В рубрику "Решения операторского класса" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
Операторы мобильной связи по всему миру фиксируют резкий рост объемов передаваемых данных, который во многом обусловлен набирающей обороты популярностью смартфонов и планшетных компьютеров, обеспечивающих удобный доступ ко всем новым приложениям и сервисам. Разрабатывая модели развития своих сетей, операторы закладывают минимум двукратный годовой рост трафика. А по прогнозу Bell Labs, трафик данных в мобильных сетях за пять лет - с 2010 по 2015 г. - вырастет в 30 раз (рис. 1).
К сожалению, доходы от передачи данных растут намного медленнее, чем объемы трафика. По статистике, абонент со смартфоном "потребляет" в месяц 600 мегабайт данных, создавая на сеть нагрузку, в 6 тыс. раз большую, чем просто активный пользователь SMS с обычной трубкой. Но доход оператора от такого абонента больше всего в два раза. Получается, что с единицы передаваемого через сеть трафика оператор получает все меньше денег. Такие "ножницы" срезают прибыль компании и ставят под угрозу ее бизнес.
Чтобы справиться с "цунами" трафика, оставаясь при этом прибыльными, сотовым операторам необходимо внедрять более скоростные и экономичные радиотехнологии, повышать пространственную эффективность путем развертывания малых сот, обеспечивать сбалансированное развитие гетерогенных сетей и пользоваться преимуществами виртуализации и облачных сервисов. Это главные тренды развития сетей сотовой связи.
Технологии 3G позволили пользователям "попробовать" высокие скорости мобильной передачи данных. Решения LTE, с их гораздо более высокой скоростью и спектральной эффективностью, должны удовлетворить этот аппетит. По сравнению с ЗG-сетями LTE обеспечивает повышение скорости до 10 раз, при этом временная задержка снижается в 3-5 раз, а эффективность использования частотного ресурса повышается в 2-3 раза.
Пользователи коммерческих сетей LTE свидетельствуют о стабильных скоростях в 10, 20 и даже до 100 Мбит/с. Как известно, теоретическая пиковая скорость загрузки информации в сети LTE составляет 326 Мбит/с. Следующая ступень развития LTE, технология LTE-Advanced, позволяет вывести мобильную связь на гигабитный уровень! Понятно, что пиковые скорости можно получить лишь вблизи базовых станций в идеальных условиях. Но даже средние скорости, достижимые в LTE, вполне сравнимы со скоростями широкополосных проводных каналов доступа, что значительно расширяет ассортимент доступных мобильным пользователям приложений - как на потребительском, так и на корпоративном рынке.
Главным отличием инфраструктуры LTE от сетей сотовой связи предшествующих поколений является то, что она полностью строится на базе IP. В сетях 3G пользовательский трафик "доходит" до контроллера (RNC), а затем данные и голос разделяются и направляются в свои "домены": данные - в сеть передачи данных, а голос - в телефонную сеть с классической технологией коммутации каналов. Технология LTE ликвидирует деление на "домены": и данные, и голос (упакованный в IP-пакеты), и все другие типы трафика передаются через единое пакетное ядро. Если сети 2G/3G имеют многоуровневую иерархическую структуру и используют различные сетевые протоколы, то LTE - это "плоская" сеть, полностью основанная на IP. Она имеет гораздо более простую архитектуру с существенно меньшим числом элементов, что обеспечивает более скоростную передачу трафика с меньшими задержками.
Говоря об "айпишной" ориентации LTE, необходимо отметить и готовность к поддержке протокола IPv6, который решает проблему дефицита сетевых адресов, с которой столкнулись уже многие владельцы сетей IPv4. Это, в частности, открывает двери подключению к мобильным сетям целой армии "умных" устройств, развитию межмашинных коммуникаций (М2М -Machine-to-Machine) и "Интернета вещей". Все это способно кардинально изменить функционирование многих отраслей экономики, повысив их эффективность, и улучшить качество жизни людей. Правда, это приведет и к дальнейшему росту трафика данных.
Рост скорости и спектральной эффективности - это замечательно, однако, к сожалению, он все равно отстает от роста объемов трафика, а сама спектральная эффективность постепенно приближается к пределу Шеннона. Значит, внедрения LTE самого по себе недостаточно для того, чтобы справиться с "цунами" трафика. Требуется еще повышать пространственную эффективность использования имеющегося частотного ресурса. Другими словами, увеличивать плотность установки базовых станций, которые будут переиспользовать частоты. Однако найти место для новых базовых станций в городских кварталах с высокой плотностью застройки крайне сложно, а часто невозможно. Но даже если площадка нашлась, стоимость ее аренды или покупки, приобретения основного оборудования, обеспечение электропитания и кондиционирования может сделать проект экономически неподъемным. Выход - развертывание малых сот с компактными базовыми станциями.
Их называют по-разному, например микро-, пико- и метросоты. Эти небольшие устройства монтируются на стенах домов, фонарных столбах и других городских объектах, вписываясь в городской ландшафт. Настройка и конфигурирование таких устройств обычно сводится к минимуму, а часто они вообще устанавливаются по принципу plug-and-play Для их подключения могут применяться различные каналы, например уже имеющиеся проводные сети Ethernet и xDSL или радиорелейные системы нового поколения, которые могут быть встроены в сами метросоты.
