×

J’son & Partners Consulting представляет основные результаты исследования «Перспективы развития LTE: инфраструктура, приложения и абонентская база, 2013-2018».

 

Сети LTE в мире

На начало сентября 2013 г. в 81 стране мира насчитывалось 213 коммерческих сетей LTE, к 2017 г. прогнозируется рост до 400 сетей в 120 странах мира. Число абонентов, как ожидается, вырастет со 100 млн в мае 2013 г. до 900 млн к концу 2017 г.

 

 

На долю 5 стран (США, Канада, Япония, Южная Корея, Австралия) пришлось около 90% LTE-подключений. Крупнейший в мире LTE-оператор Verizon Wireless обслуживал в конце 3 квартала 2013 г. в США около 36 млн 4G-подключений, в тройку лидеров по абонентской базе входят также японский оператор NTT DoCoMo (более 20 млн LTE-подключений) и SK Telecom (Южная Корея) с 11 млн LTE-абонентов.

 

 

По оценке IHS iSuppli, в 2012 г. общие затраты операторов на LTE-инфраструктуру оценивались в $8,7 млрд, в 2013 г., по прогнозам, увеличатся до $24,3 млрд, а в 2015 г. - до $36,1 млрд.

 

 

Одним из средств «мягкого» перехода на новую технологию мобильной связи, которое позволяет наиболее рационально использовать имеющиеся ресурсы, является применение концепции самоорганизующихся сетей (SON, Self Operation Network). SON позволяют сократить OPEX и CAPEX за счет автоматизации процессов: конфигурации базовых станций, оптимизации и восстановления сети. В России элементы SON внедрены на коммерческой сети Yota Networks.

 

Приложения LTE

Сети LTE позволят внедрить ряд перспективных приложений, которые затруднительны или даже невозможны на сетях предыдущих поколений – «расширенные мультимедийные услуги» (Rich Communication Service, RCS), широковещательное потоковое вещание eMBMS, LTE-Direct, приложения в сфере общественной безопасности и пр.

 

Вместе с тем, для вывода таких приложений на рынок его участникам предстоит решить ряд принципиальных вопросов. В частности, для эффективного запуска RCS (бренд Joyn) операторам предстоит обеспечить RCS-интерконнект (это удалось сделать испанским операторам Vodafone, Telefonica и Orange) - для того, чтобы услугой могли воспользоваться абоненты всех операторов. Более сложная задача – убедить ключевых производителей устройств обеспечить поддержку RCS на смартфонах. Всего в мире RCS запустили 16 операторов, еще 67 публично анонсировали намерение о запуске этого сервиса. В феврале 2013 г. южнокорейский оператор SK Telecom заявлял об 1 млн пользователей Joyn спустя 50 дней после запуска услуги.

 

Технология LTE Direct, которая разрабатывается производителем чипсетов Qualcomm, использует совместимые с общими спецификациями LTE протоколы и частоты для прямой связи между устройствами (Device-to-Device communication). LTE Direct может оказаться полезной при недоступности или неработоспособности сетевого оборудования и базовых станций, поэтому один из наиболее вероятных потребителей этой технологии – экстренные службы. По оценке Signals and Systems International, к 2017 г. в мире будет развернуто до 80 тыс. базовых станций для систем общественной безопасности, из которых более половины придется на США.

 

 

Одним из возможных путей решения проблемы быстрого роста трафика в мобильных сетях может стать использование усовершенствованной технологии многопотоковой трансляции мультимедийного контента (evolved Multimedia Broadcast/Multicast Service, eMBMS). Технология eMBMS использует LTE-сети для передачи видео высокого разрешения (HD) одновременно большему количеству абонентов на порядок быстрее, чем это можно сделать с помощью традиционного цифрового мультимедийного вещания (DMB). eMBMS повышает эффективность сети, улучшая качество сервиса при передаче большого объема мультимедийного контента, например, при прямой трансляции концертов, футбольных матчей и т.д. Важным преимуществом технологии является то, что операторы смогут использовать уже имеющийся у них частотный спектр, а абонентам не придется покупать специальные устройства. Оператор Verizon Wireless планирует запустить eMBMS в коммерческую эксплуатацию уже в 2014 г., а оператор Telstra из Австралии скоро приступит к ее тестированию.

 

Использование LTE на вертикальных рынках

Планируется активно использовать технологию LTE в различных отраслях экономики – в промышленном секторе, сельском хозяйстве, строительстве, здравоохранении и пр., а также в сегменте общественной безопасности:

 

Добывающая промышленность. Texas Energy Network (TEN), поставщик услуг связи для нефтяной и газовой промышленности США, приобрел частотный спектр в диапазоне 700 МГц в районах Техаса для повышения качества своих сервисов, основанных на LTE: удаленный сбор и анализ данных о бурении, отчеты из добывающих скважин и о производительности оборудования в реальном времени, централизованный экспертный анализ и устранение неполадок и пр.

 

Строительные компании. Для управления рабочим процессом часто используются мобильные приложения на планшетных ПК. 71% опрошенных руководителей в США подчеркнули, что такие приложения помогли им увеличить производительность и сократить затраты на персонал.

 

Электроэнергетика. Предприятиям электроэнергетики выгодно использовать оптические технологии в наиболее плотно населенных областях. Однако в сельских районах с низкой плотностью населения инвестиции в оптоволокно не окупаются, компаниям имеет смысл использовать LTE для поддержки SmartGrid, M2M, передачи трафика и пр.

 

Сельское хозяйство. Подразделение Министерства сельского хозяйства США осуществляет кредитование операторов сотовой связи (например, O2 Secure Wireless), развертывающих LTE сети в сельской местности. Еще в 2010 г. была запущена программа внедрения LTE в сельских районах страны. В России регулятор рассматривает возможность наложения дополнительных обязательств на операторов, желающих развивать LTE на частотах 1800 МГц – в частности по обеспечению развертывания сетей 4G в малых населенных пунктах. Не исключено, что для построения сетей LTE в удаленных и малонаселенных районах страны будет использован диапазон 450 МГц.

 

Здравоохранение. Некоторые госпитали США практикуют телемедицину для обеспечения неотложной помощи в пригородах и сельской местности. LTE, в частности, используется для проведения видеоконференций пациентов с медучреждениями для удаленного обследования.

 

Образование. В 2011 г. компании Deutsche Telekom и Nokia Siemens Networks продемонстрировали возможности LTE применительно к учащимся в сельских школах и отдаленных районах. Инициатива Flying Classroom – проект NSN в рамках программы корпоративной и социальной ответственности. Программа позволяет принимать участие в видеозвонках и удаленном обмене заданиями с учителями и школами-партнерами. В России операторы, выигравшие на аукционе LTE-лицензии, обязаны обеспечить работу LTE-сетей во всех школах и вузах страны со скоростью от 1 Мбит/с.

 

Правительство, оборона и национальная безопасность. В 2012 г. правительство США выделило частоты в диапазоне 700 МГц оператору в сфере национальной и общественной безопасности (NSPS) FirstNet с целью оказания таких услуг на базе LTE. В армии Германии подразделением Cassidian Европейского аэрокосмического оборонного концерна (EADS) было внедрено оборудование, работающее в двух режимах: TETRA и LTE.

 

Специализированные решения для вертикальных рынков появляются и в России. В марте 2013 г. компания «Телум» представила технологическое LTE-решение для промышленных компаний на основе малых сот, которые работают по принципу самоорганизации. В октябре 2013 г. компания «Гиперком» приступила к разработке промышленных LTE-модемов.

 

Бизнес-модели и перспективы развития

Несмотря на улучшенные показатели, сети LTE и LTE-Advanced ждет постепенное внедрение. Основной тренд – плавный переход от сетей 3G/HSPA, которые демонстрируют почти столь же высокие эксплуатационные характеристики, как и LTE, во многих сферах и областях применения. Преимуществами сетей 3G является зрелость технологии, широкое использование, развитая экосистема устройств, поддержка традиционных услуг (голос, SMS). В то время как основными недостатками сетей LTE на данном этапе является недостаточная поддержка голосовых услуг и SMS, сильная фрагментация спектра и связанные с этим проблемы международного роуминга, недостаточно развитого модельного ряда абонентских устройств и пр. Тем не менее, эти проблемы постепенно решаются, и операторы во всем мире инвестируют в LTE в надежде получить новые источники доходов, усилить ценность своего бренда и расширить пропускную способность своих существующих сетей. Для компаний, не относящихся к операторам мобильной связи, внедрение LTE является одним из немногих путей войти на быстро растущий рынок мобильного ШПД.

 

 

На данном этапе развертывания сетей LTE операторы предоставляют свои услуги по трем различным моделям:

 

       Технологии LTE/LTE-Advanced позволяют операторам расширить пропускную способность 3G-сети, емкости которой, как правило, не хватает для обеспечения приемлемого уровня качества сервиса (QoS). Запуск 4G может способствовать увеличению лояльности пользователей и снижению оттока абонентов в условиях высоко конкурентного рынка.
       Услуги на базе 3G/4G LTE позиционируются как альтернатива проводному DSL-соединению, как автономные услуги премиального класса. Примером является MVNO-проект FreedomPop (США), ориентированный только на услуги мобильной передачи данных сети на основе сетей 3G, WiMAX и LTE.
       Обеспечение ШПД в удаленных и труднодоступных местах, в сельской местности. Как правило, такие программы полностью или частично финансируются из госбюджета. Примером такого проекта является запуск сети LTE TDD в диапазоне 2,3 ГГц в Австралии государственной корпорацией NBN Co для обслуживания сельских районов с использованием бизнес-модели виртуальных операторов (MVNO).

 

В последнее время появляются также новые бизнес-модели, связанные, например, с использованием фемтосот. Так, модель FaaS (Femto as a Service) позволяет операторам развернуть собственную сеть малых сот без существенных инвестиций и необходимости иметь собственный фемтошлюз.

В среднесрочной перспективе (5-6 лет) крупнейшим российским операторам мобильной связи предстоит не только построить сети 4G в соответствии с лицензионными требованиями и собственными инвестиционным планами, но и найти эффективные способы монетизации сетей LTE для предотвращения потери доходов за счет возрастания популярности мобильных OTT-сервисов, усиления давления со стороны регулятора и возможного ухудшения экономической ситуации. Основными задачами операторов на ближайшую перспективу станет решение проблемы передачи голоса в сетях LTE (VoLTE), консолидация усилий по созданию межоператорской системы альтернативных коммуникаций (RCS или аналог), внедрение малых сот для обеспечения покрытия внутри зданий, решение проблем международного LTE-роуминга, рост проникновения смартфонов на своих сетях и поиск перспективных приложений как для массового, так и для вертикальных рынков.

 

Детальные результаты исследования «Перспективы развития LTE:
инфраструктура, приложения и абонентская база, 2013-2018» представлены в
полной версии отчета (148 стр.)

 

Содержание

 

