Новые технологии оптимизируют работу LTE-сетей

С развитием интернета вещей (Internet of Things, IoT) количество подключений к сотовым сетям операторов может вырасти в разы. По оценке Ericsson, к 2021 г. общее число подключенных к интернету устройств в мире достигнет 28 млрд. Из них 1,5 млрд придется на потребительскую электронику и умные автомобили, обменивающиеся друг с другом данными по сотовым сетям. В ближайшие годы количество межмашинных подключений (machine-to-machine, m2m) будет увеличиваться на 25% в год, а большинство поставляемых на рынок m2m-устройств будет поддерживать LTE, говорит ведущий эксперт Ericsson Сергей Воробьев.

Интернет для роботов

По словам директора по инфраструктуре «Мегафона» Александра Башмакова, чтобы снизить нагрузку на сотовые сети и минимизировать использование частотного ресурса, производители и операторы сейчас, в частности, тестируют технологию NB-IoT (Narrow Band Internet of Things – узкополосный интернет вещей). Международный консорциум 3GPP уже завершил стандартизацию этой технологии, говорит он. В июле этого года «Мегафон» совместно с Huawei продемонстрировал работу NB-IoT на форуме «Иннопром» в Екатеринбурге.

Вице-президент Qualcomm по развитию бизнеса в Восточной Европе Юлия Клебанова замечает, что в стандарт LTE Advanced Pro (LTE Release 13+) вошли две технологии LTE IoT малой пропускной способности – NB-IoT и eMTC (enhanced Machine-Type-Communications). Обе они, по прогнозам Qualcomm, лягут в основу технологии Narrowband 5G, благодаря которой станет возможным массовое внедрение интернета вещей.

Для работы сети NB-IoT требуется полоса частот шириной всего 200 кГц, для сравнения: российским сетям LTE для работы требуется как минимум 5 МГц, рассказывает директор по развитию сети «Вымпелкома» Сергей Кнышев. Минимальная полоса для обычного LTE – 1,4 МГц, но все работают в максимально допустимых диапазонах, отмечает он.

Особенностью NB-IoT является то, что он внедряется внутри уже выделенных оператору полос частот, а его характеристики в значительной степени соответствуют или даже превышают характеристики широко распространенных сетей второго поколения (GSM), говорит Башмаков. Так что для организации корректной работы сетей интернета вещей не должно потребоваться больших усилий, считает он.

NB-IoT позволяет подключать к одной базовой станции десятки и сотни тысяч устройств, например интеллектуальных приборов учета, рассказывает ведущий эксперт департамента беспроводной связи Huawei Дмитрий Конарев.

Сеть NB-IoT можно развернуть в частотных диапазонах, занимаемых сейчас GSM, после их рефарминга в LTE, или в «защитных» интервалах между сетями GSM и LTE, отмечает Воробьев из Ericsson. NB-IoT обеспечивает скорость передачи данных до 200 кбит/с, достаточную для устройств, периодически передающих небольшие однотипные данные, говорит он. Другая перспективная технология для IoT – eMTC – имеет пропускную способность до 1 Мбит/с, замечает Клебанова из Qualcomm.

NB-IoT позволяет обслуживать до 50 000 устройств за сутки, что в несколько раз превышает возможности действующих стандартов связи, уточняет представитель МТС Дмитрий Солодовников.

По словам Воробьева, планируемая цена терминала NB-IoT – $5, их появление ожидается в конце 2016 г. При этом оборудование NB-IoT сможет работать без замены аккумуляторов до 10 лет и обеспечивать гарантированную доставку сигнала – если он не приходит в определенное время с устройства, система поднимает тревогу, добавляет сотрудник одного из операторов.

LTE для болельщиков

Еще одна технология, которая теоретически может разгрузить сети сотовых операторов, – LTE Broadcast, говорит Солодовников из МТС. Она позволяет передавать один и тот же контент одновременно неограниченному числу пользователей в одной полосе частот в зоне действия одной или множества базовых станций, рассказывает он. По его словам, при трансляции через LTE Broadcast контента на 10 000 смартфонов будет тратиться столько же сетевых и частотных ресурсов, сколько и на одного пользователя.

