Заметки о технологиях мобильного ШПД

Автор: Джон Канлифф, Технический директор Ericsson Ltd.
Источник: Технологии и средства связи

На посту технического директора Ericsson Ltd г-н Канлифф выполняет широкий спектр обязанностей, включая работу с заказчиками, научно-исследовательские разработки, сотрудничество с правительственными и регуляторными организациями, а также мероприятия в сфере R&D в Великобритании. Он обладает значительным багажом знаний в области телекоммуникаций как с точки зрения задействованных технологий, так и в сфере бизнеса. Ранее Джон занимал руководящую должность в Marconi, занимаясь вопросами стратегии развития сетевых технологий, разработок и регуляторных вопросов. До этого г-н Канлифф работал в сфере R&D, в частности занимаясь разработкой решений для устройств передачи данных, систем волокно-к-дому (FTTH - fibre to the home), систем контроля вызовов и отказоустойчивых компьютерных сетей. Джон - дипломированный инженер, стипендиат Institute of Engineering and Technology (IET), член совета директоров организации Intellect в Великобритании.

От HSPA к LTE

LTE является новой, по сравнению с WCDMA, технологией и основана на методе доступа OFDM (прямоугольное мультиплексирование с частотным разделением), который благодаря своей гибкости оптимизирует использование спектра. При использовании каналов шириной 20 МГц пропускная способность LTE значительно превышает HSPA с его 5-МГц каналами. В то же время гибкость LTE состоит еще и в том, что она позволяет использовать и более узкие каналы - вплоть до 1,4 МГц.

LTE Advanced - это технология, которая станет настоящим "4G". Основное требование к ней - обеспечить пропускную способность до 1 Гбит/c. Это может быть достигнуто только путем принципиального изменения подхода к модуляции и приемопередатчикам и, естественно, использования более широких спектральных каналов (вплоть до 100 МГц, что в 5 раз больше, чем максимальный отрезок для LTE, и в 20 раз шире каналов HSPA/HSPA Evolution). Правительства и регуляторы разных стран активно вовлечены в процесс гармонизации спектра для выделения достаточного частотного ресурса и максимизации эффекта от экономии масштабов.

LTE имеет, прежде всего, следующие преимущества:

• значительное (на порядок) сокращение времени отклика - до 10 мс, улучшающее опыт использования интерактивных услуг;
• прекрасную масштабируемость и гибкое распределение ресурсов в зависимости от сервиса;
• улучшенные характеристики сигнала на границах сот;
• упрощенную архитектуру all-IP для предоставления ШПД-услуг со значительным сокращением операционных расходов.

Подход all-IP подразумевает, что 4 основные услуги будут предоставляться на основании единой сетевой инфраструктуры:

• фиксированный голос;
• мобильный голос;
• фиксированные данные;
• мобильные данные.

LTE продемонстрировала значительные улучшения в пропускной способности обратного канала до 80 Мбит/с (здесь, естественно, речь идет о пиковых скоростях - для сравнения с заявленной пропускной способностью 150 Мбит/с в прямом канале). Это важный показатель для таких услуг, как многопользовательские игры, передача контента, созданного пользователем (например, для YouTube, Facebook и т.д.) Технология LTE с ее преимуществами в пропускной способности и во времени отклика станет особенно привлекательной для оказания видеоуслуг.

Сейчас обсуждается вопрос о том, что потребуется от оператора, переходящего от 3G/HSPA к LTE. Это во многом зависит от его существующей инфраструктуры. Понятно, что в большинстве случаев установленное ранее оборудование сетей радиодоступа должно быть заменено. Если говорить об оборудовании компании "Эрикссон", то мы поставляем нашим заказчикам базовые станции, подготовленные к миграции до сетей следующего поколения, и в этом случае потребуется только незначительная модернизация оборудования.

Основная работа будет происходить в опорной транспортной сети и соответствующих системах OSS/BSS. В то же время System Architecture Evolution (SAE) - опорная часть архитектуры сетей LTE - упрощает присоединение сетей доступа и полностью устраняет элементы канальной коммутации, поскольку она полностью основана на IP.

О технологической революции: ожидания и реальность

Часто пишут о том, что существующие сети HSPA способны предоставить скорости загрузки до 14,4 Мбит/с, а HSPA Evolution до 21-28 Мбит/c1, и о том, что технология LTE уже на ранних этапах позволит предоставлять скорости до 150 Мбит/с.

Однако нынешняя ситуация в Великобритании такова, что большинство операторов в стране сейчас предлагают пиковые скорости до 7,2 Мбит/c, а есть и регионы, в которых доступны только 3,6 Мбит/с, при этом в таких сетях абоненты обычно получают канал, в среднем не превышающий 2 Мбит/с. С учетом ситуации сокращения капитальных инвестиций все чаще звучит вопрос, насколько скоро английские абоненты смогут в реальности испытать преимущества новых технологий?

По своей сути радио в качестве среды передачи не позволяет с большой точностью предсказать характеристики работы конкретного соединения. Поэтому, когда говорят, что LTE "в десять раз улучшает производительность по сравнению с HSPA", подразумевается, скорее, субъективная оценка производительности существующих и будущих сетей.

Очень часто в отрасли говорят о пиковых скоростях, которые являются общей пропускной способностью для всех абонентов в соте. Поэтому нередко возникают дискуссии о соотношении пиковых и реальных скоростей или о скоростях, субъективно воспринимаемых пользователем. Я уверен, что отрасли не следует рекламировать идеальные, теоретические скорости передачи, для того чтобы мы могли оправдывать ожидания конечных пользователей.

И хотя я уверен, что совсем отказываться от упоминания пиковых скоростей как индикатора производительности сети в благоприятных условиях было бы неправильно, в будущем нам необходимо разработать более объективную терминологию для объяснения абонентам характеристик новых услуг.

Об альтернативных технологиях

Мобильный ШПД изменил мир и жизнь людей, но я думаю, что и для услуг фиксированного ШПД найдется достаточно места, - ведь у каждой технологии доступа свои преимущества и недостатки, и истории известны операторские бизнес-модели, где они успешно дополняют друг друга. Например, выделенный волоконно-оптический канал всегда будет обладать большей емкостью, чем совместно используемый радиоресурс, однако затраты на построение "последней мили" и терминацию трафика значительно выше, чем на обеспечение радиопокрытия. Беспроводной доступ станет основной фиксированно-мобильной конвергенцией и создаст множество новых услуг, отвечающих потребностям современных людей.

Что касается спора между приверженцами LTE и WiMAX: последняя технология будет применяться рядом операторов, но совершенно очевидно, что LTE выросла из значительно более зрелой экосистемы. Взрывной рост мобильного ШПД на основе технологии HSPA был обусловлен экономией масштабов и готовностью производителей выпускать на рынок массовые устройства. А простота использования услуг, которую операторы позиционировали как одно из основных преимуществ мобильного ШПД - стандарты семейства 3GPP, - стала главным направлением развития отрасли, это подтверждают действия европейских регуляторов (Европейской комиссии и Евросоюза), которые в последнее время утвердили целый ряд директив, приоритизирующих выделение частотного ресурса для систем связи, построенных на основе стандартов 3GPP.

О стоимости услуг

Цена услуги не полностью зависит от себестоимости обеспечивающей ее технологии: ее определяет и покупательная способность абонента. Мы постоянно улучшаем показатели емкости радиооборудования. При этом необходимо понимать, что совокупные капитальные инвестиции оператора, как правило, не превышают 10% от его выручки. В совокупной стоимости владения сетью LTE доля инфраструктурных инвестиций будет ниже, чем в сегодняшних сетях. Но с учетом преимуществ в пропускной способности и во времени отклика операторы, по крайней мере на начальном этапе, запустят LTE для оказания премиальных услуг.

Естественно, для LTE понадобятся новые модемы, но зато сколько будет преимуществ! Мы же отказались в свое время от использования аудиокассет и компьютерных дискет, и это привело к замене используемых нами аудиоустройств и компьютеров. На рынке скоро появится большое число моделей многомодовых и многодиапазонных устройств для поддержки сетей 2G и 3G в различных частотных диапазонах.

О решении проблемы цифрового неравенства

В диапазонах 800 и 900 МГц LTE является превосходным инструментом для подключения к Интернету удаленных сел и деревень ("последний трети", как называются пока неподключенные слои населения в отчете "Цифровая Великобритания"). Возможно, для обеспечения более быстрого и экономически эффективного ввода в эксплуатацию сетей LTE операторы будут строить радиосайты совместно, а конкуренция станет осуществляться на уровне сервисов.

Использование диапазона 900 МГц не только улучшит характеристики радиопокрытия, но и снизит себестоимость мобильного ШПД. Однако на практике в части распределения и конверсии этого спектра для предоставления услуг 3G в Великобритании мы видим много препятствий. Действительно, характеристики радиотехнологий в значительной степени зависят от того, в каком диапазоне они применяются. Более высокие частотные диапазоны требуют большего количества базовых станций для национального покрытия и качественного сигнала внутри помещений, однако обеспечивают более высокую емкость и плотность. Поэтому в идеальном мире оператор бы предпочел иметь выбор из нескольких диапазонов в зависимости от объема и структуры спроса для минимизации затрат. Отдавая себе отчет в том, что процесс расчистки и конверсии спектра в диапазонах 800, 900 и 2600 МГц является сложным, я, тем не менее, призываю всех участников рынка поддержать его для того, чтобы мы могли вместе наслаждаться преимуществами доступности мобильных широкополосных услуг для самых широких слоев населения вне зависимости от их удаленности от административных центров.