Rambler's Top100
Статьи ИКС № 09 2011
Пол МИСАР  13 сентября 2011

Как LTE повлияет на инфраструктуру сети и энергопотребление базовых станций

К 2013 г. сети LTE во всем мире, по оценкам Ericsson, будут обслуживать 32,6 млн абонентов. Внедрение этой технологии повлечет за собой переход к сетевой инфраструктуре, включающей большее количество сайтов меньшей площади и с меньшим энергопотреблением, что, в свою очередь, снизит потребности в охлаждении.

Как строить LTE?
Есть разные пути

«Большая тройка» американских операторов способна развернуть LTE-сети за счет собственных средств. Менее крупные операторы благодаря действующей в США программе Broadband Initiative имеют доступ к займам под низкие проценты. Это позволит им предоставлять услуги высокоскоростного доступа в Интернет в районах с ограниченным покрытием или полным его отсутствием. Средние региональные операторы второго и третьего эшелона с ограниченными оборотом наличных средств и рентабельностью, для которых доступ к государственному финансированию закрыт, могут сопротивляться решению о модернизации сети до уровня LTE. Такие операторы могут дожидаться, пока не окупятся полностью их вложения в сети 3G, оставив освоение новой технологии и борьбу с высокими ценами более богатым организациям и внимательно следя при этом за развитием ситуации и нарастанием давления со стороны потребителей. Такая стратегия выжидания довольно рискованная. Модернизация на более позднем этапе будет возможна, если конкуренция окажется не слишком острой.  

Требования к инфраструктуре беспроводной связи непрерывно растут: пользователи хотят передавать и передают по мобильным сетям все увеличивающиеся объемы данных со все более высокой скоростью. Одним из ответов отрасли на эти запросы стала технология Long Term Evolution (LTE), которая обещает обеспечить:

• сетевую архитектуру All-IP;

• эффективное использование спектра в диапазонах частот от 1,4 до 20 МГц;

• возможность дальнейшего использования существующей радиоинфраструктуры и 2G/3G-устройств;

• высокую сетевую безопасность;

• пропускную способность 100 Мбит/с в восходящем потоке и 300 Мбит/с – в нисходящем.

Однако появление LTE заставляет операторов переосмыслить свои стратегии развертывания сетей.

Транспортная сеть отстает от беспроводной

В США в транспортном сегменте беспроводных сетей ранее применялся в основном стандарт T1 (скорость передачи данных 1544 кбит/с. – Прим. ред.), и зачастую линии T1 становились самым слабым звеном сотового узла из-за их низкой надежности. А высокая эффективность LTE в отношении передачи данных означает дальнейшее увеличение нагрузки на транспортную сеть и соответственно требует ее умощнения. Поэтому операторам проводных сетей следует обратить внимание на три аспекта.

Стоимость: Традиционные медные системы T1 не смогут справиться с большими объемами данных, если только не увеличить количество линий на каждом сайте втрое. Вместо того чтобы полагаться на местного проводного оператора, для создания транспортной системы LTE эффективнее будет перейти на оптоволоконные Ethernet-линии или высокоскоростные радиорелейные системы. Это позволит беспроводному оператору обеспечить связь с проводной сетью, повысив надежность и сократив затраты на инфраструктуру.

Гибкость: Сегодняшнее решение для транспортной сети должно быть достаточно гибким, чтобы одновременно поддерживать работу существующей инфраструктуры второго и третьего поколений (GSM, UMTS и CDMA) и справляться с будущими потребностями в транспорте для LTE. Таким решением может стать Ethernet на базе оптоволокна.

Надежность: Транспорт традиционно является самым слабым звеном в сети. И повышение надежности транспортной сети потребует дополнительных расходов. Это заставит владельцев широкополосных сетей объединяться до тех пор, пока не возникнут один-два управляющих сетями крупных игрока и присоединенные к ним более мелкие операторы, продающие современные высокоскоростные услуги. В течение трех-пяти лет возникнет совершенно новая топология, и в недалеком будущем на рынке произойдет революция, которая окажет влияние в том числе и на инфраструктуру сайта.

Изменения в структуре сайта

По мере развития стандарта LTE переход к использованию только сетей передачи данных будет все более полным, голос будет передаваться в формате VоIP. Подход к развертыванию сотовой сети станет более унифицированным в соответствии с принципом «делай больше за меньшие деньги» в отношении линейных сооружений, энергопотребления и планировки площадок. Поставщики инфраструктуры должны будут предложить решения, способные делать это «больше» как на создаваемых вновь сайтах, так и на уже существующих. Сами сайты станут меньше за счет перехода на электронику повышенной плотности, потребляющую меньше энергии.

При развертывании площадок возможны два подхода.

Распределенные антенные системы

Поскольку по мере удаления от антенны скорость передачи данных падает, то чтобы обеспечивать возможность предоставления высокоскоростных услуг, расстояние от узлов беспроводной сети до потребителя должно уменьшаться. Применение распределенных антенных систем (Distributed Antenna System, DAS) подразумевает установку в окрестностях сайта множества антенн, которые поддерживаются подключенным к сети «отелем» (узлом) DAS и создают обширное покрытие. В состав «отеля» DAS входят подвод электроэнергии, выпрямители переменного тока, радиосистемы, волоконный разветвитель и устройство управления, узловые разветвители, электроника и резервное батарейное питание. Такой «отель» может размещаться в отдельном корпусе или в нескольких небольших наружных шкафах.

Функции традиционных секторных антенн распределяются между несколькими антеннами, запитанными от оптоволоконных линий, которые протягиваются, как правило, вдоль существующих линий коммунальных сетей (рис. 1). Электропитание на каждый антенный узел подается предприятием коммунального хозяйства через точку разграничения ответственности. Для питания электроники узла требуется около 200 Вт постоянного тока, резервные аккумуляторы постоянного тока обычно не нужны.

Сайты с DAS в общем случае способны обеспечить покрытие втрое большее, чем традиционные сайты с тем же количеством несущих. Сайтам с «отелями» DAS не нужны мощные силовые установки постоянного тока и резервные аккумуляторы. Для передачи сигнала по оптоволоконным сетям требуется небольшое усиление или же оно не требуется совсем. В результате энергопотребление и необходимый батарейный резерв таких сайтов вполовину меньше, чем у существующих площадок. Кроме того, они занимают меньшую площадь.

Хотя узловым сайтам с антеннами нужны электропитание постоянного тока, точки разграничения при подаче переменного тока и наружные шкафы, эти потребности меркнут в сравнении с потребностями традиционных сайтов, имеющих аналогичные характеристики. Во многих случаях узел подключается к коммунальным сетям без обеспечения резервного питания постоянного тока (такие конфигурации могут появиться при не слишком высокой значимости передаваемых данных или типов обслуживаемых пользователей).

Выносной радиоблок

Операторы первоначально будут разворачивать системы LTE в рамках существующей инфраструктуры, особенно при наличии радиочастот. Учитывая необходимость масштабируемости и межсетевого взаимодействия, наиболее рентабельным решением является добавление радиосистемы LTE в существующий сайт сотовой сети с использованием уже действующей радиоинфраструктуры (рис. 2).

На практике это можно обеспечить за счет:

• развертывания радиоблока LTE;

• установки оборудования RXIAT;

• использования существующего электропитания и батарейного резерва постоянного тока (обычно имеются на действующих площадках в избытке).

Добиться на действующих сайтах скоростей, необходимых для поддержки функционирования «цифрового дома», никогда не удастся, если не разместить антенны вблизи абонентов. В конечном счете узловые сайты могут стать решением для эффективного распространения сигнала по сети.

Энергетический фактор

Решающее значение для операторов имеет сокращение затрат на электропитание беспроводных сетей. По некоторым оценкам, на телекоммуникационные сети приходится примерно 1% мирового энергопотребления. С учетом того, что по всему миру установлено более 4 млн сайтов сотовой связи, эффект от сбережения энергии окажется значительным.

Оптимизация сайтов жизненно необходима. До сих пор основное внимание уделялось радиоподсистеме и количеству энергии, уходящей на общее усиление сигнала на каждом сайте. Во многих новых проектах на основных сайтах используются удаленные радиоблоки (Node B). В них антенна и усилитель находятся на верхушке вышки, а у основания размещают радиоблок, источник питания постоянного тока и резервное питание. Благодаря эффективности распространения радиосигнала общая экономия на требуемой мощности постоянного тока, переменного тока и наружном оборудовании может достигать 50% на каждом сайте. Кроме того, оборудование LTE занимает меньшую площадь, что вносит дополнительный вклад в снижение энергопотребления сайта.

Поскольку расход электроэнергии на площадке снижается, то преимущества альтернативных и гибридных источников энергии становятся более привлекательными с финансовой точки зрения. Гибридная система управления позволит использовать возобновляемые источники энергии. Наряду с питанием от электросетей, генераторов или аккумуляторов постоянного тока в качестве стандартного резерва на каждом LTE-сайте могут устанавливаться солнечные, ветряные или топливные элементы электропитания.

Гибридная архитектура позволит снизить потребление сетевой энергии сайтом на 25–30%. Умножив на общее число сайтов, результат получим весьма внушительный. Примечательно, что на территории США сайты, использующие возобновляемые источники энергии, подпадают под 30%-ную льготу по федеральному налогу на электроэнергию, а в нескольких штатах даже предусмотрены налоговые стимулы. Возобновляемые источники энергии, кроме всего прочего, дают операторам преимущества в сфере экологии, которые способствуют их устойчивому развитию.

Сниженное энергопотребление сайта, более широкое использование возобновляемых и гибридных источников энергии делает возможным пакетное комплектование систем для быстрого развертывания, что обеспечивает суммарную экономию за счет масштаба и гибкость. При действующих тарифах на электроэнергию период окупаемости должен составить от трех до пяти лет.

Глобальные изменения

Традиционные сайты сотовых сетей не исчезнут, однако стандарт LTE заставляет операторов переключаться на инновационные методы, расширяя сети и приближая их к абоненту.

Пользователи мобильной связи сегодня все чаще выбирают беспроводные устройства даже там, где доступна проводная сеть. В результате стационарно используемая мобильная широкополосная связь растет стремительными темпами и по мере повышения скорости и эффективности все больше отнимает хлеб у проводных решений. По мнению экспертов отрасли, LTE станет мощным драйвером этого процесса, что подтверждает рост общего числа интеллектуальных мобильных устройств и типов применения данных. Все шире распространяются «интеллектуальные» дома, прибегающие к услугам беспроводных сетей для передачи данных о показаниях счетчиков воды/газа/электричества, для телевидения в формате full HD и предоставления высокоскоростного доступа в Интернет. Для них нужны более высокие скорости и сети, способные их поддерживать. Подобные сценарии использования потребуют более широкого использования распределенных антенных решений и соответственно снижения цены на каждый из компонентов вплоть до уровня ширпотреба.

Возможно, что дни высоких цен на высокие технологии сочтены, и поставщики инфраструктурного оборудования беспроводной связи будут ранжироваться в зависимости от их способности предлагать рентабельные, энергосберегающие, гибкие рыночные решения для сотовых сетей. 

Заметили неточность или опечатку в тексте? Выделите её мышкой и нажмите: Ctrl + Enter. Спасибо!
Поделиться: