MWC 2013: сетевая инфраструктура

Директор по технологиям Nokia Siemens Networks в России Лидия Варукина провела небольшой тур по стенду компании на MWC 2013. И прежде всего она рассказала о новой архитектуре базовых станций: «БС включает в себя активную антенную систему, состоящую из антенны с приемопередатчиками (к примеру, для UMTS 2100 активную, для GSM 1800 – пассивную) и системного блока (Base Band Unit, BBU). Внутри активной антенны четыре группы приемопередатчиков, что позволяет подавать сигнал с разными фазовыми сдвигами, гибко формировать диаграмму направленности антенны в вертикальной плоскости. Таким образом, можно регулировать угол наклона антенны не механически, а за счет сдвига фаз сигналов между излучателями. Кроме того, можно разделять излучатели на две группы, – к примеру, нижняя часть будет использоваться для формирования луча диаграммы направленности, который будет обслуживать ближнюю к базовой станции зону, в то время как верхняя группа приемопередатчиков БС будет обслуживать удаленную часть соты. Таким образом, можно создавать дополнительную секторизацию в зоне обслуживания базовой станции и повышать емкость без аппаратного расширения базовых станций. Коммерческие поставки этого решения для сетей 3G/UMTS начнутся во втором квартале этого года, затем будут выпущены на рынок решения для востребованных диапазонов LTE, например, 800 и 2600 МГц».

Сейчас базовая станция GSM Flexi Compact представляет собой один блок объемом 25 литров и весом 25 кг, в него встроены три передатчика по 60 Вт, шесть приемников, модуль BBU, транспортный модуль. Сюда осталось лишь подключить транспортный канал, электропитание и антенны, после чего БС в out-door-исполнении можно размещать на стенах, крышах и т. д.  Если нужно добавить поддержку другого диапазона, просто добавляется трехсекторный радиомодуль, при этом обработка будет вестись в первом BBU. Таким образом, двухдиапазонная БС GSM представляет собой два небольших ящика. Для UMTS также выходит micro-БС мощностью 5 Вт и называется Flexi Lite – она станет доступна в 3-м квартале 2013 года. Out-door-исполнение предполагает высокую степень защиты от внешних воздействий – степень защиты соответствует классу IP65. Такую БС можно поливать водой из шланга, она будет работать в диапазоне температур от минус 40 до плюс 55 градусов. Тем не менее нужно обеспечить еще и закрытость канала от БС до ядра (так как на каждой из них есть Ethernet-разъем для подключения локального терминала). Это делается с помощью IPSec, для его терминирования на сайте не нужно никаких дополнительных блочков, этот функционал выполняется транспортным модулем самой БС (однако в сети, конечно, приходится ставить шлюз IPSec).

Новая архитектура базовых станций Nokia Siemens Networks, включающая в себя активную антенную систему и системный блок

По словам Лидии Варукиной, несмотря на самую большую инсталлированную базу установленных БС в Юго-Восточной Азии и США с наиболее популярными диапазонами 700, 850, 1700/2100 МГц, Nokia Siemens Networks ускорят разработку micro-базовых станций LTE диапазона 2600 МГц. Таким образом, в начале 2014 года такие micro-БС с двумя передатчиками по 5 Вт для нашего диапазона частот станут доступны сотовым операторам из России. Кроме того, на стенде компании в Барселоне демонстрировалось еще одно LTE-решение, имеющее непосредственное отношение к России, а именно решение по выравниванию нагрузки между сетями TD-LTE и FDD-LTE на основе решения Flexi Multiradio 10 Base Station. Напомним, что сети TD-LTE уже существуют в Москве у «МегаФон» и у МТС (в коммерции с сентября 2012 года) в диапазоне 2600 МГц. Однако для выполнения условий частотных аукционов LTE «большая четверка» должна будет развернуть уже первые сети FDD-LTE до конца этого года. Разумно предположить, что «МегаФон» и МТС запустят их в Москве в приоритетном порядке и потребуется выравнивание нагрузки между TDD и FDD. В основе нового решения Nokia Siemens Networks  лежит логика, что устройств в FDD-сети LTE будет заведомо больше, поэтому появится необходимость части их, которые поддерживают TDD, перевода в TD-LTE (хэндовер будет происходить по нагрузке).

Наиболее революционным функционалом обладает решение Radio Access Content Server – идея заключается в использовании «железа» на БС в качестве платформы, которая сможет осуществлять локальное кэширование контента, а также служить платформой для локализованных приложений с хранением информации, специфической для данной конкретной местности. «Это устройство имеет форм-фактор платы расширения модуля BBU. Radio Access Content Server можно использовать для кэширования контента (к примеру, для раздачи одного и того же фильма) без задействования ядра сети, что освобождает транспортные каналы на уровне трансмиссии от пользовательского трафика (объема одного дополнительного сервера БС хватит на 300 Гбайт данных). Стоит также отметить, что Liquid Applications является ключевым элементом нашего портфолио Liquid Broadband, включающего в себя также QoS-решение (Quality of Service Differentiation) и CDN-решение (Content Delivery Network)», – отмечает Лидия Варукина.

По ее словам, когда в странах с большим количеством абонентов LTE собрали статистику, выяснилось, что львиная доля закачиваемого контента одинаковая, то есть появляется уже смысл в его кэшировании на локальном уровне. Это сокращает время на закачку контента и увеличивает скорость доступа, что повышает пользовательский опыт, кроме того, мы не загружаем транспорт в сети. Коммерческие поставки таких БС с функционалом Radio Access Content Server начнутся в третьем квартале 2013 года. Второй возможной сферой использования этой платформы станет запуск специфических для данной местности приложений Liquid Applications, – таргетированная реклама конкретному абоненту, к примеру, на основе дополнительной реальности и LBS. То есть непосредственно сам сотовый оператор может заливать на БС локальную рекламу, занимая положение в цепочке распределения доходов онлайн-сервисов и уходя от пресловутой «трубы» как безальтернативного будущего. Опять же нет необходимости пропуска этого локального трафика через сеть.

Решение Telco Cloud: NSN удалось реализовать весь функционал ядра сети на однотипном «железе» – стандартных серверах ATCA

На стенде Nokia Siemens Networks демонстрировалась функциональность VoLTE на базе коммерческих смартфонов Samsung Galaxy SIII, где время установления соединения с другим VoLTE-абонентом составляет меньше 1 с – в среднем это в три раза меньше, чем в обычной сети с коммутацией каналов. Коммерческие сети с поддержкой VoLTE на оборудовании NSN уже развернуты в трех странах – США, Южная Корея, Япония. Если на другом конце абонент с терминалом без поддержки VoLTE, то осуществляется переход в подсистему коммутации каналов (CSFB). «При этом обратите внимание на надпись на этом сервере IMS Telco Cloud, нам удалось реализовать весь функционал ядра сети на однотипном «железе» – стандартных серверах ATCA (то есть функционал установленных у оператора однотипных серверов определяется уже «залитым» туда софтом)», – отметила также г-жа Варукина.

Кроме того, Nokia Siemens Networks продемонстрировал функционал GSM Liquid Software Suite, который позволяет значительно увеличить емкость GSM или для проведения рефарминга, например, за счет ортогонального уплотнения каналов (Orthogonal SubChannel, OSC). «Кроме того, мы представляем здесь DFCA (Dynamic Frequency Chanel Allocation), где используются циклические прыжки по частоте с интеллектуальным распределением канальных ресурсов между пользователями. Для этого все БС должны быть синхронизированы между собой, на контроллере БС идет анализ помеховой обстановки с точностью до каждого временного слота на каждой несущей. При необходимости установления нового вызова анализируется, какой из тайм-слотов наименее зашумленный, он и выделяется для этого вызова. Таким образом, нам удается координировать помехи в сетях GSM, используя технологии, присущие для 4G. Эти функциональности уже используется операторами, имеющими очень маленькие участки спектра, – к примеру, в Индии, где у некоторых из них спектр не превышает 5 МГц. Кроме того, мы предлагаем очень много дополнительных опций, которые повышают эффективность использования ресурсов сигнализации в GSM и оптимизируют сеть EDGE под смартфоны – решение Smart Resource Adaptation)», – отметила в заключение директор по технологиям Nokia Siemens Networks в России Лидия Варукина.

Мы, к сожалению, не успели обойти весь стенд за выделенный на встречу час. Помимо радиорешений и решений по передачи голоса в LTE компания Nokia Siemens Networks представила платформу по управлению пользовательским опытом (Customer Experience Management, CEM), фемто-соты, портфель решений операторского Wi-Fi, а также функционал по планированию и оптимизации гетерогенных сетей.

Решение NSN по выравниванию нагрузки между сетями TD-LTE и FDD-LTE на основе Flexi Multiradio 10 Base Station

Что касается Ericsson, то о новейших решениях вендора, представленных на MWC-2013, рассказал руководитель группы по развитию бизнеса департамента мобильного ШПД Ericsson Артем Кузнецов. «Одной из новинок, которые мы представили на MWC-2013, стало дальнейшее развитие линейки AIR (Antenna Integrated Radio), что позволит еще более сократить количество оборудования на сайте и улучшить радиохарактеристики за счет интеграции в антенну нескольких активных элементов (несколько частотных диапазонов, несколько радиомодулей). То есть можно говорить о новом поколении AIR: если ранее был один активный и несколько пассивных диапазонов, то сейчас может быть два активных или один активный и четыре пассивных. Получается, что на сектор с одной антенной оператор может использовать несколько диапазонов и различных технологий 2G/3G/LTE, что позволит сократить количество требуемого радиооборудования на 50 %. В сравнении с текущими продуктами  линейки оборудования, AIR 32 позволяет увеличить пропускную способность сети до 70 % и повысить качество покрытия внутри помещений до 25 %, существенно улучшая восприятие широкополосных сервисов абонентами», – рассказывает г-н Кузнецов.

По его словам, подобные результаты достигаются дальнейшей интеграцией антенн и приемопередающих трактов до 4 радиоканалов. Это дает возможность скоординировать прием и передачу по большему числу каналов, расширяя тем самым спектр алгоритмов обработки сигналов – от адаптивного формирования диаграмм направленности антенн и режима 4WRx-div до мультиплексирования большего числа независимых потоков данных в одном или нескольких частотных каналах, включая агрегацию несущих. Поэтому один из ключевых заказчиков Ericsson – оператор T-Mobile USA, который использует текущую линейку AIR 21, очень ожидает выхода продукта нового поколения, который еще более оптимизирует его капитальные и операционные затраты. «Решение Ericsson AIR 21, которое мы с успехом внедрили на наших сетях, позволяет развертывать широкополосные сети мобильной связи, такие как LTE, в значительно более короткие сроки, снижая временные затраты на несколько месяцев для каждого сайта», –  отметил технический директор компании T-Mobile USA Невилл Рэй (Neville Ray). «Более того, мы отмечаем улучшения в производительности и качестве сети, что открывает нашим абонентам дополнительные возможности при использовании услуг мобильного широкополосного доступа. Мы с нетерпением ожидаем выхода AIR 32, чтобы на практике опробовать те преимущества, которыми этот продукт обладает», – продолжает Артем Кузнецов.

Ericsson представил на MWC 2013 дальнейшее развитие своей линейки AIR (Antenna Integrated Radio)

Кроме того, в Барселоне Ericsson представил дальнейшее развитие концепции гетерогенных сетей, состоящую из макро-, микро- и пикобазовых станций (единая сеть знает о перемещениях абонентов, уровнях сигнала, качестве сети и позволяет выбирать оптимальное решение для каждой ситуации). Вообще, концепция HetNet или гетерогенных сетей (Heterogeneous Networks) не нова (в частности, она реализована на микро- и пикосотах с российским «ВымпелКом»), решение Ericsson в этой области приобретает все большую функциональность в плане увеличения пиковых скоростей доступа и уровня сигнала для абонента (добавлена большая координация между уровнями без изменения качества обслуживания). При этом по-прежнему компания не смотрит в направлении фемтосот, считая их элементом, не вписывающемся в HetNet из-за необходимости жесткого хэндовера при переключении на макросеть, поэтому на самом низком уровне Ericsson использует пикорешения (мощность 2 Вт, хватает для покрытия офиса средних размеров).

Еще из новинок Ericsson на MWC 2013 можно отметить решение Content Aware Radio, – фактически это размещение на базовой станции функциональности, аналогичной DPI (Deep Packet Inspection). Только уже не на уровне ядра сети, а непосредственно в радиочасти (на уровне контроллеров в 2G и на уровне базовой станции в 3G), чтобы наиболее эффективно распределять имеющиеся радиоресурсы в зависимости от приложений и потребления пользователей контента (буферизация), что напрямую скажется на улучшении пользовательского опыта. Это решение будет доступно на рынке к концу года.

Кроме того, Ericsson показал также работающее решение VoLTE на коммерческих терминалах (Южная Корея), а также carrier aggregation в LTE-Advanced (20+20 МГц TDD) в одном диапазоне 2600 МГц (это может быть востребовано двумя операторами, которые имеют планы по объединению и желают получить большие возможности для пиковых скоростей доступа).

Однако из наиболее прорывных перспективных разработок стоит выделить концепцию Window of Opportunity, в которой исследуется возможность подключения к сети обычных окон. Благодаря использованию прозрачной антенны, обычное окно может стать частью мобильной широкополосной сети, увеличивая площадь покрытия внутри помещений и обеспечивая более высокое качество работы мобильных сетей в зданиях или при поездках на работу в общественном транспорте. Подключенные окна предоставляют широкий спектр новых возможностей, таких как автоматизированные жалюзи и контроль систем вентиляции, освещения и т. д., кроме того, они также способствуют более эффективному энергопотреблению. При этом с помощью добавления прозрачных солнечных элементов для производства энергии эти системы могут обеспечивать себя энергией и поставлять избытки энергии в интеллектуальную энергосистему. Пока это всего лишь концепт Ericsson, практические наработки будут зависеть от реакции операторов. 

Перспективная разработка Ericcson под общим названием Window of Opportunity. Благодаря использованию прозрачной антенны, обычное окно может стать частью мобильной широкополосной сети

«Отраслевые тренды, если мы говорим о сотовых операторах, не изменились – объем трафика растет, как и проникновение смартфонов. Соответственно, все наши разработки направлены на повышение показателя утилизации частотного ресурса, чтобы на каждый бит спектра передать как можно больший объем информации с большей скоростью и меньшей задержкой. Кроме того, это улучшение пользовательского опыта – мы делаем первые шаги в сторону «облака» (интеграция в радио функциональности DPI), называя его Smart Mobile Broadband. Соответственно, в будущем мы представим концепцию Ericsson Cloud, т. е. если уйти от традиционной архитектуры построения сетей, на которой построено большинство наших решений, то следующим этапом будет как раз виртуализация и перенос функциональности в «облако», – отметил в заключение руководитель группы по развитию бизнеса департамента мобильного ШПД Ericsson Артем Кузнецов.

Что касается Alcatel-Lucent, то, прежде всего, стоит отметить, что компания провела действительно очень большую работу по практическому воплощению своей новейшей для концепции lightRadio: если год-два назад на стенде были лишь «кубики» (активные антенны), то теперь представлены уже готовые к поставкам коммерческие решения. И новые операторские контракты лишь подтверждают это. Так, в первый день проведения MWC 2013 Alcatel-Lucent и China Mobile представили решение lightRadio Metro Radio для развития сетей 4G TD-LTE в Китае. Решение готово к широкомасштабному коммерческому развертыванию в первой опытной сети TD-LTE China Mobile, охватывающей 13 городов Китая, оно обеспечивает высокопроизводительные услуги 4G жителям многонаселенных территорий Шанхая, Наньцзин и Киндао – трех наиболее быстрорастущих городов Китая и мира. Решение lightRadio Metro Radio будет развернуто в Китае в оживленных местах вне и внутри помещений, таких как торговые центры и стадионы, где наблюдается дефицит емкости сотовой сети, либо в силу большого количества пользователей, пытающихся получить доступ к услугам, либо из-за плотной застройки, мешающей проникновению радиосигнала. В таких местах обычно трудно или дорого разворачивать традиционную базовую станцию (macro).

Линейка решений Alcatel-Lucent lightRadio

lightRadio Metro Radio представляет собой экономически эффективное альтернативное решение, оно объединяет 2 куба lightRadio, полностью интегрированных с направленной антенной, что позволяет этому устройству обеспечивать покрытие, обычно реализуемое более громоздким и тяжелым удаленным радиомодулем, соединенным с выносной антенной коаксиальным кабелем. Технология lightRadio, разработанная в Лабораториях Белла (Bell Labs), позволяет эффективно организовать универсальное широкополосное покрытие на базе наиболее масштабируемой и гибкой на сегодняшний день беспроводной сетевой архитектуры. Опытные сети, развернутые Alcatel-Lucent в сотрудничестве с крупнейшими мировыми операторами, показали, что при использовании технологии lightRadio достигается до 50 % экономии в общей стоимости владения (ТСО) и до 35 % – в электропотреблении, по сравнению с традиционными радиосетями. Помимо контракта с China Mobile, в рамках MWC 2013 Alcatel-Lucent подписал контракт и Etisalat Group на развертывание технологии 4G LTE на всей территории присутствия оператора, включая и новую компанию в Шри-Ланке. Речь идет снова о линейке lightRadio, однако на этот раз уже о классическом LTE-FDD.

Кроме того, на MWC-2013 традиционно Alcatel-Lucent представил свои фемторешения, от поддержки которых другие инфраструктурные гиганты пока отказываются (в частности, - смотрите выше комментарий Артема Кузнецова из Ericsson, а также комментарий технического директора Московского региона «ВымпелКом» Сергея Баумана в материале от 16 ноября 2012 г.). Интересно также, что у «ВымпелКом» в Северо-Западном регионе фемтосоты Alcatel-Lucent  используются. Речь идет о контракте 2011 года, в рамках которого вендор поставил оператору комплексное решение для фемтосот на основе продуктов из семейства 9360 Small Cells, таких как домашние соты 9361 Home Cell, корпоративные соты 9362 Enterprise Cell, городские соты 9364 Metro Cell для установки на открытой местности и шлюзы для малых сот 9366 Small Cell Gateway.

Коммерческие фемторешения лицензиатов на основе разработок Alcatel-Lucent

Чтобы разобраться в действительности, мы попросили прокомментировать этот вопрос руководителя подразделения беспроводной связи департамента развития бизнеса и технологий Alcatel-Lucent  в России и странах СНГ Максима Канаева. «В действительности, большинство крупных вендоров, продвигающих идею негативного влияния малых сот на макросеть, имеют в своем портфеле микро- и пикорешения. Alcatel-Lucent не отрицает вероятность негативного влияния малых сот на макроуровень. При этом стоит отметить тот факт, что любая сеть является сложной системой, на функционирование которой оказывают влияние множество факторов, и нарушить её слаженную работу может любой из них. При построении гетерогенной сети с использованием малых сот необходимо уделить пристальное внимание грамотному радиопланированию и оптимизации параметров сети. В решении Alcatel-Lucent успешно применяются функционал самоорганизующихся сетей SON (Self-optimized networks) и принципы Plug-and-Play, которые, например, дают возможность малой соте, просканировав окружение, самостоятельно выбрать из предопределенного списка наиболее подходящий в конкретных условиях PSC и ограничить свою выходную мощность так, чтобы обеспечить необходимое покрытие и не мешать другим сотам (будь они macro или femto). Использование же для metro- и femto-уровней выделенной несущей снимает проблему взаимного влияния. Опыт Alcatel-Lucent показывает, что операторы в первую очередь стремятся набрать абонентскую базу, для чего создают покрытие с помощью макросайтов, и затем наращивают емкость сети там, где это нужно, с помощью малых сот», – рассказал г-н Канаев.

Huawei (last, but not least) представил на выставке в Барселоне несколько новинок, пожалуй наиболее впечатляющими из которых стала первая в мире демонстрация агрегации несущих частот LTE-Advanced в гетерогенной сети (800 МГц макро + 2600 МГц микро). Данная технология позволит операторам объединять несущие частоты LTE из разных диапазонов частот от базовых станций разных уровней (макро, микро, пико), что значительно повысит пропускную способность сети и эффективность передачи данных. Кроме того, были представлены активные антенные системы, обеспечивающие высокую интеграцию с поддержкой до двух диапазонов частот в активном режиме, высокую производительность в режиме MIMO 4x4 с функцией формирования луча, что позволят повысить емкость сайта на 80 % при уменьшении занимаемой площади и упрощении монтажа и обслуживания оборудования.

