Выживет ли Wi-Fi в мире 5G?13.06.2018 02:26

«Wi-Fi очень скоро умрет» — так называется интервью топ-менеджера крупного мобильного оператора. Этот тезис рынок неоднократно слышал от представителей сотовых операторов. В более общем виде мысль эта звучит скорее так:»5G гораздо быстрее Wi-Fi, а значит, скоро Wi-Fi станет невостребованным».

Несмотря на кажущуюся логичность, этот тезис построен на искусственном противопоставлении родственных по сути, но различных по моделям применения технологий. Чтобы понять, о чем идет речь, нужно вспомнить (и в принципе знать) что такое 5G и что такое Wi-Fi.

5G: теория…

5G — новое поколение стандартов 3GPP, которое сейчас описывается как революция в телекоммуникациях. Аналогичный взгляд в отношении 4G в свое время был, пожалуй, более оправдан. 4G в сравнении с 3G нес рост примерно на порядок доступной абонентам скорости связи, абсолютно новый радиоинтерфейс, новую архитектуру опорной сети и массу новых возможностей для операторов и абонентов. В случае 5G радикальных нововведений тоже много, но результат для обычных мобильных абонентов будет гораздо менее впечатляющим. 5G — это набор стандартов, которые будут использоваться для строительства трех разных видов cетей: для интернета вещей (в основном, на частотах ниже 1 ГГц), для обычных абонентов (1 — 6 ГГц) и для очень высоких скоростей передачи данных (миллиметровые диапазоны). Основные революционные нововведения 5G касаются первого и третьего типа сетей. А вот от второго, который и будет доступен для широких масс абонентов в обозримый срок, не стоит ожидать большого изменения пользовательского опыта.

Существуют только два способа увеличить скорость передачи данных в сотовой сети: расширить частотный интервал, который сеть может использовать, и увеличить объем данных, который сеть может передать в одном и том же интервале частот в секунду.

Свободных частот ниже 6 ГГц очень мало (а частоты выше совсем не подходят для организации сплошного покрытия), и для 5G тоже нет их волшебного источника. Какой-то частотный ресурс выделят, конечно, но не очень большой. 5G умеет работать, объединяя разрозненные частотные полосы (и даже используя полосы Wi-Fi одновременно с Wi-Fi-сетями), но это умеет и 4G. Кратного прироста скорости тут не будет.

Повысить эффективность использования спектра «в лоб» (за счет хитрой модуляции) уже плохо получается, так как близок ее физический предел. Если нельзя в одной полосе частот передать больше данных, логично использовать эту полосу много раз (чем больше, тем лучше). Самый очевидный и давно придуманный способ — это поделить абонентов на группы (по их географическому положению) и каждой группе дать свою соту. Все соты могут работать в одном и том же небольшом наборе частот, тем самым, удается получить многократное повторное использование одного и того же спектра. Чем больше сот, тем эффективнее применяется спектр, но при этом резко растет стоимость сети и возникает много технических сложностей, с которыми 5G умеет справляться лучше, чем 4G. Но не так давно, в период массового строительства 4G, рынок уже ожидал взрывного роста потребления малых сот. Этого так и не случилось. Малые соты применяются, но основное покрытие по-прежнему формируется секторами макро-сот. Главная причина здесь экономическая — рост трафика в сотовых сетях (что бы ни говорили об этом сотовые операторы) в последнее десятилетие происходил, хотя и интенсивно, но гораздо медленнее, чем ожидали в эпоху начальных инвестиций в 4G. Широкое внедрение малых сот в городах оказалось экономически невыгодным и пока не очень понятно, как 5G сможет повлиять на этот факт.

Есть и более хитрый способ переиспользования частотного ресурса, это передача нескольких независимых потоков данных в одном частотном диапазоне, за счет формирования разных путей прохождения этих потоков данных в пространстве (общее название таких технологий — MIMO). 5G очень сильно продвинулся по этой части в сравнении с 4G. За счет этого в сети 5G смогут одновременно обслуживаться намного больше абонентов, то есть, вырастет емкость сети. Но на скорость связи для каждого конкретного абонента эта технология влияет куда слабее.

