Rambler's Top100
Статьи ИКС № 03-04 2015
Юлия ВОЛКОВА  21 апреля 2015

Spectrum sharing как зеркало телекома-XXI

Битва за спектр – чуть ли не основной тренд мобильной связи нового века. Spectrum sharing – один из последних ее ресурсов.

Юлия ВОЛКОВАНет сегодня такой страны в мире, где не внедрялись бы все более сложные и более широкополосные беспроводные технологии, как нет и такой страны, где регулятор рынка не отмечал бы безостановочный рост спроса на спектр, пригодный для предоставления новых услуг беспроводной широкополосной связи. Это справедливо как для коммерческих операторов, так и для государственных систем.

Времена меняются, и мы меняемся вместе с ними

Если говорить об операторском рынке, то признанные эксперты довольно лихо предсказывают рост мобильного трафика в коммерческом сегменте – к 2017 г. он должен увеличиться примерно в 7 раз относительно нынешнего уровня. Но и на «федеральной» стороне рынка электросвязи число пользователей нарастает. Здесь точно так же не хватает существующих частотных присвоений. И дело уже не только и не столько в том, что частоты в России практически полностью милитаризованы.

Даже если когда-нибудь конверсия спектра начнется не на бумаге, а на деле, накопившихся проблем она уже не решит. Если пять-семь лет назад высвобождение военного спектра можно было расценивать как ключевой компонент стратегии удовлетворения растущих потребностей отрасли, то сегодня ситуация поменялась. Сегодня, если мы хотим новых услуг и современных систем связи в обоих сегментах – военном и гражданском, – всем придется научиться делиться частотами.

Что такое spectrum sharing

Под словом «делиться» мы, конечно, понимаем тот самый «шеринг частот» (spectrum sharing), который хотя и переводится с английского как «совместное использование спектра», но не имеет ничего общего с определением, давно знакомым каждому российскому оператору. У нас – традиционно – совместное использование радиочастот означает выполнение ряда условий и соблюдение ряда ограничений (главным образом, по мощности и зоне покрытия).

В современном понимании spectrum sharing – это нечто совершенно другое. Это ситуация, в которой операторы получают право использовать один и тот же спектр действительно вместе, т.е. в одно и то же время, в одном и том же месте. Регуляторы ряда стран уже признали, что такой подход не только эффективен, но в ряде случаев просто не имеет альтернативы, например, когда речь заходит о новых технологиях. Однако – и это тоже не секрет – решение такой задачи требует точно сбалансировать конкурирующие потребности. А их сейчас немало. Особенно в российской действительности, где накрепко переплелись и наследие милитаризованной политики эпохи развитого социализма, и последствия армейских реформ бывшего министра обороны, и еще масса больших и маленьких причин. Понятно, что в таких условиях гораздо проще прибегнуть к отработанным и привычным методам расчета рабочих частот и фиксации защитных интервалов, даже если они явно тормозят прогресс и мешают инновациям. Поэтому искать новые пути и добиваться максимальной эффективности использования таких дефицитных частот никто пока не собирается.

Продать или поделиться

Слова «экономика спектра» давно превратились в клише, причем клише ошибочное. Ошибка в том, что государство, устанавливая цену спектра в руб­лях или долларах, приравнивает частоты к обычному товару, который для получения максимальной выгоды требуется продать как можно дороже, а потому лучше это делать с аукциона, а еще лучше продавать маленькими частями. В этой концепции начисто исчезло понимание спектра как источника доходов, которые с использованием ресурса могут быть получены в будущем. Следовательно, если мы поделим полосу между несколькими пользователями, то ее использование даст совокупный доход, равный сумме доходов от продажи всех услуг, которые удалось предоставить в пределах этого спектра, включая и пользу от применения оборонных систем, конечно.

Поскольку на самом деле ценность спектра не ограничивается его продажной ценой на аукционе, а наоборот, растет с ростом рентабельности предоставляемых в нем услуг, то любой фактор, который влияет на итоговую прибыль, влияет и на ценность диапазона. Это значит, что каждое ограничение, накладываемое регулятором на использование частот, снижает потенциальные доходы, увеличивает затраты на развертывание систем или создает дополнительную неопределенность в оценке потенциала новых систем по генерированию будущих прибылей. Эффект от грамотной реализации частотного шеринга может сказаться на каждом из этих факторов и, следовательно, заметно изменит ценность спектра.

Как делить частоты

В настоящее время известно несколько различных типов совместного использования спектра. Одни из них давно стали ежедневной практикой, другие пока только обсуждаются.

Географический шеринг. В рамках географического шеринга возможности радиопередачи одного пользователя лимитированы заданными границами зоны обслуживания. Это наиболее популярный сегодня способ совместного использования частот. Он же и наиболее безопасный, если все наложенные регулятором ограничения строго соблюдаются. Но одновременно этот способ и наименее эффективный, так как оставляет недоиспользованными огромные участки спектра. Причин тому масса. Тут и неточность расчетов электромагнитной совместимости, и «ефрейторский» запас уровня допустимых помех, а иногда и просто ошибки или некорректные записи в базах данных частотных назначений.

Временной шеринг. В России этот способ повышения спектральной эффективности не распространен, но в Европе и США применяется активно. При временном шеринге одну и ту же полосу спектра в одной и той же географической области могут занимать несколько пользователей, но в разное время. Различают два основных варианта временного шеринга: предсказуемый и случайный. В первом случае тот или иной пользователь уже при получении лицензии обязуется выключать свои передатчики в определенное время, чтобы дать возможность работать другому пользователю.

Непредсказуемый временной шеринг описывает ситуацию, в которой одному из пользователей приходится на определенное время отключать передатчики, причем о точном времени отключения он узнает всего за несколько часов до него. В ряде регионов России по такой схеме работали сети NMT-450, прекращавшие обслуживание абонентов на время сеансов связи с обитаемыми космическими аппаратами.

Координируемый шеринг. Так называют механизм совместного использования спектра, в котором в одной и той же географической области несколько пользователей могут одновременно работать в одной полосе частот. Для того чтобы между ними не возникало вредных помех, устройства этих пользователей должны уметь обнаруживать радиосигналы абонентов других сетей, которые находятся в одной с ними географической области и используют те же частоты, а затем реагировать соответствующим образом. Для реализации такой возможности сегодня предлагаются два механизма – базы данных и когнитивное радио. Когнитивные радиостанции автоматически обнаруживают действующие поблизости источники излучения и меняют частоты своих передатчиков так, чтобы не испытывать помех и не создавать их своим соседям. Другой вариант – сети с базами данных. Динамические базы данных, доступные для каждого пользователя сети, регистрируют местонахождение каждого активного устройства, проверяют по предыдущим записям, какие именно частоты уже используются в том регионе, определяют, какой спектр остается доступным, и сообщают эту информацию радиостанции абонента. Такой подход применяется для устройств класса white space TV, работающих в телевизионных диапазонах в ряде стран мира.

Некоординируемый шеринг. В рамках некоординируемого шеринга передатчики работают по определенным правилам совместного использования спектра, которые были разработаны и утверждены регулятором для всех систем данного класса. В России такой подход в последние годы широко применяется для маломощных пользовательских приборов, таких как радионяня, беспроводные микрофоны, точки доступа Wi-Fi, парковочные радары и т.п.

Частотный шеринг в новых условиях. Для эффективного и безопасного совместного использования спектра, которое дало бы операторам возможность работать в одних и тех же полосах частот, необходимо разработать новые методы. Причем они не должны ограничиваться лишь техникой «несоздавания» помех. Сегодня нужны методы для решения целого ряда административных, технических и рыночных задач. И наиболее современный метод распределения частот на основе динамического доступа к спектру как раз и задействует все преимущества инновационных методов, включая динамическую регулировку мощности и подавление помех.

Вынужденная необходимость

В России, как кажется, ключевым компонентом стратегии удовлетворения растущих потребностей в спектре является совместное его использование федеральными и коммерческими пользователями. При прочих равных любой пользователь предпочел бы иметь частоты исключительно в своем распоряжении. Однако сегодня ценность спектра постоянно возрастает, по­этому сложившаяся практика выделения полосы частот одному пользователю становится непозволительной роскошью. Следовательно, и действующие пользователи, которые хотят сохранить существующие частотные назначения, и новички рынка, которые ищут для своих сервисов доступные частоты, должны будут максимально серьезно подойти к возможности работать вместе в выделенном участке спектра.

Однако при рассмотрении возможностей совместного использования спектра важно оценить, насколько такой шеринг улучшает качество регулирования рынка. То есть стоит ли открывать множеству пользователей доступ к спектру, который раньше отдавали в эксклюзивное владение одному. Некоторые варианты частотного шеринга могут ухудшить условия для ряда пользователей, и они, скорее всего, должны быть отвергнуты. Но в ряде ситуаций шеринг частот для коммерческих пользователей может оказаться эффективным, и тут можно ожидать появления взаимовыгодных соглашений. Но только в том случае, когда перед частотными службами операторов стоит задача повысить собственную эффективность, пусть даже при этом повысится и эффективность конкурентов. Что касается шеринга частот коммерческими и федеральными пользователями, тут все не так просто, поскольку их стимулы совершенно различны. В таких случаях решение остается за регулятором.

Ценность спектра

Ценность спектра, как и ценность всех ограниченных ресурсов, определяется добавленной стои­мостью, создаваемой в результате его использования. Но при этом спектр оказывается доминирующим ограничивающим фактором для предоставления беспроводных услуг. То есть чем меньше спектра, тем меньше услуг беспроводной связи на нем можно предоставить и тем выше будет их стоимость.

Поскольку доступность спектра ограничивает доступность услуг, большая часть доходов, полученных в результате предоставления беспроводных услуг, определяется ценой самого спектра. Скажем, кафе на оживленном перекрестке обслуживает больше клиентов, чем кафе в забытом переулке, но платой за эти дополнительные продажи является более высокая арендная плата. Точно так же различия в потенциальной прибыльности отдельных участков спектра свидетельствуют о различиях в стоимости этих участков. Если правила использования спектра изменят его прибыльность, соответственно изменится и ценность спектра.

Эффективность шеринга

Общая стоимость полосы спектра является суммой ее стоимостей для каждого варианта использования. Если при раздельном использовании каждого участка сумма цен оказывается меньше, чем ценность одного исключительного использования, то шеринг неэффективен. В контексте совместного использования частот федеральными и коммерческими операторами утрата ценности спектра по существу равна стоимости высвобождения (или сохранения) спектра, выделенного сегодня для государственного использования. Если эта цена оказывается выше социальной ценности федеральной услуги или если имеются более эффективные способы для ее предоставления, то шеринг так же будет неэффективным.

С другой стороны, если совокупная ценность, полученная в результате совместного использования, больше, чем максимальная ценность, создаваемая одним пользователем, то шеринг оказывается эффективным.

Стимулы для федеральных пользователей

Общепризнано, что до тех пор, пока федеральные пользователи не несут никаких расходов, связанных с занимаемым ими спектром, у них нет никаких стимулов для того, чтобы использовать этот спектр более эффективно или максимизировать его совокупную общественную ценность. Для того чтобы определить утраченную ценность спектра, регулятор должен тщательно взвесить достоинства и недостатки противоречивых требований и отдать предпочтение таким способам выделения и назначения частот, когда полосы частот будут наиболее эффективно использоваться совместно различными категориями пользователей. Но знать правильное решение не всегда достаточно, ведь остаются по крайней мере две сложные задачи, без решения которых обеспечить эффективное совместное использование спектра невозможно.

Потребности в спектре государственных пользователей растут ничуть не меньше, чем спрос на частоты со стороны коммерческих пользователей. В результате налагаемые регулятором ограничения будут ужесточаться, спектр будет использоваться все более активно во времени, и в нем будет оставаться все меньше пустующих участков. Это отличный стимул для внедрения новых правил совместного использования спектра. Однако для того чтобы эти правила работали, регуляторам необходим механизм, который заставил бы правительственных пользователей приблизить занимаемый ими на бумаге спектр к своим текущим потребностям. Вместо того чтобы удерживать частотные назначения для некоторых – пока неизвестных – будущих целей или занимать больше спектра, чем это требуется по соображениям эффективности, государственные пользователи должны иметь причину для отказа от частотных назначений, которые более не используются, или для того, чтобы переназначить рабочие частоты отдельным системам для повышения общей эффективности использования спектра. Вторая важная задача – разработать механизм обеспечения федеральных пользователей частотами, когда в таковых появится обоснованная необходимость. В противном случае они будут по-прежнему стремиться закреплять за собой неиспользуемые частоты и не будут заинтересованы в передаче свободного спектра коммерческим пользователям.


О т   р е д а к ц и и

Как известно, в конце 2014 г. МТС и «ВымпелКом» объявили об LTE-проекте, на первом этапе которого, до 2017 г., МТС обеспечивает строительство совместно используемых сетей в 19 регионах, «ВымпелКом» – в 17. Это первый в России проект по совместному использованию активной сетевой инфраструктуры RAN sharing, включая базовые станции, ресурсы транспортной сети, инфраструктуру.

«Приняты регуляторные акты, позволяющие нескольким операторам использовать одну базовую станцию, что означает кратное сокращение затрат на инфраструктуру и еще один источник для развития сетей в отдаленных регионах», – комментировал тогда ситуацию Дмитрий Алхазов, замминистра связи и массовых коммуникаций России.

Если при passive sharing расчетная средняя годовая экономия в течение пяти лет, по данным J`son & Partners, составляет 5 и 10% для CAPEX и OPEX соответственно, то для данного проекта гендиректор «ВымпелКома» Михаил Слободин называет революционные цифры: 20–35% экономии CAPEX и до 50% – OPEX. Помимо этого операторы смогут сократить объемы валютных средств, которые они платят вендорам за поставки сетевого оборудования.

В настоящее время идет работа над внесением изменений в ст. 2 и 24 закона «О связи», касающиеся использования радиочастотного спектра, в направлении законодательного закрепления многосубъектного использования РЧС на основе договора между двумя и более пользователями, в соответствии с которым и будут распределяться ответственность, обязанности и размер платы пользователей друг другу.

Чем еще можно делиться

Если вы прочитали все, что написано выше, то, наверное, уже поняли, что spectrum sharing в современной интерпретации – проблема относительно новая и пока с трудом разрешаемая. Но это не означает, что операторы вообще никогда и ничем не делятся. Сегодня, на новом витке технологий, и особенно с появлением сетей LTE, в зону общего интереса возвращается еще одна давно известная задача – net­work sharing – совместное использование сетевой инфраструктуры. Ее актуальность обусловлена теми же факторами, которые обостряют и проблемы частотного шеринга и требуют от операторов сокращать затраты и вести бизнес все более и более эффективно.

Различные модели network sharing реализуются в виде совместного использования, например, пассивного или активного оборудования и инфраструктуры. И если такие пассивные элементы сети, как транспортные сети и антенно-мачтовые сооружения, давно и порой весьма успешно эксплуатируются операторами совместно, то active sharing, предполагающий совместное использование компонентов системы радиодоступа (RAN), или более сложный вариант, core network sharing, при котором в совместное использование попадают элементы опорной сети, встречаются гораздо реже.

Однако совместное использование пассивной инфраструктуры не позволяет операторам существенно снизить затраты. Active sharing в этом смысле более эффективен. Долгое время в России ни о каком совместном использовании активной сетевой инфраструктуры не могло быть и речи, отраслевые НПА это категорически запрещали. Но в последнее время ситуация начинает потихоньку меняться. Если регулятору и операторам удастся найти взаимоприемлемое решение, то сети LTE российских операторов, возможно, будут работать на тех же принципах и так же успешно, как сети четвертого поколения скандинавских Tele2 и Telenor, построенные по модели RAN sharing.

К выводу о том, что «надо делиться», уже давно пришли операторы и регуляторы многих странах мира. Так, у французских и немецких операторов по стандарту site sharing работают порядка 40% сайтов в мобильных сетях второго и третьего поколений. Эта же модель актуальна в США и Великобритании с самых первых дней строительства сотовых сетей.

Стандарты и поклонники

В том, что спектр в системах связи LTE можно и должно использовать на совместной основе, международные специалисты не сомневаются. Подтверждает этот тезис и публикация партнерством 3GPP нового стандарта MOCN (Multi Operator Core Network), который позволяет нескольким операторам совместно использовать не только оборудование сети, но и радиочастотный спектр. В соответствии с этим стандартом операторы получают возможность объединить выделенные им блоки частот, создавая в результате более крупные пакеты. Преимущество этого подхода особенно ярко выражено именно сегодня, когда в условиях крайнего дефицита частот активно развертываются сети LTE и LTE Advanced. К сожалению, в России эта возможность законом не предусмотрена, также в нашей стране запрещено использование частот, которые были назначены другому оператору.

С частотным шерингом складывается парадоксальная ситуация: операторы реально могут получить в свое распоряжение более широкие полосы частот и предложить своим пользователям более высокоскоростные сервисы, а регулятор с моделью spectrum sharing может существенно оптимизировать использование спектра, но ни первые, ни второй к внедрению этой системы пока не стремятся. В результате регуляторные правила представляют собой основной барьер на пути запуска механизма spectrum sharing, что довольно странно, так как именно эта модель могла бы решить современные проблемы его острого дефицита.

Мир постепенно переходит на новый уровень взаимоотношений между операторами, между регулятором и операторами. К сожалению, Россия еще продолжает держаться за устаревшие подходы. И эта ситуация все больше напоминает скоростную автомагистраль, на которой начинающий водитель вроде бы пытается ехать в общем потоке движения, но боится не справиться с управлением и потому то и дело давит на педаль тормоза, пугая всех, кто движется за ним.

Заметили неточность или опечатку в тексте? Выделите её мышкой и нажмите: Ctrl + Enter. Спасибо!
Поделиться: