×

Наличие достаточного объема частотного спектра является необходимым условием для развития полноценных сетей LTE, а в России «частотная» проблема стоит наиболее остро. Компания J’son & Partners Consulting представляет основные результаты исследования «Частотный спектр для сетей четвертого поколения (4G): текущая ситуация и перспективы в мире и в России».

 

Диапазоны частот для LTE и практика их использования в мире

По данным GSA, на 17 октября 2013 года в 83 странах мира было запущено 222 коммерческие сети LTE, причем почти половина из этого количества сетей – в последние 12 месяцев. Как ожидается, к концу 2013 года количество стран с коммерческими сетями LTE возрастет до 93, а число самих сетей – до 260. Наиболее масштабные сети (по количеству абонентов) развернуты в США, Японии, Южной Корее и Австралии.

Большая часть сетей LTE работает в парном спектре в режиме FDD (FDD (Frequency Division Duplex) - частотный разнос входящего и исходящего канала, при котором прием и передача сигнала происходят на разных частотах), но интерес к сетям LTE TDD продолжает расти – в 18 странах мира уже развернуто 23 LTE-сети, которые поддерживают режим TDD (TDD (Time Division Duplex) - прием и передачи сигнала происходят на одной частоте, но с разделением по времени. Технология лучше всего подходит для приложений, имеющих несимметричный трафик)(из них 11 сетей поддерживают оба режима - FDD и TDD).

Всего под технологию LTE выделено более 40 диапазонов частот (bands), при этом использование спектра для LTE имеет региональные особенности. Например, в США наиболее популярными являются диапазоны 700 МГц (в основном, band 13 и band 17) и AWS (AWS band (Advanced Wireless Services band) – парные частоты в диапазонах 1710-1755 МГц (передача) и 2110-2155 МГц (прием))(1,7/2,1 ГГц), в Европе – диапазоны 1800 МГц (band 3) и 2600 МГц (band 7), в перспективе – 800 МГц (band 20). В Японии первые запуски LTE состоялись в диапазоне 800/850 МГц; 1,5 ГГц; 1,7 ГГц и 2,1 ГГц (в зависимости от оператора); также был выделен диапазон 700 МГц (APT700) для запуска будущих сетей LTE.

Большой интерес в мире связан с рефармингом частот GSM для их использования в сетях LTE. В особенности это касается диапазона 1800 МГц, а в некоторых случаях – 900 МГц. При этом большинство регуляторов одобряет технологически нейтральный подход, при котором операторы могут использовать имеющиеся у них частоты вне зависимости от конкретной технологии.

В целом, наиболее распространенным в мире диапазоном остается 1800 МГц (band 3) – его используют 43% коммерческих сетей LTE FDD. Следующие по популярности диапазоны – это 2,6 ГГц (band 7) и 800 МГц (band 20), в них работают 30% и 12% LTE-сетей, соответственно.

В условиях дефицита частот для LTE в отрасли поднимается вопрос об использовании дополнительных диапазонов частот. В июле 2013 года Консорциум 3GPP завершил стандартизацию технологии LTE для диапазона 450 МГц, что дает возможность операторам (в том числе в России), имеющим такие частоты, разворачивать сети LTE в этом диапазоне. Использование низких частот при строительстве сетей мобильной связи позволяет существенно экономить на строительстве сетей, поскольку для обеспечения покрытия одной и той же площади требуется значительно меньшее количество базовых станций, чем в случае использования высоких частот (например, 2,6 ГГц). Использование низкочастотных диапазонов (450, 700 и 800 МГц) актуально для покрытия территорий с низкой плотностью населения, где не требуется высокая емкость сетей, достигаемая при использовании высоких частот.

 

Частоты для сетей LTE в России

В России по состоянию на октябрь 2013 года в коммерческую эксплуатацию запущены сети LTE в 37 регионах. В подавляющем большинстве регионов сети запущены в парном спектре (LTE FDD) в диапазоне 2600 МГц (band 7), за исключением сетей LTE TDD - МТС в Москве (2600 МГц, band 38) и «Вайнах Телеком» в Чеченской Республике (2,3 ГГц, band 40).