По мнению Клебановой из Qualcomm, LTE Broadcast – одна из самых перспективных технологий, которая может пригодиться для доставки обновлений прошивки и ПО на смартфоны, а также демонстрации информационного и рекламного контента на определенной территории. В Европе наиболее вероятный сценарий использования этой технологии – эфирное телевещание.

Первым оператором, в январе 2014 г. запустившим технологию LTE Broadcast в коммерческую эксплуатацию, стал южнокорейский KT. В 2014 г. eMBMS протестировала нидерландская KPN – болельщикам на футбольном стадионе «Аякс» предлагались дополнительные ракурсы матча, говорит Башмаков из «Мегафона». По словам Солодовникова, к внедрению LTE Broadcast уже готовятся операторы более чем в 20 странах мира.

Технологию мобильного широкополосного вещания правильнее называть eMBMS (Evolved Multimedia Broadcast and Multicast Service), уточняет Башмаков. «Мегафон» ранее также тестировал эту технологию, уточняет он. Портал Comnews сообщал об этих испытаниях в июле 2014 г. МТС протестировала LTE Broadcast вместе с Ericsson осенью 2015 г. в Нижнем Новгороде, напоминает Солодовников.

Проблема внедрения eMBMS в том, что для широкополосной трансляции требуется использование от 10 до 60% частотного ресурса тех базовых станций, через которые она ведется, рассказывает Башмаков. Поэтому для того, чтобы внедрение сервиса было эффективным, требуется, чтобы eMBMS в зоне действия одной базовой станции пользовалось не менее 3–4 абонентов, утверждает он.

WiFi поможет частотами

Технологии, которые в ближайшем будущем позволят разгрузить сети четвертого, а в перспективе и пятого поколения (5G), – LTE Unlicensed (LTE U, нелицензируемый LTE) и License Assisted Access (LAA), рассказывает Кнышев из «Вымпелкома». По его словам, 3GPP стандартизировал LAA в 2016 г.

К технологии LTE-U/LAA уже проявили интерес Verizon, Vodafone, Deutsche Telekom, «Мегафон» и МТС, добавляет Клебанова из Qualcomm. Исходя из данных о доступном операторам частотном спектре на 2017 г. благодаря использованию LTE-U/LAA мировая доля операторов, способных предоставлять LTE-услуги гигабитного класса, увеличится с 16 до 64%. Операторы могут достичь гигабитных скоростей, используя всего лишь один блок частот 20 МГц в лицензируемом спектре и частоты LTE в нелицензируемом спектре, объясняет Клебанова.

LAA работает на частоте 5 ГГц – на том же, что и WiFi-сети, рассказывает Кнышев. В большинстве стран, в том числе, как ожидается, и в России, использование их операторами не потребует дополнительных лицензий, отмечает он. Преимущество LTE-U в том, что в диапазоне 5 ГГц доступен широкий частотный спектр, а также в возможности использовать его вместе со спектром, выделенным оператору, тем самым повышая скорость на абонента, говорит он.

Требования к 5G высоки – пиковая скорость доступа должна составлять до 10 Гбит/c в оптимальных радиоусловиях и 1 Гбит/c на краях покрытия и для сверхмобильных пользователей, движущихся со скоростью более 300 км/ч, передала «Ведомостям» директор по стратегическому планированию «Т2 РТК холдинга» (Tele2) Светлана Скворцова. Поэтому в 5G будет не одна, а целый набор технологий радиодоступа, считает она.

В России к нелицензируемому спектру, где может быть развернута сеть LTE-U/LAA, относятся частоты 5150–5350 МГц и 5650–5850 МГц и согласно действующим регуляторным правилам никаких препятствий к запуску этих технологий нет, утверждает Воробьев из Ericsson. LTE-U и LAA поддерживают механизмы контроля излучаемой мощности, которые требуются по существующим правилам использования спектра WiFi, замечает он.

Во время тестирования МТС и Ericsson в июне 2016 г. технологии LTE-U скорость передачи данных достигла 200 Мбит/с, рассказывает Солодовников. По словам Клебановой из Qualcomm, за счет агрегации лицензируемого (1800 МГц) и нелицензируемого (5 ГГц) спектра была также увеличена емкость сети, улучшено покрытие и качество услуг мобильного интернета внутри пилотной зоны.