Экономика 5G

Промышленность  уже сейчас вдохновлена  широкими перспективами и цветущими "цифровыми ландшафтами" от возможностей пятого поколения мобильных сетей.

Промышленность ожидает от сетей нового поколения скорости передачи данных в 10-100 раз выше, чем сегодня, времени задержки – порядка миллисекунд и объема мобильных данных в тысячи раз превосходящего современный стандарт.

Массовый интернет вещей, беспилотные автомобили, телемедицина, умный дом/город, умная энергетика и инфраструктура, концепция "Промышленность 4.0" с ее интеллектуальным производственным оборудованием, робототехникой,  интегрированный инжиниринг и все это – для количества устройств на каждой радиосоте, в сотню раз большего, чем в настоящее время.

Должно стать возможным интерактивное взаимодействие пользователя в режиме реального времени с физическими объектами или людьми, находящимися на расстоянии сотен километров.

5G сети призваны обеспечить базу для всех этих решений.

Принимая во внимание масштабы страны, необходимость повышения производительности во всех областях производства, необходимость перехода от сырьевой экономики к экономике с высокой добавленной стоимостью и растущим ВВП, пятое поколение мобильных сетей может стать движущей силой и одним из локомотивов развития российской экономики.

Поэтому развертывание новых сетей может рассматриваться как один из главных инфраструктурных проектов, который даст толчок развитию образования, сокращению времени от научно-исследовательских работ до внедрения, появлению и росту новых бизнесов и развитию промышленности и транспорта.

Однако цена обещанной революции может быть достаточно  высокой для операторов.

Менее чем за четверть века мы увидели, как приходят и уходят различные стандарты мобильной связи. И с каждой сменой поколений для операторов становится все более актуальным вопрос длительности инвестиционного цикла и  срока возврата инвестиций.

Если изучить данные с рынков, то можно увидеть что при смене поколений мобильной связи операторы сталкивались со значительным снижением ARPU, и как следствие с падением общих доходов. При этом сроки возврата инвестиций увеличивались.

Для сравнительного примера можно взять три рынка : США, Япония и Южная Корея.  Все они характеризуются высоким проникновением мобильной связи, все они высококонкурентны и на всех рынках 4G LTE сети были развернуты примерно в одно время.

В результате, только в Южной Корее (SK Telecom, LG U+,  KT) ARPU выросло за последующие четыре года после развертывания и начала эксплуатации этих сетей в среднем с 30000 KRW до 36000 KRW. Правда, в последние два года темпы этого роста естественно уменьшились.

В США (At&t, Verizon, Sprint) ARPU снизилось примерно с  $50 до $45, в Японии ( NTT Docomo, KDDI, Softbank mobile) ARPU снизилось примерно с 4800 Yen до 4300 Yen.

В чем же заключается феномен увеличения доходов Корейских операторов? Прежде всего, в своевременном развертывании сетей, когда повышенный спрос рынка на  обмен данными встретил соответствующее предложение от операторов.

Конечно же, необходимо упомянуть и правильную тарифную политику.

Россия в области мобильной связи также может считаться высококонкурентным и насыщенным рынком с глубоким проникновением мобильной связи. Однако размеры страны, а соответственно и покрытие сетей (в процентном соотношении от территории) в зависимости от плотности "населенности мобильными устройствами" будет являться особенностями при техническом планировании сетей следующего поколения. И это уже хорошо известно мобильным операторам.

Кроме того, следует принять во внимание, что в Российской Федерации LTE покрывает всего чуть больше 30% территории.  Потому логично, что операторам сначала нужно хорошо поработать над стандартом  четвертого поколения.

LTE в настоящее время является предпочтительной сетью радиосвязи для услуг передачи данных. Однако, операторам приходится продолжать поддерживать работу сетей 2G и 3G. Это связано с тем, что голосовые сервисы еще не мигрировали в значительных объемах в IP-сеть LTE. Даже когда есть большое количество активных пользователей VoLTE, 2G и/или 3G будут необходимы там где есть недостаточное покрытие LTE, и для поддержки  роумеров, которые все еще могут активно использовать услуги 2G и 3G,принося определенный доход.

