Операторы сетей мобильной связи во всех регионах мира наблюдают высокую востребованность своих услуг, начиная от традиционных услуг голосовой связи и мобильного ШПД, и до разнообразия всевозможных услуг, например, просмотра видео. Спектр востребованных услуг постоянно возрастает, предприятия все более полагаются на мобильную связь в своей деятельности, а инвесторы могут надеяться на возврат инвестиций.
Политика регуляторов сфокусирована на повышение конкурентного выбора на рынке, чтобы обеспечить наилучшие условия для общества и высокую производительность.
В мире на конец 2016 года насчитывалось 7.6 млрд мобильных подключений (источник: Ovum), что соответствует годовому приросту на 313 млн. На конец 2021 года прогнозируемое число подключений, как ожидается, составит порядка 8.9 млрд.
Системы LTE, построенные на фундаменте GSM и 3G, быстро развиваются. LTE и ее дальнейшее развитие, системы LTE-A и LTE-A Pro, обеспечивают подключение более, чем каждого четвертого пользователя в мире, а к 2021 году, как ожидается, будут обслуживать более 50% всех мобильных подключений. Потребность в радиоспектре еще никогда не была столь значительной, частоты требуются для того, чтобы обслуживать прогнозируемый рост пользования, все новые пользовательские кейсы для мобильных технологий на основе сетей сотовой связи, расширения в новые рыночные сегменты, включая IoT, требования новых сегментов вертикальной индустрии и постоянные технологические инновации.
Сети LTE работают в 24 различных частотных диапазонах в 202 различных странах
3GPP стандартизовала системы LTE для внедрения в различных частотных полосах примерно в 50 частотных диапазонах, что отвечает различным рыночным потребностям. Решения о том, какие диапазоны могут быть использованны, как правило, принимает регулятор каждой страны в соответствии с национальными и региональными требованиями. По данным GSA, сети LTE на май 2017 года развернуты в 24 различных частотных диапазонах, в основном, в режиме FDD, т.е. с использованием парного спектра. Кроме того, растущее число операторов внедряют LTE TDD (TD-LTE) в непарном спектре.
Самые используемые частотные диапазоны для сетей LTE - это диапазоны 3, 7 и 20
С учетом наблюдаемого и прогнозируемого роста трафика, ни один частотный диапазон нельзя считать достаточным для того, чтобы обеспечить все потребности пользователей. Последовательное комбинирование частотных полос в различных диапазонах в рамках внедрения технологии LTE-A - общее место. Несколько операторов используют комбинацию двух или более диапазонов для обеспечения, чтобы предоставлять услуги мобильного ШПД.
4 из каждых 5 коммерчески запущенных операторов LTE (81%) используют частоты 700 МГц, 800 МГц, 1800 МГц или 2600 МГц в своих сетях LTE. Чаще всего для построения сетей LTE используются такие диапазоны, как: 1800 МГц (b3); 800 МГц (b20); 2600 (b7). Тем не менее, использование диапазона 700 МГц (b28 / APT700 FDD) также становится все более популярным направлением использования частот ниже 1 ГГц.
Диапазоны b20 и b28 хорошо подходят для обеспечения больших площадей покрытия LTE и 5G
В этом документе внимание будет уделено развитию сетей сотовой связи в диапазонах 800 МГц (b20) и 700 МГц (b28). Оба диапазона хорошо подходят для обеспечения ШПД-покрытия малонаселенных территорий, а также для обеспечения покрытия внутри помещений. Диапазоны принято называть "цифровыми дивидендом", поскольку частоты высвободились в результате перевода аналогового ТВ-вещания на цифру.
Особенности распространения радиосигнала в диапазонах 700 МГц и 800 МГц наглядно иллюстрирует диаграмма площадей покрытия "при прочих равных" для соты LTE в разных диапазонах частот.