Другие два типа сетей 5G к формированию абонентского опыта в ближайшие 5–7 лет не будут иметь отношения. Сети для интернета вещей, главная надежда для бизнеса сотовых операторов, могут обеспечить технологический прорыв во многих отраслях, но не будут обслуживать обычных абонентов. Сети в миллиметровых диапазонах будут способны передавать данные на сверхвысокой скорости (десятки гигабит в секунду), но по целому ряду технических причин еще много лет не будут широко доступны мобильным абонентам.

…и практика

Строительство сетей 5G будет приводить к заметному, но отнюдь не революционному росту скорости передачи данных. Скорее 5G будет восприниматься как несколько улучшенный 4G. Но даже для достижения этого весьма ограниченного эффекта сотовым операторам придется ставить больше базовых станций, подключать их к сетям передачи данных с увеличенной пропускной способностью, использовать более сложные и дорогие антенные системы и получать больше спектра. Никакой магии, нужны большие инвестиции. А инвестиции делаются туда, где есть бизнес. Пока непонятно, зачем операторам инвестировать огромные средства в массовый сегмент 5G в стандартных диапазонах частот. Бизнес-кейса для строительства 5G со сплошным покрытием и высокой емкостью пока нет. Внутри зданий ситуация примерно такая же. Строительство сетей 5G внутри помещений не даст абонентам ничего существенного сверх того, что уже сегодня можно получить с использованием 4G. Поэтому и ситуация с инвестициями 5G внутри помещений (где более 70% мобильного трафика передается через сети Wi-Fi) принципиально не изменится.

Why-Fi?

Представление о Wi-Fi, как о технологии, во многом формируется опытом использования публичных сетей, устроенных достаточно просто. Между тем, современный Wi-Fi в области передачи данных способен практически на все то же, на что способны сотовые сети. Wi-Fi поддерживает мобильность, непрерывность покрытия, обслуживание движущихся абонентов, автоматическую авторизацию в сети и даже роуминг с сотовыми сетями.

Нужно подчеркнуть, что Wi-Fi развивается параллельным курсом с развитием сотовых сетей. За последние 10 лет, как и в сотовой связи, произошла одна смена поколений Wi-Fi-стандартов. Современный 802.11ac уже практически вытеснил из продуктовых линеек производителей стандарт 802.11n, принятый в сентябре 2009 г. Но если в сотовой связи замена стандартов сопровождается очень значительными преобразованиями, то у Wi-Fi все гораздо более гладко — обратная совместимость есть у поколений оборудования, существующих минимум пару десятков лет.

Как и 5G, Wi-Fi развивают не только в привычном условном диапазоне 1 — 6 ГГц. Уже давно есть свой стандарт миллиметрового диапазона — 802.11ad — для высокоскоростной связи в прямой видимости. Ему на смену идет стандарт 802.11ay, в котором теоретическая пиковая скорость передачи данных достигает колоссальных 176 Гбит/с — почти на порядок больше, чем в 5G. А новый стандарт 802.11ah описывает связь для интернета вещей в диапазоне 900 МГц. Хорошо видно, что идеология развития стандартов очень близка, и три описанных выше типа сетей 5G формируются и в мире Wi-Fi.

Текущее поколение стандарта 802.11ac (Wave 2), позволяет получать реально достижимые пиковые скорости передачи данных до 1,5 Гбит/с. В существующих Wi-Fiсетях высокого качества (такие есть) абоненты в реальных условиях получают средние скорости доступа 100–200 Мбит/с. Сравните это с реальными цифрами в сетях LTE. Новые стандарты 802.11ac Wave 3 и 802.11ax улучшит эти показатели в несколько раз в ближайшие 2–3 года и уже их надо будет сравнивать с 5G.

Посмотрев на эти цифры, логично задать вопрос –, а почему, собственно, считается, что »5G быстрее»? Теоретически достижимые максимальные скорости передачи данных в сетях 5G и сетях Wi-Fi вполне сравнимы. Более того, 5G не будет быстрее Wi-Fi: в новых стандартах Wi-Fi для 5 ГГц пиковые скорости выше, чем в 5G стандартных диапазонов, в зависимости от наличия частотного ресурса, а в миллиметровых диапазонах будут намного выше. Но на самом деле, это не так важно.

Основное отличие между сотовыми сетями и Wi-Fi состоит не в скорости передачи данных, а в моделях использования. Сотовые сети предназначены для массового обслуживания огромного количества абонентов, причем несут в своем дизайне унаследованный груз базовых услуг — «голос», SMS и передачу данных. Операторы вынуждены строить сети, чтобы обеспечить единый пользовательский опыт, поддержку всех стандартов и по возможности всех частотных диапазонов, везде, где имеется покрытие сети, в любых условиях — в чистом поле и в плотной городской застройке, в зданиях и на открытом воздухе.

Wi-Fi исходно и по сей день — технология, построенная вокруг только одной базовой услуги — передачи данных. При этом набор дополнительных сервисов у Wi-Fi сильно отличается от сотовых сетей, во многом благодаря отсутствию необходимости заключения договора и наличия сим-карты. Многие из них доступны только в таких сетях: показ рекламы при подключении, гиперлокальная реклама и аналитика, кратковременный платный доступ для туристов с мгновенной активацией. Кроме того, благодаря нейтральности Wi-Fi по отношению к мобильным сетям, возможны оффлоадинг трафика, Wi-Fi Calling и международный роуминг для абонентов всех операторов сотовой связи и любых операторов Wi-Fi.

В идеологии Wi-Fi отсутствует единая опорная сеть, которая в случае сотовой связи обязательно есть и довольно сложна. Каждый сегмент Wi-Fi может строиться независимо и при этом управляться централизованно одним оператором связи. Важное отличие и в том, что диапазоны, в которых работает Wi-Fi, либо не требуют лицензий и разрешений, либо имеют существенно упрощенный порядок лицензирования и меньшую стоимость частотного ресурса, по сравнению с частотами для сотовой связи. За счет всего вышесказанного сети Wi-Fi гораздо дешевле в расчете на одного абонента, а их модели монетизации намного разнообразнее. Как бы ни менялась технология сотовой связи, там, где целесообразно использовать Wi-Fi (в основном внутри зданий, но не только), Wi-Fi всегда выгоднее для оператора и абонентов.

Мир как альтернатива войне

Сотовых операторов беспокоит наличие публичных сетей Wi-Fi вовсе не потому, что их уровень качества, удобства использования и безопасности ниже, чем у сотовой связи, а потому, что они бесплатны. Поскольку сотовые операторы так и не научились зарабатывать всерьез на чем-то, кроме трафика, наличие бесплатной, пусть даже и менее качественной альтернативы их сетям для них неприемлемо. А уж такой, через которую идет основной объем мобильного трафика и подавно.

Рынок давно предлагает альтернативу вражде между сотовой связью и Wi-Fi, заключающуюся в выгрузке трафика сотовых абонентов в сети Wi-Fi (Wi-Fi Offload) в автоматическом, прозрачном для пользователя режиме. Абонент может даже не знать, через какую сеть идет в данный момент его трафик. Есть много видов и технологий Wi-Fi Offload (например, очень популярный Wi-Fi Calling), и все чаще операторы во всем мире их применяют. По мере появления современных и качественных сегментов сетей Wi-Fi, они становятся естественной альтернативой строительству или расширению сотовых сетей при росте трафика или смене поколений.

Процесс формирования кооперации между сотовыми сетями и Wi-Fi в России идет очень плохо. На мой взгляд, причиной этого является практическое отсутствие действительно качественных, соответствующих стандартам и хорошо эксплуатируемых сетей Wi-Fi. Здесь имеется проблема курицы и яйца. Чтобы построить качественную сеть Wi-Fi в зоне, где много абонентов, нужно инвестировать существенные средства (которые, хотя и значительно ниже соответствующих расходов сотовых операторов, но тоже вполне материальны). Чтобы инвестировать, нужно иметь бизнес-кейс, то есть, уметь зарабатывать на этой сети. Но зарабатывать на публичных бесплатных сетях Wi-Fi практически никто не умеет. В итоге публичные сети Wi-Fi в массе своей строятся при наличии прямого заказчика и внешнего финансирования, для решения любых задач (удобство для посетителей, безопасность и т.д.), кроме коммерческих. А значит, такие сети проектируются для максимальной экономии при сохранении допустимого качества. Накопившийся опыт использования таких «дешевых» сетей, в свою очередь, привел к формированию стереотипа о низком качестве Wi-Fi как технологии.

На самом деле, в своей нише и при качественном проектировании, строительстве и эксплуатации, Wi-Fi всегда мог обеспечивать пользовательский опыт не хуже сотовой связи, но за меньшие деньги. Это его свойство никуда не денется и при появлении 5G.

Михаил Миньковский, технический директор «МаксимаТелеком»

Полный текст статьи читайте на CNews