eng
Содержание
Введение ...............................................................................................9
Глава 1. Международная стандартизация сетей 5G и 6G ................17
1.1.
Разработка стандартов и спецификаций 5G ........................17
1.2.
Начало стандартизации сети 5G Advanced в релизе 17
партнерского проекта 3GPP .................................................22
1.3.
Новые технологии релиза 17 .................................................25
1.4.
Основные сетевые технологии 5G Advanced ........................30
1.5.
Инновации 5G Advanced в релизе 18 ....................................32
1.6.
Инновации 5G Advanced в релизе 19 ....................................36
1.7.
Деятельность Международного союза электросвязи
по сетям 6G ...........................................................................38
Глава 2. Международные исследовательские проекты
по развитию технологий 5G .............................................................47
2.1.
Ассоциации 5G-PPP и 5G AI как государственно-частные
партнерства ЕС для создания 5G .........................................47
2.2.
Обзор програмы ЕС FP8 «Горизонт-2020» в части
исследовательских проектов создания 5G ...........................49
2.3.
Обзор исследовательских проектов по развитию
сетей 6G в программе ICT-52 «Интеллектуальные
подключения за пределы сетей 5G» партнерского
проекта 5GPPP ......................................................................65
Глава 3. Бизнес-модели и услуги в сетях 5G .....................................71
3.1.
Общая характеристика бизнес-моделей услуг 5G ................71
3.2.
Характеристики типовых индустриальных
и пользовательских бизнес-моделей для услуг 5G ..............74
3.3.
Оценка трафика при предоставлении различных услуг
в сетях 5G ..............................................................................79
3.4.
Услуги и приложения будущих сетей 6G ..............................88
3.5.
Бизнес-сценарии МСЭ использования услуг IMT-2030 .....98
Глава 4. Использование радиочастотного спектра в сетях 5G ....... 105
4.1.
Использование радиочастотного спектра для развития
сетей 5G ............................................................................... 105
4.2.
Выделение радиочастотного спектра для развития
сетей 5G по итогам ВКР-23 ................................................ 113
4.3.
Использование полос частот миллиметрового
диапазона волн для развертывания сетей 5G .................... 117
4
Содержание
4.4.
Использование радиочастотного спектра
в ТГц-диапазоне в сетях мобильной связи 6G ................... 119
Глава 5. Особенности архитектуры сети радиодоступа
NG-RAN .......................................................................................... 135
5.1.
Основные принципы построения ....................................... 135
5.2.
Варианты подключения базовой станции gNB
к опорной сети 5G Core ...................................................... 147
5.3.
Архитектура базовой станции gNB сетей NG-RAN ........... 150
5.4.
Варианты реализации режима двойного
подключения ....................................................................... 163
5.5.
Требования к топологии, пропускной способности
и задержкам транспортной сети ......................................... 170
Глава 6. Нумерология и структура частотно-временных
ресурсов радиоинтерфейса 5G ....................................................... 176
6.1.
Сетка частот радиоинтерфейса NR и синхронизации ....... 176
6.2.
Частотно-временная структура радиоинтерфейса NR ........ 180
6.3.
Агрегация частотных каналов в сетях радиодоступа 5G ...... 195
Глава 7. Технические и ЭМС-характеристики
оборудования сетей мобильной связи 5G ...................................... 198
7.1.
Требования МСЭ-Р к техническим
и ЭМС-характеристикам радиооборудования 5G ............. 199
7.2.
Требования партнерского проекта 3GPP
к техническим и ЭМС-характеристикам
радиооборудования 5G ....................................................... 202
Глава 8. Особенности архитектуры опорной сети 5G Core ........... 218
8.1.
Основные принципы построения и архитектура
опорной сети ....................................................................... 218
8.2.
Интеграция с сетями доступа не-3GPP .............................. 226
8.3.
Идентификаторы, используемые в опорной сети .............. 228
8.4.
Особенности управления сессиями абонентов .................. 230
8.5.
Разделение опорной сети на сетевые слои
(вертикальные плоскости) .................................................. 239
8.6.
Управление мобильностью ................................................. 244
8.7.
Управление политиками ..................................................... 248
Глава 9. Построение антенных систем сети 5G ............................. 257
9.1.
Общая характеристика технологии многоантенных
систем MIMO ...................................................................... 257
Содержание 5
9.2.
Применение технологии многоантенных систем
MIMO в линии «вверх» ....................................................... 264
9.3.
Применение технологии многоантенных систем
MIMO в линии «вниз» ........................................................ 272
Глава 10. Перспективы создания спутникового
сегмента 5G ..................................................................................... 281
10.1.
Концепция применения и эталонные модели
спутникового сегмента 5G ................................................ 282
10.2.
Спектральные аспекты создания спутникового
сегмента 5G ....................................................................... 289
10.3.
Анализ стандартизации спутникового сегмента 5G
партнерским проектом 3GPP и МСЭ-Р ........................... 291
10.4.
Архитектура спутникового сегмента сети 5G ................... 298
Глава 11. Управление качеством передачи данных в сети 5G ........ 310
11.1.
Основные принципы управления качеством
передачи данных ................................................................ 310
11.2.
Параметры качества передачи данных в сети 5G ............. 313
11.3.
Использование «зеркального» качества
(Reflective QoS) .................................................................. 316
Глава 12. Построение архитектуры сети 5G для бизнес-модели
виртуального оператора высокого уровня ..................................... 322
12.1.
Краткая характеристика типовых бизнес-моделей
MVNO ................................................................................ 322
12.2.
Варианты построения архитектуры MOCN сети
виртуального оператора .................................................... 324
12.3.
Особенности идентификации абонентов
виртуального оператора 5G .............................................. 325
12.4.
Варианты построения архитектуры GWCN сети
виртуального оператора .................................................... 329
Глава 13. Управление выбором абонентским терминалом
мобильной сети, технологии радиодоступа и соты ....................... 333
13.1.
Управление выбором мобильной сети и технологии
радиодоступа при регистрации абонентского
терминала .......................................................................... 333
13.2.
Управление выбором/перевыбором соты
абонентским терминалом после его регистрации
в мобильной сети ............................................................... 339
6
Содержание
13.3.
Процедура перевыбора соты на основе статического
кемпинга ............................................................................ 343
13.4.
Процедура перевыбора соты на основе профиль-
ориентированного кемпинга ............................................ 345
Глава 14. Применение технологий искусственного интеллекта
в сетях 5G......................................................................................... 351
14.1.
Стандартизация использования технологий
AI/ML для сетей 5G .......................................................... 352
14.2.
Использование алгоритмов AI/ML в сетях
радиодоступа NG-RAN ..................................................... 360
14.3.
Использование алгоритмов AI/ML в базовой сети
5
G Core ....................................................................................... 364
14.4.
Архитектура системы анализа сетевых данных
в сети 5G ............................................................................ 367
14.5.
Использование федеративного обучения для сети
5
G Core c несколькими модулями NWDAF ..................... 372
Глава 15. Технология RedCap для оказания услуг
Интернета вещей в сетях 5G ........................................................... 377
15.1.
Стандартизация технологии RedCap и перспективы
использования на рынке услуг Интернета вещей ............ 377
15.2.
Основные инновации технологических
возможностей RedCap ....................................................... 380
15.3.
Особенности функционирования абонентских
устройств 5G RedCap ........................................................ 385
15.4.
Процедуры начального вызова и синхронизации
абонентских устройств 5G RedCap ................................... 387
Глава 16. Функциональные требования к сетевым модулям
архитектуры 5G, обеспечивающим информационную
безопасность .................................................................................... 391
16.1.
Домены и модули сетевой архитектуры 5G,
обеспечивающие информационную безопасность
сети мобильной связи ....................................................... 391
16.2.
Функциональные требования безопасности к сети
радиодоступа и базовым станциям gNB ........................... 397
16.3.
Функциональные требования к безопасности
модулей сети 5G Core в плоскости пользователя............. 402
16.4.
Функциональные требования к безопасности
модулей сети 5G Core в плоскости управления ............... 405
Содержание 7
Глава 17. Построение и архитектура частных сетей
мобильной связи
5
G NPN ........................................................................................... 411
17.1.
Анализ состояния рынка частных сетей 5G NPN ............ 411
17.2.
Стандартизация частных сетей 5G NPN .......................... 412
17.3.
Архитектура частных сетей 5G NPN................................. 414
17.4.
Идентификация в частных сетях 5G NPN ....................... 418
Глава 18. YANG-модели управления базовыми
станциями gNB ............................................................................... 422
18.1.
