CC BY
53
УДК 004.732
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ HETNET ДЛЯ УВЕЛИЧЕНИЯ ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИ СЕТЕЙ И СЦЕНАРИЙ ЕЕ РАЗВЕРТЫВАНИЯ
Е. М. Вафиев*, С. Е. Юленков
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: larkin8@mail.ru
Рассматриваются ключевые технологии HetNet, а также сценарии развёртывания гетерогенных сетей.
Ключевые слова: гетерогенная сеть, сетевая архитектура, технологии HetNet.
USING HETNET TECHNOLOGIES FOR INCREASING A NET CAPACITY AND THE SCHEDULE OF ITS DEPLOYMENT
E. M. Vafiev*, S. E. Yulenkov
Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation
E-mail: larkin8@mail.ru
The article describes the basic technologies of HetNet and also the heterogeneous networks deployment schedule.
Keywords: heterogeneous network, network architecture, HetNet technologies.
По оценкам экспертов в 2018 году - 30 % населения всего земного шара будет проживать в городах и метрополиях, которые занимают всего лишь 1 % территории нашей планеты. На этом 1 % будет генерироваться 60 % мирового мобильного трафика, который, как ожидается, вырастет в 5 раз по сравнению с текущим годом. С другой стороны, уже сегодня около 70 % всего трафика по передаче данных генерируется внутри помещений. Сопоставив эти две тенденции, становится очевидным, что требования к пропускной способности сетей в крупных городах стремительно растут, как растут и ожидания потребителей относительно скорости и надёжности передачи данных. Перед телекоммуникационными компаниями встаёт задача создания сетей, которые будут интегрированы на самых разных уровнях, будут сочетать различные стандарты и технологии, обеспечивая этим бесшовный переход из одного стандарта к другому, а также от одной технологии к другой. Такие сети должны не просто сочетать разные стандарты от GSM до LTE, но и обеспечивать полное взаимодействие между различными сетевыми уровнями, а также сетями, построенными на разных технологиях радиодоступа. Именно такие сети получили название гетерогенных HetNet.
Спрос на мобильные данные в современное время превосходит все ожидания. Гетерогенная сетевая архитектура с множеством частотных диапазонов, применением различных технологий радиодоступа и использованием базовых станций с различной величиной зон покрытия, является единственным решением, позволяющим операторам двигаться вперёд [1].
Ключевые технологии HetNet. Одной из ключевых задач является «бесшовная», т. е. незаметная интеграция малых базовых станций (БС) в сети: их установка может оказать негативное влияние на следующие ключевые показатели эффективности - падение скорости передачи в результате интерференции макро- и микро-БС.
Для разгрузки макро-БС потребуется довольно большое количество малых БС, устанавливаемых в местах наибольшего скопления людей, однако требования для их развёртывания
Секция «Информационно-управляющие системы»
и затраты могут оказаться не очень высокими, благодаря подведению уже имеющейся на сайте трансмиссии и встроенным источником питания.
Точное определение мест, где необходимы малые БС. Малые БС эффективны для разгрузки макро-БС тогда, когда они устанавливаются в местах крупного скопления людей. Операторы могут создавать карты сетевого трафика путём сбора информации о местоположении микро и макро-БС, объёме циркулирующего трафика и местоположении абонентских терминалов -UE в сети на данный момент. Учитывая размер зоны охвата микро БС, рекомендуемая точность для карты трафика составляет - 50^50 метров. Операторы могут оценивать эффективность работы микро-БС, сравнивая карты трафика, генерируемого до и после развёртывания, которые помогут осуществить дальнейшую оптимизацию в будущем.
Интегрирование микро БС. Приобретение целого нового сайта с большим количеством оборудования становится дорогим и неэффективным на сегодняшний день, что вызывает необходимость развёртывания малых БС на опорах и стенах. Для достижения этой цели элементы трансмиссии, блоки питания и защиты от перенапряжения могут быть интегрированы вместе со всем остальным в удобном форм-факторе БС - сферическом или прямоугольном, не превышаем при этом 8 кг. Таким образом, всего лишь один человек может с лёгкостью его установить.
Гибкая трансмиссия. Трансмиссия является серьёзным вопросом при развёртывании мик-ро-БС. Для её подведения может использоваться как фиксированный, так и беспроводной способы. Волокно является основным средством для БС с фиксированным подведением трансмиссии через соединение типа точка-точка - P2P или через пассивную оптическую сеть - xPON. Беспроводное соединение малых БС является более гибким, но менее надёжным. Типичными решениями в данном вопросе являются использование микроволн 60 ГГц, LTE TDD, микроволн eBand, либо подключение через сеть Wi-Fi, каждое из которых имеет свои определённые преимущества. Нелицензированные 60 ГГц оказываются выгодными по стоимости, если предполагается передача на короткие расстояния с высокой пропускной способностью, в то время как использование LTE TDD будет эффективным в условиях отсутствия прямой видимости, а сеть Wi-Fi пригодится для предоставления недорогих услуг.
Использование возможностей SON - самоорганизуемые сети. Для удовлетворения потребностей в мобильном широкополосном доступе на ближайшие пять лет - количество малых БС должно неизменно превышать количество макро БС. Простое развёртывание и техническое обслуживание, которые имеют место в SON, играют важную роль в сокращении затрат на эксплуатацию в долгосрочной перспективе. Самоорганизующаяся микро БС может автоматически сканировать условия окружающей её радиосреды, благодаря чему она автоматически планирует и конфигурирует параметры, такие как частота, код скремблирования и мощности передачи. Традиционная БС не может этого делать, следовательно, микро-БС с функциями SON экономит 15 % человеко-часов для планирования сети. Более того, такая микро-БС может автоматически обнаруживать изменения в радиосреде, когда рядом с ней разворачивают ещё одну микро-БС, то она может автоматически оптимизировать параметры всей сети. Для традиционных сетей оптимизация сети является важнейшей частью обслуживания сети, а когда она становится автоматической, то затраты рабочей силы уменьшаются от 10 % до 30 %.
Координация макро и микро БС. Одним из ключевых преимуществ архитектуры HetNet является то, что она позволяет постепенно и гибко наращивать ёмкость всей сети, основываясь непосредственно на необходимости, а не на прогнозах. Для Hotspot'ов, которые встречаются на территории не так часто, потребуется только несколько микро-БС, которые могут использовать одни и те же частоты так же, как это делают макро-БС. Тем не менее, для уменьшения помех между ними будет необходима координация. Когда количество трафика в Hotspot увеличивается и развёрнуто достаточное количество микро-БС, инженеры могут гибко распределять несущие среди микро-БС, чтобы максимизировать ёмкость. При развёрнутых микро-БС их координация с макро-БС увеличивает общую пропускную способность соты на 80-130 %.
Сценарий развёртывания: Indoor. Данное покрытие классифицируется по следующему разделению - множественный или нет и в зависимости от размера покрытия - малое, среднее или большое. Типичным местом для размещения БС с малым и средним размером покрытия и множественным доступом будут являться: жилые дома, супермаркеты, метро и средние конференц-
залы, а также другие области с низкими потолками, двигающимися пользователями и с высокими требованиями ёмкости. К данному типу относят пикосоты - LTE и использование сети Wi-Fi. Большие многопользовательские Indoor-точки доступа включают в себя большие офисные здания, отели и другие места, где наблюдается высокая плотность пользователей с высоким спросом. Однако, оба эти требования - ёмкость и востребованность должны будут рассматриваться совместно с учётом наличия лифтов и большого количества этажей, по вертикали охват макро-БС часто плохой.
Сценарий развёртывания: Outdoor. Данное покрытие делится на следующие три категории - мелкие, независимые Hotspot' ы - «HotDots», уличные Hotspot' ы - «HotLines» и большие зональные Hotspot'bi - «HotZones». В «HotDots», например, используются в кафе - спрос будет высоким, но охват довольно мал, следовательно, все пользователи в основном будут находиться на месте. В «HotLines» - плотность абонентов и потребности высоки, а охват сравним с городской улицей, причём они активно взаимодействует со всеми услугами и бизнесами на этой улице, что должно учитываться при развертывании. «HotZones», как правило, относится к крупным площадям и другим общественным местам, в которых плотность пользователя и спрос будут всегда высоки, но только при определённых обстоятельствах, которые чаще всего довольно хорошо предсказуемы. Outdoor-покрытие может использовать микросоты LTE, причём небольшие соты Indoor-шкрытия должны будут в основном дополнять Outdoor-покрытие, т. е. будут использованы с ним в связке [2].
Библиографические ссылки
1. Степутин А. Мобильная связь на пути к 6G. СПб., 2015. 98 с.
2. Heterogeneous Cellular Networks - HetNet [Электронный ресурс]. URL: http://www.radio-electronics.com/info/cellulartelecomms/heterogeneous-networks-hetnet/basics-tutorial.php (дата обращения: 09.04.2017).
© Вафиев Е. М., Юленков С. Е., 2017
