LTE для абонента и для оператора

Автор статьи: Арман Кузетов, менеджер по ключевым клиентам Alcatel-Lucent Kazakhstan & Central Asia

Рост популярности смартфонов и планшетных ПК, а также "мобилизация" популярных Интернет-сервисов ведут к значительному повышению объемов трафика передачи данных в сетях мобильной связи

Помимо традиционных услуг, связанных с доступом в Интернет, абоненты активно используют новые мультимедиа-возможности, например, загрузку музыкальных произведений и обмен видео. Дальнейшему увеличению объемов трафика будет способствовать и появление новых категорий беспроводных устройств, в том числе, для межмашинного взаимодействия (M2M), скажем, для контроля энергопотребления на удаленных объектах.

Чтобы справиться с растущими объемами трафика, операторам требуются новые технологии, позволяющие более эффективно использовать имеющиеся ресурсы и обеспечивающие снижение стоимости передачи информации. Такой технологией является LTE. Неудивительно, что по темпам внедрения она опережает всех предшественниц. По данным международной ассоциация GSA (Global mobile Suppliers Association) на октябрь 2011 года, в коммерческую эксплуатацию запущены 35 сетей LTE в странах Европы, Северной Америки и Азии. Почти 250 операторов проводят тестирование этой технологии или опытную эксплуатацию сетей. По прогнозу, к концу 2012 года в мире будет более 100 сетей LTE.

Подписав контракты на коммерческое развертывание сетей LTE с 17 заказчиками, включая двух самых крупных в мире операторов связи и участвуя более чем в 70 пилотных проектах в разных странах мира, компания Alcatel-Lucent прочно заняла лидирующие позиции на рынке сетей 4G LTE. Так, решение компании находится в коммерческой эксплуатации с 2010 года в сети Verizon Wireless LTE, развернутой на территории США. Это самая крупная сеть LTE в мире, которая охватывает территорию с населением более 160 млн человек. По состоянию на середину 2011 года она обслуживала 1,7 млн абонентов LTE.

Еще одни крупный американский оператор AT&T, также строящий свою сеть на оборудовании Alcatel-Lucent, запустил услуги 4G LTE в сентябре 2011 года - к концу года планируется охватить этими услугами территорию с населением 70 млн. человек. В том же месяце в Объединенных Арабских Эмиратах была запущена в коммерческую эксплуатацию сеть LTE компании Etisalat. Alcatel-Lucent участвует в крупных пилотных проектах с компаниями France Telecom/Orange, Bouygues Telecom и SFR во Франции, Telefonica в Испании, Vimpelcom/Kartel в Казахстане. NTT DOCOMO выбрала компанию Alcatel-Lucent для строительства IP-сети для мобильного транспорта и поддержки услуг 4G LTE в Японии. Китайский оператор China Mobile поручил Alcatel-Lucent внедрить услуги 4G LTE в Шанхае, в крупнейшей в мире сети LTE TDD…

Что нужно абоненту?

Конечно, в первую очередь, высокая скорость связи. Первые абоненты первых коммерческих сетей LTE свидетельствуют о том, что скорость доходит до 100 Мбит/с - и это в беспроводной сети мобильной связи, а не в проводной ЛВС Ethernet! Теоретическая пиковая скорость загрузки информации в сети LTE составляет 173 Мбит/с при использовании технологии MIMO 2x2 и 326 Мбит/с - при использовании MIMO 4x4.

Скорость передачи информации зависит от множества факторов, включая загруженность сети. Поэтому с ростом числа абонентов LTE, возможно, средняя скорость будет снижаться. Но даже несколько десятков мегабит - это прекрасно. Тем более, что сети будут развиваться. А следующая ступень развития LTE - технология LTE-Advanced (3GPP Release 10) позволит поддерживать в нисходящем канале скорость до 1 Гбит/с. Это достигается агрегацией несущих (допускается объединение до пяти полос по 20 МГц) и увеличением числа антенн в режиме MIMO.

Еще одной важной потребительской характеристикой, особенно при использовании интерактивных сервисов (видеосвязь, сетевые игры и пр.), являются малые показатели задержки трафика. У LTE этот показатель не превышается 50 мс, что, как минимум, в два раза лучше, чем у предшествующих технологий сотовой связи. И это значение полной задержки во всей сетевой инфраструктуре. Задержка же в самой радиосети (RAN) может быть снижена до 10 мс.

Наконец, успех любой технологии зависит от наличия широкого спектра абонентских устройств. Год назад говорили только о прототипах, а к октябрю 2011 года, согласно данным GSA, 48 фирм-производителей объявили о выпуске 197 пользовательских устройств LTE. Это в три раза больше, чем было зафиксировано в начале года. Самой быстрорастущей категорией являются смартфоны LTE - их число увеличилось более чем втрое за последние три месяца.

Что важно оператору?

Чтобы обеспечить замечательные потребительские характеристики новой технологии по привлекательной для абонента цене, оператору нужно максимально эффективно использовать имеющиеся ресурсы, и, в первую очередь, самый дорогой ресурс - радиочастотный спектр. Как показало исследование Alcatel-Lucent, по спектральной эффективности LTE превосходит HSPA+ (самый скоростной вариант 3G/UMTS) как минимум в 1,5 раза. Превосходство над WiMAX еще более значительное: при схожих характеристиках средняя пропускная способность соты LTE оказалась в 2,4 раза выше, чем у соты WiMAX.

Но преимущества LTE связаны не только с возможностями новых радиотехнологий. Одна из главных задач работ по стандартизации, проводимых в рамках 3GPP, заключается в упрощении структуры всей сети и переходе к плоской пакетной инфраструктуре. Это позволит уменьшить число иерархических уровней и единиц оборудования, а в итоге - резко повысить производительность сети и снизить стоимость передачи единицы информации. Именно переход к плоской сети и уменьшение числа элементов (в частности, в сети LTE нет классического контроллера) обеспечивает упомянутое выше снижения задержки.

При переходе к LTE у сотовых операторов есть возможность переиспользовать имеющееся инфраструктурное оборудование, сохраняя сделанные инвестиции. Alcatel-Lucent предлагает конвергентное решение, которое дает возможность поддерживать в одной сети сразу три поколения технологий сотовой связи - 2G, 3G и LTE. Радио-модули, основанные на принципах программно-определяемого радио (Software Defined Radio), могут устанавливаться в уже эксплуатируемые базовые станции, что обеспечит постепенный переход от GSM к LTE. Такой переход может осуществляться как напрямую, так и через UMTS - здесь все зависит от выбранной оператором стратегии.

Дальнейшее повышение степени универсальности элементов, при существенном уменьшении их размеров, предусмотрено в новой архитектуре построения сетей lightRadio. Компания Alcatel-Lucent уже представила lightRadio Cube - сверхкомпактный (размером 6x6x5 см) модуль активной решетки, который, помимо антенны, содержит радио-блок и блок пассивного охлаждения. Из таких кубиков формируются антенные блоки необходимой мощности, поддерживающие все основные радио-технологии и способные работать в различных частотных диапазонах. Малый размер и низкое энергопотребление lightRadio Cube упрощают поиск места для размещения базовых станций нового поколения.

Обработку сигнала в сети lightRadio будут выполнять унифицированные блоки, основанные на технологии "система на чипе". Такой блок можно объединить с антенным радио-блоком, получив систему "все в одном", которая может напрямую подключаться к распределительной IP-сети. Процесс обработки сигнала можно перенести в централизованное "облако", что снимает необходимость в установке рядом с антеннами дорогостоящих боксов. Интеллектуальное программное обеспечение позволяет дистанционно настраивать систему lightRadio, выбирая как функциональные возможности, так и технологию мобильной связи. В результате оператор может начать работу с модулем, настроенным исключительно на технологию W-CDMA, а со временем, дистанционно меняя программную конфигурацию, перейти на LTE. По мере роста потребностей блоки обработки сигнала могут объединяться в единый пул.

Предоставляемые lightRadio преимущества базовых станций малого размера позволяют строить сети, используя большее количество микро-сот вместо одной большой макро-соты, что приведет к повышению качества предоставляемого сервиса и увеличение скорости доставки информации. Кроме того, беспроводные сети нового поколения все активнее задействуют преимущества фемто-сот. Соответствующие технические решения гарантируют высокое качество покрытие в местах наиболее частого пребывания абонентов (дом, офис) и способствуют разработке более гибких тарифных планов. Внедрение фемто-сот также даст возможность перераспределить нагрузку в сети, оптимальным образом используя частотные ресурсы.

По расчетам, использование решений lightRadio позволит более чем на 60% сократить расходы на радиосети и более чем на 50% повысить их энергоэффективность. В целом, сочетание преимуществ lightRadio с внедрением LTE и малых сот даст возможность примерно наполовину снизить совокупную стоимость владения сетью (TCO), по сравнению со стандартной инфраструктурой 3G.