Сегодня в нашей отрасли одной из самых популярных тем для дискуссий является предстоящий переход в направлении мобильных сетей 5G. Каким образом он произойдет? Чего нам вообще ожидать? Какие преимущества предоставят нам сети 5G? Сегодня я хотел бы подробнее остановиться на эпохе 5G, что уже стоит на пороге. Думаю, настало время отделить факты от вымысла.

Что представляет собой 5G?

На самом деле этого никто точно не знает. Действительно известно лишь одно: это следующее поколение мобильных сетей, которой придет на смену сетям 4G. Объясняется это тем, что сети 5G по-прежнему не стандартизированы, и, скорее всего, в ближайшее время стандартизированы они не будут. Но мы настроены очень оптимистично, поэтому не перестаем прогнозировать показатели производительности инфраструктуры этой мобильной сети следующего поколения. Правда, совсем не факт, что наши прогнозы действительно сбудутся — возможно, это просто наши мечты.

Рассказать о 5G можно в двух аспектах: это услуги и, собственно, сама сеть. В этом материале мы с вами сосредоточимся на сети.

Стороны, работающие в индустрии беспроводных сетей (от поставщиков оборудования до операторов мобильных сетей и аналитиков), определяют мобильные сети 5G по-разному. Вот лишь некоторые из преимуществ, которые, как ожидается, обеспечат мобильные сети 5G:

  • тысячекратное увеличение пропускной способности на единицу площади (максимальный показатель);
  • стократное увеличение количества подключенных устройств (максимальный показатель);
  • скорость передачи на мобильные устройства в полевых условиях до 10 Гбит/с;
  • практическая доступность сети на уровне 99,999%;
  • стопроцентное покрытие сети;
  • максимальная длительность задержки прохождения сигнала в обоих направлениях составляет 1 мс;
  • экономия до 90% энергозатрат на эксплуатацию сети.

Итак, 5G — это не просто повышенная пропускная способность, хотя именно ее жаждут абоненты мобильных услуг, учитывая популярность приложений потоковой передачи видео. Возможно, в конечном итоге аппетиты нам придется поумерить, поскольку мы стремимся поддерживать необходимый баланс между производительностью и затратами, но кого-то такой подход может и не устроить. Тем не менее, мы имеем все основания ожидать многого от следующего поколения критической сетевой инфраструктуры, разве нет? Нам нельзя бояться мечтать, если мы собираемся добиться многого.

Хотя ведь мечты у каждого свои… Не так ли?

Итак, как построить сеть с поддержкой 5G?

Как существенно увеличить производительность — в отношении скорости, задержек и охвата? Создать гетерогенную сеть (так называемую сеть HetNet), состоящую из сот различного типа, включая соты WiFi, малые соты и макросоты. Именно регулярное и повсеместное интеллектуальное использование сот этих типов — в техническом и экономическом аспектах — позволит реализовать высокогибкую архитектуру мобильной сети 5G, оптимизированную для значительного общего увеличения производительности.

Развитие в направлении сетей 5G окажет влияние на всю сетевую инфраструктуру в целом: от виртуализации сетей радиодоступа (RAN) и усовершенствования пакетных ядер (EPC) до модернизации радио- и эфирных интерфейсов, сегментов, соединяющих эфирные и наземные сети (мобильная транспортная сеть, MBH). Значительный прирост емкости и доступности, снижение задержек в конечном итоге будут в той или иной степени зависеть от сетей MBH.

 

Как удовлетворить все эти требования?

Для увеличения емкости мы воспользуемся Ethernet уровня 1–100GbE (и 400GbE — уже через несколько лет), где актуальная скорость будет зависеть от прогнозируемых запросов трафика на каждой соте Wi-Fi, малой соте, макросоте или основном узле, агрегирующем трафик нескольких сот. В последнем случае в опорной сети значительно возрастет объем трафика для передачи в гигантские ЦОД, где хранится запрашиваемый контент.

