Связь всех поколений: история запуска первых российских базовых станций сотовой связи

Поколения мобильной связи меняются примерно раз в 10 лет. Бывают изменения революционные, бывают эволюционные. Например, 2G, более известный как GSM, – революционный: это переход от аналоговых технологий к цифровым. 3G объединил доступ к интернету и технологию сотовой связи. Казалось бы, революция. Но нет: скорость была недостаточной, и на смену пришел высокоскоростной 4G (LTE), обеспечивающий передачу до 100 Мбит/с для подвижных абонентов и до 1 Гбит/с – для стационарных. Вот это уже стало революцией.

А вот 5G – снова эволюция. Да, пиковая скорость может достигать 10 Гбит/с, но таких задач для конечного пользователя пока нет. Правда, 5G предлагает новые сценарии. Например, технология обеспечивает сверхнадежную связь с ультранизкой (менее миллисекунды) задержкой – это может быть критично, например, в беспилотных автомобилях. Но важна здесь не столько скорость (передаются, как правило, не видео, а координаты), сколько надежность: если какой-то пакет не дошел, у машины возникнут проблемы, а пассажиры просто не успеют ничего предпринять. 5G прекрасно работает, даже если пользователь движется со скоростью более 500 км/ч.

Еще одна новая функция – поддержка массового подключения устройств. Сеть 5G способна одновременно обслуживать до миллиона девайсов на квадратный километр: банкоматы, паркоматы, охранные системы, производственные датчики. Тут главное – просто обеспечить работу сети. Датчик не передал пакет? Ничего страшного, в следующую сессию через секунду он его обязательно передаст.

Но, пожалуй, самая важная миссия 5G – разгрузить действующие сети LTE (4G). Мобильный трафик постоянно растет, и существующая инфраструктура уже перестает справляться с этим потоком данных. Кроме того, во все большем числе стран 5G становится популярной альтернативой проводному домашнему интернету: скорость сопоставима, а кабель тянуть не нужно.

Проклятие операторов мобильной связи – vendor lock-in, исторически сложившаяся зависимость от одного производителя оборудования – вендора. Как правило, у каждого региона был единственный поставщик, техника которого плохо сочеталась с продуктами конкурентов – кто первым захватил поляну, тот ее и обслуживал. Монополия была почти полной, от коммутаторов до базовых станций. В отличие от интернета, где все сразу строилось на открытых стандартах: никому в голову не приходило, что маршрутизатор одной компании может не работать с маршрутизатором другой.

Вице-президент МТС по телеком-инфраструктуре Виктор Белов считает, что революция началась, когда мобильная связь стала переходить на четвертое поколение, ведь эта технология в первую очередь про мобильный интернет. Как следствие, протоколы и стандарты стали более прозрачными, начали появляться альтернативы. Весь транспорт и взаимодействие перешли на IP-протоколы. Но радиочасть по-прежнему оставалась закрытой средой: поставить рядом базовые станции разных производителей было невозможно.

Разбить эту последнюю монополию в 2016 году взялся консорциум xRAN Forum, в который вошли крупные операторы мобильных сетей, включая AT&T, Deutsche Telekom, NTT Docomo и Verizon. А в феврале 2018 года на Mobile World Congress было официально объявлено о создании O-RAN Alliance путем слияния xRAN Forum и C-RAN Alliance. Через год к нему присоединилась и российская компания МТС, а затем Сколтех. Целью альянса была разработка стандарта Open RAN – метода проектирования и построения сетей радиодоступа на принципах открытости, совместимости и стандартизации интерфейсов между различными компонентами.

Со временем на рынке появилось много независимых поставщиков специализированных микросхем, радиотрансиверов, программных модулей и серверов, технологии стали дешеветь и становиться доступнее. Дело было не только в экономии, но и в технологическом суверенитете. Разработкой собственных решений занялись США, Индия, Китай, Франция, Турция, Вьетнам. Россия тоже вошла в этот список.

В прошлом году в России запустили серийный выпуск базовых станций ИРТЕЯ. Но за этим успехом скрывается долгий и непростой путь, пройденный командой под руководством Дмитрия Лаконцева, тогда профессора Сколтеха, а сейчас генерального директора ИРТЕЯ.

«Серафим – наш инженерный гений», – с иронией, но искренне говорит Дмитрий Лаконцев. Серафим Новичков, технический директор ИРТЕЯ, собрал свою первую базовую станцию сотовой связи еще будучи студентом Московского технического университета связи и информатики. А в 2014 году он попал на стажировку в компанию Telum, которая занималась созданием решений LTE для покрытия внутри зданий. Основателем и руководителем компании был Дмитрий Лаконцев, ранее возглавлявший отдел сетевых технологий Института проблем передачи информации РАН.

Сотрудникам Telum удалось создать малую базовую станцию LTE, однако у операторов она оказалась не востребованной: в тот момент отечественное оборудование еще не могло конкурировать с иностранным. Однако полученный опыт позволил собрать команду специалистов с уникальными компетенциями по созданию решений для мобильных сетей. Работа Дмитрия и Серафима продолжилась в Сколтехе – там на базе команды появилась лаборатория связи для агрегации накопленных знаний.

В 2019 Сколтех и МТС начали совместно разрабатывать базовую станцию. В ее основу легла технология Open RAN. В 2020 году, когда государство приняло решение о строительстве сетей 5G исключительно на российском оборудовании, партнеры продемонстрировали прототипы базовой станции, а в 2021-м пиковая скорость мобильной связи 5G достигла 1 Гбит/с. События развивались быстро: в 2022 году перед командой была поставлена задача не только продолжить работу над пятым поколением мобильной связи, но и сконструировать базовую станцию LTE, в поставках которой нуждалась отечественная телеком-отрасль после ухода иностранных вендоров. Сложившаяся уникальная ситуация позволила осуществить технологический скачок и создать новую отрасль, которая есть в считаном числе стран, – производство оборудования для мобильных сетей.

Для исполнения поставленных государством задач проект Сколтеха был трансформирован, и к 2023 году компетенции сконцентрировались в компании ИРТЕЯ. Возглавил фирму Дмитрий Лаконцев, а техническое руководство было возложено на Серафима Новичкова. Команде предстояло в кратчайшие сроки запустить производство базовой станции, способной заменить иностранные аналоги.

Так просто и буднично говорит Серафим. В одном решении удалось совместить GSM, LTE и 5G, технологии прошлого века и века нынешнего.

Для чего же нашей стране нужна была собственная базовая станция? Дмитрий Лаконцев объясняет, что, во-первых, мобильные сети – критическая информационная структура, на которой держится общество и государство. Во-вторых, это мощный драйвер высокотехнологичной экономики.

Кстати, к 2028 году 30% элементной базы внутри станции будут отечественными.

Первая партия базовых станций ИРТЕЯ – 214 штук – разъехалась по регионам. Ни один западный поставщик не попадал в такие условия: разный набор оборудования на местах, разные погодные условия, разные обслуживающие команды, разные часовые пояса. «Это прекрасная проверка боем», – говорит Виктор Белов.

Выход базовых станций в тестовую эксплуатацию Белов уже считает большим успехом. В конце 2024 года команды ИРТЕЯ и МТС были готовы к тому, что в реальной сети даже у детально продуманной техники может выявиться много сбоев. Так что первые месяцы были самыми трудными. Одна из сложностей – гигантский парк мобильных телефонов у российских абонентов, от самых старых до новейших. А в каждом телефоне свой модем, своя конфигурация, своя настройка.

Много бились с так называемым хэндовером, когда во время движения, например на автомобиле, абонент переходит из зоны действия одной станции в зону действия другой. И станции должны передавать его аккуратно, без разрыва связи и потери данных. При этом продукты ИРТЕЯ специально ставят в окружение базовых станций иностранных производителей. «Мы решили эту задачу при помощи реверс-инжиниринга. Больше всего пришлось повозиться с Nokia, у нее процессы самые нестандартные, – рассказывает Серафим Новичков. – Но теперь наши станции могут устойчиво работать в гетерогенном окружении, бок о бок с другими устройствами. Этого почти никто не умеет».

Если первую опытную партию МТС размещала на периферии сети («Там и нагрузка поменьше, и жизнь попроще», – улыбается Белов), то со второй промышленной партией девайсов все будет по-взрослому: не два диапазона, как вначале, а все четыре, и очень сложное городское окружение. Задаю последний вопрос: когда же в России появится пятое поколение? «Скоро, – коротко и емко отвечает Алексей Маслянкин.

Реклама. ПАО МТС. Erid : 2W5zFHBxfZr