Использование частот 700 МГц и 800 МГц позволяет операторам запускать услуги LTE быстрее, тем самым отвечая требованиям рынка, инвесторов и регуляторов. Это особенно важно в ситуациях, когда доступ к другим частотным диапазонам ограничен, задерживается или не является рациональным в данный момент. Многие операторы, которые запускают услуги в диапазонах 700 и 800 МГц ставят перед собой задачу обеспечения близкого к повсеместному покрытия в максимально короткие сроки.
APT700 - один из вариантов использования диапазона 698 - 806 МГц
Впервые диапазон 700 МГц задействовали под LTE в США, как только телевещатели мигрировали с аналогового на цифровое вещание. После приобрения частот на аукционах, операторы инвестировали в развитие LTE-сетей и добились превосходного охвата населения страны.
Несмотря на успешную коммерциализацию диапазона 700 МГц в Северной Америке, этот опыт был экпортирован лишь в отдельные страны и, что весьма примечательно, среди них не было ни одной крупной экономики Латинской Америки.
Диапазон APT, предложенный Азиатско-Тихоокеанским телекоммуникационным сообществом, известный как APT700, это особая конфигурация 698 - 806 МГц, предложенная как более эффективное использование частот 700 МГц системами мобильного ШПД, был хорошо встречен на различных рынках по всему миру, как диапазон b28. Мы еще вернемся к его обсуждению.
Обеспечение покрытия в масштабе всей страны за счет использования частотных диапазонов ниже 1 ГГц, дает и другие преимущества - не только конкурентные, что важно для конкурентных рынков, но также позволяет запускать такие ключевые услуги, как VoLTE. Если на сети также запущена поддержка eMBMS/LTE Broadcast, появляется также возможность предоставления услуг цифрового сайнеджа (рекламы на видеомониторах), видеоуслуг и решений для новых вертикальных индустрий, в частности, медицины, транспорта, образования, электронного правительства и т.п.
Диапазон 800 МГц - b20
WRC-07 предназначил диапазон 790-862 МГц для оказания услуг мобильной связи на первичной основе в регионе 1, в который входят Европа, Африка, Россия, Монголия и Ближний Восток. Конфигурация диапазона показана на схеме:
В апреле 2008 года Европейская Комиссия выдала второй мандат CEPT на гармонизацию использования частот цифрового дивиденда в Евросоюзе.
После изучения вопроса в октябре 2009 года Еврокомиссия опубликовала Рекомендации 2009/848/EC на "управление процессом использования частот цифрового дивиденда в Евросоюзе". За этим последовало решение 2010/267/EU на гармонизацию технических условий использования частотного диапазона 790-862 МГц наземными системами связи с целью оказания услуг электрической связи в Евросоюзе.
Кроме решений, которые требовали завершить процесс цифровизации наземного ТВ-вещания в Европе до конца 2012 года, Европарламент открыл диапазон 800 МГц для мобильных услуг в Евросоюзе с 1 января 2013 года (в отдельных странах к этому сроку не успели), к концу 2015 года на диапазон выдали технологически нейтральный лицензии. После этого диапазон 800 МГц быстро стал основным диапазоном для развертывания 4G/LTE в Европе, а также частично и за ее пределами.
Частоты в диапазоне, разделенные на 3 набора 2х10 МГц позволяют развивать LTE 800 b20 трем конкурирующим операторам.
Как идет развитие использование диапазона b20 в Европе
В Европейский союз входит 28 стран: Австрия, Бельгия, Болгария, Венгрия, Германия, Греция, Дания, Ирландия, Испания, Италия, Кипр, Латвия, Литва, Люксембург, Мальта, Нидерланды, Объединенное Королевство, Польша, Португалия, Румыния, Словакия, Словения, Финляндия, Франция, Хорватия, Чехия, Швеция, Эстония. Диапазон 800 МГц b20 используется в 25 из 28 европейских стран, при этом в Болгария, на Кипре на Мальте планируют внедрить LTE b20.
Как идет развитие сетей 800 МГц b20 по всему миру?
По данным GSA, 155 операторов коммерчески внедрили 4G/LTE или LTE-A с использованием диапазона 800 МГц b20 в 69 странах по всему миру. b20 - это второй по-популярности частотный диапазон, который используют операторы для развертывания сетей LTE в мире. Список из 155 операторов диапазона b20 LTE приведен ниже.
800 МГц b20 будет использоваться не только в Регионе 1. Например, China Telecom также расширяет использование b20 своими сетями LTE.
Экосистема абонентских устройств с поддержкой LTE b20 800 МГц
GSA регулярно мониторит ситуацию с доступностью абонентских устройств LTE / LTE-A / LTE-A Pro. В апрельском отчете отмечалось, что диапазон 800 МГц остается среди наиболее поддерживаемых диапазонов LTE по части абонентских устройств.
GSA сообщает о 2784 LTE устройствах, способных работать в b20 - это 35% от всех 7847 моделей устройств с поддержкой LTE. Поддержку диапазона можно встретить в самых разных продуктах, начиная от бюджетных и до флагманских. Поддержка b20 является де-факто стандартом для поставок в Европу и на некоторые рынки Азии. Поддержка этого диапазона присутствует в изделиях всех форм-факторов. Кроме того, согласно данным, полученным из базы данных GAMBoD, за год с апреля 2016 года доля устройств с поддержкой LTE выросла на 5%, что означает опережающий рост сегмента устройств с поддержкой b20.
В Европе поддержка устройством LTE диапазонов 800 МГц, 1800 МГц и 2600 МГц - это распространенное требование. В базе данных GSA содержится информация о 2655 таких пользовательских устройствах.
Все эти устройства также обеспечивают поддержку 3G/HSPA или HSPA+ или DC-HSPA+. Из них 2074 устройства поддерживают DC-HSPA+.
Если говорить о форм-факторах устройств с поддержкой LTE 800, то они таковы:
Возможности диапазона 800 МГц b20
3GPP стандартизовала использование диапазона b20 для сетей LTE, LTE-A, LTE-A Pro. В этом диапазоне поддерживаются все функциональности, как и в любом другом диапазоне 3GPP. Операторы имеют возможность строить сети LTE 800, как изолированные или в составе мультидиапазонных сетей LTE. Технологии LTE-A и LTE-A Pro могут реализовываться с использованием агрегации несущих в различных частотных диапазонах, включаяя b20. На рынке есть абонентские устройства, способные работать с диапазоном b20 и поддерживать высокие категории.
Операторы внедряют поддержку b20 на своих сетях по ряду стратегических и тактических причин. Среди них отметим:
- сокращение времени выхода на рынок;
- эффективное по затратам обеспечение покрытием обширных территорий, в частности, в условиях сельской местности;
- обслуживание пользователей в прибрежной акватории;
- улучшать покрытие внутри зданий;
- устранение дыр в покрытии в городских условиях.
Преимущества покрытия, обеспечиваемое использованием частот 800 МГц весьма существенны, в частности, они позволяют операторам выполнять регуляторные требования по части покрытия, а также усиливают их конкурентные преимущества. Площадь качественного покрытия, достигаемая с использованием диапазона 20, а также хорошая экосистема абонентских устройств, позволяют предлагать абонентам новые услуги. Один из примеров - внедрение голосовых вызовов для пользователей сетями LTE, достигаемое за счет развертывания поддержки VoLTE на сети LTE. Использование диапазона 800 МГц не только дает обширное покрытие, для ряда рынков - в масштабе страны, но также позволяет пользоваться VoLTE в зданиях, где пользователям нужна связь чаще всего. 272 телефона, поддерживающих b20 (т.е. примерно 15% от всех моделей с поддержкой b20) поддерживают VoLTE и доля таких аппаратов растет.
