CC BY
64
ПРАКТИКА
п ч нн ппя □ □2 ПП
н ••
ИЗ ЗАРУБЕЖНЫХ ИСТОЧНИКОВ
В России проявляется большой интерес к развивающимся странам. Среди них - Бразилия, занимающая первое место по темпам развития высокотехнологичных отраслей экономики. После прошедшего чемпионата мира по футболу, успешно проведенного в Бразилии, посещения этой страны Президентом РФ В.В. Путиным и официальных переговоров с ее руководством, бразильская проблематика оказалась на первых полосах многих отечественных изданий.
«Век качества» знакомит своих читателей с достижениями Бразилии в информационных и коммуникационных технологиях. В статье, опубликованной в журнале ITU News группой специалистов бразильского Центра исследований и разработок в области связи (CPqD), описывается бразильский сценарий использования технологии LTE (Long Term Evolution) в диапазоне 450 МГц в качестве экономически жизнеспособной модели для внедрения широкополосных услуг в сельской местности и малонаселенных районах страны.
Бразильская структура регулирования отрасли
Исторически сложилось так, что Бразилия разместила свои радиосети (структуры точка-точка и точ-ка-многоточка) телефонной связи, аудио- и видеовещания, а также другие специальные службы, такие как, например, персональный вызов, в радиочастотных диапазонах ниже 1 ГГц. Сдвиг в политике радиочастотного регулирования начался в мае 2010 г., когда, согласно Национальному плану развития широкополосных услуг,
ВеКкАЧЕСТВА № 3 • 2014
началось продвижение полосы 225-470 МГц в качестве альтернативы диапазонам, используемым действующими системами широкополосной связи. Основной целью Национального плана развития широкополосной связи является практическое применение особенностей распространения радиоволн низкочастотных диапазонов для увеличения площади покрытия соты в сети мобильной связи. Это - немаловажный аспект, когда речь идет об обеспечении услугами мобильной связи сельских и малонаселенных районов.
□ GH
ИЗ ЗАРУБЕЖНЫХ ИСТОЧНИКОВ ЕШ
ч
ПРАКТИКА
В конце 2010 г. Национальное агентство связи (АМАТЕЦ предприняло ряд мер по установлению нормативов внедрения широкополосных услуг, передаваемых в диапазонах ультравысоких частот. В своей Резолюции 558/2010 АМАТЕЬ уточняет технические требования к использованию полосы 450-470 МГц в соответствии с Рекомендациями МСЭ для американского региона.
В соответствии с целями вышеупомянутого Национального плана внедрения широкополосных услуг в сельской местности АМАТЕ1. выделил две вспомогательные полосы частот шириной 7 МГц (451-458 и 461-468 МГц) стационарным и мобильным службам, работающим в режиме дуплекса с частотным разделением. В указанной выше Резолюции 558/2010 были также определены эффективно излучаемые мощности базовых станций и терминалов, а также правила агрегирования каналов.
Вслед за этой акцией в июне 2012 г. Агентство АМАТЕ1. выставило на аукцион лицензии на использование полос в радиочастотных диапазонах 450 МГц и 2,6 ГГц для систем мобильной связи четвертого поколения (4Э). По результатам данного аукциона диапазон 450 МГц был распределен между четырьмя географическими территориями, каждая из которых была закреплена за одним из ведущих операторов, уже работающих на бразильском рынке. Победители торгов взяли на себя обязательство соблюдать требования по показателям проникновения услуг мобильной связи и по скоростям передачи данных в соответствии с перечнем, приведенным в таблице.
С помощью этой инициативы Правительство Бразилии надеется создать условия для роста показателя доступа к широкополосным услугам на всей территории страны, прежде всего, для 30 млн человек, проживающих в сельских и удаленных районах. Хотя АМАТЕ1. не требует, чтобы каждый район был покрыт широкополосной мобильной связью в диапазоне 450 МГц, однако владельцы лицензий, скорее всего, должны выбрать именно этот диапазон, ввиду тех преимуществ, которые он обеспечивает в отношении распространения радиочастотного сигнала по сравнению с другими диапазонами частот.
зильской инициативы появилась и у ряда других стран. Однако конкретно в Бразилии данный процесс приобретает двойственный характер.
С одной стороны, требования Национального плана развития широкополосной связи поощряют внедрение в малонаселенной местности систем мобильной связи и технологий доступа к ним, способных обеспечить высокую пропускную способность и низкое время задержки сигнала. Среди действующих сегодня на мировом рынке технологий беспроводного доступа технология 1.ТЕ обеспечивает высокую спек-
Правительство Бразилии надеется создать условия для роста показателя доступа к широкополосным услугам на всей территории Бразилии, прежде всего, для 30 млн человек, проживающих в сельских и удаленных районах.
тральную эффективность - ее радиоинтерфейс передает самый большой объем данных по каналу с заданной полосой частот передачи. Это наиболее важный показатель для любой системы, работающей в частотно-ограниченной среде передачи или в условиях дефицита полосы пропускания. Другим преимуществом технологии 1.ТЕ 450 МГц является ее потенциальная способность поддерживать развертывание «межмашинных» (тасЫпе^о-тасЫпе) услуг в сельской местности, таких как видеонаблюдение, передача телеметрии и навигация.
С другой стороны, территории, которые реализуют Национальный план развития широкополосной связи, создают себе определенную проблему, по-
р ебования к владельцам лицензий на системы 4G в Бразилии |
Крайний срок Обслуживаемые Скорость передачи Скорость передачи
окружные центры, % из сети, кбит/с в сеть, кбит/с
30/06/2014 30 256 128
31/12/2014 60 256 128
31/12/2015 100 256 128
31/12/2015 100 1024 256
Источник: ANATEL 2012 г.
Долгосрочная эволюция
Технология LTE является стандартом, разработанным Ассоциацией 3GPP (Third Generation Partnership) для эволюционного перехода к следующему поколению сотовых систем мобильной связи. Мотивация к внедрению систем технологии LTE на частотах диапазона 450 МГц после бра-
скольку будучи вполне выполнимым с коммерческой точки зрения этот план требует, чтобы инфраструктурные инвестиции и оперативные затраты были оптимизированы одновременно. На практике выполнение этого требования предполагает развертывание крупных сот с радиусом покрытия 30 км. Дополнительной проблемой для Бразилии является отсутствие инфра-
№ 3 • 2014 ВеЮКАЧЕСТВА
п Ч
ПРАКТИКА
EBB ИЗ ЗАРУБЕЖНЫХ ИСТОЧНИКОВ
Бразильский инженер тестирует оборудование LTE для беспроводных систем
структуры обратного канала (backhaul), необходимой для передачи трафика от сот удаленной территории к базовой сети.
Стандартизация 3GPP
В целях превращения полосы радиочастот 450-470 МГц в радиочастотный стандарт Ассоциация 3GPP в сентябре 2012 г. разработала специальную рабочую программу. Целью данной разработки являлось установление международного стандарта, предлагающего радиопокрытие радиусом около 30 км и определяющего соответствующие технические характеристики для внедрения систем 4G в малонаселенных районах. Что касается бразильской сельской местности, то каждый ее малонаселенный район характеризуется отсутствием опорной сети связи и электрической энергосети. Эти проблемы потребовали внедрения нового профиля технологии LTE, рассчитанного на работу в полосе 450-470 МГц, с условиями распространения радиоволн лучшими, чем в существующих профилях технологии LTE, уже стандартизованных Ассоциацией 3GPP.
В рамках работ, намеченных программой, Центр исследований и разработок в области связи Бразилии при поддержке Ассоциации 3GPP занимался такими вопросами, как распределение каналов в выделенной полосе частот, сосуществование с соседними службами без взаимных помех, назначение радиопараметров передачи и приема. Это только несколько проблем, решенных Центром CPqD в процессе проведения работ по стандартизации. Весь объем данной работы был выполнен с учетом наиболее значимых аспектов Бразильской системы регулирования отраслью и, прежде всего. тех, которые определены Резолюцией ANATEL 558/2010.
Ассоциация 3GPP завершила процедуру стандартизации диапазона 450 МГц в сентябре 2013 г. Соответ-
ВеКкАЧЕСТВА № 3 • 2014
ствующие спецификации нового диапазона радиочастот, ставшего брендом под названием Band 31, должны стать доступными для практического использования, как часть спецификаций LTE Realease 12, а также обеспечивать совместимость с предыдущими версиями технологии LTE.
Технические проблемы
Выполнение спецификаций стандарта на технологию LTE 450 МГц и практическое внедрение соответствующих систем создает для операторов ряд проблем, большинство из которых связано с необходимостью противодействовать интерференции и соблюдать системные обязательства по экстенсивному покрытию сетевой соты.
Рассматриваемые ниже специфические проблемы решаются благодаря участию Центра CPqD в работах Ассоциации 3GPP по стандартизации, а также проведенным исследованиям и разработкам опытных образцов оборудования для диапазона 450 МГц.
Дуплексный частотный промежуток. В полосе 31 оптимальная схема формирования каналов, обеспечивающая максимальную пропускную способность соты (и, как следствие, большее число пользователей, имеющих возможность работать с более высокими скоростями передачи данных), достигается не путем использования узких каналов шириной 1,4 и 3 МГц, а с помощью каналов шириной 5 МГц. Однако необходимо отметить, что внедрение поддиапазонов, выделенных ANATEL, позволяет иметь защитный частотный промежуток между линией «наверх» (uplink - 452-457 МГц) и линией «вниз» (downlink - 462-467 МГц) только шириной 5 МГц. Такой сокращенный дуплексный промежуток создает эффект, известный как самоневосприимчивость (self-desense), из-за чего «паразитный» сигнал передатчика улавливается приемником, что ухудшает характеристики систе-
□ GQ
ИЗ ЗАРУБЕЖНЫХ ИСТОЧНИКОВ ЕШ
Ч GG
ПРАКТИКА
мы в целом. Данный дуплексный промежуток, как считают в Ассоциации ЭЭРР, является слишком малым, что делает диапазон 450 МГц наиболее проблемным из всех ранее рассматриваемых диапазонов.
