В прошлом году российские операторы сотовой связи получили лицензии на предоставление услуг связи третьего поколения. Но это- лишь первый шаг к построению мобильной сети 3G

Алексей Гордиенко

Смо­жет ли опе­ра­тор за­пу­стить новые услу­ги в дей­ству­ю­щей транс­порт­ной сети, спра­вит­ся ли она с пе­ре­да­чей вы­со­ко­ско­рост­но­го тра­фи­ка муль­ти­ме­дий­ных дан­ных?

Про­бле­мы, вол­ну­ю­щие операторов

С пе­ре­хо­дом к тех­но­ло­гии UMTS по­ло­са про­пус­ка­ния пря­мо­го и об­рат­но­го ка­на­лов пе­ре­да­чи тра­фи­ка зна­чи­тель­но уве­ли­чи­ва­ет­ся.

Оче­вид­ны и из­ме­не­ния струк­ту­ры пе­ре­да­ва­е­мо­го тра­фи­ка. До сих пор в мо­биль­ных сетях пре­ва­ли­ру­ет го­ло­со­вой тра­фик, но при пе­ре­хо­де к 3G роль услуг пе­ре­да­чи дан­ных воз­рас­тет, и су­ще­ствен­но уве­ли­чит­ся их вклад в общий объем тра­фи­ка. В опре­де­лен­ный мо­мент IP-тра­фик ста­нет пре­об­ла­да­ю­щим, осо­бен­но с уче­том все­об­щей ми­гра­ции го­ло­са от ка­наль­ной к па­кет­ной ком­му­та­ции.

Мгно­вен­ные отказ от тра­ди­ци­он­ных тех­но­ло­гий и пе­ре­ход к IP невоз­мож­ны, а по­то­му транс­порт­ная среда опе­ра­то­ра мо­биль­ной связи долж­на обес­пе­чи­вать по­сте­пен­ную ми­гра­цию. Воз­мож­ность пе­ре­да­чи тра­фи­ка по тра­ди­ци­он­ным про­то­ко­лам (TDM, ATM и FR) через IP-сеть с по­мо­щью тех­но­ло­гии PWE3 (Pseudo Wire Emulation End-to-End) де­ла­ет IP-сре­ду уни­вер­саль­ной с точки зре­ния под­держ­ки услуг вто­ро­го и тре­тье­го по­ко­ле­ний.

В общем слу­чае в транс­порт­ной сети мо­биль­но­го опе­ра­то­ра можно вы­де­лить два ос­нов­ных сег­мен­та: ма­ги­страль­ная транс­порт­ная сеть и сеть ра­дио­до­сту­па (RAN). Прин­ци­пы по­стро­е­ния ма­ги­страль­ной сети мо­биль­но­го опе­ра­то­ра имеют свои осо­бен­но­сти, но в целом сов­па­да­ют с прин­ци­па­ми по­стро­е­ния дру­гих ма­ги­страль­ных сетей.

Си­ту­а­ция с раз­ви­ти­ем транс­порт­ных сетей RAN — иная. В сетях вто­ро­го по­ко­ле­ния для под­клю­че­ния ба­зо­вых стан­ций и кон­трол­ле­ров опе­ра­то­ры ис­поль­зу­ют мо­биль­ные низ­ко­ско­рост­ные TDM-ка­на­лы. Из­на­чаль­но они были вы­нуж­де­ны арен­до­вать боль­шин­ство ка­на­лов у опе­ра­то­ров фик­си­ро­ван­ной и даль­ней связи, но сей­час си­ту­а­ция улуч­ша­ет­ся. Мно­гие со­то­вые ком­па­нии имеют соб­ствен­ную оп­ти­че­скую ин­фра­струк­ту­ру SDH/PDH, ра­дио­ре­лей­ное обо­ру­до­ва­ние и со­кра­ща­ют ко­ли­че­ство арен­ду­е­мых ка­на­лов. Как след­ствие, умень­ша­ют­ся опе­ра­ци­он­ные рас­хо­ды на со­дер­жа­ние сети. При этом мало кто из опе­ра­то­ров ду­ма­ет о тех­но­ло­гии IP как о воз­мож­ном пути ре­ше­ния про­блем, свя­зан­ных с рас­ши­ре­ни­ем транс­порт­ной сети RAN, но имен­но по­стро­е­ние IP-RAN поз­во­ля­ет ре­шить мно­гие про­бле­мы мо­дер­ни­за­ции уров­ня до­сту­па.