Более обширное покрытие, обеспечиваемое использованием диапазона 800 МГц, также является надежной платформой для предоставления услуг в транспортном сегменте рынка, включая услуги для дальнобойщиков, а также для услуг, адресованных широкой аудитории, а также ассоциированных с обучением, медпомощью, чрезвычайными ситуациями, услуг, для которых наличие постоянной связи является критичным, а также электронного правительства. Качественное покрытие LTE, обеспечиваемое использованием диапазона 800 МГц может также играть важную роль в реализации преимуществ, которые дает внедрение eMBMS (LTE broadcast) для более эффективного предоставления видео услуг и развития новых возможностей по части достаки контента, вещания событий на стадионах, видеорекламы на мониторах и многого другого.
Диапазон b20 800 МГц поддерживает решения интернета вещей
Rel.13 включает поддержку LPWA (Low Power Wide Area) решений в лицензированных частотных диапазонах, включая b20 и b28 для обеспечения услуг на рынке IoT. Два решения уже стандартизованы для сетей LTE, что позволяет предоставлять разнообразные услуги, известные как Cat-M1 (LTE-M или eMTC) и Cat-NB1 (NB-IoT). Обширное покрытие и способность обеспечивать хорошее покрытие в помещениях систем 800 МГц, позволяют использовать их для развития рынка. Операторы, которые внедрили LTE 800, получают также возможность внедрить поддержку NB-IoT и LTE-M. Десятки испытаний и внедрений поддержки этих технологий отмечаются в разных странах, в основном речь идет о запуске поддержки NB-IoT. Операторы используют диапазон 20 для LPWA, включая Telefonica (Испания), Deutsche Telekom Group (Австрия, Хорватия, Германия, Греция, Венгрия, Нидерланды, Польша, Словакия), Vodafone (Нидерланды, Испания и другие страны), TeliaSonera (Финляндия) и этот список все время растет. За пределами Европы, China Telecom (Шеньчжень) внедряют NB-IoT с использованием b20. Столь же быстро развивается экосистема оборудования, предлагая широкий и растущий выбор коммерческих продуктов - чипсетов, модулей, устройств и инфраструктура.
Сети LTE 800 b20, запущенные в коммерческую эксплуатацию
+
700 МГц - b28 (также известен как APT700)
Азиатско-Тихоокеанский телекоммуникационный (APT) диапазон - APT700 основан на использовании полосы 100 МГц в диапазоне 700 МГц. Выбранное распределение полос частот в диапазоне 698-806 МГц дает возможность эффективно использовать спектр для систем мобильного ШПД. Было предложено две опции: FDD и TDD. Конфигурация FDD стандартизована 3GPP в варианте 2х45 МГц с защитным интервалом в 10 МГц между полосами для аплинка и даунлинка. 3GPP также стандартизовала TDD вариант 703 МГц - 803 МГц как диапазон 44.
Отмечается отраслевая поддержка диапазона APT700. Несмотря на то, что APT700 может использоваться и в FDD и в TDD вариантах, глобальная востребованность отмечается только для FDD варианта, как по части регулирования, так и в плане коммерческих внедрений. На сегодня этот диапазон может использоваться на территориях, где проживает почти 4 млрд человек. Диапазон позволяет вести гибкое планирование, его можно "нарезать" между несколькими операторами, согласно потребностям местного рынка. От полос 2х5 МГц до 2х15 МГц, например, для трех конкурирующих операторов или даже до 2х20 МГц.
Принятие частотного плана APT700 FDD для многих стран создает существенную возможность для почти глобальной гармонизации частот, используемых системами LTE, что позволяет воспользоваться экономией на масштабе в отношении пользовательских устройств, емкостью мобильного ШПД и роуминговыми возможностями.
Глобальный прогресс диапазона 700 МГц b28
Как минимум, в 56 странах / на территориях выделены частотные диапазоны b28 (APT700), либо есть планы такого распределения, либо соответствующая рекомендация для развертывания систем LTE. Кроме того, все страны, входящие в ЕС, планируют участвовать в гармонизации данного диапазона в рамках использования диапазона 700 МГц в режиме совместимости с APT700. Полный список коммерческих внедрений APT700 приведен ниже.
В Латинской Америке, в частности, это: Аргентина, Бразилия, Чили, Колумбия, Коста Рика, Курасао, Доминиканская республика, Эквадор, Гондурас, Мексика, Панама, Перу, Суринам, Венесуэла.
Использование диапазона APT700 делает LTE глобальным
Азиатско-Тихоокеанский регион: Афганистан, Австралия, Бангладеш, Бутан, Бруней, Камбоджа, острова Кука, Фиджи, Индия, Индонезия, Япония, Кирибати, Лаос, Малайзия, Мальдивы, Маршалловы острова, Микронезия, Монголия, Мьянма, Науру, Непал, Новая Зеландия, Niue, Пакистан, Палау, Папуа Новая Гвинея, Филиппины, Самоа, Сингапур, Соломоновы острова, Южная Корея, Шри Ланка, о-ва Св.Мартина, Тайвань, Таиланд, Токелау, Тонга, Тувалу, Ванауту, Вьетнам.
Ближний Восток и Африка: Объединенные Арабские Эмираты подтвердили планы использования нижней части диапазона APT700 в режиме 2х30 МГц. Диапазон 700 МГц также является предпочтительным частотным диапазоном в Европе и по всему ITU Region 1 (в частности по Европейскому региону) плюс Ирак и Зимбабве.
Европейский регион: Совместимость с APT700 в Европе - высокая. В декабре 2016 года в Евросоюзе приняли решение, согласно которому страны - участницы должны перераспределить диапазон 700 МГц (694-790 МГц) для беспроводных услуг ШПД в рамках гармонизации до 30 июня 2020 года (если кто-то не сможет уложиться в данный срок по уважительным причинам, то допустима задержка сроком не более, чем в 2 года).
Страты участницы должны также публично принять национальные планы использования данного частотного диапазона до 30 июня 2018 года, прописав, как именно будет реализовываться решение.
В ряде стран уже предприняты соответствующие действия, либо запланированы, включая, например, Австрию, Финляндию, Францию, Германию, Исландию, Словению и Объединенное Королевство.
APT700 b28 лицензирован для использования операторами мобильной связи во многих странах, включая Аргентину, Австралию, Бутан, Бразилию, Чили, Эквадор, Фиджи, Финляндию (*), Францию (*), Германию (*), Японию, Мексику, Монголию, Новую Зеландию, Нигерию, Панаму, Папуа Новую Гвинею, Перу, Панаму, Филиппины, Южную Корею, Суринам, Тайвань, Токелау, Ванауту. (*) - совместим с нижними частотами APT700 (703-733 / 758-788 МГц).
Сети APT 700, запущенные в коммерческую эксплуатацию
- Австралия, Optus
- Австралия, Telstra
- Аргентина, Personal
- Бразилия, Algar Telecom
- Бразилия, Claro
- Бразилия, TIM Brasil
- Бутан, TashiCell
- Ванауту, Digicel
- Мальдивы, Ooredoo
- Монголия, Unitel
- Нигерия, Globalcom
- Новая Зеландия, 2degrees
- Новая Зеландия, Spark
- Новая Зеландия, Vodafone
- Панама, Cable & Wireless
- Панама, Claro
- Панама, Movistar
- Папуа Новая Гвинея, Digicel PNG
- Папуа Новая Гвинея, Telikom
- Перу, Claro
- Перу, Telefonica Movistar
- Суринам, Telesur
- Тайвань, Ambit Microsystems
- Тайвань, Asia Pacific Telecom
- Тайвань, FarEastTone
- Тайвань, Taiwan Mobile
- Фиджи, TFL
- Филиппины, Globe
- Филиппины, Smart Communications
- Франция, Bouygues Telecom
- Франция, Free Mobile
- Чили, Claro
- Чили, Entel PCS
- Чили, Movistar
- Япония, KDDI
- Япония, NTT DoCoMo
36 операторов из 19 стран запустили сети 4G/LTE b28 в коммерческую эксплуатацию, либо как отдельные, либо в составе многодиапазонных сетей.
Доступность абонентских устройств 700 МГц, b28 - статус
Анонсированы или выпускаются 639 устройства b28, включая смартфоны, планшеты, Wi-Fi хот-споты, модули, хот-споты для автомобилей, USB-модули, в самых разных ценовых диапазонах. 12.5% (1 из 8) всех смартфонов LTE могут работать в диапазоне b28. Годом ранее в мире было всего 329 различных устройств в этом диапазоне. Устройства с поддержкой LTE b28 выпускаются во всех форм-факторах.
Большинство устройств LTE, особенно смартфоны и планшеты обеспечивают также поддержку различных технологий 3G, обеспечивая доступ к сетям там, где нет покрытия LTE. 623 устройства b28 обеспечивают поддержку 3G (HSPA, HSPA+, DC-HSPA+), включая 534 устройства с поддержкой DC-HSPA+.
Терминалы b28 поддерживают все основные категории, включая Cat.9 - 32 устройства, Cat.11 - 18 устройств; Cat.12 - 7 устройств; Cat.13 - 6 устройств и даже Cat.16 - 1 устройство для LTE-A Pro.
Устройства для рынка M2M/IoT включают поддержку решений LPWA и таких категорий, как Cat.0, Cat.1, Cat-M1, Cat-NB1 (NB-IoT). Rel.13 включает поддержку LPWA решений в лицензируемых диапазонах, включая b20 и b28. Операторы ведут развертывание таких систем, например, австралийская Telstra испытала Cat-M1 с использованием b28 LTE и такж планируют запустить поддержку NB-IoT.
Заключение
Операторы мобильных сетей оценили возможности использования уникальных характеристик распространения сигнала в диапазонах ниже 1 ГГц, позволяющих обеспечить эффективное обслуживание обширных территорий, особенно малонаселенных, а также покрытие внутри помещений в городских условиях, где высок спрос на такие услуги.
Диапазон 800 МГц b20 - наиболее перспективный диапазон, который находит в Европе все большее распространение, а также используется в других регионах МСЭ Регион 1; одно из недавних внедрений - это запуск LTE b20 в Китае. b20 - это второй по популярности из диапазонов, в которых запускаются новые сети. В настоящее время, каждый четвертый оператор в мире предоставляет услуги в этом диапазоне.
Что касается диапазона 700 МГц в конфигурации APT700 FDD, известного как b28, то он пока что находится на стадии начала использования, хотя обладает потенциалом обслуживания глобального рынка, территорий, где проживает до 4 млрд человек.
Поддержка пользовательских устройств b20 - является распространенной. Более 35% всех пользовательских устройств LTE могут рабоатть в этом диапазоне. Продукты с поддержкой данного диапазоне поставляют десятки производителей, во всех сегментах, начиная от флагманов и вплоть до бюджетных устройств, выпускаемых OEM и ODM. Доступность продуктов для 700 МГц b28 пока что не столь высока, но выбор моделей постоянно расширяется, как и доля таких устройств на рынке LTE.
Выше были перечислены те преимущества, которые дает возможность обеспечить обширное покрытие, включая возможность запуска поддержки VoLTE, LTE broadband, а также возможности обслуживать несколько вертикальных отраслей, таких как медицина, транспорт, образование, электронное правительство и т.п.
Большая площадь покрытия и возможность обеспечения качественного покрытия внутри помещений с использованием диапазонов 700 МГц и 800 МГц хорошо подходят для оказания услуг на перспективном рынке IoT. Операторы, которые запускают LTE в любом из этих диапазонов, получают также возможность обеспечивать поддержку NB-IoT и LTE-M решений.
Доступ к использованию диапазонов и инвестиции в системы 700 и 800 МГц для оказания услуг 4G/LTE - ключевой для поддержки бизнес- и социального развития, а также для достижения целей операторов мобильных сетей по перспективному развитию. Кроме того, внедрение технологий LTE в диапазоне 800 МГц b20 или 700 МГц b28 упростит для операторов переход к 5G.
+ +