Анализ стандартизации процесса конфигурирования
базовых станций сети RAN ............................................... 422
18.2.
Особенности управления базовыми станциями
по протоколу NETCONF/YANG ...................................... 424
18.3.
Управление базовыми станциями согласно модели
5
G NRM ............................................................................. 428
18.4.
Управление базовыми станциями согласно моделям
альянса O-RAN .................................................................. 437
18.5.
Управление базовыми станциями на различных этапах
жизненного цикла сети RAN ............................................ 443
18.6.
Реализация протокола управления конфигурацией
базовой станции ................................................................ 445
Глава 19. Сети мобильной связи поколения 6G ............................ 453
19.1.
Ключевые тенденции и показатели
функционирования сетей 6G ............................................ 454
19.2.
Основные принципы создания и характеристики
будущих сетей 6G .............................................................. 456
19.3.
Использование радиочастотного спектра в сетях 6G....... 462
19.4.
Потребности в электронной компонентной базе
сетей 6G ............................................................................. 467
Глава 20. Архитектура сетей 6G: Принципы и особенности
построения ...................................................................................... 475
20.1.
Принципы построения архитектуры сети 6G .................. 476
20.2.
Сквозной сетевой протокол NewIP архитектуры 6G ....... 479
20.3.
Общая архитектура сети 6G .............................................. 482
20.4.
Архитектура и особенности сетей на платформе LAPs .... 484
20.5.
Архитектура и особенности сетей на платформе
HAPS .................................................................................. 487
20.6.
Архитектура космического сегмента сетей 6G ................. 488
8
Содержание
Глава 21. Применение интеллектуальных реконфигурируемых
поверхностей RIS в сетях мобильной связи 6G ............................. 493
21.1.
Анализ вопросов стандартизации и исследования
технологии RIS .................................................................. 494
21.2.
Режимы работы и технологические решения
построения RIS.................................................................. 497
21.3.
Сценарии развертывания RIS в сетях
мобильной связи ............................................................... 503
21.4.
Технические и регуляторные проблемы
использования RIS ............................................................ 507
Приложение 1. Глоссарий основных терминов 5G и 6G ................ 511
Приложение 2. Технические спецификации 3GPP
серии 38 – 5G фаза 2 ....................................................................... 524
Приложение 3. Отчеты и рекомендации МСЭ по 5G и 6G ............ 527
Приложение 4. Варианты распределения символов в слоте
между линиями «вверх» и «вниз» (3GPP TS 38.213) ...................... 530
Приложение 5. Виды модуляции радиоинтерфейса NR ................ 532
Приложение 6. Псевдослучайные последовательности,
используемые радиоинтерфейсом NR ........................................... 534
Приложение 7. Перечень сервисов сетевых функций
опорной сети 5G Core ..................................................................... 537
Приложение 8. Сервисы и операции сетевой
функции UDM ................................................................................ 539
Приложение 9. Состав статических и динамических
правил управления политиками и тарификацией
PCC Rule .......................................................................................... 540
Приложение 10. Список использованных сокращений ................. 548
Введение
Развитие цифровой экономики и экономики данных является резуль-
татом сочетания четырех ключевых факторов развития: технологий
передачи и хранения данных, уровня сопутствующих услуг (включая
создание контента и управление сетями киберфизических систем
(роботов) на производстве), развития бизнеса (посредством цифро-
вой трансформации и модернизации бизнес-процессов) и цифровой
культуры пользователей.
Технологии и уровень связанных услуг являются главными в ин-
фраструктурной основе цифровой экономики. Инфраструктура
цифровой экономики должна быть распределена пропорционально
требованиям к перспективам развития и текущим вызовам, обеспечи-
вая высокие стандарты качества услуг на всех уровнях для динамичного
развития цифровой экономики страны.
Главными технологическими вызовами цифровой экономики
могут стать: реализация массового внедрения и соединения в сети
киберфизических устройств, относимых к классу Интернета вещей
(IoT) и «машина – машина» (М2М), с плотностью размещения от
300 тыс. устройств в соте до 1 млн устройств на 1 кв. км, а также
создание высоконадежных соединений киберфизических устройств
с задержкой до 1 мс для услуг IoT и М2М в реальном масштабе време-
ни. Эти вызовы планируется преодолеть, развивая технологические
возможности сетей 5G Advanced и Интернета вещей в направле-
нии 6G.
По состоянию на февраль 2026 года коммерческие, совместимые
с требованиями стандартов Партнерского проекта 3GPP (мобильный
или фиксированный беспроводной доступ FWA), услуги 5G в мире
запустили 383 оператора мобильной связи (прирост 39 операторов за
год) в 146 странах (+19 стран за год), в том числе 8 операторов имеют
запущенные в эксплуатацию, но недостроенные сети.
Согласно отчетам Ассоциации GSA 184 оператора (прирост 30 опе-
раторов за год) в 74 странах заявили о себе как инвестирующие в ав-
тономные сети 5G SA (Standalone), включая тех операторов, которые
оценивают или тестируют, планируют или развертывают такие сети,
а также тех, кто запустили автономные сети 5G SA.
Ассоциация GSA в марте 2026 г. включила в базу данных GAMBoD
уже 94 мобильных оператора (прирост +27 операторов за год) как
развернувших, запустивших или запустивших недостроенные авто-
10 Введение
номные сети 5G SA с полностью стандартизованной инфраструктурой
сети радиодоступа 5G RAN и опорной сети 5G Core.
По данным Ассоциации GSMA, представленным на конгрессе
MWC-26, в мире 5G-соединения к 2030 году будут составлять более
половины (57%) мобильных подключений, что сделает 5G домини-
рующей технологией мобильной связи. На сегодняшний день поко-
ление 5G продолжает быть самым быстро внедряемым поколением
мобильной связи. В 2022 году в сетях 5G было установлено 1 млрд
подключений, в 2023 году число подключений выросло до 1,6 млрд,
в конце 2024 г. – 2 млрд, и в 2025 г. достигло 3 млрд. Это число про-
должит рост до 5,8 миллиарда подключений к 2030 году. По состоянию
на конец 2025 года коммерческие сети 5G-A были развернуты более
чем в 300 городах по всему миру.
Ассоциация GSMA прогнозирует 4-кратный рост мобильного
трафика данных в период до 2030 года, и ежемесячный глобальный
мобильный трафик данных на одно подключение вырастет с 12,8 ГБ
в 2023 году до 47,9 ГБ в 2030 году.
Количество анонсированных абонентских устройств 5G в 2026 го-
ду выросло до 4060 устройств (+ 27,7% по сравнению с 2025 г.). К концу
2025 г. на рынке стало коммерчески доступно не менее 3658 абонент-
ских устройств 5G. Экосистема абонентских устройств 5G охватывает
более 40 форм-факторов устройств от 330 производителей. Телефоны
по-прежнему доминируют на рынке, представленные 2165 моделями
(из которых как минимум 2076 находятся в продаже). Промышленные
маршрутизаторы или модемы 5G (391) сохраняют второе место, за ни-
ми следуют модули 5G (380), стационарные беспроводные устройства
доступа CPE (359) и устройства точек доступа 5G (114). Что касается
частотных диапазонов 3GPP, 81,7% устройств 5G поддерживают диа-
пазоны FR1 ниже 6 ГГц, но только 5,2% поддерживают диапазоны
FR2 миллиметровых волн. Поддержка двух диапазонов FR1 и FR2
наблюдается лишь в 3,3% устройств. Наиболее широко поддержива-
ется диапазон n78, за ним следуют n41, n1 и n77.
Технология 5G Advanced (релизы 18–19 и далее) представляет даль-
нейшую эволюцию поколения мобильной связи 5G за пределы текущей
фазы развития 5G/IMT-2020, которая повышает функциональные
возможности, скорость передачи данных и другие технические требо-
вания по сравнению с начальной фазой технологии 5G (релизы 15–17).
Технология 5G Advanced стала представлять не только технологию, но
и интеллектуальную платформу в сочетании с применением искус-
Введение 11
ственного интеллекта, обеспечивающую сверхбыстрый радиодоступ,
низкую задержку и более надежную мобильную связь, способную
справляться с постоянно растущими требованиями к передаваемым
данным для нужд цифровой экономики и экономики данных.
Реализация перехода к сетям доступа 5G Advanced потребует вне-
дрения новых принципов использования радиочастотного спектра и
получения новых частотных назначений в полосах частот миллиме-
трового диапазона волн, создания виртуализованной инфраструк-
туры сети 5G, основанной на технологической и инфраструктурной
гетерогенности, внедрения бизнес-моделей, ориентированных на
массовое применение услуг М2М и IoT (uRLLC и mIoT).
