность которого и дает LTE.

Основные диапазоны LTE в мире

В настоящее время экосистема LTE только формируется, однако, с помощью настойчивых производителе операторского оборудования, отрасль уже пришла к пониманию необходимости нескольких общих диапазонов. Так, по результатам исследования Informa Telecoms & Media среди 150 сотовых операторов 50 стран мира, ключевыми диапазонами для развития LTE являются 700-800 МГц, 1800-2100 МГц и 2500-2600 МГц. В то же время, более половины операторов подтвердили, что начальное развертывание сетей LTE они планируют в диапазоне 2600 МГц: просто этот диапазон во многих странах не занят конкурирующими технологиями, хотя и не является экономически выгодным по стоимости инсталляции 4G-сетей. Как всегда здесь отличается США, на протяжении нескольких веков, стремящиеся доказать свою независимость от «старушки Европы» – базовым диапазоном здесь признан 700 МГц. Хотя, признаем, строить сеть в таком диапазоне будет раза в 3-4 дешевле, чем в верхних частотах. Так что американцы, в этом смысле, молодцы. К слову, в таблице №1 представлен частотный диапазон большинства работающих сегодня сетей LTE в мире.

Таблица №1. Частотные диапазоны коммерческих LTE-сетей в мире.

Понятно, что диапазон 2500-2600 МГц является оптимальным для строительства сетей LTE в городах с интенсивным потреблением трафика. При этом, радиус покрытия такой базовой станции, в силу специфика распространения радиоволн, очень незначителен – около 200-300 м. Поэтому ковровое покрытие БС, работающими в высоких диапазонах, на начальном этапе строительства, посто невозможно, — любая сеть LTE, сразу после запуска и в течение нескольких лет после этого, будет организована по принципу хот-спотов. Экономика здесь простая: чем выше диапазон сети, тем больше нужно базовых станций для покрытия территории. Именно поэтому все больше приверженцев появляется у низких частотных диапазонов, как например, в Германии, где все три ключевых оператора с радостью получили частоты 800 МГц для строительства 4G. В этом случае, радиус покрытия базовой станции будет раза в 2-3 больше, чем в верхних частотах. Однако, здесь возникает проблема иного рода – так как в зону ее покрытия попадает множество потенциальных абонентов, предельная скорость доступа, ограниченная возможностями технологии (представим, что это эталонный показатель 100 Мбит/с на каждый сектор базовой станции), делиться сразу на всех. Поэтому здесь вступает в действие другой закон – чем больше площадь покрытия БС, тем больше абонентов и ниже скорость доступа в расчет на каждого.

Правда, операторы мобильной связи уже давно научились сочетать низкий и высокий частотные диапазоны, к примеру, сети в диапазоне 800 МГц идеально подходят для покрытия сельской местности, где немногочисленные абоненты просто «размазаны» по большой территории. А сети в высоких диапазонах строят в урбанизированных зонах, где небольшом и известном числе точек концентрируется масса абонентов. Именно таким двухдиапазонным сетям LTE и принадлежит будущее.

Перспективы LTE в России

Наша страна всегда несколько отставала от Запада во внедрении новых поколений сотовой связи, — так было и с 3G, так происходит и с LTE. Этому «способствует» не только «зарегулированность» наших операторов, выражающаяся в жесткой привязке конкретных технологий к частотам (например, оператор может строить сети UMTS только в диапазоне 2100 МГц, а сети GSM – исключительно в 900/1800 МГц и это прописано его лицензии), но и сам недостаток частот у операторов. Не секрет, что в России для гражданской связи выделено всего 3 % частотного спектра, в то время как для совместного использования (с Министерством обороны и прочими силовыми структурами) – более 75 %. На практике, совместное использование означает нескончаемый процесс согласований и разрешений, а также сложный и длительный процесс конверсии и высвобождения необходимых частот, который может длиться годами.

Что же касается появления LTE в России, то в своем последнем исследовании российского рынка 4G, аналитики J’son & Partners Consulting в качестве наиболее вероятного претендента на строительство сети LTE в диапазоне 2500 МГц, отмечают компанию «Скартел» (бренд Yota). Вообще, согласно Распоряжению Правительства РФ от 21.01.11 №57-р наиболее перспективными диапазонами LTE в России стоит признать диапазоны 800-900 МГц и 2500-2700 МГц. Если все пойдет по плану, и конверсия частот завершится к 2014 г., операторы «Большой тройки», Скартел и вконец объединенный «Ростелеком» на базе «СкайЛинк» получат классические двухдиапазонные сети LTE. Они будут работать как в нижнем диапазоне, наиболее выгодным для России с точки зрения покрытия ее огромной территории, так и в верхнем — для увеличения емкости в городах. Причем и там и там российские сети LTE будут совместимы с Европой (LTE 800/2600), что в очередной раз указывает на стандартизацию и глобальную унификацию технологии. Здесь стоит отметить, что в России возможно появление и сетей LTE в диапазоне 2300-2400 МГц («Ростелеком», «Основа телеком»). Однако, здесь будет не классический вариант LTE для парных частот (FDD-частоты, используемые большинством операторов мира), а вариант с TDD-частотами. Соответственно, и технология здесь будет использована своя – TD-LTE, однако, она на 95 % схожа с классическим LTE. Глобальность LTE проявляется и здесь – TD-LTE диапазона 2300 МГц будет активно развиваться в Китае, Индии, а также во всех странах с недостатком FDD-частот.

Чипы для 4G

Основная концепция «всеохваности», при которой оборудование для LTE сможет работать в CDMA2000/GSM/UMTS, станет жизнеспособно лишь с появлением соответствующих пользовательских устройств. Пока же, каждое LTE-устройство получается и без того «золотым», — в силу новизны используемых технологий и малого тиража производства. Сегодня, к примеру, LTE-модемы европейских операторов в качестве бэка поддерживают свои сети 3G/UMTS, но не поддерживают американские сети 3G/CDMA EV-DO и наоборот. Это им просто не за чем – сетей LTE в мире пока очень мало, абонентов в них еще меньше, а профиль их потребления ближе к стационарному, чем к мобильному. Однако, это не будет продолжаться вечно и по мере роста числа сетей LTE по всему миру, появится и необходимость в глобальных устройствах, — по прогнозам аналитиков, эдак в году 2015, когда абонентская база LTE-абонентов в мире достигнет хотя бы 6 % от всех пользователей мобильной связи.

Новое поколение LTE-чипсетов в 1,5 раза энергоэффективнее первого поколения, при этом, размеры конечных устройств будут зависеть от диапазона работы — чем он выше, тем антенна будет меньше и наоборот. С развитием экосистемы LTE, ростом числа таких коммерческих сетей в мире и абонентской базы, появятся и новые LTE-устройства с возможностью глобального роуминга и поддержкой наиболее распространенных диапазонов мира. Пока же для коммерческих устройств первого поколения все это представляется просто излишним.

http://ibusiness.ru/