Оптоволокно немаловажно для 5G

Темп перехода к 5G определяется проектированием и согласованием. По результатам внутреннего анализа компании ABI Research уже в 48 странах либо проведены консультации, либо предприняты действия по аукционам на частоты и выдаче лицензий для предоставления услуг 5G. Вероятнее всего, самыми обширными коммерческими планами по развертыванию 5G располагают Корея, Япония и США, но особенно примечательно разнообразие стран по всему земному шару, которые твердо намерены осуществить коммерческое развертывание 5G к 2020 году.

По сравнению с предыдущим поколением 5G предполагает беспрецедентное увеличение скорости передачи информации. Это становится возможным при использовании верхних полос частотного спектра, а также ключевых антенных технологий, таких как массивные MIMO. Для 5G потребуются три полосы частотного спектра: до 1 ГГц, 1–6 ГГц и выше 6 ГГц. Основные полосы частот выше 24 ГГц будут согласованы на Всемирной конференции радиосвязи в 2019 году (ВКР-19); сюда входят частоты 24 ГГц и 40 ГГц, уже обладающие значительной поддержкой на международном уровне в качестве доступа к 5G. Помимо процесса согласования на ВКР важные рынки, такие как США, Япония и Корея, также поддерживают полосу 28 ГГц для доступа к 5G. Область спектра в пределах диапазона от 3,3 ГГц до 3,8 ГГц видится в качестве значительной гармонизированной «средней полосы» 5G для использования в целях первичного улучшенного мобильного широкополосного доступа.

Каждое поколение технологий мобильного доступа набирало популярность все быстрее предыдущего. GSM потребовалось 6 лет, чтобы охватить 100 миллионов абонентов. Стандарту HSPA+ технологии 3G потребовалось 5,25 лет, стандарту LTE технологии 4G — 3,5 года, стандарту LTE Advanced — 3 года. Посмотрим, удастся ли 5G также сократить время до «100 миллионов абонентов», но быстрый рост количества абонентов сети 5G вместе с объемом генерируемого в ней трафика окажет повышенное давление на транспортную инфраструктуру(backhaul) мобильных сетей. Обзор прогнозов компании ABI Research указывает на то, что объем трафика мобильных данных будет увеличиваться с совокупным среднегодовым темпом роста 28,9 %, преодолев отметку 1 307 эксабайтов в год к 2025 году. Абоненты сетей 4G и 5G могут составлять всего 55 % общего числа абонентов к 2025 году, но именно они будут генерировать 91 % общего объема траффика в 2025 году.

Транспортировка трафика 

Экспоненциальный рост траффика данных в мобильной сети главным образом был обусловлен расширением потребления услуг потокового кино и телевидения, а также использованием видео-контента в социальных сетях и мессенджерах. Для базовой станции 4G на основе архитектуры радиоинтерфейса общего пользования (CPRI) требуется пропускная способность от 1 Гб/с до 10 Гб/с на сектор, но для базовой станция 5G с обновленной улучшенной архитектурой CPRI (Enhanced CPRI, eCPRI) требуется уже от 10 Гб/с до 25 Гб/с. При этом провайдеры мобильной связи не могут игнорировать требования к длительности задержки для услуг 4G и 5G. Для базовой станции 4G или 5G на основе архитектуре eCPRI требуется не более 75 микросекунд, но даже при наиболее устойчивом к задержке сценарии (S1/NG) задержка не должна превышать 30 мс.

Многие операторы либо уже усовершенствовали свои сети до стандарта LTE-Advanced, либо в процесса перехода к нему. В случае LTE-Advanced новые методы оптимизации RAN налагают критические эксплуатационные требования на интерфейс X2 (преимущественно IP-контроль и плоскость пользователя для каналов связи), что приводит к ограничению времени задержки 10 мс от начала и до конца всей последовательности. Это означает, что задержки по всей транспортной сети не должны превышать 1 мс. Критически важные приложения сети 5G потребуют времени задержки менее 1 мс.

Только сотовые объекты 5G с оптоволоконным кабелем или линиями микроволновой связи смогут соответствовать допускам на задержку некоторых приложений LTE и 5G. Для некоторых критических приложений с ультранизкой задержкой длина оптоволоконного кабеля будет ограничена еще и тем фактом, что передача информация может осуществляться только на уровне 5 микросекунд/км. Для сотовых объектов eCPRI длина оптоволоконной линии не должна будет превышать 15 км. В географических зонах, где функции транспортирования выполняют геостационарные спутники, операторы мобильной сети могут быть ограничены услугами 2G, 3G и нечувствительных ко времени задержки LTE.

Для транспортной составляющей 5G потребуются дополнительные возможности 

Операторы мобильной связи сейчас решают непростые задачи по транспортировке трафика мобильной радиотелефонной связи и данных в самых разных средах: город, пригород, сельскохозяйственные районы, офисы, жилые комплексы, небоскребы, общественные здания, туннели и т. д.

Все чаще им приходится сталкиваются с необходимость развертывания архитектуры неоднородной сети (Heterogeneous Network, HetNet) с большими и малыми сотами, которые могут функционировать на базе 3G, 4G и 5G. Микроволновый и миллиметровый диапазоны (V-диапазон [60 ГГц] и E-диапазон [70/80 ГГц]) подходят для транспортной составляющей сети HetNet, поскольку в ней есть возможности для использования внешних сотовых объектов и агрегирования в сети доступа трафика от нескольких узлов связи, который затем можно будет переадресовать на коммутационные центры мобильной связи и, наконец, в опорную сеть.

Согласно оценке компании ABI Research на конец 2017 года основная масса линий транспортной сети (совокупность больших и малых сот) поддерживалась посредством традиционного микроволнового ретрансляционного оборудования с диапазоном от 7 ГГц до 40 ГГц (56,1 %). Повышенные требования к пропускной способности в LTE стимулируют существенное развертывание волоконных сетей (26,2 %). Обмедненные xDSL-соединения (3,5 %) все еще присутствуют в 2017 году, но потребность в этой технологии будет уменьшаться и дальше. Транспортный сети на базе спутников, которые играют основную роль в распределении трафика на периферии и в сельскохозяйственных районах, где микроволновой связи может и не быть, составляют 1,9 % линий транспортной сети во всем мире. Спутниковые транспортные сети составляют меньшинство на рынке этих услуг, но остаются одной из важнейших технологий доступа для транспортных сетей.

В мировом масштабе ожидается, что доля транспортных сетей на основе оптоволокна вырастет до 40,2 % для макросотовых узлов к 2025 году, а значит, обгонит микроволновый диапазон от 7 ГГц до 40 ГГц с его долей 38,2 %. Наличие прямой видимости (Line-of-Sight, LoS) для микроволновых технологий в полосах частот 7 ГГц до 40 ГГц остается долгосрочным эффективным решением для макросотовых узлов. Доля линий микроволновой связи в полосах частот от 41 ГГц до 100 ГГц удвоится: с 5,1 % до 12,6 %.