Для увеличения пропускной способности опорной сети мы воспользуемся когерентными скоростями DWDM 100G, 200G и выше — что, в связи с ростом популярности 4G, происходит уже сегодня. В общем, увеличение скорости доступа отразится на всей глобальной сети в целом.

Высокая доступность достигается за счет защиты и резервирования, уже реализованных в большинстве сетей поставщиков услуг. Средства сетевой защиты, такие как кольца Ethernet G.8032, позволяют сетевым операторам гарантировать высокую доступность сетей агрегации и опорных сетей.

Резервирование оборудования и систем питания (например, за счет использования сдвоенных источников питания и резервных генераторов/аккумуляторов) обеспечит высокую доступность самих сетевых узлов. Сетевой интеллект обеспечит маршрутизацию в обход сбойных или перегруженных участков, чтобы пользователи мобильной сети (люди и машины) всегда, даже в случае неизбежных сбоев, имели к ней доступ. Программные методы, например микросервисы, также помогут реализовать более надежные и масштабируемые мобильные сети 5G.

Возможно ли с помощью 5G снизить длительность задержек до 1 мс?

Ожидается, что задержка в сетях 5G будет в пять раз ниже, чем в сетях 4G, называется подчас и конкретное значение — 1 мс. Основываясь на имеющихся у нас знаниях, мы можем сказать, что фундаментальные константы физики, например скорость света, мы изменить не в силах. Из-за внутренних свойств ядра оптоволокна свет распространяется в оптическом волокне примерно на треть медленнее, чем в вакууме.

Беспроводные сети MBH работают быстрее, так как представляют собой эфирную среду передачи, но они предлагают гораздо меньшую емкость, охват и доступность. Несмотря на это, операторы мобильных сетей широко используют (и будут использовать в будущем) беспроводные транспортные сети. При этом в будущем найдут себе место как сети MBH на основе оптики, так и беспроводные сети MBH.

Приведем пример: чтобы добиться задержки в 1 мс в рамках мобильной услуги, межесетевое взаимодействие должно происходить в пределах 1 км от пользователя. Чтобы этого добиться, необходимо использовать другие несетевые технологии. Концепция Mobile Edge Computing (мобильные перферийные вычисления) предусматривает размещение ИТ-функционала и связанного функционала облачных вычислений непосредственно в RAN. Располагая контент, услуги, приложения и функции как можно ближе к мобильным пользователям, можно добиться существенного снижения задержек.

Тем не менее, учитывая огромные инвестиции, необходимые для реорганизации существующих мобильных сетей, некоторые начинают сомневаться, что задержка на уровне 1 мс действительно станет частью стандарта 5G. Возможно, на практике она окажется выше, или этот параметр вообще не будет учитываться? Время покажет. Думаю, что задержки по сравнению с сетями 4G все же сократятся, хотя, возможно, внесены в стандарт не будут. Низкие задержки позволят предложить новые услуги и откроют новые источники дохода, а операторы получат возможность выделиться на фоне конкурентов.

Что все это значит?

Будущее 5G полностью изменит производительность сети и откроет путь к невероятному количеству новых услуг, хотя сегодня реализация 5G на практике все еще находится на этапе обсуждения. О большей части этих инновационных услуг мы даже и не мечтали!

Если сети MBH действительно смогут предложить показатели, которых мы ожидаем, нас ожидают невероятные возможности. Я думаю и даже уверен, что лучший способ достичь казалось бы недостижимой цели — сказать сообществу разработчиков, что им эта цель не по силам. У них взыграет самолюбие — и они постараются доказать обратное.

Кто бы мог подумать несколько десятилетий назад, что все знания, которыми обладает человечество, можно будет легко уместить на ладони? Сегодня все изменилось: теперь не мы ходим в библиотеку, а библиотека приходит к нам. 5G, конечно же, откроет новую эпоху. Пока что конкретная форма сети 5G остается для нас тайной, но все же рано или поздно мы с этими сетями встретимся: инженеры обязательно найдут способ их реализовать.

Ссылки: Understanding 5G - Perspectives on Future Technological Advancements in Mobile, декабрь 2014 г. (GSMA Intelligence)