Hall Huawei на MWC-2013

Что касается уменьшения размеров самой базовой станции, что становится еще одним отраслевым трендом, то Huawei представил решение AtomCell – сверхкомпактные многорежимные базовые станции с поддержкой технологий MIMO 4x4 и формированием луча, которые позволяют создавать необходимую емкость и качественное покрытие именно там, где это нужно, при минимальных расходах оператора на развертывание и эксплуатацию сети мобильной связи. Еще одно решение в этом области – Lampsite – представляет собой распределенную пикобазовую станцию, которая позволит обеспечить высокое качество связи для многорежимных сетей связи (GSM/UMTS/LTE/WiFi) в больших зданиях. При этом координация работы макро- и микробазовых станций позволит максимально эффективно использовать ограниченный частотный ресурс в многоуровневой сети и снизить себестоимость передачи данных.

Еще одной интересной новинкой Huawei, представленной в Барселоне, стало решение Cloud BB & Single Radio Controller (SRC). Суть Cloud BB заключается в централизованной координации работы до 900 сот, что позволит максимально эффективно использовать оборудование цифровой части базовых станций, надежно защитить услуги связи от отказов оборудования и организовать совместную обработку сигналов, принимаемых или передаваемых для абонентов, находящихся на границе сот, что позволит повысить скорость передачи данных на границе сот до 500 %. Что касается SRC, то это интеграция контроллера GSM/UMTS с устройством управления SingleSON (eCoordinator) и контроллером доступа WiFi EAC в одной стойке для повышения эффективности и скорости координации работы многорежимной сети мобильного широкополосного доступа и минимизирования числа отказов обслуживания.

Hall Huawei на MWC-2013

В Барселоне Huawei также представил решение SingleEPC для конвергенции шести несущих LTE с новым решением беспроводного доступа Atom Cell, а также систему Multi-Service Engine. SingleEPC - первое и единственное решение с поддержкой конвергенции шести несущих для обеспечения работы конвергентной опорной сети PS с целью реализации целого ряда режимов радиодоступа, включая GPRS, UMTS, LTE-FDD, LTE-TDD, CDMA и WiFi. SingleEPC поддерживает динамическую работу с трафиком для шести технологий доступа с оптимизацией сетевых ресурсов опорной сети пакетной передачи данных. SingleEPC обеспечивает 64-кратное увеличение производительности по обработке сигнального трафика (по сравнению с решениями предыдущего поколения). Наиболее важной инновацией в составе данного решения является Multi-Service Engine — первая в мире инновационная система для оптимизации ускорения передачи данных и видео. Система интегрирована в опорную сеть PS для обеспечения большей гибкости при развертывании. Кроме того, в состав решения входят модуль обработки голоса при передаче его по сети LTE, коммерческий запуск которого состоится в этом году. Решение Huawei VoLTE обеспечивает исключительное высокое HD-качество передаваемой речи с малой продолжительностью задержек при установке  соединения.

 Что касается сетевой архитектуры нового поколения для LTE-B FusionNet, также представленной Huawei на своем стенде, то она увеличивает пропускную способность для пользователей на границе соты (минимум на 500 %), благодаря расширенным возможностям многополосной и многоуровневой сети HetNet с поддержкой различных технологий радиодоступа, позволяющей реализовывать бесшовные высокоскоростные сети No-Edge. Концепция FusionNet компании Huawei для LTE-B охватывает несколько ключевых технологий – агрегирование нескольких потоков, координация помех, адаптация трафика и оптимизация эффективности использования спектрального диапазона. Технология координирует процесс развертывания LTE и LTE-A, технологии (включая CoMP и агрегирование несущих) и обеспечивает интеграцию многополосных, многоуровневых сетей, поддерживающих различные технологии радиодоступа. Основное преимущество FusionNet заключается в том, что она позволяет радикально сократить капитальные и операционные расходы. Также на выставке MWC 2013 Huawei продемонстрировала прототип дизайна Ultra Node для будущих базовых станций мобильного широкополосного доступа. Ultra Node повышает эффективность использования спектрального диапазона и эффективность сети в целом, обеспечивая максимальную скорость передачи данных 50 Гбит/c на одном узле.