Способность игроков рынка генерировать новые бизнесы, ос-
нованные на технологической инфраструктуре сетей 5G Advanced,
создаст в цифровой экономике мультипликативный эффект. Чем
больше бизнес-процессов цифровой экономики будет связано с тех-
нологиями 5G, тем больше инвестиций будет сделано в эти техноло-
гии и услуги, что, в свою очередь, предоставит новые возможности
развития бизнеса и технологических перспектив.
В настоящее время отрасль мобильной связи выходит за рамки
простого предоставления услуг связи, и операторы ориентируются на
новые источники дохода, такие как искусственный интеллект, цифро-
вые платформы и корпоративные услуги. В результате вклад сектора
в мировой ВВП к 2030 году достигнет 11,3 триллиона долларов.
За 2025 год мобильные технологии и услуги внесли вклад, равный
7,6 трлн долларов, в мировой ВВП, что эквивалентно 6,4% от общего
ВВП. Прогнозируется, что к 2030 году эта цифра вырастет до 8,4% от
общего ВВП.
Прогнозируется также, что доходы операторов вырастут с 1,19 трлн
долларов в 2025 году до 1,36 трлн долларов к 2030 году, а капитальные
затраты мобильной отрасли в период с 2025 по 2030 год достигнут
в общей сложности 1,2 трлн долларов.
По прогнозам, к 2030 году 57% всех мобильных подключений
абонентов будут в сетях 5G. Доля устаревших технологий 2G и 3G,
как ожидается, сократится до 1 и 5% подключений соответственно,
что ознаменует переход к более совершенным сетям.
Несмотря на то что 96% населения планеты проживает в зоне
действия мобильной широкополосной связи, более трех миллиардов
человек остаются без доступа к интернету, при этом разрыв в исполь-
зовании интернета почти в 10 раз превышает разрыв в покрытии.
12 Введение
Публикация 3-го переработанного и дополненного издания
этой книги, по мнению авторов, позволит расширить понимание
эволюции сетей 5G к 6G на основе повсеместного внедрения ис-
кусственного интеллекта. Позволит готовить на ее основе новую
плеяду ученых и инженеров, обеспечивающих динамичное развитие
цифровой экономики страны, а также представит видение разработ-
чиками перспектив сетей 6G, чтобы дать толчок креативным идеям,
определяющим горизонты развития мобильной связи за преде-
лами 2030 г.
В первой главе книги авторами рассмотрена разработка стандартов
и спецификаций 5G Advanced и 6G, а также проведен обзор деятель-
ности партнерского проекта 3GPP по созданию релизов 18 и 19, про-
анализированы первые результаты формирования облика сетей 6G
и деятельность Международного союза электросвязи по сетям 6G.
Во второй главе рассмотрены деятельность Ассоциации 5G PPP как
государственно-частного партнерства по программе «Горизонт-2020»
(FP-8) для создания 5G в рамках ЕС, проведен обзор исследователь-
ских проектов государственно-частного партнерства 5G PPP стран
EC по развитию сетей 6G в программе ICT-52 «Интеллектуальные
подключения за пределы сетей 5G».
В третьей главе дана общая характеристика бизнес-моделей услуг
5G и бизнес-сценариев МСЭ для сетей 6G, рассмотрены примеры
типовых индустриальных и пользовательских бизнес-моделей для
услуг 5G и 6G, а также приведена оценка будущего трафика сетей 5G
для различных бизнес-моделей.
Четвертая глава посвящена поиску и исследованиям в области ис-
пользования частотного ресурса для развития сетей 5G. Рассмотрены
потребности в радиочастотном спектре для развития сетей связи
5-го поколения с учетом итогов ВКР-23 и новые принципы исполь-
зования радиочастотного спектра в сетях 5G.
В пятой главе рассмотрены особенности построения и архитектура
сети радиодоступа 5G, основные принципы построения и протоколы
сети радиодоступа NG-RAN. Представлена архитектура базовых стан-
ций gNB сети радиодоступа NG-RAN и построения радиоинтерфейса
NR сети радиодоступа NG-RAN.
Шестая глава рассматривает нумерологию и структуру частотно-
временных ресурсов радиоинтерфейса 5G, включая распределение
и использование частотных диапазонов в сетях радиодоступа 5G и
агрегацию частотных каналов в сетях радиодоступа 5G.
Введение 13
В седьмой главе рассмотрены технические и ЭМС-характеристики
будущего оборудования сетей мобильной связи 5G, различия требо-
ваний МСЭ и партнерского проекта 3GPP к техническим и ЭМС-
характеристикам радиооборудования 5G.
Восьмая глава посвящена особенностям построения архитекту-
ры базовой сети 5G, в которой приведены принципы построения
и архитектура базовой сети 5G Core, интеграция с сетями доступа
не-3GPP и примеры разделения опорной сети 5G на сетевые слои
(вертикальные плоскости), управление мобильностью и управление
политиками в сети 5G.
В девятой главе рассмотрены вопросы использования построения
антенных систем сети 5G на основе технологии многоантенных си-
стем MIMO, включая особенности ее применения в линиях вниз и
вверх в сетях 5G.
Десятая глава книги посвящена перспективам создания спутни-
кового сегмента NTN сетей и оценке возможности использования
низкоорбитального созвездия спутников LEO для сетей 5G на основе
спутникового сегмента NTN 5G. Представлены эталонные модели
партнерского проекта 3GPP по интеграции архитектуры спутникового
сегмента 5G в неназемных сетях NTN 5G.
В главе одиннадцать рассмотрены принципы и требования
к управлению качеством услуг в сети 5G, формирование требований
к качеству базовых услуг 5G и управление качеством услуг в сети 5G.
Двенадцатая глава посвящена построению архитектуры сети 5G
при использовании бизнес-модели виртуального оператора высокого
уровня. Дана краткая характеристика типовых бизнес-моделей MVNO
и вариантов построения архитектуры MOCN сети виртуального опе-
ратора. Рассмотрены особенности идентификации абонентов вирту-
ального оператора 5G и варианты построения архитектуры GWCN
сети виртуального оператора.
В главе тринадцать рассмотрены вопросы управления выбором
абонентским терминалом мобильной сети, выбором технологии
радиодоступа и соты при регистрации абонентского терминала в сети,
особенности управления выбором/перевыбором соты абонентским
терминалом после его регистрации в мобильной сети и перевыбора
соты на основе статического и профильно ориентированного кем-
пинга.
Четырнадцатая глава книги посвящена вопросам применения тех-
нологий искусственного интеллекта на основе машинного обучения
14 Введение
AI/ML в сетях 5G, их стандартизации Партнерским проектом 3GPP
для сетей 5G, использованию алгоритмов AI/ML в сетях радиодоступа
NG-RAN и в базовой сети 5G Core, а также рассмотрению архитек-
туры системы анализа сетевых данных в сети 5G.
В главе пятнадцать книги рассмотрены технология RedCap для
оказания услуг Интернета вещей в сетях 5G, ее стандартизация Парт-
нерским проектом 3GPP и перспективы использования на рынке
услуг IoT, показаны технологические возможности RedCap и осо-
бенности функционирования абонентских устройств 5G RedCap,
а также процедуры работы абонентских устройств RedCap в се-
тях 5G.
Шестнадцатая глава книги посвящена вопросам обеспечения
информационной безопасности различными доменами и модулями
сетевой архитектуры 5G. Рассмотрены функциональные требования
безопасности к сети радиодоступа и базовым станциям gNB, а также
функциональные требования к безопасности модулей сети 5G Core
в плоскости управления и пользователя.
В главе семнадцать рассмотрена роль частных сетей 5G (NPN)
в развитии рынка услуг 5G и в создании сетей 5G ведомственного,
отраслевого или корпоративного назначения. Показаны различные
сценарии построения архитектуры частных сетей 5G для автономных
сетей и сетей, интегрированных на разном уровне с сетями операто-
ров 5G общего пользования, а также особенности идентификации
частных сетей 5G и их абонентов в зависимости от архитектуры по-
строения.
Восемнадцатая глава посвящена разработке YANG-модели данных
с использованием протокола NETCONF для конфигурирования базовой
станции 5G в комплектации со специализированным программным
обеспечением Amarisoft в сети радиодоступа OpenRAN на основе воз-
можностей управления и оркестрирования сетью радиодоступа 5G
RAN (Management and Orchestration), реализуемых посредством про-
токола NETCONF применяемого для внедрения технических реше-
ний на сервисно-ориентированной архитектуре SBMA (Service-Based
Management Architecture).