Как уже от­ме­ча­лось, новые услу­ги тре­бу­ют рас­ши­ре­ния по­ло­сы про­пус­ка­ния. Если ранее ем­ко­сти вы­де­лен­но­го ка­на­ла 2 Мбит/c (E1) было до­ста­точ­но для пе­ре­да­чи тра­фи­ка от ба­зо­вой стан­ции к кон­трол­ле­ру, то БС 3G тре­бу­ют уже че­ты­рех ка­на­лов E1. В бли­жай­шем бу­ду­щем ба­зо­вым стан­ци­ям по­на­до­бит­ся по­ло­са про­пус­ка­ния 14,4 Мбит/c, и это — не пре­дел. Для под­клю­че­ния одной БС по­тре­бу­ет­ся целый «пучок» ка­на­лов E1, что неудоб­но и имеет ряд огра­ни­че­ний.

Ис­поль­зо­ва­ние IP в ка­че­стве транс­порт­ной среды поз­во­ля­ет без труда по­лу­чить по­ло­су про­пус­ка­ния 100 или 1 тыс. Мбит/с, что мно­го­крат­но пре­вы­ша­ет ем­кость ка­на­лов E1.

Ти­по­вые сце­на­рии по­стро­е­ния IP-RAN

В за­ви­си­мо­сти от типов ис­поль­зу­е­мо­го обо­ру­до­ва­ния и ха­рак­те­ри­стик транс­порт­ных сетей ва­ри­ан­ты по­стро­е­ния IP-RAN раз­ли­ча­ют­ся. Мы по­сле­до­ва­тель­но рас­смот­рим раз­ные сце­на­рии.

Пер­вый сце­на­рий ти­пи­чен для всех опе­ра­то­ров вто­ро­го по­ко­ле­ния, пла­ни­ру­ю­щих пе­ре­ход к 3G: это пе­ре­да­ча тра­фи­ка БС 2G по ка­на­лам Ethernet. Тра­ди­ци­он­но ба­зо­вые стан­ции мо­биль­но­го опе­ра­то­ра вто­ро­го по­ко­ле­ния под­клю­ча­ют­ся к кон­трол­ле­рам через ка­на­лы TDM, по ко­то­рым пе­ре­да­ют­ся как го­ло­со­вые па­ке­ты, так и сиг­наль­ный тра­фик, а также не менее важ­ный син­хро­сиг­нал для со­гла­со­ва­ния ра­бо­ты всех БС и кон­трол­ле­ров. Пре­иму­ще­ство TDM перед Ethernet в сетях мо­биль­ной связи со­сто­я­ло в том, что по­след­ние не могли син­хро­ни­зи­ро­вать ра­бо­ту обо­ру­до­ва­ния. Од­на­ко с раз­ви­ти­ем IP-тех­но­ло­гий про­бле­ма была ре­ше­на. Сей­час до­ступ­ны несколь­ко тех­но­ло­гий, поз­во­ля­ю­щих ре­шить про­бле­му пе­ре­да­чи син­хро­сиг­на­ла через IP-сеть, на­при­мер тех­но­ло­гии адап­тив­но­го вос­ста­нов­ле­ния син­хро­сиг­на­ла, син­хрон­ный Ethernet и др. Сле­до­ва­тель­но, рас­смат­ри­ва­е­мый сце­на­рий со­зда­ния сети IP-RAN можно пол­но­стью ре­а­ли­зо­вать на базе Ethernet.

