Некоторые аспекты реализации в Украине технологической нейтральности и частотного рефарминга

Наметившаяся в последние годы общемировая тенденция ограничений в использовании системами мобильной связи радиочастотного ресурса (РЧР), вызванная, с одной стороны, постоянно растущей конкуренцией между технологиями радиодоступа, а с другой — бурным ростом числа смартфонов и активным проникновением высокоскоростных сервисных приложений, вынуждает международные регуляторные органы и национальные администрации связи искать новые подходы к повышению эффективности задействования РЧР. Одним из действенных методов является обеспечение Принципа технологической нейтральности, положенного в основу общеевропейской политики регулирования использования частотного спектра. В Украине также продолжается дискуссия о поисках правильных путей обеспечения технологической нейтральности. Поиску ответов на некоторые из возникающих в этой связи вопросов и посвящена настоящая статья.

В виду активного освещения тематик технологической нейтрального и частотного рефарминга в специализированной прессе и наличия значительного количества материалов, касающихся технологических аспектов их реализации, мы в статье ограничимся общим стратегическим анализом и прогнозированием.

Общие регуляторные принципы технологической нейтральности

До недавнего времени краеугольным камнем европейской политики по регулированию использования РЧР являлась гармонизация, т.е. жесткое закрепление за каждой из радиотехнологий отдельных участков спектра. Однако стремительное развитие радиотехнологий и появление новых сервисов привело к необходимости изменения этой директивной модели управления спектром и переходу к концепции гибкого регулирования использования РЧР (рис.1).

Рис.1 Концепция гибкого регулирования использования РЧР

Таким образом, согласно европейского подхода гибкого регулирования использования РЧР технологическая нейтральность может быть определена как выполнение для каждого частотного диапазона соответствующей сетью электронной связи технических требований к использованию частотного спектра, при которых гарантирована нейтральность и гибкость в задейстовании технологий. Иными словами реализация принципов технологической нейтральности, предоставляемых посредством гибкого использования РЧР, позволяет пользователю выбирать между различными мобильными технологиями (н-р, 3G/UMTS, 4G/LTE, WiMWAX и т.д.) и соответствующими услугами на базе этих технологий.

К основным регуляторным решениям ЕС касательно технологической нейтральности относятся:

1) Решение Еврокомиссии 2009/766/ EC о технологической нейтральности в диапазоне 900/1800 МГц для внедрения технологии 3G/UMTS — от 16.10.2009 г.

2) Решение Еврокомиссии использовать технологии LTE и WiMax в диапазонах 900 и 1800 МГц, начиная с 01.01.2012 г. – от 18.04.2011 г.

Следует отметить, что правильным балансом между гармонизацией и гибкостью в использовании РЧР является смешанная модель управления спектром, включающая в себя как набор «гибких», так и «гармонизированных» полос, а также участки спектра с частичной «гибкостью». Таким современным подходом является подход WAPECS.

Общеевропейская политика технологической и сервисной нейтральности реализуется на базе концепции доступа к службам электронных коммуникаций (Wireless Access Policy for Electronic Communications Services — WAPECS). Ключевым аспектом концепции WAPECS является определение общих критериев соответствующей защиты от радиопомех и критериев совместного использования РЧР. Для реализации гибкого использования полос радиочастот и создания условий совмещения радиослужб в одной полосе частот в рамках концепции WAPECS для каждого диапазона разработаны т.н. «граничные спектральные маски блока» (Block Edge Mask — ВЕМ) – рис.2. Для разработки единых масок ВЕМ для различных диапазонов мобильной связи в рамках ЕС в рабочей группе WG SE СЕРТ/ЕСС образована проектная группа SE42.

Рис.2. Пример граничной спектральной маски ВЕМ

При реализации технологической нейтральности конкретного частотного диапазона согласно концепции ВЕМ мобильному оператору предоставляется возможность выбора среди трех параметров:

• уровень максимальной эквивалентной изотропно излучаемой мощности (ЭИИМ);

• минимальный частотный разнос между границами удаленных от центра частотных каналов;

• увеличение ослабления спектральной маски излучаемого сигнала.

Внутри частотного диапазона излучения не должны превышать допустимый уровень максимальной плотности ЭИИМ, а вне блока должны соответствовать «граничной спектральной маске блока» для обеспечения электромагнитной совместимости (ЭМС) со смежными блоками.

Таким образом, кратко общий концептуальный подход WAPECS заключается в следующем:

1) Спектральная маска излучения (определяется стандартом):

• ТТХ передатчика и формирователя каналов – в зависимости от радиотехнологии;

• гарантированная внутрисистемная совместимость;

• является частью оценки соответствия оборудования.

2) Граничная маска блока (ВЕМ):

• относится ко всему блоку спектра оператора;

• охватывает как внутриблочные, так и межблочные излучения;

• различные ВЕМ относятся к базовым и мобильным станциям, к режиму FDD и TDD.

И хотя подход разработки масок ВЕМ не исключает рассмотрение любых других методов технического регулирования, а отношение Администраций связи стран-членов СЕРТ к концепции WAPECS отличаются друг от друга, для ряда ключевых частотных диапазонов (в частности, 900 МГц и 1800 МГц) приняты общеевропейские нормы защиты от радиопомех:

• отчет CEPT 019 “Минимальные ограничительные технические условия для WAPECS частотных полос”;

• отчет CEPT 030 ”Определение общих и минимальных технических требований для 790 -862 MГц для цифрового дивиденда в Европейском Союзе”;

• отчет CEPT 031 “Частотные (канальные) нормы для полосы 790-862 МГц”;

• отчет CEPT 039 “ Минимальные ограничительные технические условия для полос 2 ГГц”

• отчет CEPT 40 “Исследование совместной работы LTE и WiMAX в полосах 900/1800 MГц”;

• отчет CEPT 041 “Совместная работа LTE и WiMAX в полосах 900/1800 MГц и в смежных полосах частот”;

• отчет CEPT 042 “Совместимость UMTS с действующими и будущими аэронавигационными системами выше 960 MГц”;

• отчет ECC 82 «CEPT исследования совместной работы UMTS в полосах GSM-900 и GSM-1800 Bands» [1].

Рекомендации для Украины касательно технологической нейтральности

Что же касается выработки рекомендаций для Украины по реализации принципов технологической нейтральности, то в этом вопросе можно выделить следующие аспекты.

1) Регуляторную процедуру внесения изменений в Национальную таблицу распределения РЧР Украины касательно технологической нейтральности должно предварять проведение научно-технических исследований и принятие национальных норм защиты от радиопомех (согласно масок ВЕМ), обеспечивающих соответствие общеевропейским требованиям по технологической нейтральности в рамках концепии WAPECS.

2) Необходимо нормативное закрепление в Украине этих норм для каждого из рассматриваемых диапазонов (900 МГц, 1800 МГц, 2 ГГц и др.), а также для различных вариантов технологической эволюции (3G/4G) и сценариев развертывания сети (городская/сельская сеть, макро/микро/пикосотовое покрытие).

3) Сама процедура регуляторного закрепления технологической нейтральности в Национальной таблице распределения радиочастот Украины должна сопровождаться определенным подготовительным периодом с целью согласования всех технических и организационных вопросов, рассмотренных выше.

4) Важным аспектом осуществления эффективной политики технологической нейтральности является обеспечение приграничной координации частотных присвоений на этапе внедрения 3G/4G после завершения процедуры частотного рефарминга. С целью недопущения взаимных радиопомех и неэффективного использования РЧР мероприятия по обеспечению в Украине технологической нейтральности для определенных диапазонов частот (н-р, 900 МГц и 1800 МГц) должны согласовываться с Администрациями связи стран, граничащих с Украиной. Кроме решения чисто технических проблем это даст возможность Украине учесть полезный опыт стран-соседей.

5) С учетом выше изложенного, процедура частотного рефарминга с целью внедрения новых мобильных технологий 3G/4G является не отдельным автономным процессом, а должна выступать логическим следствием обеспечения всех требований технологической нейтральности.

6) В соответствии с требованиями Закона Украины «Про радиочастотный ресурс» запрещается накопление РЧР в объеме, при котором создаются предпосылки для существенного рыночного преимущества. Поэтому во время проведения в Украине рефарминга в диапазонах 900 МГц и 1800 МГц важно обеспечить недискриминационность процедуры и предотвратить овладение одним из операторов большей частью РЧР указанных диапазонов, что приведет к монополизации и стагнации рынка услуг.

Безусловно, воплощение принципов технологической нейтральности должно сопровождаться решением проблемы упорядочивания РЧР (процедура рефарминга) в определенных диапазонах с соблюдением норм закондательства касательно предотвращения накопления спектра в объеме, при котором создаются условия для значительного рыночного преимущества.

Общие аспекты рефарминга

Важным аспектом осуществления эффективной политики технологической нейтральности является урегулирование проблемы частотного рефарминга. Частотный рефарминг – это процесс, заключающийся в общем изменении условий использования РЧР в данной части спектра.

Цель политики эффективного управления РЧР состоит в предоставлении доступа к спектру для всех заинтересованных сторон, гарантируя при этом обеспечение норм ЭМС. Поэтому частотный рефарминг в традиционном смысле означает изменение условий пользования частотами путем введения новых сервисов или более спектроэффективных технологий. Таким образом, частотный рефарминг выступает инструментом гибкого управления спектром для удовлетворения нового рыночного спроса на РЧР. Конечно, зачастую внедрение новых сервисов или более спектроэффективных радиотехнологий происходит естественным эволюционным путем, и тогда частотный рефарминг не требуется.

Однако, когда в процессе рефарминга возникают ситуации принудительного отказа от частотных присвоений и лицензий, что явно не в интересах действующего пользователя РЧР, тогда процедура рефарминга может потребовать применения ряда собственных специфических инструментов. Следовательно, рефарминг может выступать процессом, требующим использования многочисленных регуляторных инструментов и в случае необходимости согласования диапазонов частот — повторного рефарминга (рис.3) [2].

Рис.3. Пример общего процесса частотного рефарминга

Частотный рефарминг (т.е. использование частот, ранее выданных под другие радиоэлектронные средства, для новых технологий) позволяет осуществившему его мобильному оператору добиться ряда технологических, регуляторных и экономических преимуществ (Табл.1 и рис.4).

Табл.1. Общие ожидаемые результаты от проведения частотного рефарминга

Рис.4. Общие преимущества частотного рефарминга

Процесс частотного рефарминга диапазонов 2G (900 МГц и 1800 МГц) преследует две стратегические цели.

Первая — оптимизация использования радиочастотного ресурса (РЧР) за счет устранения фрагментарности частот отдельных мобильных операторов GSM-900 и GSM-1800 и, соотвественно, получения возможностей задействования дополнительных каналов GSM, которые на сегодня выполняют функции защитных интервалов между отдельными кусочками спектра.

Вторая — создание технических условий для внедрения в диапазонах 900 МГц и 1800 МГц технологии 3G UMTS/ HSPA с последующей эволюцией к технологии 4G/LTE (надо при этом заметить, что на сегодня в Украине такая вероятность низка).

Тем не менее, следует заметить, что несмотря очевидные преимущества от внедрения 3G на более низких частотах (900 МГц и 1800 МГц), процесс частотного рефарминга этого диапазона характеризуется следующими сложностями.

До настоящего времени сети GSM являются основными носителями голосового трафика и трафика данных, поэтому осуществляя рефарминг спектра 900 МГц и 1800 МГц 2G на 3G услуги, мобильные операторы будут вынуждены решать ряд проблем, а именно:

• как осуществлять доставку оставшегося трафика 2G, если после рефарминга сети GSM-900/1800 будут устранены;

• как обеспечить «миграцию» оставшегося 2G трафика в сети 3G (замена оборудования видится слишком дорогостоящей);

• как миминимзировать стоимость миграции (количество требуемых заменяемых радиосайтов, модернизация оборудования, связанные с этим операционные затраты).

В свою очередь национальный регулятор, осуществивший путем рафарминга либерализацию спектра 2G, также столкнется с рядом затруднений, в частности, с необходимостью обязательного обеспечения конкурентных условий для гарантирования операторам после рефарминга неухудшения их частотных позиций. Кроме того, чисто с технологической точки зрения очень важным является оптимальное планирование размещения радиосайтов различных технологий, внедряемых в результате частотного рефарминга (рис.5) [3].

Рис.5. Варианты совместного размещения радиосайтов 2G/3G/LTE

Выводы по частотному рефармингу диапазона 900 МГц

Реально будет предположить, что более половины пользовательских терминалов к 2016 году будут поддерживать стандарт 3G. Этот прогноз основывается на данных роста на мобильном рынке количества смартфонов, а крупные операторы будут всемерно способствовать этому процессу. Оставшиеся терминалы 2G будут постепенно снижать свое использование в виду более низких параметров производительности. В то же время следует отметить, что на сегодня рефарминг 900 МГц дает мобильным операторам ресурс не более 2х10 МГц, и к 2016 году вряд ли следует ожидать повторного рефарминга этого диапазона для расширения полосы под технологии 3G и LTE в виду не слишком оптимистического бизнес-кейса и невозможности полного вывода трафика 2G.

Крупные мобильные операторы (в том числе и украинские) могли бы осуществить два этапа рефарминга ди- WU-INFO (Мнение эксперта) апазона 900 МГц, используя технологии 2G, 3G и LTE параллельно (правда, сдерживающим фактором этого процесса на сегодня является полное отсутствие терминальных решений LTE-900). Технической стратегией могло бы стать выделение из совокупного частотного ресурса UMTS-900 2х5 МГц под LTE-900, но уже после появления на рынке двухрежимных терминалов UMTS-900/LTE-900. Та же проблема отсутствия пользовательских терминалов касается и рефарминга диапазона 1800 МГц под технологию LTE-1800, хотя на сегодня этот диапазон намного более активно осваивается ведущими производителями и появления терминлов можно ожидать уже в ближайший год-два.

Тем не менее частотный рефарминг мог бы выступить активным двигателем технологической миграции от 2G/3G к LTE по примеру японского оператора NTT DoCoMo, который с 2010 года на основе рефарминга успешно осуществляет переход от 3G к LTE в базовом диапазоне 2100 МГц. Но в любом случае этот процесс потребует четкой координации усилий как мобильных операторов, так и национальных регуляторов. Но от того, насколько быстро в LTE будет реализована передача голоса, зависит оперативность указанных процедур рефарминга. Есть все основания полагать, что этот процесс затянется, поэтому переход к LTE-900 (и, следовательно, повторный рефарминг этого диапазона) пока видится как весьма отдаленная перспектива. Не стоит также забывать о том, что на сегодня на ряде высокодоходных рынков реализуется успешный проект HSPA/HSPA+, который в варианте DC-HSPA (Dual Carrier) по производительности вполне может конкурировать с проектом LTE. Следует констатировать, что пока проект LTE не имеет весомых рыночных преимуществ перед HSPA в аспектах высокоскоростной ПД, поэтому и повторный рефарминг диапазона 900 МГц пока остается под большим вопросом.

Касательно же Украины, то мобильный оператор, которому удастся полностью реализовать рефарминг диапазона 900 МГц, получит следующие преимущества:

1) необходимый частотный ресурс для по-сути монопольного внедрения (не считая слаборазвитой сети 3G Trimob) в Украине технологий 3G/4G, учитывая заблокированность на сегодня процедур лицензирования базовых диапазонов 3G/4G (2 ГГц и 2,5 ГГц);

2) возможность начать реализовывать стратегию «островкового» внедрения мобильного ШПД в местах рыночного спроса, пользуясь своей мощной сетью GSM с почти 100% радиопокрытием в качестве достаточного инструмента для замкнутого обслуживания собственных абонентов по модели услуг 2G + 3G со взаимным роумингом.

3) Частотный ресурс в 900 МГц позволит существенно снизить затраты на внедрение технологий 3G/4G:

• нет необходимости в покупке дорогостоящей лицензии на 3G/4G в базовом диапазоне 2 ГГц;

• отсутствие дополнительных затрат на конверсию 900 МГц;

• технико-экономические выгоды от использования для сети 3G более низкочастотного диапазона (900 МГц), нежели базовая частотная лицензия (2 ГГц), что дает экономию количества базовых станций, улучшение качества связи и др.

Выводы по частотному рефармингу диапазона 1800 МГц

На сегодня большинство операторов склоняется к перспективности проведения рефарминга в диапазоне 1800 МГц с целью высвобождения сплошного частотного ресурса объемом 2х10 МГц для запуска технологии LTE-1800. Некоторые аналитики и вовсе полны оптимизма: в диапазоне 1800 МГц со временем в результате рефарминга удастся консолидировать полномасштабный частотный ресурс для LTE 2х20 МГц, но помимо решения вопроса с бизнесом GSM-1800 это в значительной степени зависит от уровня затрат на подобный рефарминг в пересчете на предполагаемые выгоды. По крайней мере, проблема с терминальным оборудованием LTE-1800 стоит не так остро, как для LTE-900.

Кроме того, существует проблема совместимости Релизов в рамках общего проекта LTE при внедрение решений 4G. Учитывая недостаточность частотного ресурса LTE в диапазоне 2500-2690 МГц для всех операторов, желающих развивать технологии мобильного ШПД, ряд производителей (Nokia-Siemens, Huwei, Samsung и др.) предложили альтернативные решения LTE для других дапазонов, в частности для 1800 МГц. И поскольку для внедрения в диапазоне 1800 МГц технологии LTE с шириной канала 2х20 МГц и частотным дуплексом (FDD) необходима дополнительная дуплексная полоса в диапазоне UMTS (рис.6), то производители представили на рынок технологию LTE с временным дуплексом (LTE-TDD) и шириной рабочего канала 20 МГц.

Рис.6. Сценарий внедрения в частотном диапазоне 3G/UMTS европейского варианта технологии LTE (3GPP Release 8)

LTE-TDD является новой, абсолютно незвисимой технологией мобильного ШПД (по аналогии с независимым от базовой технологии 3G UMTS решением UTRA TDD), которая может быть внедрена в неосновных диапазонах LTE (прежде всего в 800 МГц и 1800 МГц) без необходимости значительного высвобождения под нее частотного ресурса (минимальная ширина канала 1,4 МГц). По структуре радиоинтерфеса LTE-TDD соответствует основным требованиям стандарта на LTE-FDD Rel.8 (тип модуляции, помехоустойчивый код, и т.д.), но с точки зрения сигнальной обработки это отличная от LTE-FDD технология, требующая собственного передающего и приемного оборудования. Таким образом, технологии LTE-FDD (базовый диапазон внедрения 2500-2690 МГц) и LTE-TDD (на сегодня базовый диапазон внедрения 1800 МГц) — две абсолютно несовместимые между собой технологии, требующие различных терминалов.

Важно отметить, что технология LTETDD на сегодня не стандартизована международными центрами стандартизации (3GPP Форумом и ITU), как полноценная радиотехнология проекта 4G IMT/IMTAdvanced, что автоматически исключает ее внедрение в Европе в базовом диапазоне 2500-2690 МГц, выделенном Всемирной радиоконференцией для 4G/LTE. Ряд производителей и операторов подали заявку в 3GPP Форум на признание LTETDD радиотехнологией 4G, но решение пока не принято.

В то же время в диапазоне 1800 МГц международного запрета на внедрение LTE-TDD нет, что позволяет ряду операторов, в т.ч. и европейских, рассматривать подобный вариант. Тем не менее, все мобильные операторы стран ЕС рассматривают TDD-LTE-1800 только как вспомогательную технологию после полноценного внедрения FDD-LTE-2600.

1. Тихвинский В.О. Применение сервисной и технологической нейтральности для повышения эффективности использования спектра в сетях LTE/UMTS/WiMAX. // T_ Comm / Спецвыпуск, июль 2009. – стр.38 – 41.

2. ECC Report Refarming and Secondary Trading in a Changing Radiocommunications World. Messolonghi, September 2002.

3. Second consultation on assessment of future mobile competition and proposals for the award of 800 MHz and 2.6 GHz spectrum and related issues. Annexes 8 – 15. Ofcom Consultation. 12 January 2012.

WU-INFO (Мнение эксперта)

Александр Дорофий, заместитель технического директора «Киевстар»

Александр Дорофий, заместитель технического директора «Киевстар»

Согласно действующему в Украине законодательству в области телекоммуникаций, радиочастоты «присваиваются» определенным технологическим стандартам связи. Это прописывается в Лицензии и Национальной Таблице распределения частот. Таким образом, оператор, получив лицензии на GSM в диапазонах 900 и 1800 МГц, может развивать только связь 2G, и никакую другую. Это тормозит внедрение новых, более прогрессивных технологий.

В последнее время во всем мире активно внедряется принцип «технологической нейтральности», при котором частотные лицензии «привязываются» не к технологии, а к радио-частоте. Международные телеком ассоциации и регуляторы определяют наиболее перспективные для общего рынка услуги или стандарты связи. А решение о развитии той или иной технологии в рамках выделенного диапазона остается за оператором, который руководствуется рыночной конкуренцией и технологической целесообразностью.

Современный телеком рынок развивается по принципу мультистандартности. Т.е, на одних частотах можно предоставлять услуги самых разных технологических стандартов. В таком технологическом контексте происходит и эволюция сетевого оборудования. Если раньше радиооборудование 3G не выпускалось для 900-го диапазона, то сейчас такое оборудование есть. Современное оборудование для радиосети, как правило, может поддерживать одновременно несколько технологий (например GSM+UMTS+LTE) на частотах 900 или 1800 МГц. Оператору, который решил развивать новые технологии, вместо строительства новой сети под новый частотный диапазон достаточно провести «апгрейд» программного обеспечения оборудования.

Поэтому самый оптимальный для Украины вариант – закрепить законодательно принцип технологической нейтральности. Это может дать стимул быстрому внедрению новых технологий, в частности – широкополосной мобильной передачи данных.

Если Вы нашли ошибку в тексте, то выделите ее мышкой и нажмите Ctrl + Enter или нажмите здесь.