Ситуация на рынке LTE и 5G. Срез на ноябрь 2018 года

Введение

Ассоциация GSA опубликовала отчеты о состоянии сетей LTE и 5G в мире. В данном обзоре представлены основные аспекты опубликованных отчетов конца октября – начала ноября 2018 года:

  • Эволюция от LTE к 5G - состояние мирового рынка (Evolution from LTE to 5G: Global Market Status),
  • Гигабитный LTE - анализ внедрений в мире (Gigabit LTE Networks: Analysis of Deployments Worldwide),
  • LTE в нелицензированном и разделяемом спектре (LTE in Unlicensed and Shared Spectrum: Trials, Deployments and Devices),
  • Частотный ресурс для сетей 5G (Spectrum for Terrestrial 5G Networks: Licensing Developments Worldwide).

Основные аспекты развития мирового рынка LTE и 5G

5G:

  • 74 оператора в 43 странах заявили о своем интересе к построению сетей 5G и о своих планах по их запуску в период с 2018 по 2022 годы;
  • 182 оператора в 78 странах проводят тестирование сетей 5G или FWA 5G;

LTE:

  • 869 операторов инвестируют в развитие LTE, включая этап тестирования;
  • развернуто 715 коммерческих сетей LTE в 208 странах;
  • 185 операторов владеют лицензиями на LTE TDD и 121 оператор инвестируют в построение TDD сетей;
  • ожидается, что к концу 2019 года количество коммерческих сетей LTE в мире составит 760-780;

VoLTE:

  • 176 коммерческих сетей в 86 странах поддерживают технологию VoLTE и 240 операторов в 111 странах заняты внедрением технологии VoLTE;

LTE-A, Gigabit LTE:

  • в 122 странах запущены 270 сетей по технологии LTE-Advanced, 310 операторов в 130 странах инвестируют в развитие данной технологии;
  • 301 оператор в 128 странах развивают, минимум одну из трех ключевых технологий Gigabit LTE – Carrier Aggregation, MIMO 4x4, 256QAM;
  • 95 операторов в 56 странах развивают все три ключевые технологии Gigabit LTE;
  • 47 операторов в 32 странах развернули все три технологии Gigabit LTE;
  • 22 оператора анонсировали максимальную гигабитную теоретическую пропускную способность (или очень близкую к 979 Мбит/с) в DL канале на своих коммерческих сетях;
  • Почти 10% всех запущенных сетей LTE-Advanced могут поддерживать теоретические скорости DL для платформы UE Cat-16 или выше;
  • Четыре оператора имеют выделенные сегменты сети, способные обеспечивать максимальные скорости в DL-канале, поддерживаемые устройствами UE Cat-18 DL (т.е. максимальная теоретическая пропускная способность до 1,2 Гбит/с) – 3HK, China UNicom, Swisscom, Turkcell;

IoT:

  • 123 оператора заняты развитием NB-IoT в 61 стране, из них 65 сетей NB-IoT уже построены. 50 операторов развивают LTE-M/Cat-M1 в 29 странах, 22 сети LTE-M/Cat-M1 запущены;

Нелицензионный диапазон:

  • Шесть сетей LAA запущены в пяти странах, в 17 странах проводятся испытания технологии на сетях 22 операторов;
  • Три сети LTE-U, запущены в трех странах; в семи странах восемь операторов проводят тестирование;
  • Одна сеть LWA, запущенна на Тайване, два оператора (в Южной Корее и на Тайване) проводят испытание технологии;
  • в Южной Корее один оператор проводит тестирование сети eLAA;
  • Десять операторов, заняты развитием сетей CBRS в США;
  • Двадцать два коммерчески доступных чипсета поддерживают работу в нелицензируемом диапазоне;
  • Сто пользовательских LTE устройств поддерживают работу в нелицензируемом диапазоне.

Тренды развития LTE сетей

Основными драйверами развития сетей LTE, LTE-Advanced, LTE-Advanced Pro и в последнее время 5G для операторов – это обеспечение большей емкости, производительности и снижение затрат на доставку контента до абонента. По сравнению с 3G, внедрение LTE повысило требования к приложениям, таким как интерактивное ТВ, видео-блоги, различные игровые сервисы. В частности, применение технологии LTE-Advanced в части агрегации частот существенно повышает пропускную способность сети до абонента и является основным направлением развития отрасли.