В девятнадцатой главе дано определение и рассмотрен облик сетей
мобильной связи поколения 6G. Рассмотрены основные принципы
создания и характеристики будущих сетей 6G, использование радио-
частотного спектра в этих сетях и требования к электронной компо-
нентной базе сетей 6G.
Введение 15
Двадцатая глава книги посвящена принципам и особенностям
построения архитектуры сети 6G на основе концепции интеграции
воздушно-космического и территориального сегментов сети, ис-
пользованию сквозного сетевого протокола NewIP архитектуры 6G.
Рассмотрены архитектура и особенности построения сегментов сетей
6G на низколетящей платформе LAP и высокоподнятой платформе
HAPS, а также архитектура спутникового сегмента сетей 6G.
В завершающей двадцать первой главе рассмотрено применение
интеллектуальных реконфигурируемых поверхностей RIS в сетях
мобильной связи 6G, проанализированы процессы текущей стан-
дартизации и исследования технологии RIS, представлены режимы
работы и технологические решения для построения RIS, сценарии
развертывания RIS в будущих сетях мобильной связи, а также техни-
ческие и регуляторные проблемы использования RIS.
В приложениях книги приведены:
1) глоссарий основных терминов 5G и 6G;
2) технические спецификации 3GPP релиза 18 по 5G (серия 38);
3) отчеты и рекомендации МСЭ по 5G и 6G;
4) варианты распределения символов в слоте между линиями
«вверх» и «вниз»;
5) виды модуляции радиоинтерфейса NR;
6) псевдослучайные последовательности, используемые радио-
интерфейсом NR;
7) перечень сервисов сетевых функций опорной сети 5G Core;
8) сервисы и операции сетевой функции управления унифици-
рованными данными UDM;
9) состав статических и динамических правил управления по-
литиками и тарификацией PCC Rule;
10) протоколы плоскости управления опорной сети 5G Core.
Книга может стать теоретической базой для дальнейшей разработ-
ки и проектирования сетей 5G Advanced, для разработки приложений
и оптимизации сетей мобильной связи 5G/6G в интересах оказания
базовых и новых видов цифровых услуг.
Авторы благодарны лично коллегам из регионального отделе-
ния «Информационные и телекоммуникационные технологии»
РАЕН и Национальной радиоассоциации за поддержку авторов и
ряд ценных советов, способствовавших улучшению книги. Особую
признательность авторы выражают другу и коллеге из Европейского
института стандартизации электросвязи (ETSI) Игорю Минаеву, со-
16 Введение
трудникам ФГАУ НИЦ Телеком им. М.И. Кривошеева к.т.н., доценту
Бочечке Г.С., начальнику отдела ЦА ЭМС Пастуху А.С., директору
НИИТ ВШЭ, профессору, д.т.н. Кучерявому Е.А., а также сотрудникам
ООО «Гейзер-Телеком» – к.т.н. Глушко В.И., к.т.н. Стрельцу М.В.,
Корчагину П.А., за предоставленные материалы исследований, по-
мощь при подготовке книги и ряд ценных замечаний для публикации
материалов.
ÃËÀÂÀ 1
ÌÅÆÄÓÍÀÐÎÄÍÀß ÑÒÀÍÄÀÐÒÈÇÀÖÈß
ÑÅÒÅÉ 5G È 6G
Сети 5G (5th generation mobile networks или 5th generation wireless
systems) представляют новую фазу эволюции мобильных телекомму-
никационных стандартов за пределы текущей фазы развития 4G / LTE
Advanced / IMT-Advanced, связанную с повышением скорости пере-
дачи данных, улучшением функциональных возможностей и других
технических требований новых сетевых решений на порядок.
Влияние на будущий технологический облик сетей 5G и потреб-
ности в радиочастотном спектре будут оказывать несколько факторов:
• прогнозы роста потребления трафика различными пользова-
телями при оказании услуг мобильного беспроводного доступа
до 2030 г. [1];
• изменение парадигмы развития мобильной связи как сетей
доступа для сетей Интернета вещей (IoT) и М2М [2];
• достижение предела спектральной эффективности технологи-
ями мобильной связи 2G/3G/4G;
• технические требования к сетям 5G, сформулированные при
выполнении европейских проектов METIS-I, -II и 5GIC (Уни-
верситет Суррея) [3, 4], а также проекта IMT-2020 [2].
1.1. Разработка стандартов и спецификаций 5G
Все действующие стандарты технологий мобильной связи 2G/3G/4G
построены на принципах открытых стандартов: доступность, ориен-
тация на конечного пользователя, бесплатность использования, не-
дискриминационность, возможность развития, отсутствие лицензий
использования, инновационность.
Согласно определению МСЭ-T [5], открытый стандарт – это стан-
дарт или протокол, который равным образом доступен для чтения и
использования без ограничений всем заинтересованным сторонам
и который:
• не содержит компонентов или расширений, зависящих от фор-
матов или протоколов, которые не попадают под определение
открытого стандарта;
18 Глава 1. Международная стандартизация сетей 5G и 6G
• не содержит правовых или технических положений, ограничи-
вающих его использование любой заинтересованной стороной
в любых схемах предпринимательства;
• разработан и дорабатывается в ходе процедур, не зависящих
от конкретного поставщика и открытых для равноправного
участия конкурентов и третьих сторон;
• доступен в большом количестве полных реализаций, выпол-
ненных конкурирующими поставщиками, или в виде полной
реализации, в равной степени доступной всем сторонам.
Эти же принципы заложены в разработку новых стандартов для
технологии мобильной связи пятого поколения (5G).
Основными организациями, вовлеченными в стандартизацию 5G
на глобальном международном уровне, являются [3]:
• сектор радиосвязи МСЭ-Р и сектор стандартизации МСЭ-Т,
в рамках которых были созданы: рабочая группа WP5D «IMT-
системы» в исследовательской комиссии ИК5 «Наземные служ-
бы» и оперативная группа (ОГ) IMT-2020 в исследовательской
комиссии ИК13 «Будущие сети, включая облачные вычисле-
ния, сети подвижной связи и сети последующих поколений»;
• партнерский проект 3GPP, занимающийся развитием техно-
логий мобильной связи 2G/3G/4G/5G и разработкой для них
технических спецификаций (стандартов) на глобальном уровне;
• партнерский проект oneM2M, стартовавший в 2012 г. по ини-
циативе шести региональных органов стандартизации (ETSI,
ARIB, TTA, CCSA, TIA и TTC), которые в 1998 г. уже создали
успешный партнерский проект 3GPP, и американской Ассо-
циации ATIS.
На европейском уровне вопросами стандартизации сетей и услуг
5G занимается Европейский институт стандартизации электросвя-
зи (ETSI). В ETSI созданы несколько горизонтальных технических
комитетов MSG (группа стандартизации мобильной связи), mWT
(передача на миллиметровых волнах), SmartBAN (умные сети ши-
рокополосного доступа), SmartМ2М (умные сети межмашинного
обмена) и ряд индустриальных групп NFV (виртуализация сетевых
функций), NGP (протоколы будущих поколений), которые участвуют
в разработке европейских стандартов 5G и формируют предложения
для технических спецификаций 3GPP и oneM2M.
Сети мобильной связи 5G станут неотъемлемой частью цифровой
экономики и экономики данных РФ. Достигнутые сегодня ключевые
1.1. Разработка стандартов и спецификаций 5G 19
характеристики и параметры сетей 5G в релизах 15–19 могут быть
существенно улучшены в новых релизах Партнерского проекта 3GPP,
направленных на создание цифровой платформы мобильной связи
5G Advanced.
В настоящее время все технические спецификации 3GPP по
стандартизации технических требований первой, второй и третьей
фаз развития сетей 5G общим числом более 200 томов объединены
в ряд серий технических спецификаций: 38-ю (приложение 2), 22,
23, 29, 33-ю.
Внутри 38-й серии технических спецификаций 3GPP можно выде-
лить следующие группы спецификаций по направлениям [6–21, 27–38]:
38.101–38.1хх. Оборудование абонентских и базовых станций
сети 5G;
38.201–38.2хх. Физический уровень сети 5G. Описание радио-
интерфейса и протоколов;
38.301–38.3хх. Общее описание протоколов интерфейса NR се-
ти 5G. Шаг 2;
38.401–38.4хх. Архитектура сети радиодоступа NG-RAN сети 5G;
38.501–38.5хх. Тестирование (подтверждение соответствия) абонент-
ского оборудования сети 5G;
38.801–38.8хх. Технические отчеты об исследованиях нового
радиоинтерфейса сети 5G и новых полос частот;
38.901–38.9хх. Технические отчеты по результатам исследований
моделей распространения, новых частотных каналов и результатам
экспериментов в части сети 5G.
Анализ технических спецификаций 3GPP по стандартизации
технических требований к сети радиодоступа NG-RAN 5G в диапа-
зонах ниже 6 ГГц показал, что эти вопросы рассмотрены в следующих
технических спецификациях и отчетах [29–34]:
1. 3GPP TS 38 101. NR; User Equipment (UE) radio transmission and
reception.
2. 3GPP TS 38 104. NR; Base Station (BS) radio transmission and
reception.
3. 3GPP TR 38 817-1. NR; General aspects for UE RF for NR.
4. 3GPP TR 38 817-2. NR; General aspects for BS RF for NR.
5. 3GPP TR 38 813. NR; New frequency range for NR (3.3–4.2 GHz).
6. 3GPP TR 38 901. NR; Study on channel model for frequencies from
0.5 to 100 GHz.
20 Глава 1. Международная стандартизация сетей 5G и 6G
Главные требования к архитектуре сети 5G были сформулированы
в следующих технических спецификациях и отчетах [35–38]:
1. 3GPP TS 38.300. NR; NR and NG-RAN Overall Description; Stage 2.
2. 3GPP TS 38.401. NG-RAN; Architecture description.
3. 3GPP TS 23.501. System Architecture for the 5G System; Stage 2.
4. 3GPP TR 23.799. Study on new radio access technology: Radio
access architecture and interfaces.
5. 3GPP TR 29.891. 5G System – Phase 1; CT WG4 Aspects.
6. 3GPP TR 38.801. Study on new radio access technology: Radio
access architecture and interfaces.
Стандартизация бизнес-моделей и соответствующие системные
требования к ним были также зафиксированы в следующих техни-
ческих спецификациях 3GPP:
1. Для бизнес-модели mIoT (massive Internet of Things) – в TS 22.861.
2. Для бизнес-модели CRIC (critical communications) – в TS 22.862.
3. Для бизнес-модели eMBB (enhanced mobile broad Band) –
в TS 22.863.
4. Для бизнес-модели NEO (network operations) – в TS 22.864.
5. Для бизнес-модели V2X (vehicle communication) – в TS 22.886.
Анализ текущей деятельности партнерского проекта 3GPP
по формированию технических требований и характеристик
мобильных сетей поколения 5G Advanced в релизах 18 и 19
позволяет прогнозировать развитие оборудования мобильных
сетей. Эти требования и характеристики включают в себя около
50 инновационных технологий и 400 перспективных тем ис-
следований по различным аспектам эволюционного развития
сетей 5G Advanced в направлении 6G.
Стандартизация технических спецификаций мобильной сотовой
связи играет решающую роль в обеспечении будущих инноваций,
разрабатываемых партнерским проектом 3GPP и другими органи-
зациями по стандартизации. Каждая волна инноваций мобильной
связи 5G структурирована как очередной релиз партнерского проекта
3GPP, в котором представлен набор функциональных возможностей
и технологий мобильной беспроводной связи.
После успешного завершения релиза 18 в декабре 2023 г. партнер-
ским проектом 3GPP была начата работа по формированию следую-
щей волны инноваций, собранных в релизе 19, в результате чего был
утвержден пакет из около 50 новых проектов, которые планируется
завершить во второй половине 2026 г.
1.1. Разработка стандартов и спецификаций 5G 21
Релиз 17-го партнерского проекта 3GPP представляет собой набор
технических спецификаций (требований), направленных на даль-
нейшее усовершенствование технологий сетей 5G в фазе 3, которые
были выработаны в 2021 г. и утверждены в 2022 г. На пленарном
заседании партнерского проекта 3GPP TSG# 87 было согласовано
предложение руководства целевых TSG и рабочих WG-групп о перво-
начальном продлении работ по созданию релиза 17 на три месяца, а
затем о переносе ряда сроков завершения работ над техническими
спецификациями на 2022 г. из-за использования в дея тельности
электронных (онлайн) собраний. Ибо онлайн-формат работы рабочих
групп партнерского проекта 3GPP не позволял оперативно согласо-
вывать позиции для достижения взаимопонимания разработчиков
технических спецификаций и приводил к длительной переписке в
целях достижения консенсуса. Принятые изменения плана работы
3GPP подразумевали [22]:
• замораживание технических спецификаций релиза 17 в части
исследований рабочей подгруппы RAN1 (описание функций и
процедур в общем виде, логический анализ, описание потоков
сообщений и функциональных элементов) в декабре 2021 г.;
• замораживание технических спецификаций релиза 17 фазы 3
(описание процедур, сообщений и информационных элемен-
тов (IE), определение функций оборудования для обеспечения
совместимости с различными поставщиками) в марте 2022 г.;
• закрытие дополнений в технические спецификации рели-
за 17 (описание нотаций кодирования ASN.1 и интерфейсов
OpenAPI) в июне 2022 г.;
• замораживание изменения сети радиодоступа RAN в сентябре
2022 г.
В разрабатываемый в настоящее время релиз 17 были включены
следующие инновационные технологии, которые относятся к нена-
земным сетям связи NTN (спутниковым сетям и сетям на высоко-
поднятых дирижаблях-платформах), промышленным беспроводным
сенсорным сетям IWSN, транспортным средствам, присоединенным
ко всему V2X, промышленному Интернету вещей IIoT, расширенному
широкополосному мобильному и фиксированному беспроводному
доступу (eMBB и FW).
Следующим шагом в развитии мобильной связи поколения 5G
стал релиз 18 (рис. 1.1), который сформировал облик эволюционного
развития сетей 5G Advanced.
Развитие цифровой экономики и экономики данных является резуль-
татом сочетания четырех ключевых факторов развития: технологий
передачи и хранения данных, уровня сопутствующих услуг (включая
создание контента и управление сетями киберфизических систем
(роботов) на производстве), развития бизнеса (посредством цифро-
вой трансформации и модернизации бизнес-процессов) и цифровой
культуры пользователей.
Технологии и уровень связанных услуг являются главными в ин-
фраструктурной основе цифровой экономики. Инфраструктура
цифровой экономики должна быть распределена пропорционально
требованиям к перспективам развития и текущим вызовам, обеспечи-
вая высокие стандарты качества услуг на всех уровнях для динамичного
развития цифровой экономики страны.
Главными технологическими вызовами цифровой экономики
могут стать: реализация массового внедрения и соединения в сети
киберфизических устройств, относимых к классу Интернета вещей
(IoT) и «машина – машина» (М2М), с плотностью размещения от
300 тыс. устройств в соте до 1 млн устройств на 1 кв. км, а также
создание высоконадежных соединений киберфизических устройств
с задержкой до 1 мс для услуг IoT и М2М в реальном масштабе време-
ни. Эти вызовы планируется преодолеть, развивая технологические
возможности сетей 5G Advanced и Интернета вещей в направле-
нии 6G.
По состоянию на февраль 2026 года коммерческие, совместимые
с требованиями стандартов Партнерского проекта 3GPP (мобильный
или фиксированный беспроводной доступ FWA), услуги 5G в мире
запустили 383 оператора мобильной связи (прирост 39 операторов за
год) в 146 странах (+19 стран за год), в том числе 8 операторов имеют
запущенные в эксплуатацию, но недостроенные сети.
Согласно отчетам Ассоциации GSA 184 оператора (прирост 30 опе-
раторов за год) в 74 странах заявили о себе как инвестирующие в ав-
тономные сети 5G SA (Standalone), включая тех операторов, которые
оценивают или тестируют, планируют или развертывают такие сети,
а также тех, кто запустили автономные сети 5G SA.
Ассоциация GSA в марте 2026 г. включила в базу данных GAMBoD
уже 94 мобильных оператора (прирост +27 операторов за год) как
развернувших, запустивших или запустивших недостроенные авто-
10 Введение
номные сети 5G SA с полностью стандартизованной инфраструктурой
сети радиодоступа 5G RAN и опорной сети 5G Core.
По данным Ассоциации GSMA, представленным на конгрессе
MWC-26, в мире 5G-соединения к 2030 году будут составлять более
половины (57%) мобильных подключений, что сделает 5G домини-
рующей технологией мобильной связи. На сегодняшний день поко-
ление 5G продолжает быть самым быстро внедряемым поколением
мобильной связи. В 2022 году в сетях 5G было установлено 1 млрд
подключений, в 2023 году число подключений выросло до 1,6 млрд,
в конце 2024 г. – 2 млрд, и в 2025 г. достигло 3 млрд. Это число про-
должит рост до 5,8 миллиарда подключений к 2030 году. По состоянию
на конец 2025 года коммерческие сети 5G-A были развернуты более
чем в 300 городах по всему миру.
Ассоциация GSMA прогнозирует 4-кратный рост мобильного
трафика данных в период до 2030 года, и ежемесячный глобальный
мобильный трафик данных на одно подключение вырастет с 12,8 ГБ
в 2023 году до 47,9 ГБ в 2030 году.
Количество анонсированных абонентских устройств 5G в 2026 го-
ду выросло до 4060 устройств (+ 27,7% по сравнению с 2025 г.). К концу
2025 г. на рынке стало коммерчески доступно не менее 3658 абонент-
ских устройств 5G. Экосистема абонентских устройств 5G охватывает
более 40 форм-факторов устройств от 330 производителей. Телефоны
по-прежнему доминируют на рынке, представленные 2165 моделями
(из которых как минимум 2076 находятся в продаже). Промышленные
маршрутизаторы или модемы 5G (391) сохраняют второе место, за ни-
ми следуют модули 5G (380), стационарные беспроводные устройства
доступа CPE (359) и устройства точек доступа 5G (114). Что касается
частотных диапазонов 3GPP, 81,7% устройств 5G поддерживают диа-
пазоны FR1 ниже 6 ГГц, но только 5,2% поддерживают диапазоны
FR2 миллиметровых волн. Поддержка двух диапазонов FR1 и FR2
наблюдается лишь в 3,3% устройств. Наиболее широко поддержива-
ется диапазон n78, за ним следуют n41, n1 и n77.
Технология 5G Advanced (релизы 18–19 и далее) представляет даль-
нейшую эволюцию поколения мобильной связи 5G за пределы текущей
фазы развития 5G/IMT-2020, которая повышает функциональные
возможности, скорость передачи данных и другие технические требо-
вания по сравнению с начальной фазой технологии 5G (релизы 15–17).
Технология 5G Advanced стала представлять не только технологию, но
и интеллектуальную платформу в сочетании с применением искус-
Введение 11
ственного интеллекта, обеспечивающую сверхбыстрый радиодоступ,
низкую задержку и более надежную мобильную связь, способную
справляться с постоянно растущими требованиями к передаваемым
данным для нужд цифровой экономики и экономики данных.
Реализация перехода к сетям доступа 5G Advanced потребует вне-
дрения новых принципов использования радиочастотного спектра и
получения новых частотных назначений в полосах частот миллиме-
трового диапазона волн, создания виртуализованной инфраструк-
туры сети 5G, основанной на технологической и инфраструктурной
гетерогенности, внедрения бизнес-моделей, ориентированных на
массовое применение услуг М2М и IoT (uRLLC и mIoT).
Способность игроков рынка генерировать новые бизнесы, ос-
нованные на технологической инфраструктуре сетей 5G Advanced,
создаст в цифровой экономике мультипликативный эффект. Чем
больше бизнес-процессов цифровой экономики будет связано с тех-
нологиями 5G, тем больше инвестиций будет сделано в эти техноло-
гии и услуги, что, в свою очередь, предоставит новые возможности
развития бизнеса и технологических перспектив.
В настоящее время отрасль мобильной связи выходит за рамки
простого предоставления услуг связи, и операторы ориентируются на
новые источники дохода, такие как искусственный интеллект, цифро-
вые платформы и корпоративные услуги. В результате вклад сектора
в мировой ВВП к 2030 году достигнет 11,3 триллиона долларов.
За 2025 год мобильные технологии и услуги внесли вклад, равный
7,6 трлн долларов, в мировой ВВП, что эквивалентно 6,4% от общего
ВВП. Прогнозируется, что к 2030 году эта цифра вырастет до 8,4% от
общего ВВП.
Прогнозируется также, что доходы операторов вырастут с 1,19 трлн
долларов в 2025 году до 1,36 трлн долларов к 2030 году, а капитальные
затраты мобильной отрасли в период с 2025 по 2030 год достигнут
в общей сложности 1,2 трлн долларов.
По прогнозам, к 2030 году 57% всех мобильных подключений
абонентов будут в сетях 5G. Доля устаревших технологий 2G и 3G,
как ожидается, сократится до 1 и 5% подключений соответственно,
что ознаменует переход к более совершенным сетям.
Несмотря на то что 96% населения планеты проживает в зоне
действия мобильной широкополосной связи, более трех миллиардов
человек остаются без доступа к интернету, при этом разрыв в исполь-
зовании интернета почти в 10 раз превышает разрыв в покрытии.
12 Введение
Публикация 3-го переработанного и дополненного издания
этой книги, по мнению авторов, позволит расширить понимание
эволюции сетей 5G к 6G на основе повсеместного внедрения ис-
кусственного интеллекта. Позволит готовить на ее основе новую
плеяду ученых и инженеров, обеспечивающих динамичное развитие
цифровой экономики страны, а также представит видение разработ-
чиками перспектив сетей 6G, чтобы дать толчок креативным идеям,
определяющим горизонты развития мобильной связи за преде-
лами 2030 г.
В первой главе книги авторами рассмотрена разработка стандартов
и спецификаций 5G Advanced и 6G, а также проведен обзор деятель-
ности партнерского проекта 3GPP по созданию релизов 18 и 19, про-
анализированы первые результаты формирования облика сетей 6G
и деятельность Международного союза электросвязи по сетям 6G.
Во второй главе рассмотрены деятельность Ассоциации 5G PPP как
государственно-частного партнерства по программе «Горизонт-2020»
(FP-8) для создания 5G в рамках ЕС, проведен обзор исследователь-
ских проектов государственно-частного партнерства 5G PPP стран
EC по развитию сетей 6G в программе ICT-52 «Интеллектуальные
подключения за пределы сетей 5G».
В третьей главе дана общая характеристика бизнес-моделей услуг
5G и бизнес-сценариев МСЭ для сетей 6G, рассмотрены примеры
типовых индустриальных и пользовательских бизнес-моделей для
услуг 5G и 6G, а также приведена оценка будущего трафика сетей 5G
для различных бизнес-моделей.
Четвертая глава посвящена поиску и исследованиям в области ис-
пользования частотного ресурса для развития сетей 5G. Рассмотрены
потребности в радиочастотном спектре для развития сетей связи
5-го поколения с учетом итогов ВКР-23 и новые принципы исполь-
зования радиочастотного спектра в сетях 5G.
В пятой главе рассмотрены особенности построения и архитектура
сети радиодоступа 5G, основные принципы построения и протоколы
сети радиодоступа NG-RAN. Представлена архитектура базовых стан-
ций gNB сети радиодоступа NG-RAN и построения радиоинтерфейса
NR сети радиодоступа NG-RAN.
Шестая глава рассматривает нумерологию и структуру частотно-
временных ресурсов радиоинтерфейса 5G, включая распределение
и использование частотных диапазонов в сетях радиодоступа 5G и
агрегацию частотных каналов в сетях радиодоступа 5G.
Введение 13
В седьмой главе рассмотрены технические и ЭМС-характеристики
будущего оборудования сетей мобильной связи 5G, различия требо-
ваний МСЭ и партнерского проекта 3GPP к техническим и ЭМС-
характеристикам радиооборудования 5G.
Восьмая глава посвящена особенностям построения архитекту-
ры базовой сети 5G, в которой приведены принципы построения
и архитектура базовой сети 5G Core, интеграция с сетями доступа
не-3GPP и примеры разделения опорной сети 5G на сетевые слои
(вертикальные плоскости), управление мобильностью и управление
политиками в сети 5G.
В девятой главе рассмотрены вопросы использования построения
антенных систем сети 5G на основе технологии многоантенных си-
стем MIMO, включая особенности ее применения в линиях вниз и
вверх в сетях 5G.
Десятая глава книги посвящена перспективам создания спутни-
кового сегмента NTN сетей и оценке возможности использования
низкоорбитального созвездия спутников LEO для сетей 5G на основе
спутникового сегмента NTN 5G. Представлены эталонные модели
партнерского проекта 3GPP по интеграции архитектуры спутникового
сегмента 5G в неназемных сетях NTN 5G.
В главе одиннадцать рассмотрены принципы и требования
к управлению качеством услуг в сети 5G, формирование требований
к качеству базовых услуг 5G и управление качеством услуг в сети 5G.