Кроме того, компания «Основа Телеком» разворачивает сети LTE TDD в диапазоне 2,3 ГГц (band 40), в котором компания обладает большим частотным ресурсом - от 70 до 100 МГц, в зависимости от региона. К концу января 2014 года, согласно лицензионным требованиям, оператор должен построить и запустить сети в 40 регионах. На 3 октября 2013 года «Основа Телеком» подготовила к тестовому запуску сети в 12 регионах.

Напомним, что по итогам конкурса состоявшемся в 2012 года, «Ростелеком», МТС, «МегаФон» и «ВымпелКом» получили LTE-лицензии в нижнем (720-790 МГц, 791-862 МГц) и верхнем (2500-2690 МГц) диапазонах. Каждый из победителей получил по 2 полосы в верхнем диапазоне шириной в 10 МГц и 7,5 МГц – в нижнем. Верхний спектр частот является относительно свободным и пригодным для развития LTE-сетей, а нижний – преимущественно занят силовыми структурами и системами радионавигации и радиолокации и требует проведения конверсии.

По оценке Ассоциации региональных операторов связи (APOC), по состоянию на май 2013 года «МегаФон» и «Скартел» в совокупности контролировали около 36% спектра, доступного для построения сетей мобильного ШПД (3G, 4G) в России. Примерно одинаковым частотным ресурсом обладали «Ростелеком» (с учетом дочерней компании «Скай Линк») и МТС (24% и 23%, соответственно). На долю «ВымпелКома» пришлось оставшиеся 17% спектра. При этом, по оценке APOC, в России по тем или иным причинам не используется около до 135 МГц спектра, пригодного для LTE.

Важным событием может стать получение разрешения от регулятора использовать для развертывания сетей LTE GSM-диапазон 1800 МГц. Однако решение этого вопроса по-прежнему откладывается, главным образом из-за разногласий чиновников по поводу обязательств, накладываемых на операторов, которые планируют строить LTE в этом диапазоне. Между тем задержка внедрения принципа технологической нейтральности остается существенным сдерживающим фактором развития LTE в России.

Особенности использования верхних и нижних частот для LTE

       Развитие LTE на частоте 1800 МГц в среднем на 60% экономичнее, чем строительство сетей в
           высокочастотных диапазонах. Использование этого диапазона позволяет сократить время
           выхода технологии LTE на рынок и ускорить его развитие. В более выгодном положении
           окажутся те компании, которые смогут провести рефарминг для нижних частот 800-900 МГц,
           где развертывание сетей LTE в несколько раз дешевле, чем в диапазонах выше 2 ГГц.
       Развертывание сетей в низкочастотной области спектра более привлекательно с точки зрения
           затрат и оптимально подходит для покрытия районов с низкой плотностью населения
           (пригороды и сельские районы). Низкие частоты, по сравнению с высокими, обеспечивают
           существенно лучшее проникновение внутри зданий и большую площадь покрытия, что, с
           одной стороны, позволяет обеспечить связью большие территории, а с другой – серьезно
           ограничивает плотность базовых станций и обостряет проблему внутрисистемной интерференции.
       Высокие частоты отлично подходят для построения систем LTE в регионах с высокой
           плотностью населения, где требуются высокие скорости передачи данных. Однако если
           работать только в высокочастотном диапазоне, то неизбежно возникают проблемы с
           радиопокрытием. Фемтосоты, установленные в местах с высокой концентрацией абонентов
           (трафика) и в помещениях, помогают уменьшить «теневые» зоны в покрытии. Фемтосоты
           необходимы для улучшения покрытия сети на первых этажах зданий, в подвальных
           помещениях и на складах, а также для решения абонентских проблем, связанных с
           перегрузкой сети в часы пик.

 Возможность использовать комбинацию из двух диапазонов (высокого и низкого) - залог объемного покрытия и обеспечения необходимой емкости в местах, где трафик особенно востребован. Для улучшения покрытия внутри зданий рекомендуется использовать фемтосоты.

 

 

Перспективы частотного регулирования России

Регуляторные изменения в области назначения и использования частотного ресурса будет определять вектор развития широкополосных мобильных коммуникаций на среднесрочную и долгосрочную перспективу. Основные направления регулирования касаются нескольких ключевых вопросов:

       переход от распределения частот по частным и общим решениям и конкурсам к частотным
           аукционам;
       принятие принципа технологической нейтральности;
       возможность совместного использования частот несколькими операторами;
       правила оплаты радиочастотного спектра.

Детальные результаты исследования представлены в полной
(96 стр.) версии отчета «Частотный спектр для сетей
четвертого поколения (4G): текущая ситуация и перспективы
в мире и в России»

Содержание
Резюме
1. Диапазоны частот для LTE и практика их использования в мире
       1.1. FDD - диапазоны
       1.2. TDD - диапазоны
       1.3. Основные частотные аукционы в мире (США, Европа, развитые страны ЮВА)
              1.3.1. Состоявшиеся аукционы
              1.3.2. Будущие аукционы
       1.4. Проблема фрагментации LTE-спектра
              1.4.1. Выпуск единых устройств
              1.4.2. Единое оборудование
              1.4.3. Роуминг
       1.5. Перспективы открытия новых диапазонов под LTE
              1.5.1. 450-470 МГц
              1.5.2. 900/1800 МГц
              1.5.3. 3,5 ГГц
2. Частоты для сетей LTE в России
       2.1. Готовые для использования диапазоны
       2.2. Частоты, требующие проведения конверсии
       2.3. Частоты, требующие принятия технологической нейтральности
       2.4. Поддержка российских LTE-частот на уровне 4G-смартфонов
3. Преимущества и недостатки использования верхних и нижних частот
       3.1. Оценки капитальных и операционных затрат при построении сетей LTE в различных
              частотных диапазонах
       3.2. Задача поиска оптимального соотношения между емкостью сетей и покрытием
       3.3. Проблема покрытия внутри помещений, использование фемтосот
       3.4. Типичные стратегии использования спектра при развертывании сетей LTE
       3.5. Инновационные переходы при использовании частотного ресурса
              3.5.1. Гибридные макро/микросети
              3.5.2. Фемтосоты
              3.5.3. Комбинированные сети TDD/FDD
              3.5.4. Разгрузка трафика через сети Wi-Fi
4. Перспективы внедрения в России технологической нейтральности и совместного
    использования спектра и влияние на рынок мобильного ШПД

Приложение 1. Список сетей LTE1800, запуск которых запланирован на 2013-2015 гг
Приложение 2. Список операторов, планирующих запуск в эксплуатацию коммерческой сети TD-LTE
Приложение 3. Список компаний, упомянутых в отчете
Глоссарий