Вто­рой сце­на­рий тоже ха­рак­те­рен для сетей вто­ро­го по­ко­ле­ния, где боль­шую часть тра­фи­ка со­став­ля­ет го­ло­со­вая ин­фор­ма­ция. При раз­го­во­ре двух че­ло­век один из них, как пра­ви­ло, го­во­рит, а вто­рой слу­ша­ет, по­это­му при ис­поль­зо­ва­нии TDM-тех­но­ло­гий ка­на­лы ми­ни­мум на­по­ло­ви­ну за­гру­жа­ют­ся неин­фор­ма­тив­ным тра­фи­ком, то есть ти­ши­ной. Все неин­фор­ма­тив­ные па­ке­ты могут быть вы­яв­ле­ны на устрой­ствах до­сту­па в IP-сеть и от­бро­ше­ны за нена­доб­но­стью. Перед от­прав­кой в сеть ин­фор­ма­тив­ные па­ке­ты можно оп­ти­ми­зи­ро­вать на устрой­стве до­сту­па по прин­ци­пу, схо­же­му с ар­хи­ва­ци­ей фай­лов. Все это поз­во­ля­ет су­ще­ствен­но со­кра­тить объ­е­мы тра­фи­ка, пе­ре­да­ва­е­мо­го от ба­зо­вой стан­ции, и по­треб­ность в по­ло­се про­пус­ка­ния, умень­шить объ­е­мы пе­ре­да­ва­е­мой ин­фор­ма­ции и опе­ра­ци­он­ные рас­хо­ды на со­дер­жа­ние транс­порт­ной сети.

Тре­тий сце­на­рий ха­рак­те­рен при на­ли­чии ба­зо­вых стан­ций с под­держ­кой тех­но­ло­гии ATM. В этом слу­чае устрой­ства до­сту­па долж­ны под­дер­жи­вать стан­дарт ATM IMA для под­клю­че­ния ба­зо­вых стан­ций и тех­но­ло­гию PWE3 для ор­га­ни­за­ции вир­ту­аль­ных ATM-ка­на­лов через IP-сеть. По спо­со­бам ор­га­ни­за­ции вир­ту­аль­ных ка­на­лов и пе­ре­да­че син­хро­сиг­на­ла тре­тий сце­на­рий ана­ло­ги­чен пер­во­му.

Чет­вер­тый сце­на­рий ти­пи­чен для ев­ро­пей­ских мо­биль­ных опе­ра­то­ров, ко­то­рые рань­ше опи­ра­лись на хо­ро­шо раз­ви­тые транс­порт­ные сети ATM и не могли од­но­мо­мент­но от­ка­зать­ся от их даль­ней­ше­го ис­поль­зо­ва­ния. В ев­ро­пей­ских сетях 3G на­блю­да­ет­ся раз­де­ле­ние тра­фи­ка по раз­ным сре­дам пе­ре­да­чи. Так, го­ло­со­вой тра­фик и син­хро­сиг­нал по тра­ди­ции пе­ре­да­ют­ся через ATM-сеть, га­ран­ти­ру­ю­щую вы­со­кое ка­че­ство об­слу­жи­ва­ния. А до­пол­ни­тель­ный тра­фик услуг, не кри­тич­ных к ка­че­ству об­слу­жи­ва­ния, пе­ре­сы­ла­ет­ся по новой транс­порт­ной IP-ин­фра­струк­ту­ре. Это вовсе не озна­ча­ет, что ев­ро­пей­ские ком­па­нии не до­ве­ря­ют IP-тех­но­ло­ги­ям пе­ре­да­чу клю­че­во­го тра­фи­ка, а лишь сви­де­тель­ству­ет о том, что они пы­та­ют­ся мак­си­маль­но раз­гру­зить сеть при ми­ни­му­ме до­пол­ни­тель­ных вло­же­ний. В ка­че­стве IP-ка­на­лов до­сту­па могут ис­поль­зо­вать­ся ка­на­лы Ethernet, а также мед­ные DSL-ли­нии, что поз­во­ля­ет су­ще­ствен­но со­кра­тить рас­хо­ды на по­стро­е­ние IP-RAN.

Пятый сце­на­рий при­ме­ня­ет­ся при раз­вер­ты­ва­нии БС но­во­го по­ко­ле­ния на базе IP. Такие ба­зо­вые стан­ции могут ис­поль­зо­вать объ­еди­нен­ный груп­по­вой канал, со­сто­я­щий из несколь­ких по­то­ков E1. В этом слу­чае при под­клю­че­нии несколь­ких БС через ра­дио­ре­лей­ные или про­вод­ные ка­на­лы к од­но­му устрой­ству до­сту­па ра­ци­о­наль­ным ре­ше­ни­ем яв­ля­ет­ся тер­ми­на­ция сес­сий Multilink PPP на устрой­стве до­сту­па и аг­ре­га­ция IP-тра­фи­ка в еди­ный поток. Опре­де­ле­ние тра­фи­ка от каж­дой ба­зо­вой стан­ции вы­пол­ня­ет­ся в со­от­вет­ствии с ее IP-ад­ре­сом.