Не менее высок интерес и к технологии LTE-Advanced Pro, которая привносит новые, стандартизованные по всему миру LPWA-решения - LTE Cat-M1 (LTE-M, eMTC) и Cat-NB1 (NB-IoT) и новые возможности для бизнеса. И хотя решения LTE-Advanced и LTE-Advanced Pro у большинства операторов еще не реализованы, производители оборудования и операторы связи уже присматриваются к сетям 5G для удовлетворения дальнейшего роста потребностей.

Во втором квартале 2018 года продолжалось строительство сетей LTE по всему миру (рис. 1). Хотя данная технология уже широко представлена на мировом рынке, ее внедрения продолжаются, и несколько стран недавно объявили о начале предоставления услуг 4G. На африканском континенте сети LTE остаются менее распространены, чем в остальном мире. При этом, построение операторами сетей LTE в Африке идет значительными темпами.

Развитие LTE. Запущенных сетей в год и нарастающим итогом, включая мобильные и FWA сети)

Рисунок 1. Развитие LTE. Запущенных сетей в год и нарастающим итогом, включая мобильные и FWA сети)

Для построения большинства сетей LTE используется режим FDD. Режим TDD LTE рассматривается в основном как дополнительный инструмент для обеспечения высокоскоростного мобильного широкополосного доступа. Многие операторы развернули на своих сетях LTE и FDD, и TDD.

Диапазоны TDD представляют несомненный интерес для будущих реализаций сетей 5G. Например, за последние два месяца в Финляндии и Италии на аукционах были разыграны частоты в диапазонах TDD, которые будут использоваться для внедрения новой технологии. Италия разыграла частоты в диапазоне 3.6-3.8 ГГц, а Финляндия выдала лицензии в частотных диапазонах 3410-3540 МГц, 3540-3670 МГц и 3670-3800 МГц. Кроме того, Литва и Франция начали консультации по использованию диапазона 3.4-3.8 ГГц, а Молдавский регулятор объявил конкурс на диапазоны TDD 38, 42 и 43.

Тренды развития технологии 5G

GSA определила 182 оператора в 78 странах, которые запустили (в ограниченной функциональности), продемонстрировали, протестировали или имеют временную лицензию на проведение испытаний технологий 5G (по сравнению с 154 операторами в августе 2018).

1 октября американский оператор Verizon Wireless запустил услугу доступа 5G FWA в крупных городах. Его сервис называется 5G Home и предлагает скорости в DL-канале до 300 Мбит/с. Данная реализация не соответствует требованиям 3GPP, но соответствует собственной спецификации 5G Verizon. Данный стандарт будет обновлен, чтобы стать совместимым с 3GPP, как только оборудование для стандартизованных 3GPP сетей выйдет на рынок. GSA знает еще о двух запущенных с ограниченной функциональностью 5G мобильных сетях и четырех запущенных с ограниченной функциональностью сетях 5G FWA. Еще 74 оператора связи в 43 странах мира объявили о намерениях сделать технологию 5G доступной для своих клиентов в период с 2018 по 2022 год.

На рисунке показаны страны и запланированные даты запусков в них сетей 5G. Отображены только те регионы, в которых именно операторы (а не правительства) объявили о своих планах.

Ближайшие заявленные сроки запуска сетей 5G в странах (включая мобильные и FWA сети)

Рисунок 2. Ближайшие заявленные сроки запуска сетей 5G в странах (включая мобильные и FWA сети)

Развитие дополнительных возможностей LTE

Развитие VoLTE

В общей сложности 240 операторов занимаются развитием услуги VoLTE на своих сетях в 111 странах, в том числе 176 операторов оказывают услуги VoLTE в 86 странах. Это показатель увеличился с момента публикации последнего отчета в августе 2018 года на 20 операторов в 10 странах. В сентябре 2018 года прошло несколько коммерческих запусков услуги VoLTE в Азии и Африке – Etisalat Egypt, Alfa в Ливане и MTN в Южной Африке. Ooredoo (Мьянма) объявила о пилотном проекте VoLTE на одном объекте своей сети. По словам представителей прессы, в октябре американский оператор Sprint начал подготовку к предоставлению услуги VoLTE в 15 штатах.

GSA известно еще о 48 операторах, планирующих развитие сервиса VoLTE на своих сетях. Еще шестнадцать операторов проводят тестирование услуги.

Текущее состояние сетей IoT

Во втором квартале 2018 года продолжился положительный тренд внедрения сетей для IoT на базе NB-IoT и LTE-M. По состоянию на конец октября 2018 года 123 оператора в 61 стране заняты построением сетей NB IoT, с момента публикации последнего отчета запущено 65 сетей NB IoT в 40 странах.

Развитие NB-IoT операторами связи продолжается по всей Европе. T-Mobile в Чехии, Vodafone Malta и Elisa в Эстонии за последние два месяца начали оказывать коммерческие услуги. Российская компания Megafon/Yota объявила о расширении сети NB-IoT, Crnogorski Telekom в Черногории начала тестирование технологии.

За пределами Европы AT&T Mobility USA и AT&T Mexico объявили о планах запуска NB-IoT в 2019 году. Американское подразделение компании также сообщило, что развернет технологию IoT в городе Сан-Хосе.

Еще 50 операторов заняты построением сетей LTE-M в 29 странах, включая 22 запущенных сети LTE-M в 16 странах. Российский оператор МТС подписал соглашение с компанией Ericsson о модернизации сети оператора и подготовке ее к внедрению технологий LTE-M и NB-IoT.

Gigabit LTE

В последние месяцы операторы мобильной сети и поставщики оборудования реализуют целый ряд технологических возможностей, которые вместе позволяют обеспечить высокую теоретическую пиковую скорость в DL-канале. В отрасли особое внимание уделяется трем технологиям из LTE-Advanced – агрегации несущих (Carrier Aggregation), 4x4 MIMO и модуляции 256QAM в DL-канале, которые при совместном использовании и при наличии достаточного радиочастотного спектра позволяют обеспечивать максимальные пиковые скорости в DL-канале, приближающиеся или даже превышающие 1 Гбит/с. Такие сети часто называют сетями «Gigabit LTE», по аналогии с термином, который используется в отрасли фиксированной широкополосной связи.

Ожидается, что многие операторы связи очень скоро на своих существующих сетях достигнут гигабитных скоростей, поскольку они будут переиспользовать существующие или приобретать новые частотные ресурсы, на основании которых станут применять новые комбинации агрегации частот, развивать технологию MIMO.

Статус LTE-Advanced

Инвестиции в сети LTE-Advanced продолжают расти. По состоянию на конец октября 2018 года в 122 странах запущено 270 коммерческих сетей стандарта LTE-Advanced. В общей сложности 310 операторов вкладывают средства в развитие этой технологии (проведение тестирования, опытной эксплуатации, строительства сетей или предоставления коммерческих услуг) в 130 странах.

Ассоциация GSA отслеживает прогресс в развитии технологий LAA/eLAA, LWA и LTE-U. По данным на конец октября 2018 года 28 операторов инвестировали в LAA (включая шесть запущенных коммерческих сетей), одиннадцать операторов, инвестировали в LTE-U (включая три запущенные коммерческих сети) и три оператора инвестировали в LWA (включая одну запущенную коммерческую сеть). Один оператор проводит испытания технологии eLAA. Недавно некоторые сторонники развития технологии LTE-U заявили о планах переориентации на LAA в 2018 году. Самые быстрые коммерческие сети LTE-Advanced для каждой страны, выраженные с точки зрения категорий, поддерживаемых UE DL представлены на рис.3.

Самые быстрые коммерческие сети LTE-Advanced, указанные в разрезе категорий поддерживаемых устройств DL

Рисунок 3. Самые быстрые коммерческие сети LTE-Advanced, указанные в разрезе категорий поддерживаемых устройств DL

Количество коммерческих сетей, способных работать с Cat-18 DL в мире осталось неизменным с прошлого отчета - четыре сети. Значительные различия в скоростях в DL в разных странах является ожидаемыми, поскольку у операторов по всему миру различается доступная им ширина спектра и частотные диапазоны, которые они могут объединить, чтобы увеличить максимальную пропускную способность.

Развернутые сети также различаются с точки зрения поддержки дополнительных опций, таких как использование модуляции 256QAM и 4x4 MIMO. Также, некоторые операторы сообщают о теоретически достижимых в лабораторных условиях скоростях в DL, другие сообщают о скорости тестирования "живой" сети.

На рис.4 показаны данные по поддержке сетями LTE-Advanced тех или иных категорий мобильных устройств (UE).

Процент сетей LTE-Advanced, поддерживающих устройства определенных категорий

Рисунок 4. Процент сетей LTE-Advanced, поддерживающих устройства определенных категорий

Агрегация несущих является основной особенностью сетей LTE-Advanced. В лабораторных тестах и демонстрациях агрегируются различное количество несущих и достигается различная суммарная ширина радиочастотного спектра, но в коммерческих сетях количество агрегированных несущих не превышает пяти. В рамках тестов было агрегировано до 10 несущих, например, SK Telecom в Южной Корее.

Технологические аспекты Gigabit LTE

Несмотря на то, что в стандартах LTE-Advanced описано много функций, в рамках отчета рассматриваются три из них:

• Агрегация несущих (Carrier Aggregation, CA) - процесс объединения нескольких полос радиочастот для увеличения скорости передачи; данный метод обычно используется в DL-канале, но также возможно использование и в UL-канале. Несущие могут находиться в лицензируемом и не лицензируемом диапазонах и иметь различную ширину спектра. Может быть агрегировано различное количество несущих. В настоящее время коммерческие сети обычно объединяют две, три или четыре несущих;

• 4x4 MIMO (4x4 Multiple In Multiple Out) - использование нескольких антенн, создающих четыре передающих и четыре приемных радиоканала (4T4R) для увеличения пропускной способности канала. При лабораторных испытаниях и на коммерческих сетях также может использоваться более высокий уровень MIMO, включая 8T8R и Massive MIMO. В существующем коммерческом оборудовании Massive MIMO может состоять из 64 каналов передачи и 64 каналов приема. Еще более высокие уровни MIMO, такие как 128T128R, разрабатываются и используются при организации пилотных зон, но пока не развернуты в коммерческих сетях. Наиболее распространенной схемой построения сети в настоящее время является схема 4x4 MIMO, поскольку больше всего оборудования и конечных устройств, из представленных на рынке, поддерживают данную технологию. Massive MIMO исследуется операторами, планирующими пути миграции сети от сетей LTE к сетям 5G и разворачивается в определенных тестовых зонах сети. В отчете учитываются все сети с использованием 4x4 MIMO или вариантов MIMO более высокого порядка;

• 256QAM в DL-канале - схема модуляции, указанная в версии 3GPP Release 12, все чаще используется в коммерческих сетях. Данная схема увеличивает количество бит, передаваемых одним символом, однако приводит к ужесточению требований к допустимым отношениям сигнал/шум.

Сети LTE с использованием трех основных функций Gigabit LTE

На рис.5 показано количество сетей, в рамках которых развернута CA (любое количество несущих, в том числе в нелицензированном спектре), 4x4 MIMO (или выше) и 256QAM. На графике показано количество сетей, использующих все три функции.

Коммерческие и тестовые сети, использующие три основных функции LTE-Advanced

Рисунок 5. Коммерческие и тестовые сети, использующие три основных функции LTE-Advanced

На рис.6 показаны страны, в которых запущены коммерческие сети, использующие все три функции Gigabit LTE, рассмотренные в этом отчете, и прочие страны, в которых операторы еще не развернули все три технологии.

Страны, развернувшие сети с поддержкой CA, 4x4 MIMO и 256QAM

Рисунок 6. Страны, развернувшие сети с поддержкой CA, 4x4 MIMO и 256QAM

Пиковые скорости в DL в коммерческих сетях Gigabit LTE

GSA определила 22 коммерческие сети, способные обеспечить максимальную теоретическую пропускную способность около 1 гигабита (979 Мбит/с или более) в DL-канале. При этом, для достижения операторами гигабитных скоростей не требуется использовать все три технологии Gigabit LTE.

В некоторых случаях операторы, владеющие широким спектром или использующие нелицензированный диапазон частот наряду с лицензированным (по технологии LAA), смогли достичь очень высоких скоростей. В России сеть уровня Gigabit LTE развернула компания Megafon/Yota (пиковая скорость 979 Мбит/с).

Максимальная скорость передачи данных в сети мобильной связи в значительной степени зависит от максимальной агрегированной полосы спектра и только с устройствами, использующими UE Cat-16 или UE Cat-18.

Почти 10% всех сетей LTE-Advanced могут поддерживать теоретические скорости DL для устройств Cat-16 или выше. Ожидается, что доля таких устройств начнет быстрый рост с конца 2018 года.

Развитие рынка нелицензионного диапазона

GSA определила шесть коммерческих сетей LAA. С момента публикации последнего отчета в июле 2018 года появились две новые сети использующие нелицензионный диапазон (обе - LAA) - Smartone в Гонконге и TIM в Италии. Сеть Smartone начала работать в августе 2018 года в нескольких оживленных местах города. Оператор Smartone заявляет, что сеть обеспечивает скорость 1 Гбит/с с агрегацией 5 несущих, 4x4 MIMO и 256QAM.

Из других рабочих сетей LAA, две находятся в США - сети операторов AT&T и T-Mobile. Остальные две сети - это AIS в Таиланде и МТС в России.

Существуют две запущенные сети LTE-U – AIS в Таиланде и T-Mobile в США. Сеть T-Mobile (США) была запущена в июне 2017 года в шести городах. При этом, оператор T-Mobile в ноябре 2017 года объявил, что планирует перенести свой фокус развития сети с LTE- U в сторону LAA. В том же году сеть LAA была введена в эксплуатацию.

Vodacom в Южной Африке развернул LTE-U на своей сети в очень ограниченном масштабе в Мидранде в 2016 году, но он также недавно объявил о планах по переходу на LAA (в настоящее время тестируется в том же месте) в национальном масштабе.

Существует одна запущенная сеть LWA: Chunghwa Telecom на Тайване.

В настоящее время 33 оператора заявили о проведении испытаний или планирования сетей с использованием технологий LAA, LTE-U, eLAA или LWA.

Один выдающийся тест LAA с момента публикации предыдущего отчета был проведен компанией Verizon в США. В рамках тестирования была достигнута скорость 1,45 Гбит/с на сети оператора 4G LTE в Нью-Йорке. Он использовал агрегирование шести несущих в лицензионных диапазонах PCS и AWS с четырьмя каналами LAA.

Чипсеты для работы в нелицензионном диапазоне LTE

Чипы, необходимые для реализации LTE-U, LAA, LWA, CBRS и иных связанных сетевых функций, представлены в нескольких вариантах. Ключевым элементом являются модемы и мобильные процессоры, которые могут обрабатывать агрегирование несущих как в лицензионном, так и в нелицензионном спектре, и обеспечивать пропускную способность, создаваемую такой агрегацией. Baseband SoCs (System on Chip) также должны быть способны поддерживать соответствующие технологии на базовой станции.

На сегодняшний день GSA определила 22 набора микросхем:

  • одиннадцать мобильных процессоров/платформ;
  • четыре дискретных сотовых модема;
  • один DSP-чипсет;
  • четыре базовые станции SoCs;
  • два модема.

Устройства для работы в нелицензионном диапазоне LTE

С последнего отчета в июле 2018 года GSA определила еще 27 устройств, которые поддерживают LTE в нелицензионном диапазоне.

Последние дополнения к растущему списку включают в себя смартфоны класса top-end от Apple (iPhone Xs и iPhone Xs Max), Samsung (Galaxy Note 9), Razer (Razer Phone 2), Google (Pixel 3 и Pixel 3 XL) и LG (V40 ThinQ). Насколько известно, телефоны Apple серии Xs и телефоны серии Pixel 3 от Google - первые телефоны данных компаний с поддержкой LAA – знак того, что производители оборудования вкладываются в разработку технологий LTE в нелицензионных диапазонах.

Другие недавно вышедшие LTE-устройства, работающие в нелицензионных диапазонах, представлены в виде базовых станций формата small cell, продаваемых Baicells, Telrad, Nokia и Ericsson. Nokia также использовала свою базовую станцию AirScale, разработанную для сетей 5G, чтобы продемонстрировать совместно с компанией Verizon технологию LAA в сентябре этого года.

С момента публикации последнего отчета был выпущен один новый модуль - Sierra Wireless' AirPrime EM7511. Он предназначен для использования в здравоохранении, в промышленных M2M и мобильных компьютерах. Модуль поддерживает технологии LTE-LAA и CBRS.

Постепенно появляется экосистема CBRS. В сентябре 2017 года Samsung анонсировала новые small cell с поддержкой CBRS, которые, как ожидается, будут доступны в ближайшее время. Также в сентябре 2018 года Ericsson получила сертификацию FCC для своих CBRS, поддерживающих систему Radio Dot и Radio 2208. Ruckus Wireless (Arris) объявила о выпуске новых базовых станций формата small cell с поддержкой CBRS.

В настоящее время GSA не известно о каких-либо смартфонах, поддерживающих технологию CBRS. Однако ситуация может измениться, поскольку Verizon Wireless заявила, что смартфоны с поддержкой CBRS станут доступны к концу 2018 года.

Обзор радиочастотного спектра для сетей LTE и 5G

Радиочастотный спектр для построения LTE

Услуги LTE, LTE-Advanced и LTE-Advanced Pro могут быть развернуты в десятках диапазонов спектра, начиная с 450 МГц и доходя до почти 6 ГГц. Наиболее часто используемые полосы в коммерческих сетях LTE:

  • 1800 МГц (band 3), является основным выбором для построения сетей LTE в большинстве регионов;
  • 800 МГц (band 20 и региональные варианты) для увеличения площади покрытия;
  • 2.6 ГГц (band 7) как наиболее широкий диапазон;
  • 700 МГц (с различиями в спектре, в зависимости от стран) также для увеличения площади покрытия.

Наиболее используемые частотные диапазоны сетей LTE и LTE-Advanced

Рисунок 7. Наиболее используемые частотные диапазоны сетей LTE и LTE-Advanced

Существующие стандарты LTE позволяют использовать технологию LTE-Advanced в нелицензионном спектре в нескольких вариантах. Новые сети LAA и LTE-U строятся и запускаются по всему миру. На многих недавних аукционах разыгрывались неиспользуемые части лицензируемых диапазонов, особенно в диапазонах 2-4 ГГц для сетей LTE и будущих сервисов 5G. Эти части спектра выделяются либо только под LTE, либо под только под 5G, либо на условиях технологической нейтральности.

LTE в нелицензионном и совместно используемом частотных спектрах

Использование нелицензионного спектра для предоставления услуг LTE в настоящее время развито незначительно. Тем не менее, операторы начинают применять данные решения. Уже представлено девять коммерческих сетей, использующих одну из технологий нелицензионного спектра (LAA, LTE-U или LWIP). Также, в мире насчитывается 33 оператора, проводящих тестирование, что демонстрирует растущий интерес к данным технологиям. Крупные производители клиентского оборудования, такие как Apple, Google, Samsung также поддерживают развитие данных технологий, встраивая их в свои устройства. Кроме того, рассматриваются варианты с использованием спектра CBRS (Citizens Broadband Radio Service) в США. FCC и операторы проводят консультации по данному вопросу, чтобы установить правила использования частот и сертификации устройств.

Технологический контекст использования нелицензионного спектра

Идея использования нелицензионного спектра в сетях LTE и увеличения скорости в DL-канале прорабатывается уже несколько лет. При этом выработано несколько альтернативные подходов.

  • LAA - это стандарт 3GPP, завершенный в Release 13. Реализация состоит из лицензируемого диапазона LTE в качестве основной несущей и агрегации несущей нелицензированного диапазона 5 ГГц только для DL-канала. В Rel-14, в рамках развития технологии (eLAA) добавлена поддержка агрегации в UL-канале. Высокоприоритетный трафик может передаваться в лицензированном диапазоне, в то время как трафик с более низким приоритетом может использовать частотный диапазон Wi-Fi. Решение о распределении трафика принимается базовой станцией/small cell, поддерживающей LAA, и никак не влияет на ядро сети. Стандарт поддерживается режимами TDD и FDD. Корректная совместная работа LTE в нелицензированном диапазоне и сетей Wi-Fi обеспечивается функцией LBT для гарантированного получения свободного канала перед передачей сообщения. Использование LBT является обязательным в ЕС и Японии;
  • LTE-U - это технология, изначально описанная в pre-Release 13, впервые внедренная в США операторами Verizon и T-Mobile, а также в других странах, включая Южную Корею, Южную Африку и Саудовскую Аравию. Технология схожа с LAA с CA, не требует изменения в ядре сети, решение о распределении трафика также принимается базовой станцией/small cell за исключением того, что в LTE-U используется адаптивная передача несущей (CSAT), а не LBT для возможности обеспечения совместной работы с Wi-Fi. Разработка отраслевого стандарта проводилась Форумом LTE-U. В феврале 2017 года FCC в США разрешила использовать устройства LTE-U в нелицензионной полосе частот 5 ГГц. LTE-U имеет roadmap обновления для обеспечения совместимости с LAA и eLAA;
  • LWA (LTE Wireless - LAN Aggregation) - это технология, стандартизованная в 3GPP Rel-13, которая агрегирует несущие на уровне PDCP и использует функцию dual connectivity из 3GPP Rel-12. LWA поддерживает агрегацию только в DL-канале; в Rel-14 (eLWA) добавлена поддержка UL-канала. Для работы данного функционала используются отдельные узлы (точка доступа WLAN и базовая станция LTE), которые могут быть физически разделены или размещены в одном корпусе. eNodeB принимает решение об активации режима LWA и использовании bearers. Корректная совместная работа LTE в нелицензированном диапазоне обеспечивается функцией LBT. LWA позволяет использовать нелицензированные полосы как 2.4 ГГц, так и 5 ГГц;
  • LWIP (LTE WAN Integration with IPSec tunnel) - функция, описанная в Rel-13 и аналогичная LWA, но агрегацию и коммутацию осуществляется на уровне IP. LWIP был спроектирован так, чтобы не вносить изменений в существующую инфраструктуру WLAN, и в Rel-13 может поддерживать передачу данных как по UL, так и по DL-каналам.

Существуют и другие технологии, представляющие интерес:

  • MulteFire использует LAA в DL-канале и eLAA в UL-канале, с дополнительными усовершенствованиями для работы без обязательной в LAA и eLAA лицензионной части спектра. Убрав требование о обязательной основной лицензируемой части спектра, MulteFire позволяет строить сети и извлекать выгоду из технологии LTE большему количеству операторов;
  • CBRS (Citizens Broadband Radio Service). Технология была разработана FCC в США в апреле 2016 года для возможности использования полосы спектра 3.5 ГГц (3550-3700 МГц), в котором пользователи могли бы совместно использовать радиочастотный диапазон для построения своих сетей LTE. Доступ к спектру приоритизирован для государственных/военных пользователей, а после них - для пользователей с приоритетным доступом (Priority Access Licensed, PAL), которые приобрели региональную трёхлетнюю лицензию на аукционах по распределению частотного спектра. Все остальные пользователи могут динамически запрашивать доступ к использованию спектра через серверы доступа (Spectrum Access Server, SAS). Альянс CBRS работает над техническими аспектами работы CBRS в США, включая спецификации совместимости.

Разработка сетей с использованием нелицензионного и совместно используемого радиочастотного спектра продолжается. В 3GPP Release 15 были рассмотрены усовершенствования работы LTE в нелицензионном диапазоне, включая использование стандартов LAA / eLAA в диапазоне CBRS в США. В настоящее время ведутся работы над 3GPP Release 16, включая возможность использования нелицензионного спектра для сетей 5G.

Рыночные разработки CBRS

GSA определила десять американских компаний, тестирующих или запросивших временные лицензии для проведения тестирования технологии CRBS в полосе частот 3.5 ГГц. AT&T Mobility, Boingo Wireless, Charter Communications, Google, Midcontinent Communications, T-Mobile US и Verizon Wireless являются компаниями, проводящими тестирование технологии CBRS. К ним вскоре могут присоединиться US Cellular и Comcast Corporation. Оба оператора обратились в Федеральную комиссию по связи США (FCC) для получения временной лицензии (special temporary authority, STA) для проведения тестирования. Компания Inland Cellular, которая предлагает услуги LTE, начала полевые испытания этой технологии в сентябре 2018 года и объявила о планах коммерческого запуска сети CRBS в начале 2019 года.

Спектр для наземных сетей 5G: разработка лицензий по всему миру

По данным GSA, в настоящее время 45 стран в мире либо формально рассматривают возможность выделения определенных диапазонов для наземных служб 5G, проводя консультации относительно подходящего распределения частотного спектра, либо объявили о планах проведения аукционов по продаже частот, либо уже предоставили частотный спектр для использования 5G. В это количество не входят страны, проводящие работу в области радиочастотного спектра на условиях технологической нейтральности, когда частотные диапазоны не выделяется только для 5G (таких стран еще 16). В некоторых странах используются оба подхода.

В Европе шесть стран уже провели аукционы по выделению частот для 5G (Финляндия, Италия, Ирландия, Латвия, Испания и Великобритания) еще четыре (Чехия, Германия, Греция, Норвегия) недавно завершили аукционы по выделению частот, которые потенциально могут быть использованы для 5G. Известно, что десять стран подтвердили проведение аукционов по частотам для 5G между 2018 и 2020 годами (Австрия, Бельгия, Франция, Германия, Греция, Венгрия, Нидерланды, Польша, Румыния и Швеция). Пять стран планируют проведение аукционов по частотам из потенциально подходящих диапазонов (Чехия, Норвегия, Словакия, Швеция и Швейцария).

В странах Азиатско-Тихоокеанского региона в шести странах (Австралия, Гонконг, Малайзия, Япония, Южная Корея и Тайвань) проведены аукционы/выделены частоты для 5G. В июне 2018 года Южная Корея завершила аукцион для 5G в полосах частот 3.42-3.7 ГГц и 26.5-28.9 ГГц. Таиланд недавно опубликовал условия технологической нейтральности спектра, Китай зарезервировал основные диапазоны для 5G.

На американском континенте в США согласовали технологическую нейтральность в диапазоне 600 МГц, который может использоваться для построения сетей 5G. Регулятор в США также подтвердил возможность построения сети 5G в диапазонах 28 ГГц (27.5-28.35 ГГц) и 39 ГГц (37-40 ГГц), которая были выделены много лет назад, а в октябре 2018 года изменил правила, чтобы сделать спектр CBRS более привлекательным для построения 5G сетей. Также в США для построения сетей 5G будет использоваться диапазон 2.5 ГГц. Мексика выставила на аукцион диапазон частот от 2500 до 2690 МГц для построения сетей 4G и 5G. Бразилия, Канада, Чили, Колумбия и США объявили о сроках проведения аукционов/выделении частот, подходящих в том числе для 5G.

Из стран Ближнего Востока и Африки Саудовская Аравия недавно завершила аукцион по выделению частот, подходящих для высокоскоростных услуг передачи данных следующего поколения, Танзания выделила диапазон 700 МГц, Южная Африка планирует проведение аукциона в диапазоне 800 МГц, и Гана намерена выделить диапазон 800 МГц для развития мобильных услуг.

Во всем мире только восемь стран завершили выделение частот для построения сетей 5G или процедуру лицензирования по меньшей мере одного частотного диапазона (Финляндия, Италия, Ирландия, Латвия, Мексика, Южная Корея, Испания и Великобритания). Чехия, Германия, Греция, Норвегия, Саудовская Аравия, Испания, Танзания, Таиланд и США также завершили выделение частот, на которых можно развернуть в том числе сети 5G (например, лицензии на частоты на условиях технологической нейтральности или лицензии на услуги мобильной широкополосной связи). Шестнадцать других стран объявили о планах по распределению частот для 5G между концом 2018 - началом 2020 года, а 14 стран заявили о планах проведения аукционов на частоты, которые потенциально могут быть использованы для построения сетей 5G.

Ситуация в РФ по распределению частотного спектра для сетей 5G

Министерство цифрового развития, связи и массовых коммуникаций Российской Федерации ранее выдало лицензии для тестирования 5G в диапазонах 3400-3800 МГц и 25.25-29.5 ГГц. Однако России еще предстоит решать вопрос определения диапазонов для построения сетей 5G. Операторы «МегаФон» и «Ростелеком» рассматривают возможность развертывания 5G в диапазонах 3400-3600 МГц и 26 ГГц.

Выступая в сентябре 2018 года, глава Минкомсвязи заявил, что «к концу 2018 года планируется разработать концепцию создания и развития сетей 5G/IMT-2020 в России», а «в 2019 году определить радиочастотные диапазоны и утвердить план развития сетей 5G».

Завершенные аукционы по распределению частотного спектра для 5G

Восемь стран уже завершили аукционы по распределению частотного спектра, который можно использовать для построения сетей 5G на долгосрочной основе. Аукционы с публикации предыдущего отчета завершились в октябре в Финляндии (3410-3800 МГц) и в Италии (3600-3800 МГц и 26 ГГц).

Запланированные аукционы по частотам для 5G

Шестнадцать стран официально объявили о планах по проведению аукционов по выделению частот для построения сетей 5G в период с 2018 года до конца 2020 года. Четырнадцать стран запланировали проведение аукционов по выделению частотного спектра, который потенциально возможно использовать для построения сетей 5G.