Список рисунков

Рис. 1. Распределение коммерческих сетей FDD-LTE в мире по частотам
Рис. 2. География распространения сетей LTE1800 (на май 2013 г.)
Рис. 3. География распространения запущенных в эксплуатацию TD-LTE сетей
Рис. 4. Структура частотного аукциона в Германии в 2010 г.
Рис. 5. Распределение частот по блокам на аукционе Франции в 2011 г.
Рис. 6. Распределение частоты 1800 МГц между итальянскими телеком-операторами
Рис. 7. Распределение частот в Великобритании (январь 2013 г.)
Рис. 8. Распределение коммерческих сетей LTE в Азии по частотам
Рис. 9. Распределение частот после аукциона в Гонконге в 2009 г.
Рис. 10. Распределение частот 700 МГц после аукциона в Австралии в 2013 г.
Рис. 11. Распределение частот 2500 МГц после аукциона в Австралии в 2013 г.
Рис. 12. Фрагментация LTE-спектра в мире
Рис. 13. Частоты, обладающие потенциалом для развертывания LTE-сетей, в разбивке по регионам
Рис. 14. Распределение спектра 3G и 4G у основных операторов мобильной связи России
Рис. 15. Распределение частотного ресурса среди российских операторов связи
Рис. 16. Загруженность полос частот 791-862 МГц и 2500-2690 МГц в России
Рис. 17. Пути и особенности конверсии радиочастотного спектра в России
Рис. 18. Конверсия и рефарминг спектра для внедрения новых технологий
Рис. 19. Принцип технологической нейтральности
Рис. 20. «МегаФон»: карта покрытия России сетью 4G LTE
Рис. 21. Сравнение покрытия трехсекторной БС в диапазонах 2600МГц и 800 МГц
Рис. 22. Сравнение радиопокрытия трехсекторной БС FDD и TDD LTE
Рис. 23. Организация соединения фемтосоты с сетью оператора
Рис. 24. Потенциальное сокращение затрат в результате совместного использования сети в зависимости от сценария и количества операторов-партнеров
Рис. 25. Совместная сеть двух операторов, использующих выделенные несущие частоты раздельно
Рис. 26. Стратегии управления спектром в сетях LTE с совмещенной сетью радиодоступа
Рис. 27. Схема совместного применения макросоты и пикосот
Рис. 28. Схема деления частотной полосы в комбинированной сети TD/FDD-LTE
Рис. 29. Прогноз генерации мобильного трафика в мире 2012-2017 и темпы прироста, экзабайт в месяц
Рис. 30. Необходимое число сайтов на одного оператора(шт.) в зависимости от общего спектра (МГц), доступного для оказания услуг мобильной связи
Рис. 31. Понятие технологической нейтральности в России
Рис. 32. Варианты реализации технологической нейтральности в России

Список таблиц

Табл. 1. Разбивка FDD-LTE частот по диапазонам и странам
Табл. 2. Разбивка TD-LTE частот по диапазонам и странам
Табл. 3. Наиболее популярные комбинации частот по регионам, в МГц
Табл. 4. Структура частотного аукциона в США в 2008 г.
Табл. 5. Результаты частотного аукциона в Германии в 2010 г
Табл. 6. Результаты первого этапа частотного аукциона во Франции в 2011 г.
Табл. 7. Результаты второго этапа частотного аукциона во Франции в 2011 г.
Табл. 8. Структура частотного аукциона в Испании в 2011 г.
Табл. 9. Результаты второго этапа частотного аукциона в Испании в 2011 г.
Табл. 10. Результаты частотного аукциона на 800 МГц в Италии в 2008 г.
Табл. 11. Результаты частотного аукциона в Португалии в 2011 г.
Табл. 12. Результаты частотного аукциона в Соединенном Королевстве в 2013 г.
Табл. 13. Результаты аукциона на частоты в Швеции в 2011 г.
Табл. 14. Сводная Табл. распределения «цифрового дивиденда» в Европе
Табл. 15. Результаты частотного аукциона в Южной Корее в 2011 г.
Табл. 16. Результаты частотного аукциона в Гонконге в 2012 г.
Табл. 17. Частоты, выставленные на аукцион в Китае в 2013 г.
Табл. 18. Результаты частотного аукциона в Австралии в 2013 г.
Табл. 19. Характеристика лотов предстоящего частотного аукциона в Тайване
Табл. 20. Характеристика лотов предстоящего частотного аукциона в Македонии
Табл. 21. Характеристика лотов предстоящего частотного аукциона в Чехии
Табл. 22. Возможные частотные диапазоны для LTE в мире
Табл. 23. Российские операторы LTE, июнь 2013 г.
Табл. 24. Мероприятия, направленные на освобождение диапазонов частот 800 МГц и 2,5-2,7 ГГц
Табл. 25. Смартфоны, поддерживающие 4G в России
Табл. 26. Комбинации частот для оптимального соотношения емкости и покрытия LTE сетей по регионам
Табл. 27. Преимущества и недостатки TD-LTE
Табл. 28. Построение сетей по принципу Network Sharing в мире
Табл. 29. Список операторов, запустивших гибридную сеть TDD/FDD LTE
Табл. 30. Варианты реализации технологической нейтральности в России в разрезе по диапазонам