Малые соты действуют точечно, предоставляя высокоскоростные беспроводные подключения там, где они больше всего необходимы. Благодаря более качественному сигналу в малой соте пользователи получают в свое распоряжение каналы с большей пропускной способностью, что обеспечивает высокое качество обслуживания. При переключении пользователя на малую соту макросота разгружается, а значит в ней тоже наблюдается повышение качества восприятия услуг. Благодаря прозрачному хендоверу абоненты могут перемещаться между макро- и метросотами без разрыва соединения.
В городах малые соты лучше размешать в тех местах, где абоненты наиболее интенсивно используют "тяжелые" приложения, например в бизнес-центрах, торговых комплексах, зданиях транспортных узлов и т.п. При этом они могут использоваться для формирования как уличных хотспотов, например в центре города или на вокзалах, так и для улучшения качества обслуживания внутри помещений - в бизнес-центрах, выставочных комплексах, лобби отелей и пр. Еще одна область применения малых сот - точечное обслуживание малых населенных пунктов, где построение макросети экономически нецелесообразно.
Реализация концепции малых сот стала возможной благодаря миниатюризации инфраструктурных элементов.
Сочетание макроуровня и уровня малых (метро- и фемто-) сот делает современные сети сотовой связи гетерогенными (Heterogeneous Network). Уровень "гетерогенности" повышается еще и тем обстоятельством, что станции могут принадлежать как оператору (макро- и метро уровень), так и пользователям, частым лицам или компаниям (фемтосоты). Кроме того, в сетях практически неизбежно будут сосуществовать технологии сотовой связи всех трех поколений (2G, 3G, 4G), а также и другие технологии беспроводного доступа, в первую очередь Wi-Fi, которая может оказаться чрезвычайно эффективной для передачи "тяжелого" трафика и разгрузки основных систем сотовой связи.
По прогнозу Informa Telecom & Media, к концу 2012 г. в мире будет насчитываться более 2 млн публичных точек доступа Wi-Fi и более 400 млн частных точек доступа. Обеспечиваемые сетями Wi-Fi скорости уже превышают 100 Мбит/с, а в ближайшее время с появлением решений IEEE 802.Нас будет преодолен гигабитный порог. Однако до недавнего времени операторы с некоторой опаской относились к использованию Wi-Fi по целому ряду причин, в первую очередь из-за низкой безопасности и отсутствия эффективных механизмов для гарантии качества обслуживания абонентов.
Но сейчас ситуация изменилась. Реализация стандартов 802.1х (аутентификация), 802. Ни (обнаружение сети) и 802.1 li (шифрование) привела к появлению решений Hotspot 2.0, которые, по мнению многих операторов, вывели Wi-Fi по показателям безопасности на уровень 3G/LTE. Документы 3GPP Release 8 закрепили изменение отношения операторов мобильной связи к сетям Wi-Fi, дав возможность рассматривать их как равноправное дополнение к сетям 3GPP (до этого сети доступа Wi-Fi рассматривались как "недоверенные"). Более того, после нескольких лет разработок и тестирования различных вариантов интеграции Wi-Fi в сети сотовой связи на рынке появились достаточно эффективные решения, которые позволяют осуществлять автоматическое переключение радиомодулей и выполнять процедуры аутентификации/авторизации, а также использовать единую систему биллинга.
Для повышения эффективности работы гетерогенных сетей чрезвычайно важны механизмы динамического перераспределения ресурсов - между различными частотными диапазонами, технологиями и территориальными зонами. Например, как известно, нагрузка меняется в зависимости от времени суток и зоны обслуживания. Соответственно ресурсы желательно перераспределять между контроллерами, обслуживающими разные зоны. Подобная "эластичность" также будет чрезвычайно полезна по мере того, как нагрузка на сети предыдущих поколений, например 2G, станет снижаться, тогда как новые системы (LTE) будут задействованы все больше и больше.
Наиболее эффективно "перетекание" ресурсов в гетерогенных сетях можно реализовать, централизовав координацию их выделения. По сути, речь идет о переносе инфраструктурных компонентов сетей сотовой связи на виртуализированные платформы, а в последствии и в облака (рис. 2). Этот новый для телекоммуникационной индустрии подход позволяет использовать стандартные серверы, получив все свойственные им преимущества в части масштабирования, резервирования и гибкости. Кроме того, при переносе функционала инфраструктурных элементов в виртуализированную облачную среду оператор может существенно снизить общую стоимость владения (ТСО) сетью.
Наличие распределенного в облаке пула ресурсов значительно упрощает планирование и реализацию разного рода изменений, включая наращивание емкости и добавление новых функций. Для обеспечения эффективной поддержки подобных изменений оператору не придется предпринимать каких-либо дополнительных усилий: облако обеспечит ровно столько ресурсов, сколько необходимо конкретной системе в данный момент - без дефицита или переизбытка.
Опубликовано: Журнал "Технологии и средства связи" #6, 2012
Посещений: 5884
Статьи по теме
Автор
| |||
В рубрику "Решения операторского класса" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
