В рубрику "Спутниковая связь" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
Государство активно стимулирует дальнейшее развитие мобильных операторов в регионах с низкой плотностью населения, телефонизацию автомобильных трасс, мест периодического скопления населения. Очевидно, что мобильная связь придет на замену таксофонам и пунктам коллективного доступа, которые были развернуты по всей стране в рамках государственного проекта универсального обслуживания. Регулятор уже сегодня закладывает соответствующие лицензионные обязательства при продлении лицензий и получении новых частот, и можно с уверенностью говорить, что полный охват населения страны мобильной связью – это перспектива недалекого будущего.
Производители оборудования базовых станций (BTS) уже давно приготовились к такому развитию мобильных операторов и предлагают экономичные решения для точечной телефонизации удаленных регионов с небольшим объемом трафика. Кроме того, модернизация инфраструктуры в крупных городах высвобождает большой парк оборудования предыдущих поколений, которое может быть успешно и выгодно использовано для проникновения в малонаселенные регионы. Основной проблемой остается экономически выгодное решение по соединению таких удаленных BTS с контроллером базовых станций (BSC), который может находиться за сотни километров непроходимой тайги, за горами и т.д. Учитывая низкий и труднопрогнозируемый трафик таких BTS, операционные расходы на организацию каналов связи являются краеугольным камнем такого проникновения.
Спутниковые каналы связи уже хорошо освоены мобильными операторами связи и активно используются для организации выделенных соединений там, где наземные линии связи отсутствуют или экономически невыгодны. Как правило, такие каналы построены с использованием технологии SCPC (Single Channel per Carrier), где каждому из направлений связи выделен закрепленный частотный ресурс спутника. Такие каналы отличаются высокой производительностью и стабильной минимальной задержкой передачи данных, так как информация передается побитно, без использования каких-либо транспортных протоколов. Подкупает и простота схемы организации связи, где на каждом из концов канала установлен однотипный, простой в конфигурации и управлении SCPC-модем с интерфейсом E1. Подключение и работа с таким каналом не сильно отличается от наземных и радиорелейных каналов.
Однако при подключении BTS с малым и/или эпизодическим трафиком с помощью спутниковых каналов SCPC проявляются все недостатки этой технологии. Во-первых, протоколы A-bis или lub, которые используются в оборудовании мобильных операторов, достаточно избыточны, особенно когда полезный трафик несущественный. Во-вторых, дорогостоящий спутниковый ресурс постоянно закреплен за одним из направлений и даже при отсутствии трафика не может быть использован для обслуживания других BTS. В условиях редкого и/или незначительного трафика это резко снижает эффективность такого транспорта и повышает эксплуатационные расходы.
Операторам мобильной связи необходимо универсальное и простое решение для подключения удаленных BTS, где бы эти станции ни находились. Такое подключение должно обеспечивать минимальные капитальные и эксплуатационные расходы, а также легко масштабироваться как по пропускной способности, так и по размеру сети.
На рынке представлено несколько решений для оптимизации трафика базовых станций, которые устраняют избыточность протоколов A-bis, A-ter и lub, сокращая до 50% требования к пропускной способности канала.
В первую очередь эти оптимизаторы убирают из транспортного потока неактивные каналы, пустые кадры голосовых пакетов, а также осуществляют компрессию сигнализации и передаваемых данных. Также это устройство преобразует TDM-поток в IP-пакеты, позволяя передавать эту информацию по более эффективным IP-каналам и сетям. Даже не имея синхронного соединения с BSC, эти оптимизаторы обеспечивают необходимую синхронизацию работы удаленных BTS за счет встроенного высокоточного генератора или используя сигналы от спутников GPS.
Дополнительный экономический эффект можно обеспечить при использовании единого транспортного канала для передачи трафика нескольких BTS. Так как трафик мобильных сетей преимущественно телефонный, то к расчету пропускной способности таких каналов справедливо применение методов Эрланга, где под соединительной линией (СЛ) будем понимать пропускную способность, достаточную для обслуживания звонка одного мобильного абонента. За счет объединения трафика большого числа абонентов можно значительно сократить пропускную способность агрегатного канала. Для наглядности рассмотрим пример подключения пяти BTS с трафиком в 20 Эрлангов к общему BSC. Если каждую BTS подключать по выделенному каналу, тогда понадобится не менее 30 СЛ на каждый канал или итого 150 СЛ для всех каналов. Если же объединить весь трафик пяти станций в одном транспортном канале (100 Эрлангов), тогда будет достаточно всего 117 СЛ, и экономия составит более 20%. Чем больше BTS подключены через общий транспортный поток, тем меньше необходимо пропускной способности для обслуживания трафика и выше экономия.
Агрегировать трафик нескольких BTS можно локально, подключая несколько базовых станций к одному каналу, причем такие BTS могут работать в различных стандартах, например 2G и 3G. Однако максимальный эффект достигается при подключении большого числа географически разнесенных BTS с использованием общего ресурса VSAT-сети, где пропускная способность динамически распределяется между направлениями в соответствии с актуальным трафиком. За счет этого обеспечивается эффективная загрузка сети и максимальный статистический эффект. Более того, весь ресурс сети, незадействованный для передачи телефонии, может бытьиспользован для оказания абонентам услуг передачи данных.
Применение VSAT-технологий в сочетании с системами оптимизации является передовым решением для подключения удаленных BTS с низким или эпизодическим трафиком. Это очевидно и операторам мобильных сетей, более того, почти все из них уже изучали возможность применения VSAT, но прорыва в этом направлении все еще не произошло. Попробуем разобраться в причинах такого разочарования.
Во-первых, распространенная ошибка – это попытка использовать ресурс уже действующих спутниковых VSAT-сетей. Как правило, такие сети построены на VSAT-платформах, предназначенных для оказания услуг ШПД конечным потребителям, и не могут обеспечить требуемого качества обработки трафика реального масштаба времени, а также не гарантируют доступность необходимого спутникового ресурса. Также каналы для подключения BTS критичны к изменениям задержки в канале, поэтому предпочтительны VSAT-платформы с предсказуемой структурой кадра и с минимальным джиттером.
Во-вторых, центральная станция действующих сетей, как правило, расположена далеко от BSC, что усложняет схему организации связи и негативно сказывается на качестве и стоимости такой схемы. Оптимальной топологией является установка VSAT-станций непосредственно на BSC и BTS. Преимущество имеют VSAT-платформы с недорогими центральными станциями (мини-хабами), которые обеспечивают эффективную работу небольших сетей, либо бесхабовые VSAT-системы.
В-третьих, целесообразно предусмотреть возможность расширения пропускной способности абонентских станций в широком диапазоне полосы. Имеет большое значение возможность переключения VSAT-станции между режимами выделенного канала SCPC или работа в составе сети с динамическим выделением ресурса. Такая универсальность и гибкость позволят следовать развитию трафика, а также использовать спутниковый терминал для организации первичного либо резервного канала, когда появится возможность и целесообразность организации наземного соединения.
Олег Проблемы использования спутниковых каналов для сотовых сетей испытывают не только мобильные операторы, но и операторы, работающие с DVB-H и DVB-T, ведь для обслуживания небольших населенных пунктов с низким числом жителей нецелесообразно строить оптические каналы связи для соединения с базовой станцией. Единственная альтернатива – использование спутниковых каналов. На мой взгляд, основной проблемой в этом случае является сложность загрузки канала. Спутниковый канал требует достаточно больших ежемесячных платежей, в связи с чем использовать его следует максимально эффективно. С этой точки зрения каналы, построенные с использованием технологии SCPC, более доступны – стоимость их эксплуатации значительно ниже. Однако такие каналы неэффективны по загрузке и их следует адаптировать для работы по требованию той ширины канала, которая необходима в данный момент.
Этот вопрос решается с использованием различных систем, выстраивающих ширину канала по требованию, или систем, позволяющих динамически менять полосу в прямом и обратном каналах. Операторы сетей мобильной связи успешно применяют такое оборудование.
В связи с меняющейся средой распространения (переход из С-диапазона в Ku-диапазон, начало использования Ка-диапазона) развиваются и технологии. В будущем с переходом работы в Ка-диапазон спутниковые каналы станут дешевле, потребность в них для мобильных операторов увеличится.
Многие операторы сейчас используют спутниковые каналы для резервирования своих сетей и создания передвижных мобильных комплексов (при недостатке существующих базовых станций), обеспечивающих сотовую связь в местах больших скоплений людей, например при проведении различных мероприятий, при чрезвычайных ситуациях. В дальнейшем нас ждет развитие этого направления, ведь спутниковые технологии обладают рядом неоспоримых преимуществ, главные из которых – широкая зона покрытия и возможность установить базовую станцию в любом месте. Например, в отдаленных районах с низкой плотностью населения при строительстве небольших поселков в местах производств, нефте- и газодобычи для создания базовых сетей используются именно спутниковые каналы. Однако оптика также не утратит своих позиций – вряд ли целесообразно строить спутниковые каналы вдоль федеральных трасс с большим количеством базовых станций.
Опубликовано: Журнал "Технологии и средства связи" #5, 2011
Посещений: 7070
Статьи по теме
Автор
| |||
В рубрику "Спутниковая связь" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