Двенадцатая глава посвящена построению архитектуры сети 5G
при использовании бизнес-модели виртуального оператора высокого
уровня. Дана краткая характеристика типовых бизнес-моделей MVNO
и вариантов построения архитектуры MOCN сети виртуального опе-
ратора. Рассмотрены особенности идентификации абонентов вирту-
ального оператора 5G и варианты построения архитектуры GWCN
сети виртуального оператора.
В главе тринадцать рассмотрены вопросы управления выбором
абонентским терминалом мобильной сети, выбором технологии
радиодоступа и соты при регистрации абонентского терминала в сети,
особенности управления выбором/перевыбором соты абонентским
терминалом после его регистрации в мобильной сети и перевыбора
соты на основе статического и профильно ориентированного кем-
пинга.
Четырнадцатая глава книги посвящена вопросам применения тех-
нологий искусственного интеллекта на основе машинного обучения
14 Введение
AI/ML в сетях 5G, их стандартизации Партнерским проектом 3GPP
для сетей 5G, использованию алгоритмов AI/ML в сетях радиодоступа
NG-RAN и в базовой сети 5G Core, а также рассмотрению архитек-
туры системы анализа сетевых данных в сети 5G.
В главе пятнадцать книги рассмотрены технология RedCap для
оказания услуг Интернета вещей в сетях 5G, ее стандартизация Парт-
нерским проектом 3GPP и перспективы использования на рынке
услуг IoT, показаны технологические возможности RedCap и осо-
бенности функционирования абонентских устройств 5G RedCap,
а также процедуры работы абонентских устройств RedCap в се-
тях 5G.
Шестнадцатая глава книги посвящена вопросам обеспечения
информационной безопасности различными доменами и модулями
сетевой архитектуры 5G. Рассмотрены функциональные требования
безопасности к сети радиодоступа и базовым станциям gNB, а также
функциональные требования к безопасности модулей сети 5G Core
в плоскости управления и пользователя.
В главе семнадцать рассмотрена роль частных сетей 5G (NPN)
в развитии рынка услуг 5G и в создании сетей 5G ведомственного,
отраслевого или корпоративного назначения. Показаны различные
сценарии построения архитектуры частных сетей 5G для автономных
сетей и сетей, интегрированных на разном уровне с сетями операто-
ров 5G общего пользования, а также особенности идентификации
частных сетей 5G и их абонентов в зависимости от архитектуры по-
строения.
Восемнадцатая глава посвящена разработке YANG-модели данных
с использованием протокола NETCONF для конфигурирования базовой
станции 5G в комплектации со специализированным программным
обеспечением Amarisoft в сети радиодоступа OpenRAN на основе воз-
можностей управления и оркестрирования сетью радиодоступа 5G
RAN (Management and Orchestration), реализуемых посредством про-
токола NETCONF применяемого для внедрения технических реше-
ний на сервисно-ориентированной архитектуре SBMA (Service-Based
Management Architecture).
В девятнадцатой главе дано определение и рассмотрен облик сетей
мобильной связи поколения 6G. Рассмотрены основные принципы
создания и характеристики будущих сетей 6G, использование радио-
частотного спектра в этих сетях и требования к электронной компо-
нентной базе сетей 6G.
Введение 15
Двадцатая глава книги посвящена принципам и особенностям
построения архитектуры сети 6G на основе концепции интеграции
воздушно-космического и территориального сегментов сети, ис-
пользованию сквозного сетевого протокола NewIP архитектуры 6G.
Рассмотрены архитектура и особенности построения сегментов сетей
6G на низколетящей платформе LAP и высокоподнятой платформе
HAPS, а также архитектура спутникового сегмента сетей 6G.
В завершающей двадцать первой главе рассмотрено применение
интеллектуальных реконфигурируемых поверхностей RIS в сетях
мобильной связи 6G, проанализированы процессы текущей стан-
дартизации и исследования технологии RIS, представлены режимы
работы и технологические решения для построения RIS, сценарии
развертывания RIS в будущих сетях мобильной связи, а также техни-
ческие и регуляторные проблемы использования RIS.
В приложениях книги приведены:
1) глоссарий основных терминов 5G и 6G;
2) технические спецификации 3GPP релиза 18 по 5G (серия 38);
3) отчеты и рекомендации МСЭ по 5G и 6G;
4) варианты распределения символов в слоте между линиями
«вверх» и «вниз»;
5) виды модуляции радиоинтерфейса NR;
6) псевдослучайные последовательности, используемые радио-
интерфейсом NR;
7) перечень сервисов сетевых функций опорной сети 5G Core;
8) сервисы и операции сетевой функции управления унифици-
рованными данными UDM;
9) состав статических и динамических правил управления по-
литиками и тарификацией PCC Rule;
10) протоколы плоскости управления опорной сети 5G Core.
Книга может стать теоретической базой для дальнейшей разработ-
ки и проектирования сетей 5G Advanced, для разработки приложений
и оптимизации сетей мобильной связи 5G/6G в интересах оказания
базовых и новых видов цифровых услуг.
Авторы благодарны лично коллегам из регионального отделе-
ния «Информационные и телекоммуникационные технологии»
РАЕН и Национальной радиоассоциации за поддержку авторов и
ряд ценных советов, способствовавших улучшению книги. Особую
признательность авторы выражают другу и коллеге из Европейского
института стандартизации электросвязи (ETSI) Игорю Минаеву, со-
16 Введение
трудникам ФГАУ НИЦ Телеком им. М.И. Кривошеева к.т.н., доценту
Бочечке Г.С., начальнику отдела ЦА ЭМС Пастуху А.С., директору
НИИТ ВШЭ, профессору, д.т.н. Кучерявому Е.А., а также сотрудникам
ООО «Гейзер-Телеком» – к.т.н. Глушко В.И., к.т.н. Стрельцу М.В.,
Корчагину П.А., за предоставленные материалы исследований, по-
мощь при подготовке книги и ряд ценных замечаний для публикации
материалов.
ÃËÀÂÀ 1
ÌÅÆÄÓÍÀÐÎÄÍÀß ÑÒÀÍÄÀÐÒÈÇÀÖÈß
ÑÅÒÅÉ 5G È 6G
Сети 5G (5th generation mobile networks или 5th generation wireless
systems) представляют новую фазу эволюции мобильных телекомму-
никационных стандартов за пределы текущей фазы развития 4G / LTE
Advanced / IMT-Advanced, связанную с повышением скорости пере-
дачи данных, улучшением функциональных возможностей и других
технических требований новых сетевых решений на порядок.
Влияние на будущий технологический облик сетей 5G и потреб-
ности в радиочастотном спектре будут оказывать несколько факторов:
• прогнозы роста потребления трафика различными пользова-
телями при оказании услуг мобильного беспроводного доступа
до 2030 г. [1];
• изменение парадигмы развития мобильной связи как сетей
доступа для сетей Интернета вещей (IoT) и М2М [2];
• достижение предела спектральной эффективности технологи-
ями мобильной связи 2G/3G/4G;
• технические требования к сетям 5G, сформулированные при
выполнении европейских проектов METIS-I, -II и 5GIC (Уни-
верситет Суррея) [3, 4], а также проекта IMT-2020 [2].
1.1. Разработка стандартов и спецификаций 5G
Все действующие стандарты технологий мобильной связи 2G/3G/4G
построены на принципах открытых стандартов: доступность, ориен-
тация на конечного пользователя, бесплатность использования, не-
дискриминационность, возможность развития, отсутствие лицензий
использования, инновационность.
Согласно определению МСЭ-T [5], открытый стандарт – это стан-
дарт или протокол, который равным образом доступен для чтения и
использования без ограничений всем заинтересованным сторонам
и который:
• не содержит компонентов или расширений, зависящих от фор-
матов или протоколов, которые не попадают под определение
открытого стандарта;
18 Глава 1. Международная стандартизация сетей 5G и 6G
• не содержит правовых или технических положений, ограничи-
вающих его использование любой заинтересованной стороной
в любых схемах предпринимательства;
• разработан и дорабатывается в ходе процедур, не зависящих
от конкретного поставщика и открытых для равноправного
участия конкурентов и третьих сторон;
• доступен в большом количестве полных реализаций, выпол-
ненных конкурирующими поставщиками, или в виде полной
реализации, в равной степени доступной всем сторонам.
Эти же принципы заложены в разработку новых стандартов для
технологии мобильной связи пятого поколения (5G).
