Телеком: Конспекты: Олег Фаломкин, Ericsson, о том, как LTE и частоты среднего диапазона помогут строить сеть 5G

На конференции GSMA Mobile360 Eurasia на стенде Ericsson была представлена интерактивная 3D-модель города, которая иллюстрировала технологии, предлагаемые компанией Ericsson операторам мобильной связи, собирающимся строить сети 5G. Вашему вниманию - конспект рассказа Олега Фаломкина, архитектора решений, Ericsson, об этих технологиях.

Олег Фаломкин, архитектор решений, Ericsson

Это 3D-модель воображаемого города. На нее наложено интерактивное изображение с проектора, что позволяет визуализировать зоны радиопокрытия. В качестве точки для начала построения в городе сети 5G берем момент, когда в городе построено практически сплошное покрытие 4G/LTE.

Оператор получает для сети 5G частоты в диапазоне 3.5 ГГц и разворачивает несколько секторов новой сети 5G TDD NSA. Можно видеть, что сформированное покрытие 5G заметно меньше по площади, чем у сети LTE.

В условиях неполного покрытия важно обеспечить бесшовное переключение пользователей 5G в “подстилающую” сеть LTE. Это реализуется с помощью функциональности, которую называют Dual Connectivity.

(Прим. АБ: на интерактивной схеме появляется схематичное изображение автомобиля,
перемещаясь по городу автомобиль попадает в зону 5G).

Здесь у подключенного автомобиля все хорошо, он обслуживается сетью 5G, можно скачивать и передавать данные с высокой скоростью. Затем автомобиль выезжает из зоны покрытия 5G и вновь оказывается в зоне действия сети LTE. Никаких проблем в связи с этим нет, терминал автомобиля бесшовно переключился в сеть LTE.

Проблема с покрытием при этом все еще не решена. Уж очень невелики “пятна” покрытия 5G, слишком часто пользователь, перемещающийся по городу, будет сталкиваться с ситуацией, когда вместо сети 5G он оказывается в зоне действия LTE.

Для сети 5G, работающей в режиме TDD, характерен сравнительно слабый аплинк. Это связано, во-первых, с тем, что на передачу данных в аплинке отводится не так уж много времени, во-вторых, передатчик абонентского устройства по понятным причинам отличается небольшой мощностью.

Находясь на границе зоны покрытия сектора 5G, терминал пользователя может передавать данные в направлении к базовой станции со скоростью не выше 500 кбит/c, при этом скорость в направлении от базовой станции к терминалу может составлять, например, 90 Мбит/c. То есть, ориентируясь на качество даунлинка, мы могли бы еще дальше отодвигаться от базовой станции, по-прежнему оставаясь в зоне покрытия, но аплинк нам этого не дает сделать, по сути, из-за этого занижается площадь покрытия.

К счастью, в архитектуре 3GPP 5G NSA предусмотрена функциональность, которая носит название Uplink and Downlink decoupling. Эта функциональность подразумевает, что Uplink переводится в LTE, при этом Downlink остается в 5G TDD. При таком подходе передатчик терминала работает в сети LTE с ее практически сплошным покрытием, а приемник остается в сети 5G, но теперь можно говорить о существенно расширенной зоне покрытия, формируемой секторами 5G.

Разумеется, все эти ухищрения актуальны только на период развертывания и применения сетей 5G NSA. К моменту, когда сеть “созреет” для перехода в режим 5G SA, нужно обеспечивать сплошное покрытие 5G без опоры на LTE. Иначе мы будем иметь дело с “островным покрытием” и соответствующим негативным пользовательским опытом. Поэтому следующий этап развития сети 5G, это запуск 5G с использованием частот, которые сейчас используются сетями 3G и LTE (800, 1800, 2100 и 2600 МГц), для обеспечения слоя покрытия.

Здесь, как говорится, возможны варианты. Мы не рассматриваем сейчас вариант жесткого рефарминга, когда сеть 3G или 4G выключается, а ее частотный ресурс начинает использоваться сетью 5G. Время для этого еще не пришло, так как мы прогнозируем стабильный рост трафика LTE в ближайшие 5 лет.

Есть другой сценарий, мы предлагаем использовать технологию Ericsson Spectrum Sharing, подразумевающую, что сети LTE и 5G задействуют один и тот же частотный ресурс в режиме разделения времени.

Предположим, речь идет о частотах 2.6 ГГц и полосе 20 МГц. Можно было бы конечно разделить эту полосу пополам, оставить 10 МГц для сети LTE и 10 МГц для сети 5G. Но в этом случае вдвое упадут пиковые скорости в сети LTE, что клиенты сразу же заметят, как падение качества услуг в привычной им сети. Да и сеть 5G не сможет раскрыть свой потенциал со столь узкой полосой, как 10 МГц.

Режим Ericsson Spectrum Sharing подразумевает разделение частотного ресурса во

времени между сетями 5G и LTE.

Как это работает?

Если в секторе 5G появляется клиент и пытается воспользоваться услугой доступа к сети, то сеть 5G задействует для его обслуживания всю полосу 20 МГц в диапазоне 2.6 ГГц. На обслуживание клиента 5G сеть потратит какое-то выделенное под его задачу время, например, 5 мс, или 10 мс, а затем, когда нужные клиенту данные окажутся загружены, ресурсы сети освободятся, и скедьюлер базовой станции переключает ее в режим LTE, чтобы обслуживать других клиентов, чьи терминалы используют технологию LTE.

Сейчас на переключение между режимом 5G и режимом LTE сетевое оборудование тратит до 100 мс, но еще до конца года в Ericsson планируют сократить это время до 1 мс.

Такой подход позволяет существенно выиграть в качестве покрытия, поскольку у современных сетей 3G/LTE оно сейчас зачастую близко к сплошному. При этом нет никакого проигрыша в пиковых скоростях, - и абоненты 5G, и абоненты LTE в моменты, когда сеть с ними взаимодействуют, имеют дело с пиковыми скоростями, типичными для полосы 20 МГц, то есть с максимальными.

К этому моменту у нас уже сформировано сплошное покрытие 5G, есть частоты среднего диапазона, появилось 5G core, это позволяет запускать новые сценарии пользования сетью. Кроме того, начиная с этого момента уместны будут запуски хот-спотов 5G в миллиметровом диапазоне для решения задач наращивания емкости там, где это стало или должно стать актуальным.

На картинке ниже показаны все этапы эволюционного построения сетей 5G поверх сетей 3G/LTE.

Этот подход позволяет начать строить сети 5G с минимумом затрат, на “фундаменте” сетей LTE/3G. По такой схеме идут операторы Европы и Азии, которые уже занялись запусками сетей 5G.

Слева-направо команда Ericsson: Татьяна Оберемова, директор по внешним коммуникациями компании Ericsson, регион Восточная Европа и Центральная Азия; Лада Четина, директор по маркетингу; Олег Фаломкин, архитектор решений, Ericsson (в центре); Анатолий Ильяич, вице-президент департамента развития сетей и услуг связи, Восточная Европа и Центральная Азия