Существуют доступные способы обойти эти проблемы, но только за счет увеличения сложности терминалов. Пользовательские терминалы представляют собой наиболее критический элемент оборудования сотовой сети, поскольку ограничения на их стоимость, габариты и вес являются более строгими, нежели ограничения на характеристики базовых станций.
Управление интерференцией. Единая, шириной в 5 МГц схема формирования каналов означает, что одинаковые каналы будут использоваться во всех секторах соты и во всех сотах системы. Чтобы уменьшить вредное воздействие межканальной интерференции в приемниках, требуются довольно сложные технические решения. Другая интерференционная помеха возникает при передаче узкополосных сигналов большой мощности в каналах, смежных с каналами, используемыми системой НЕ. Такой сценарий помеховой обстановки создается телевизионным вещанием, которое при эффективно излучаемой мощности в несколько киловатт может оказывать сильное отрицательное воздействие на рабочие характеристики приемников 1.ТЕ, работающих поблизости. Работа систем 1.ТЕ подвергается воздействию импульсного шума, создаваемого деятельностью человека. Обычно его источниками являются автомобили, разного рода машины и заводы. Меньшая рабочая частота и более высокий уровень шума означают, что системы, работающие в диапазоне 450 МГц, - более чувствительны к шуму, чем системы, работающие на частотах около 1 ГГц или на еще более высоких частотах. Однако это обстоятельство является менее важным в сельской местности, где уровень шума от деятельности человека существенно ниже, чем в больших городах. К тому же, применение технических средств, повышающих помехоустойчивость к шумам и интерференции, в реальных условиях в значительной степени повысило бы сложность и стоимость систем мобильной связи.
Увеличение площади покрытия соты. Внедрение сот с радиусом порядка 100 км приводит к дополнительным накладным расходам при развертывании оборудования технологии 1.ТЕ. Соты большой площади требуют высоких мощностей передачи, что непосредственно выражается в значительном усложнении усилителей мощности. Увеличение дальности приема, обеспечиваемое диапазоном 450 МГц, может частично компенсировать необходимость увеличения мощности передатчиков, особенно при использовании антенн с высоким коэффициентом направленного действия. Вообще же, что касается антенн, то разработчик должен учитывать
одновременно несколько аспектов, таких как коэффициент усиления, диаграмма излучения, стандарты сертификации, простота установки и, что наиболее важно, физические габариты. Необходимо постоянно помнить о том, что чем меньше излучаемая частота, тем больше должен быть излучатель.
Страны, в которых уже развернуты системы мобильной связи диапазона 450 МГц с множественным доступом и кодовым разделением каналов (CDMA), например, Аргентина, Норвегия и Россия, являются потенциальными рынками для LTE-технологий мобильной связи.
Рыночные аспекты
В 2013 г. две компании объявили о наличии у них для продажи оборудования базовых станций и терминалов технологии LTE, работающих в диапазоне 450 МГц и пригодных для размещения как в закрытых помещениях, так и вне помещений. Оба производителя провели тестовые испытания оборудования с бразильскими операторами и убедились в том, что первые коммерческие сети LTE 450 МГц могут быть введены в эксплуатацию в 2014 г., что находится в полном соответствии с требованиями аукциона ANATEL 4G. Кроме того, Ассоциация 3GPP признала технологию LTE 450 МГц в качестве адекватной технологии для обслуживания населения сельских и малонаселенных районов и поддерживает ее применение на других рынках помимо Бразилии, которые имеют сходные по масштабам территории и плотность населения.
Страны, в которых уже развернуты системы мобильной связи диапазона 450 МГц с множественным доступом и кодовым разделением каналов (CDMA), такие, например, как Аргентина, Норвегия и Россия, являются потенциальными рынками для LTE-технологий мобильной связи. Эта технология имеет потенциал стать важным инструментом для обеспечения доступа к широкополосным услугам населения сельских и удаленных районов во многих странах. Внедрение технологии LTE не требует от операторов CDMA приобретения нового передающего оборудования и создания инфраструктуры. Таким образом, переход на следующее поколение сетей мобильной связи оказывается экономичным, а пользователь получает целый ряд новых услуг, потенциально высокодоходных для оператора. Кроме того, мобильная связь технологии LTE 450 в развивающихся странах может способствовать их цифровизации, социальному и экономическому развитию. ■
По материалам журнала ITU News
№ 3 • 2014 ВеЮКАЧЕСТВА