Введение

Резюме
1. Сотовая связь четвертого поколения (4G) по технологии LTE
       1.1. Технология LTE
       1.2. FDD LTE
       1.3. TDD LTE (TD-LTE)
       1.4. LTE Advanced
       1.5. Элементы инфраструктуры и обзор архитектуры LTE
       1.6. Элементы инфраструктуры и сетевая архитектура LTE E-UTRAN
              1.6.1. Унифицированные выносные радиомодули LTE
              1.6.2. Базовая станция LTE
              1.6.3. Фемтосоты LTE
              1.6.4. Схема антенн LTE
              1.6.5. Инфраструктура сети радиодоступа (RAN) и повторное использование частот в LTE
       1.7. Элементы инфраструктуры и обзор архитектуры расширенной пакетной опорной сети LTE (EPC)
              1.7.1. Обслуживающий и пакетный шлюз (Serving and Packet Gateway)
              1.7.2. Узел управления мобильностью (Mobility Management Entity, MME)
              1.7.3. Узел управления качеством и начислением платы (Policy and Charging Rules Function, PCRF)
              1.7.4. Подсистема мультимедиа IP (IMS)
              1.7.5. EPC и повторное использование оборудования опорной сети
       1.8. Решения для транспортной сети LTE
              1.8.1. Требования к транспортной сети LTE
              1.8.2. Технология Ethernet операторского класса
              1.8.3. Волоконно-оптические транспортные сети
              1.8.4. Микроволновые транспортные сети (РРЛ)
              1.8.5. Влияние фемтосот на транспортную сеть
                     1.8.5.1. Безопасность в транспортной сети
                     1.8.5.2. Использование TDD LTE
2. Самоорганизующиеся сети (SON)
       2.1. Введение
       2.2. Зачем сети SON нужны LTE?
              2.2.1. Стандарт IEEE 802.16
              2.2.2. Стандарты SON NGMN
              2.2.3. Категории SON и примеры использования
              2.2.4. Распределенная самоорганизирующаяся структура
              2.2.5. Совместная ретрансляция (Cooperative Relaying, CR) в SON
              2.2.6. Служебная обратная связь (Feedback Overhead) в SON
              2.2.7. Предварительное кодирование в SON (Codebook-Based Pre-coding in SON)
              2.2.8. Задержка обратной связи в SON
       2.3. Внедрение SON
       2.4. Стадии реализации SON
              2.4.1. Автоматическая конфигурация
                     2.4.1.1. Автоматическая конфигурация исходных параметров радиопередачи
                     2.4.1.2. Автоматическое определение соседей (Automatic neighbour relation, ANR)
                     2.4.1.3. Автоматическое управление подключениями
              2.4.2. Автоматическая оптимизация
                     2.4.2.1. Оптимизация устойчивости
                     2.4.2.2. Балансировка загрузки
                     2.4.2.3. Энергосбережение
                     2.4.2.4. Оптимизация покрытия и качества
                     2.4.2.5. RACH оптимизация
              2.4.3. Автоматическое восстановление
              2.4.4. Задачи самовосстановления
                     2.4.4.1. «Деградация» соты
                     2.4.4.2. Компенсации при отключении сот
              2.4.5. Фазы инсталляции
3. Приложения LTE
       3.1. VoLTE
              3.1.1. VoLTE и IMS
              3.1.2. Проблемы внедрения VoLTE
                     3.1.2.1. Влияние зоны покрытия сетей
                     3.1.2.2. Наличие абонентских устройств
                     3.1.2.3. Необходимость сохранения существующей функциональности в части голосовых
                                  услуг и передачи сообщений
                     3.1.2.4. Высокая стоимость внедрения и защита инвестиций в существующие сети
                     3.1.2.5. Несовместимость оборудования, интеграция на уровне ядра сети
                     3.1.2.6. Поддержка службы E911
                     3.1.2.7. Другие ограничения
              3.1.3. Прогнозы
                     3.1.3.1. По количеству пользователей VoLTE в мире
                     3.1.3.2. По объему рынка оборудования VoLTE в мире
       3.2. Видео
              3.2.1. Кейсы
              3.2.2. eMBMS
       3.3. RCS
              3.3.1. Определение, набор услуг, и основные спецификации RCS
Таблица 6. Основные спецификации RCS и набор услуг
              3.3.2. Предпосылки для появления и развития RCS
              3.3.3. Основные тенденции
       3.4. Общественная безопасность
       3.5. LTE Direct
4. Стратегии развертывания сети LTE
       4.1. Стратегия в отношении сетей 3G
       4.2. Совместное использование сетей (Network Sharing)
              4.2.1. Совместное использование сети радиодоступа (RAN Sharing)
              4.2.2. Совместное использование лицензированного спектра (Licensed Spectrum Sharing)
       4.3. LTE-устройства
       4.4. Стратегии архитектуры сети LTE
              4.4.1. Малые соты (Small Cells)
              4.4.2. LTE и IMS
                     4.4.2.1. Краткая характеристика технологии
                     4.4.2.2. IMS и реализация голосовых услуг в сетях LTE (VoLTE)
5. Перспективы развития сетей LTE
       5.1. Устройства и абоненты
       5.2. Новые парадигмы
       5.3. Новые бизнес-модели
       5.4. Новые приложения
              5.4.1. Сельское хозяйство
              5.4.2. Строительные компании
              5.4.3. Здравоохранение
              5.4.4. Коммуникации и электроэнергетика (SmartGrid)
              5.4.5. Добывающая промышленность: нефть, газ, полезные ископаемые
              5.4.6. Образование, компании дистанционного обучения
              5.4.7. Правительство, оборона и национальная безопасность
       5.5. Риски для оператора
       5.6. Возможности для оператора
       5.7. Новые игроки на рынке
              5.7.1. MVNO
                     5.7.1.1. FreedomPop
                     5.7.1.2. Asahinet
                     5.7.1.3. Rakuten
                     5.7.1.4. Exetel
              5.7.2. Компании, специализирующиеся на сокращении OPEX
              5.7.3. Службы безопасности и мобильная медицина
              5.7.4. M2M и телематика
              5.7.5. Облачные сервисы
              5.7.6. Безопасность
Выводы и рекомендации
Приложения
Приложение 1. Список компаний, упомянутых в отчете
Приложение 2. Список диапазонов сетей LTE в мире
Приложение 3. Количество базовых станций LTE по регионам России

 

Список рисунков

Рис. 1. Количество коммерческих сетей и абонентов LTE в мире, 2012-2017
Рис. 2. Структура рынка LTE в 2010-2015 гг.
Рис. 3. Объем мирового рынка LTE-оборудования 2012-2016
Рис. 4. Доля соединений через TD-LTE и FDD-LTE сети
Рис. 5. Прогноз абонентской базы TDD-LTE в мире, 2010-2016
Рис. 6. Распределение абонентской базы TDD-LTE по регионам мира, 2012
Рис. 7. Прогноз абонентской базы LTE-Advanced по регионам мире на 2018 г.
Рис. 8. Архитектуры сетей радиодоступа RAN для передачи трафика в сетях 2G, 3G и LTE
Рис. 9. Основные компоненты архитектуры LTE/SAE
Рис. 10. Капитальные затраты операторов на инфраструктуру LTE, $млрд, 2010-2015 гг
Рис. 11. Базовая станция eNodeB в сети LTE
Рис. 12. Первая в мире фемтосота LTE с поддержкой Wi-Fi
Рис. 13. Схема работы антенны MIMO 2x2
Рис. 14. Схема работы антенны MIMO 2x2 с 3G и 4G станциями
Рис. 15. Инфраструктура E-UTRAN
Рис. 16. Инвестиции в E-UTRAN и EPC
Рис. 17. Архитектура LTE/EPC
Рис. 18. Транспортный слой сети LTE
Рис. 19 Ethernet vs PDH: стоимость годового обслуживания мобильной транспортной сети, $, прогноз
Рис. 20. Рынок SON в 2011-2016 гг., $ млрд
Рис. 21. Типичные составляющие OPEX мобильного оператора
Рис. 22. Основные драйверы использования SON для операторов
Рис. 23. Схема самоорганизации в SON
Рис. 24. Автоматическое определение соседей
Рис. 25 Фазы инсталляции
Рис. 26. Число абонентов LTE (млн) у операторов мира, 1H 2012 г.
Рис. 27. Детализированная схема EPC с сетями доступа и элементами IMS
Рис. 28. Одно из решений для Е911 в VoLTE
Рис. 29. Сравнение энергопотребления для режимов CDMA и VoLTE
Рис. 30. Состав абонентской базы мобильный сетей к 2016 г.
Рис. 31. Состав абонентской базы мобильный сетей к 2016 г. (OTT и VoLTE)
Рис. 32. Доли контента разного типа в сетях 3G и 4G
Рис. 33. Изменение потребления по типам мобильного контента, 2012-2018 гг.
Рис. 34. Бренд проекта JOYN
Рис. 35. Основные услуги, доступные согласно версии RCS 5.0
Рис. 36. Ежегодные потери сотовых операторов за счет отправки сообщений через ОТТ-сервисы, 2010-2016
Рис. 37. Доля доходов от передачи сообщений в общих доходах операторов Западной Европы, 2009 - 2017
Рис. 38. Основные причины пользования ОТТ-сервисов мгновенных сообщений, в % от количества опрошенных
Рис. 39. Количество просмотров видеоконтента на мобильных устройствах (телефоны, планшеты) в США, подключенных к сетям широкополосного интернета в 2010 и 2012 гг, в % от опрошенных
Рис. 40. Распространение услуг RCS в 2011 и 2013 г, в разбивке по местонахождению подписчиков, в %
Рис. 41. Прогноз числа базовых станций в сфере общественной безопасности
Рис. 42. Прогноз числа абонентов-специалистов быстрого реагирования, 2011-2017, тыс. человек
Рис. 43. Покрытие населения в зависимости от типа сети, 2012-2018 гг.
Рис. 44. Динамика темпа роста и количество сетей HSPA в мире, 2005 – 2013 гг.
Рис. 45. Совместное использование сети радиодоступа
Рис. 46. Аргументы «за» и «против» индивидуального и совместного использования спектра
Рис. 47. Совместное использование лицензированного частотного спектра, сети радиодоступа и пассивного оборудования
Рис. 48. Изменение ARPU KT Telecom до и после запуска LTE, южнокорейские воны
Рис. 49. Изменение абонентской базы и числа пользователей смартфонов KT Telecom в 2011-2012 гг, в тыс.
Рис. 50. Изменение абонентской базы сети LTE и числа пользователей LTE смартфонов KT Telecom в 2011-2012 гг., в тыс.
Рис. 51. Виды «малых сот» (small cells) и типичный радиус действия по сравнению с макросотами
Рис. 52. Типовые сферы использования «малых сот» и иерархия сетей
Рис. 53. Технологии беспроводных сетей, для развития которых необходимы малые соты в период с 2012 по 2016 гг.
Рис. 54. Прогноз развертывания малых сот в мире, 2011-2016 гг.
Рис. 55. Схемы IMS (справа) и не-IMS системы (слева)
Рис. 56. Базовая архитектура VoLTE, основанная на сети IMS
Рис. 57. Рост объявлений о создании устройств с поддержкой LTE
Рис. 58. Количество сертифицированных устройств LTE по спектрам
Рис. 59. Количество сертифицированных в нескольких полосах (bands) устройств LTE
Рис. 60. Количество устройств с поддержкой LTE1800, март 2013 г.
Рис. 61. Количество сертифицированных устройств LTE, март 2013 г.
Рис. 62. Прогноз абонентской базы LTE-FDD и LTE-TDD, 2011-2017 гг.
Рис. 63. Причины развернуть сети LTE
Рис. 64. Голосовой трафик мобильной связи в мире, в трлн мин., 2008-2012 гг.
Рис. 65. Использование SMS в мире, в млрд шт., 2008-2012 гг.
Рис. 66. Мобильный трафик, ПБ в месяц
Рис. 67. Прогноз изменения долей прибыли в доходах операторов, 2012-2016 гг.
Рис. 68. Прогноз числа смартфонов c поддержкой VoLTE
Рис. 69. Использование радиоресурсов
Рис. 70. Прогноз изменения количества подключений через мобильный ШПД, 2011-2017, млн

Список таблиц

Табл. 1. Крупнейшие операторы LTE в мире по количеству абонентов
Табл. 2. Основные преимущества и недостатки TD-LTE
Табл. 3. Пиковые значения скорости передачи данных и спектральной эффективности в LTE и LTE-Advanced
Табл. 4. Средние значения спектральной эффективности и пропускной способности на границы соты в LTE и LTE-Advanced
Табл. 5. Коммерческие сети LTE с поддержкой VoLTE
Табл. 6. Основные спецификации RCS и набор услуг
Табл. 7. Основные достоинства и недостатки совместного использования сети радиодоступа (RAN)