По­след­ний, ше­стой, сце­на­рий про­дик­то­ван пе­ре­хо­дом опе­ра­то­ров на сети тре­тье­го по­ко­ле­ния. Этот про­цесс не будет мгно­вен­ным, а ди­на­ми­ка спро­са на новые услу­ги с тру­дом под­да­ет­ся про­гно­зи­ро­ва­нию. Опе­ра­то­ры про­дол­жа­ют по­лу­чать вы­со­кие до­хо­ды от сетей 2G и не со­би­ра­ют­ся их сво­ра­чи­вать, по­это­му на одной пло­щад­ке не ис­клю­че­на ра­бо­та БС вто­ро­го и тре­тье­го по­ко­ле­ний. В дан­ном слу­чае устрой­ство до­сту­па долж­но при­ни­мать от ба­зо­вых стан­ций тра­фик раз­ных типов (IP, TDM, ATM) и обес­пе­чи­вать его пе­ре­да­чу по вир­ту­аль­ным IP-ка­на­лам. Син­хро­сиг­нал также пе­ре­да­ет­ся через IP-сеть.

Боль­шин­ство слож­но­стей по­стро­е­ния RAN на базе IP вы­зва­но необ­хо­ди­мо­стью в «под­гон­ке» воз­мож­но­стей па­кет­ной тех­но­ло­гии под тре­бо­ва­ния мо­биль­но­го обо­ру­до­ва­ния, из­на­чаль­но ра­бо­тав­ше­го с про­то­ко­ла­ми TDM и ATM. Од­на­ко новые тех­но­ло­гии IP, такие как PWE3 или пе­ре­да­ча син­хро­сиг­на­ла по IP-ка­на­лам, поз­во­ля­ют опе­ра­то­рам стро­ить уни­вер­саль­ные муль­ти­сер­вис­ные транс­порт­ные сети для предо­став­ле­ния услуг 2G и 3G, раз­ви­тия до­пол­ни­тель­ных сер­ви­сов.

От­ме­тим, что ком­па­ния Huawei пер­вая пред­ло­жи­ла рынку ба­зо­вые стан­ции, под­клю­ча­е­мые к сети IP, с под­держ­кой тех­но­ло­гий Ethernet и TDM-over-IP. При этом за­каз­чи­кам предо­став­ля­ют­ся не от­дель­ные се­те­вые эле­мен­ты, а ком­плекс­ные ре­ше­ния IP-RAN. Не огра­ни­чи­ва­ясь но­вы­ми ба­зо­вы­ми стан­ци­я­ми, Huawei вы­пу­сти­ла целую ли­ней­ку обо­ру­до­ва­ния серии CX с под­держ­кой тех­но­ло­гий пе­ре­да­чи тра­фи­ка TDM, ATM, IP по­верх MPLS и ре­а­ли­зо­ва­ла пе­ре­да­чу син­хро­сиг­на­ла через IP. Вы­со­кая плот­ность пор­тов E1, IMA E1, FE поз­во­ля­ет под­клю­чать к од­но­му устрой­ству CX ба­зо­вые стан­ции вто­ро­го и тре­тье­го по­ко­ле­ния. Для по­вы­ше­ния на­деж­но­сти ре­ше­ния IP-RAN на уровне до­сту­па ре­а­ли­зо­ва­ны тех­но­ло­гии на­деж­ных коль­це­вых струк­тур RPR и RRPP. В том слу­чае, когда по­стро­е­ние колец до­сту­па невоз­мож­но, устрой­ства CX обес­пе­чи­ва­ют по­стро­е­ние сети дре­во­вид­ной то­по­ло­гии на ос­но­ве про­то­ко­лов STP и RSTP.

Алек­сей Гор­ди­ен­ко (agordienko@​huawei.​com) — ме­не­джер по обо­ру­до­ва­нию пе­ре­да­чи дан­ных ком­па­нии Huawei

Поиск по сайту: