Информация ниже является выражением взглядов GSA Spectrum Group на использование частот для систем 5G и отражает объединенную позицию европейских компаний. В группу входят такие вендоры, как, например: Ericsson, Qualcomm, Huawei, Intel, Radisys и другие. Перевод - Алексея Бойко.

На рисунке показаны "пионерские" диапазоны частот, которые планируется задействовать под системы 5G в Европе. (*) - это взгляды Radio Spectrum Policy Group на использование частот в Европе системами 5G. (**) - это дополнения, предложенные RSPG.

По мнению специалистов RSPG, для успешного внедрения систем 5G для целого ряда приложений потребуются одновременно системы 5G в низкочастотной части спекта (ниже 6 ГГц) и в высокочастотной (десятки гигагерц).

 

 

Низкие частоты

- обеспечивают полное покрытие территории, обеспечивая эффективное по цене предоставление услуг мобильной подключенности;

- могут использоваться полосы частот более широкие (в сотни МГц), нежели привычные нам полосы в системах 3G / LTE, что позволит получать одновременно емкость и покрытие

- для систем 5G потребуются новые полосы частот в диапазоне до 6 ГГц.

 

Высокие частоты

- требуются для приложений, которым необходимо действительно высокие скорости передачи данных;

- потребуют еще более широких полос частот (например, 1 ГГц на оператора) в зоне покрытия, которая может ограничиваться несколькими сотнями метров в условиях вне помещений

- особенности распространения сигналов в этих частотных диапазонах могут допускать сосуществование таких систем с существующими системами связи

Черным цветом на картинке показаны частотные диапазоны, уже выделенные для мобильных услуг и рассматриваемые WRC-19. Черно-белой штриховкой выделены частоты, которые еще не выделены под оказание мобильных услуг, но также рассматриваемые WRC-19. Красным показаны частоты, которые уже согласованы предыдущими WRC.

 

Как и для чего планируется использовать различные частотные диапазоны системами 5G.

То есть низкие частоты (например, 3.4-3.6 ГГц) и широкие полосы обеспечат возможность массовой доступности скоростей до 100 Мбит/c.

Данный вариант можно будет применять, например, для реализации eMBB.

Низкие частоты и хорошее покрытие дадут обширное и хорошо проникающее в помещения покрытие, что важно для того, чтобы добиться массового IoT. Это касается прежде всего диапазонов 700 МГц и 3.4-3.8 ГГц.

Такой вариант 5G предназначен для решений mMTC (Массированных систем связи типа M2M, систем "умный город" и для "умных домов"/"умных зданий").

Низкие частоты также будут использоваться для обеспечения надежной подключенности различных устройств к сетям 5G, например, автомобилей (диапазоны 700 МГц и 3.4-3.8 ГГц).

Этот вариант 5G можно будет использовать для автоматизации промышленности, для приложений, чувствительных к задержкам, для подключения самоуправляемых автомобилей.

Высокие частоты и очень широкие полосы можно будет использовать для подключения пользователей с высокими пиковыми скоростями вплоть до 20 Гбит/c (в диапазонах 24.25-27.5 ГГц и 37-43.5 ГГц). Такие скорости потребуются для 3D-видео с разрешением UHD, работы и игр в облаке, дополненной реальности.

 

C-band - первый глобальный диапазон 5G

 

Япония: Идет изучение диапазонов, пригодных для 5G, например, 3600-4200 МГц, 4400-4900 МГц, эти диапазоны уже согласованы для использования мобильными операторами.

Китай: Идут тесты систем 5G в диапазоне 3.4 - 3.6 ГГц, операторы мобильной связи планируют использовать данный диапазон для создания сетей 5G.

Корея: В качестве подходящего кандидата для создания сетей 5G рассматривается диапазон 3.4-3.7 ГГц.

США: Предлагается дополнительное изучение ряда диапазонов, включая диапазоны 3100-2550 МГц и 3700-4200 МГц в дополнение к уже открытому для использования сетями мобильной связи диапазону 3550-3700 МГц.

В большинстве стран, как ожидается, под системы 5G будут выделяться сплошные полосы шириной 300-400 МГц.

Можно рассчитывать, что на одного оператора будет выдаваться вплоть до 100 МГц сплошной полосы (в диапазоне 3400-3800 МГц).

Рефарминг и аукционы уже начали намечаться в ряде стран Европы.

К сожалению C-band окажется фрагментирован в Европе:

- частоты будут выделяться в парных фрагментах спектра, но они уже использовались для LTE-TDD ;

- сохранятся некоторые FS и FSS ;

- существует множество региональных / местных присвоений частот, в ряде случаев сроки завершения этих лицензий истекают не ранее 2021 года

Цель:

- выделить сплошные полосы шириной около 100 МГц на оператора в диапазоне 3400-3600 МГц

- выделить до 200 МГц спектра на оператора мобильной связи в заявленном диапазоне.

Текущая фрмгментация частот в диапазоне 3400 - 3800 потребует действий, чтобы создать возможность для запуска сетей 5G к 2020 году.

 

УВЧ: Частоты для обширного покрытия и качественного проникновения

Частоты ниже 1 ГГц могут эффективно по затратам использоваться для реализации ряда сценариев 5G, поскольку обеспечивается хорошее покрытие при условии что можно обойтись не слишком широкой полосой. (удобно для реализации 5G IoT).

700 МГц

- Важно наличие общих планов обеспечения доступности диапазона к 2020 году

- Диапазон может обеспечивать важные преимущества при его использовании системами 5G, учитывая, что запуски LTE начнутся ранее 2020 года в ряде европейских стран

470-694 МГц (в долгосрочной перспективе)

- диапазон выделен для систем IMT в ряде стран (в рамках WRC-15)

-- регион 2: 470-608 и 614-698 МГц (Багамы, Барбадос, Канада, Мексика, США; 614 - 698 МГц - Белиз, Колумбия. В США уже идет подготовка к проведению соответствующих частотных диапазонов;

-- регион 3: 470-698 МГц (Микронезия, Соломоновы о-ва, Тувалу, Ванауту); 610-698 МГц (Бангладеш, Мальдивы, Новая Зеландия)

- Добавлена в предварительные планы работы WRC-23 для региона 1. Европа должна определиться со своей позицией в рамках WRC-19 (когда будет финализировано описание пунктов программы)

 

WRC-19

Идет изучение диапазонов между 24.25 ГГц и 86 ГГц

Черным цветом показаны частоты уже выделенные под мобильные сервисы.

Штриховкой - диапазоны, которые возможно будут выделены.

Создаются модели распространения сигнала и определяются параметры 5G-сетей в рамках совместных исследовательских проектов.

Анализируется - какие частоты требуются для IMT, а также совместимость с другими услугами.

 

Диапазоны 26 ГГц и 40 ГГц

 

Европа: начала опытное использование частот в полосе 24.25-27.5 ГГц, также утверждены полосы в диапазоне 31.8-33.4 ГГц и 40.5-43.5 ГГц.

В США выделены диапазоны 27.5 - 28.35 ; 37-38.6 ; 38.6-40 ГГц для лицензируемого использования, а также диапазон 64-71 ГГц для нелицензируемого использования.

Китай: проходят тесты совместимости для диапазонов 26 ГГц и 40 ГГц

Япония: ведет исследования перспективности диапазонов для 5G, включая диапазон 28 ГГц

Корея: выделила диапазон 26.5-29.5 ГГц для тестов 5G

На рисунке зеленым выделены подтвержденные диапазоны, голубым - ожидаемые. Желтые - информация нуждается в уточнении. Черные - глобальные основные диапазоны, штриховка - не глобальные основные диапазоны. Частоты 27.5 - 29.5 ГГц не обсуждались в рамках AI1.13.

Можно сделать вывод, что диапазоны 24.25-29.5 и 37-43.5 ГГц - наиболее обещающие диапазоны для глобальной коммерциализации 5G.

 

Гармонизация спектра для высоких частот

Гармонизация спектра остается важным направлением для развития IMT, поскольку:

- Позволяет добиться экономии на масштабе за счет использования недорогих решений для конечного пользователя

- Появляется возможность обеспечивать глобальный роуминг для пользовательских устройств

- Сокращение усилий по координации кросс-граничного излучения

- Сокращение сложности проектирования оборудования, продление работоспособности батарей, повышение эффективности использования частот

- Могут быть новые проблемы при внедрении терминалов для поддержки множества несвязанных диапазонов (выше 6 ГГц) в одном устройстве. Особенно на начальной стадии.

Гармонизация частот становится еще более важным делом при повышении частот, поскольку требуется создание новой экосистемы.

 

Диапазон 26 ГГц (24.25 - 27.5 ГГц)

Выбор единых пробных диапазонов (tuning bands) должен помочь развитию 5G особенно на начальной стадии развития, поскольку позволит максимизировать эффект экономии на масштабе и сократить фрагментацию спектра.

- Технико экономическое обоснование и своевременный выбор единых диапазонов зависят от ряда факторов, включающих требуемую ширину полосы, а также выполнение требований совместимости с существующими услугами;

- Ранний доступ к частотам диапазона 28 ГГц вызван планами разработки первых решений инфраструктуры 5G и соответствующих пользовательских устройств для ранних тестов и первых внедрений в период 2017-2018 годы.

- Внедрения в данном частотном диапазоне в дальнейшем будут поддержаны тестами 5G в Корее, где планируется задействовать диапазон 26.5 - 29.5 ГГц (можно будет рассчитывать на перекрытие полос шириной в 1 ГГц).

- В соответствии с обширной поддержкой в рамках WRC-15, сейчас планируется выделить под 5G целый набор частотных полос в диапазоне 37.0 - 43.5 ГГц в различных регионах, в частности, в США - 37-40 ГГц (уже принято решение), в Европе - 40.5-43,5 ГГц.

- Запланировано исследование диапазона 31.8 - 33.4 ГГц перед WRC-19 во всех регионах.

- Размер потенциально доступной полосы (1.6 ГГц) может ограничиваться тем фактом, что в полосе 31.5 - 31.8 ГГц запрещено излучать энергию.

Таким образом концепция использования как "пробных диапазонов" диапазонов 28+32 ГГц не выглядит приемлемым решением.

Диапазон 24.25 - 29.5 ГГц позволит Европе выиграть за счет раннего создания экосистемы для диапазона 28 ГГц по-отношению к другим регионам мира.

 

Совместное использование частот в высоких диапазонах в рамках IMT-2020

- Следует учитывать высокое затухание при распространении сигналов

- Типичные сценарии внедрения будут решать задачу наращивания емкости в рамках хот-спотов и в сценариях работы в помещениях

(низкие частоты обеспечат бесшовность покрытия)

- В условиях города и пригородов будут использоваться малые соты вне помещений

-- установка антенны ниже крыш в городской среде будет сопровождаться высокими шумовыми потерями (clutter loss)

-- будет использоваться меньшая мощность излучения, нежели чем при использовании макро-сот;

- Внедрения для помещений

-- В высотных зданиях входные потери сокращают риски при работе IMT сформировать помехи для других пользователей, находящихся снаружи

- Узконаправленные лучи

-- Покрывают только небольшую площадь, в десятки метров

-- Ограничивают мощность сигнала, излучаемого в нежелательных направлениях

Спутниковая отрасль и отрасль мобильной связи опираются на эффективное использование частот. Важно обеспечивать адекватный уровень защиты (но не чрезмерный) для систем спутниковой связи - совместное использование частот может обсуждаться с позиций здравого смысла. GSA призывает к нахождению взаимоустраивающих сценариев.

 

Какими в GSA видят следующие шаги?

Доступность и использование низкочастотных диапазонов будет важной составляющей для внедрения 5G.

В Европе следует активно поддерживать развертывание сетей 5G в диапазонах 700 МГц и 3.4-3.8 ГГц в 2020 году.

700 МГц - диапазон может обеспечить важные преимущества для запуска сетей 5G, особенно учитывая то, что этот диапазон еще до 2020 года могут начать использовать под LTE в ряде европейских стран;

3.4-3.8 ГГц: Требуется работоспособный регуляторный фреймворк для внедрения 5G. Потребуется справиться с текущей фрагментацией, чтобы добиться выделения сплошных полос в 100 МГц на оператора. (Расчистка диапазона от существующих пользователей или введение совместного использования частот, если по-другому не получается; выработка правил аукциона для стимулирования приобретения как можно более широких частотных полос).

В долгосрочной перспективе в Европе должны продолжить исследования новых возможностей в области распределения частот.

3800 - 4200 МГц

Диапазон может быть в дальнейшем расширен частотами 3400-3800 МГц, что позволит выделить вплоть до 200 МГц на опрератора, при необходимости, на базе совместного использования частот.

470-694 МГц

- Для повышения доступности частот, обеспечивающих качественное и обширное покрытие;

- Использование данной полосы частот в Европе представляется делом более отдаленного будущего.

Для обеспечения пользовательских пиковых скоростей вплоть до 20 Гбит/c, потребуется выделение достаточно высоких частот с очень широкими полосами частот.

26 ГГц

Европа (CEPT) намеревается вырботать гармонизирующее решение до WRC-19, которое установит условия для развертывания 5G в диапазоне 26 ГГц

Условия должны будут принимать во внимание задачу защиты (но не чрезмерной) существующих услуг в этом диапазоне и в примыкающих диапазонах частот (т.е. работу EESS / SRS наземных станций космической связи)

40 ГГц

В рамках подготовки к WRC-19 в CEPT ускорят изучение возможностей совместного использования частот в диапазоне 40 ГГц

Внедрения в регионе 1 и в других регионах важны, чтобы в дальнейшем развитие 5G в Европе могло сэкономить на внедрениях за счет использования экономии на масштабе.

 

Тесты планируются и проводятся в диапазонах 3.5 ГГц, 4.5 ГГц и 28 ГГц

В США Verizon и AT&T экспериментируют с частотами 28 ГГц. Verizon запланировал коммерческий запуск еще до конца 2017 года. AT&T также планирует испытания в диапазонах 3.5 ГГц и 15 ГГц.

В Южной Корее запланированы тесты в диапазоне 28 ГГц в время Олимпиады 2018 компаниями SK, KT и LG U+ с выделением по 1 ГГц на оператора.

Предварительные испытания планируются в Японии в диапазонах 3600-4100 МГц, 4405 - 4895 МГц, 27.5 - 28.28 ГГц, начиная с 2017 года в Токио. В расширенных масштабах полевые испытания намечены на 2018-2019 годы.

Группа продвижения IMT-2020 в Китае анонсировала планируемые тесты 5G в диапазоне 3.4-3.6 ГГц. Кроме того, диапазоны 3.3-3.4 ГГц; 4.4-4.5 ГГц и 4.8-4.99 ГГц, 25 ГГц и 40 ГГц выбраны для использования системами 5G.

В России оператор МегаФон объявил о планах запуска сети 5G в 2018 году в период проведения FIFA World Cup.

В Швеции Telia проводит полевые испытания в Стокгольме и планирует предоставить клиентам в Швеции опыт пользования 5G в Стокгольме и Таллинне в 2018 году.

Еврокомиссия опубликовала свой план действий по внедрению 5G, который предусматривает ряд предварительных тестов 5G в 2017 году, а также предкоммерческое тестирование в 2018 году. Вероятнее всего будут задействованы диапазоны 3.4-3.8 ГГц и 24.25 - 27.5 ГГц.

И так далее...

 

Схемы выделения частот

Выделение эксклюзивных прав пользования частотами (т.е. лицензирование спектра останется важным фактором, создающим возможности для развертывания сетей 5G

- приложений критической важности

- приложений, требующих минимальной задержки распространения сигнала

- гарантированного качества пользовательского опыта QoE для конечных потребителей

Схемы совместного использования частот (LSA - License Shared Access) могут быть рекомендованы, как дополнительная опция в ситуациях, когда нет возможности расчистить диапазон.

- При определении рамок шеринга, чтобы защитить существующие услуги в конкретном диапазоне частот, администрации связи страны придется находить компромиссы между сложностями схем, степенью использования частот и качеством обслуживания, чтобы удовлетворить ожидания пользователей и решить вопросы в разумный период времени.

+ + 

теги: "пятое поколение"