При низком ARPU важно правильно спланировать инвестиционный цикл. Если есть возможность, то желательно его растянуть  до появления платежеспособного спроса, продолжая инвестировать в технологии  эволюции 4G, которые будут необходимы для перехода к полномасштабным сетям 5G после 2020 года. Поэтому важно рассматривать инвестиционный цикл  не только с точки зрения  "что, где и сколько", но и еще не забывать о "четвертом измерении",  т.е. рассматривать его во времени,  - что,  когда и в какой последовательности будет происходить , какие технологии  в эволюции от 4G к 5G использовать.

Релиз 15 3GPP, который представит первую спецификацию 5G NR  под названием 5G Phase 1, ожидается в 2018 году. 3GPP релиз  16, или Phase 2, утвердит полный стандарт 5G и ожидается в конце 2019 года. Согласно текущему R 15, самые ранние развертывания 5G NR, основанные на совместимой со стандартом  5G NR инфраструктуре и устройствах не будут возможны до 2020 года.

Однако, группа операторов и поставщиков (включая AT&T, NTT DOCOMO, Vodafone, Ericsson, Huawei, Deutsche Telekom) недавно объявила о своей коллективной поддержке ускорения графика стандартизации 5G NR, чтобы обеспечить возможность крупномасштабных испытаний и развертывания Non-Standalone 5G NR уже в 2019 году. Это предложение представляет собой промежуточный этап, ведущий к полному стандарту 5G.

Текущая  ситуация со стандартизацией намного лучше, чем усилия по стандартизации предыдущих поколений, которые были связаны с технологическими сражениями, ведущими к урегулированию стандартов. На этот раз любые адаптации находятся в одной и той же семье 5G.

В каких же областях ожидается скорейшее появление спроса, и какие технологии необходимо будет внедрять в первую очередь?

Что касается пятого поколения сетей мобильной связи, то 5G обещает настоящую революцию.

Одной из областей возникновения платежеспособного спроса может стать интернет вещей. По оценкам PwC к 2025 году кумулятивный эффект от внедрения  только IoT в России в шести рассмотренных областях – электроэнергетике, здравоохранении, сельском хозяйстве, транспортировке  и хранении грузов, в сегментах "умного города" и "умного дома" – составит порядка 2,8 трлн рублей. В электроэнергетике  -  около 532 млрд рублей. В сфере здравоохранения - около 536 млрд рублей. В сельском хозяйстве – около 469 млрд рублей. Вгородской среде – около 375 млрд рублей.  В транспорте/логистике - 542 млрд рублей. В технологии "умных домов" - 387 млрд рублей.

Рейтинг технологий, составленный с учетом степени их влияния  на бизнес-модели компаний или целых отраслей: интернет вещей - 39%, искусственный интеллект - 30%, робототехника - 12%, дополненная и виртуальная реальность  -10%.

Рейтинг технологий, составленный с учетом их инвестиционной привлекательности:  интернет вещей - 30%, искусственный интеллект - 25%, робототехника - 23%, дополненная и виртуальная реальность – 17%. Как мы видим из приведенных цифр, взгляд владельцев бизнеса и инвесторов на технологии совпадают.

По прогнозам J’son & Partners Consulting, к концу 2022 г. в России будет насчитываться несколько десятков  миллионов подключений устройств IoT . Потенциал рынка огромен. Для сравнения:  По оценкам отраслевых аналитиков  и данным операторов мобильной связи в мире растет количество подключенных устройств  и к 2020 году их будет от 20 до 50 млрд единиц.

Каким же еще образом  в будущем могут быть оправданы значительные инвестиции в развертывание сетей 5G? Тестовые комплексы дали  возможность испытания разработанных алгоритмов  в реальных условиях и с учетом конкретных сценариев для различных вертикальных рынков цифрового общества после 2020 года.

Понятие "вертикальные рынки" объясняет, каким образом инвесторы смогут начать возвращать инвестиции, начиная с 2020 года: с помощью новых сфер бизнеса, которые тесно связаны с сетевой структурой 5G – так называемых "специальных сервисов". При этом важнейшее значение имеют алгоритмы, которые в настоящее время тестируются специалистами. Например, технология, известная как "нарезка сети" (Network Slicing), призвана разделять сеть 5G на отдельные виртуальные подсети, которые также могут быть реализованы на рынке по отдельности.

Если, теоретически, мобильная сеть является неограниченной и доступ возможен в любом месте, то расчет показывает возможность таких бизнес-моделей, при которых клиенту больше не потребуется оплачивать доступ в интернет. Однако специальные сервисы, такие как приложения для "умного дома", конференции в виртуальной реальности или использование беспилотного автомобиля, будут предложены за отдельную плату. Сетевые операторы смогут также требовать отдельную плату  от контент-провайдеров и интернет-стартапов, продукция которых предъявляет особенные требования к сетевой инфраструктуре, например, высокая скорость соединения, гарантированное качество соединения  или малое время задержки.

Однако на начальном этапе развертывания сетей этот сегмент рынка, скорее всего,  будет иметь меньший вес, чем традиционный IoT, не требующий значительных вложений в развитие сети со стороны оператора. Уже сейчас есть платежеспособный спрос со стороны бизнеса, готова экосистема  и существующие и эволюционирующие технологии ( например NB-IoT и eMTC будет использоваться при переходе к 5G mMTC) позволяют предоставлять востребованные услуги (услуги присоединения,  данных и/или полный пакет с приложениями).

В данной области на вертикальных рынках активно идет создание альянсов. 5G Automotive Association (5GAA) – важный пример ассоциации производителей и первый важный шаг межотраслевого международного сотрудничества.

Большинство пилотных случаев развертывания сетей в мире сосредоточены на вертикальной цифровой трансформации для вертикальных отраслей промышленности.

Примеров заинтересованности в новых технологиях  уже достаточно и в России. Только на Петербургском международном экономическом форуме (ПМЭФ-2018) "МегаФон" и Nokia подписали меморандум о стратегическом сотрудничестве в области развития сетей 5G и внедрения цифровых технологий, включая AR- и VR-коммуникации, облачные платформы и интернет вещей.  "Газпром" и "МегаФон" расширят взаимодействие между компаниями в области повышения качества радиопокрытия на объектах,  "ВымпелКом" и Huawei в рамках стратегического партнерства займутся развитием технологий 4,5G и 5G в России, а также тестированием на них новых продуктов и услуг для абонентов "ВымпелКома". Сбербанк и Huawei подписали договор на два года по поставке ИT-оборудования и совместной работе над инновациями в области искусственного интеллекта, МТС и Nokia объявили о планах соединения объектов российского интернета вещей в единую цифровую систему.

Важен зрелый план, подразумевающий  планирование с учетом особенностей текущего развития инфраструктуры, спроса и прогнозов запроса вертикальных рынков на услуги с возможностью скорейшего возврата инвестиций и широкой кооперации с другими индустриями.

Другим примером  первичного использования при переходе к сети пятого поколения может стать обеспечение широкополосной связью  городов, пригородов и других населенных пунктов, что позволит расширить абонентскую базу для уже предоставляемых услуг и предоставить новые услуги. Это типичный сценарий для европейского рынка ( к 2020 году 50% домовладений со скоростью 100 Мбит/с) и рынка США ( к 2020 году 100% домовладений со скоростью 100 Мбит/с), где целью были поставлены задачи максимального покрытия с максимальной пропускной способностью для возможности предоставления новых услуг и постепенного замещение технологии FTTx на WTTx с учетом целесообразности.

Программы по 5G Home Access были приняты с учетом короткого TTM  и короткого периода ROI.  Причем увеличение скорости доступа планируется постепенно,  с позиционированием услуги как дополняющей волокно на первом этапе (30-100 Мбит/с), затем как самостоятельный super-broadband ( 0,5-1 Гбит/с) и потом как альтернатива  FTTx (1-5 Гбит/с).  При этом первые два этапа это фактически инвестиции в технологии беспроводного и радиодоступа, то есть  антенного  оборудования и модернизации сайтов.

Данный сценарий обеспечения широкополосной связью  может быть актуален и для России.

Третий этап перехода в область миллиметровых волн будет зависеть  от наличия оконечных устройств на рынке и спектра выделенных частот в той или иной местности.  Но этот этап, скорее всего, получит развитие в России после 2022 года.

В этой области ведется достаточно много работ по исследованию диапазонов и проектированию необходимого оборудования. Как известно, работа устройств в миллиметровом диапазоне волн имеет такую особенность, как крайне неудовлетворительное распространение сигнала, мощность которого существенно падает с удалением от базовой станции. Кроме того, интерференция сигнала может быть вызвана даже телом человека. На частотах выше 20 ГГц наблюдается очень сильный эффект экранирования элементами корпуса и пользователем. Для компенсации экранирования потребуется дублирование антенных решеток даже для одного диапазона.

Выход заключается в применении технологии MIMO (Multiple Input Multiple Output). Сейчас она уже используется в LTE и WLAN.

Для высоких частот применяется Massive MIMO – технология оптимизации приема, когда в мобильных устройствах размещено несколько антенн и сотни  в передатчике.

Разработка портативных терминалов для высоких частот также потребует больших усилий и некоторого времени. По утверждению представителя компании Texas Instrument, для создания микросхем, способных передавать данные на высоких частотах, потребуется применение новых технологий.

Таким образом, во-первых, большинство операторов сталкиваются с растущей насыщенностью рынка и пытаются найти новые источники дохода. Они одновременно испытывают ценовое давление и падение ARPU, что привело к ограничениям капитальных затрат (CAPEX). Помимо всех больших ожиданий миллиардов подключенных устройств и возможности фиксированного беспроводного доступа (WTTx), растет понимание того, как эти ожидания будут стимулировать инвестиции операторов в будущем. Для модернизации мобильных сетей (core, radio и transmission) до 5G потребуются крупные капитальные инвестиции, которые значительно превышают бюджеты, которые есть у операторов сегодня. Поэтому наиболее вероятным сценарием внедрения 5G является постепенный процесс в течение многих лет с созданием вертикальных альянсов.

Во-вторых, разработка любого стандарта это длительный и постепенный процесс. Не все характеристики и спецификации будут решены одновременно. Таким образом, Non-Standalone NR, который использует функциональность LTE, позволит операторам развернуть некоторую функциональность 5G перед заменой радио EPC и LTE.

В-третьих, при сложном и взаимосвязанном наследии любого современного оператора переход на технологию нового поколения представляет значительный риск. Отложив этот сдвиг до завершения стандарта 5G, оператору потребуется  управлять одновременными преобразованиями в нескольких частях сети. Постепенный эволюционный переход позволяет оператору  управлять рисками и сложностями, связанными с крупной модернизацией.

С точки зрения оператора 5G обещает решить многие проблемы с ограничениями спектра и мощности. Non-Standalone NR, который будет совместим с полным стандартом 5G, является подходящим способом начать пожинать плоды технологии 5G.

Такой подход также привлекателен поскольку он позволяет операторам начать постепенное развертывание 5G как технически, так и финансово. Это позволит им использовать и специфически применять необходимые технологии в различных случаях и подготовить свои будущие инвестиции в соответствии с рыночным спросом, обусловленным доступностью устройств совместимых с NR, что, вероятно, произойдет после 2020 года.

Таким образом, готовность сетей 4G и продолжающиеся инвестиции в их модернизацию – это уже инвестиции в 5G.

В небольшой статье невозможно, привести все цифры, рассмотреть все примеры, рассмотреть все аспекты перехода к сетям пятого поколения и рассмотреть все технологии и все технические решения. Однако,  исходя из анализа  мирового опыты и с учетом национальных особенностей, эволюционный путь от 4G LTE через  4G LTE Evo  к  полноценной сети  5G окажется наиболее оптимальным.