Основными организациями, вовлеченными в стандартизацию 5G
на глобальном международном уровне, являются [3]:
• сектор радиосвязи МСЭ-Р и сектор стандартизации МСЭ-Т,
в рамках которых были созданы: рабочая группа WP5D «IMT-
системы» в исследовательской комиссии ИК5 «Наземные служ-
бы» и оперативная группа (ОГ) IMT-2020 в исследовательской
комиссии ИК13 «Будущие сети, включая облачные вычисле-
ния, сети подвижной связи и сети последующих поколений»;
• партнерский проект 3GPP, занимающийся развитием техно-
логий мобильной связи 2G/3G/4G/5G и разработкой для них
технических спецификаций (стандартов) на глобальном уровне;
• партнерский проект oneM2M, стартовавший в 2012 г. по ини-
циативе шести региональных органов стандартизации (ETSI,
ARIB, TTA, CCSA, TIA и TTC), которые в 1998 г. уже создали
успешный партнерский проект 3GPP, и американской Ассо-
циации ATIS.
На европейском уровне вопросами стандартизации сетей и услуг
5G занимается Европейский институт стандартизации электросвя-
зи (ETSI). В ETSI созданы несколько горизонтальных технических
комитетов MSG (группа стандартизации мобильной связи), mWT
(передача на миллиметровых волнах), SmartBAN (умные сети ши-
рокополосного доступа), SmartМ2М (умные сети межмашинного
обмена) и ряд индустриальных групп NFV (виртуализация сетевых
функций), NGP (протоколы будущих поколений), которые участвуют
в разработке европейских стандартов 5G и формируют предложения
для технических спецификаций 3GPP и oneM2M.
Сети мобильной связи 5G станут неотъемлемой частью цифровой
экономики и экономики данных РФ. Достигнутые сегодня ключевые
1.1. Разработка стандартов и спецификаций 5G 19
характеристики и параметры сетей 5G в релизах 15–19 могут быть
существенно улучшены в новых релизах Партнерского проекта 3GPP,
направленных на создание цифровой платформы мобильной связи
5G Advanced.
В настоящее время все технические спецификации 3GPP по
стандартизации технических требований первой, второй и третьей
фаз развития сетей 5G общим числом более 200 томов объединены
в ряд серий технических спецификаций: 38-ю (приложение 2), 22,
23, 29, 33-ю.
Внутри 38-й серии технических спецификаций 3GPP можно выде-
лить следующие группы спецификаций по направлениям [6–21, 27–38]:
38.101–38.1хх. Оборудование абонентских и базовых станций
сети 5G;
38.201–38.2хх. Физический уровень сети 5G. Описание радио-
интерфейса и протоколов;
38.301–38.3хх. Общее описание протоколов интерфейса NR се-
ти 5G. Шаг 2;
38.401–38.4хх. Архитектура сети радиодоступа NG-RAN сети 5G;
38.501–38.5хх. Тестирование (подтверждение соответствия) абонент-
ского оборудования сети 5G;
38.801–38.8хх. Технические отчеты об исследованиях нового
радиоинтерфейса сети 5G и новых полос частот;
38.901–38.9хх. Технические отчеты по результатам исследований
моделей распространения, новых частотных каналов и результатам
экспериментов в части сети 5G.
Анализ технических спецификаций 3GPP по стандартизации
технических требований к сети радиодоступа NG-RAN 5G в диапа-
зонах ниже 6 ГГц показал, что эти вопросы рассмотрены в следующих
технических спецификациях и отчетах [29–34]:
1. 3GPP TS 38 101. NR; User Equipment (UE) radio transmission and
reception.
2. 3GPP TS 38 104. NR; Base Station (BS) radio transmission and
reception.
3. 3GPP TR 38 817-1. NR; General aspects for UE RF for NR.
4. 3GPP TR 38 817-2. NR; General aspects for BS RF for NR.
5. 3GPP TR 38 813. NR; New frequency range for NR (3.3–4.2 GHz).
6. 3GPP TR 38 901. NR; Study on channel model for frequencies from
0.5 to 100 GHz.
20 Глава 1. Международная стандартизация сетей 5G и 6G
Главные требования к архитектуре сети 5G были сформулированы
в следующих технических спецификациях и отчетах [35–38]:
1. 3GPP TS 38.300. NR; NR and NG-RAN Overall Description; Stage 2.
2. 3GPP TS 38.401. NG-RAN; Architecture description.
3. 3GPP TS 23.501. System Architecture for the 5G System; Stage 2.
4. 3GPP TR 23.799. Study on new radio access technology: Radio
access architecture and interfaces.
5. 3GPP TR 29.891. 5G System – Phase 1; CT WG4 Aspects.
6. 3GPP TR 38.801. Study on new radio access technology: Radio
access architecture and interfaces.
Стандартизация бизнес-моделей и соответствующие системные
требования к ним были также зафиксированы в следующих техни-
ческих спецификациях 3GPP:
1. Для бизнес-модели mIoT (massive Internet of Things) – в TS 22.861.
2. Для бизнес-модели CRIC (critical communications) – в TS 22.862.
3. Для бизнес-модели eMBB (enhanced mobile broad Band) –
в TS 22.863.
4. Для бизнес-модели NEO (network operations) – в TS 22.864.
5. Для бизнес-модели V2X (vehicle communication) – в TS 22.886.
Анализ текущей деятельности партнерского проекта 3GPP
по формированию технических требований и характеристик
мобильных сетей поколения 5G Advanced в релизах 18 и 19
позволяет прогнозировать развитие оборудования мобильных
сетей. Эти требования и характеристики включают в себя около
50 инновационных технологий и 400 перспективных тем ис-
следований по различным аспектам эволюционного развития
сетей 5G Advanced в направлении 6G.
Стандартизация технических спецификаций мобильной сотовой
связи играет решающую роль в обеспечении будущих инноваций,
разрабатываемых партнерским проектом 3GPP и другими органи-
зациями по стандартизации. Каждая волна инноваций мобильной
связи 5G структурирована как очередной релиз партнерского проекта
3GPP, в котором представлен набор функциональных возможностей
и технологий мобильной беспроводной связи.
После успешного завершения релиза 18 в декабре 2023 г. партнер-
ским проектом 3GPP была начата работа по формированию следую-
щей волны инноваций, собранных в релизе 19, в результате чего был
утвержден пакет из около 50 новых проектов, которые планируется
завершить во второй половине 2026 г.
1.1. Разработка стандартов и спецификаций 5G 21
Релиз 17-го партнерского проекта 3GPP представляет собой набор
технических спецификаций (требований), направленных на даль-
нейшее усовершенствование технологий сетей 5G в фазе 3, которые
были выработаны в 2021 г. и утверждены в 2022 г. На пленарном
заседании партнерского проекта 3GPP TSG# 87 было согласовано
предложение руководства целевых TSG и рабочих WG-групп о перво-
начальном продлении работ по созданию релиза 17 на три месяца, а
затем о переносе ряда сроков завершения работ над техническими
спецификациями на 2022 г. из-за использования в дея тельности
электронных (онлайн) собраний. Ибо онлайн-формат работы рабочих
групп партнерского проекта 3GPP не позволял оперативно согласо-
вывать позиции для достижения взаимопонимания разработчиков
технических спецификаций и приводил к длительной переписке в
целях достижения консенсуса. Принятые изменения плана работы
3GPP подразумевали [22]:
• замораживание технических спецификаций релиза 17 в части
исследований рабочей подгруппы RAN1 (описание функций и
процедур в общем виде, логический анализ, описание потоков
сообщений и функциональных элементов) в декабре 2021 г.;
• замораживание технических спецификаций релиза 17 фазы 3
(описание процедур, сообщений и информационных элемен-
тов (IE), определение функций оборудования для обеспечения
совместимости с различными поставщиками) в марте 2022 г.;
• закрытие дополнений в технические спецификации рели-
за 17 (описание нотаций кодирования ASN.1 и интерфейсов
OpenAPI) в июне 2022 г.;
• замораживание изменения сети радиодоступа RAN в сентябре
2022 г.
В разрабатываемый в настоящее время релиз 17 были включены
следующие инновационные технологии, которые относятся к нена-
земным сетям связи NTN (спутниковым сетям и сетям на высоко-
поднятых дирижаблях-платформах), промышленным беспроводным
сенсорным сетям IWSN, транспортным средствам, присоединенным
ко всему V2X, промышленному Интернету вещей IIoT, расширенному
широкополосному мобильному и фиксированному беспроводному
доступу (eMBB и FW).
Следующим шагом в развитии мобильной связи поколения 5G
стал релиз 18 (рис. 1.1), который сформировал облик эволюционного
развития сетей 5G Advanced.