CC BY
57
Повышение качества услуг на базе ретрансляции сигнала в подвижной сети стандарта LTE
Ключевые слова:
ретрансляционная станция, качество услуг, изменение архитектуры, ретрансляция сигнала.
C появлением новых многофункциональных абонентских устройств, таких как iPhone, iPad, и Blackberry, объем мобильного широкополосного трафика во всем мире резко увеличился, что привело к многократному росту нагрузки на операторские сети. Чтобы справиться c постоянно растущей нагрузкой, операторам мобильного широкополосного доступа необходимо модернизировать и умощнять свои сети, что требует дополнительных инвестиций. Одной из технологий, призванных решить указанные насущные задачи, является технология Long Term Evolution (П^Однаю и эта технология имеет ряд проблем, свойственных также предшествующим технологиям, ожидающих решения: ограниченный частотный ресурс; высокая стоимость оборудования; затухание сигнала и т.д. Перспективным их решением в сети LTE является развертывание ретрансляционных станций, с помощью которых можно существенно сократить затраты на построение сети, решить проблему затухания, увеличить покрытие, пропускную способность и в целом улучшить качество инфокоммуникационных услуг в сети.
Языков Д.Н.,
Аспирант ФГУП ЦНИИС, [email protected]
Международный союз электросвязи в 1994 году опубликовал в стандарте Е.800 определение понятия качества услуг связи (QoS, Quality of Service) для телефонных сетей. Качество услуг связи понимается, как совокупность характеристик услуги электросвязи, которые имеют отношение к ее возможности удовлетворять установленные и предполагаемые потребности пользователя услуги [1].
Развитие современного рынка пользовательских услуг связано в первую очередь с увеличением услуг, предоставляемых в сетях, основой которых является коммутация пакетов. В современных сетях подвижной радиотелефонной связи третьего и четвертого поколения предоставление услуг, в том числе, услуги передачи голоса, на основе канальной коммутации фактически не
предоставляются. Услуги передачи речи реализованы с помощью таких технологий как VoIP (Voice over IP) или PoC (Push-to-talk over Cellular).
Помимо пакетной передачи голоса основными услугами, пользующимися спросом у абонентов, являются следующие:
- доставка электронной почты;
- мультимедийные сообщения (MMS, Multimedia Messaging Service);
- обмен файлами в сети Интернет;
- потоковое видео;
- интерактивные игры в реальном времени;
- установление видеовызова.
Подвижная радиотелефонная связь прошлых поколений из-за своих недостатков, таких как низкая скорость передачи данных и недостаточная пропускная способность, не способна справиться с растущей нагрузкой и поддерживать достаточное качество современных услуг связи, которые требуются абоненту. На рис.1 приведена скорость каналов Up Link и Down Link подвижной радиотелефонной связи разных поколений.
2008 2009 2010
EDGE jEvolution |
EDGE DL: 474 кбит/с UL: 474 кбит/с 1 1 1 Dual Carrier DL: 592 Мбит/с UL: 273 кбит/с 1 I I і EGPRS-2 DL: 1,2 Мбит/с UL: 474 кбит/с
1 1 UMTS| Evolution 1 1 1
HSPA DL: 14,4 Мбит/с UL: 5,76 Мбит/с 1 і ! HSPA Evolution DL: 28 Мбит/с UL: 11,5 Мбит/с I I I HSPA Evolution DL: 42 Мбит/с UL: 11.5 Мбит/с
І і LTE| Evolution | і i
і і 1 і LTE DL: 100 Мбит/с UL: 50 Мбит/с l 1 1 1 LTE DL: 326 Мбит/с UL: 86 Мбит/с
2011
2012
HSPA Evolution DL: 84 Мбит/с UL: 23 Мбит/с
LTE Advanced DL: 1 Гбит/с
Рис. 1. Этапы развития сетей подвижной радиотелефонной связи
Одной из современных технологий связи, призванных решить текущие проблемы операторов подвижной радиотелефонной связи, является технология Long Term Evolution (LTE). Перспективная технология LTE — это четвёртое поколение подвижной радиотелефонной связи, характеризующейся высокой скоростью передачи данных и повышенным качеством голосовой связи.
Первая коммерческая сеть стандарта LTE была запущена 14 декабря 2009 года Шведской телекоммуникационной компанией TeliaSonera, совместно с Ericsson в Стокгольме и Осло.
Данные опубликованного отчета организации GSA показывают, что до конца 2012 года в мире в статусе коммерческой эксплуатации будет, как минимум, 73 сети стандарта LTE. Данные отчета свидетельствуют, что 140 операторов дали обязательства по развертыванию коммерческих систем LTE в 56 странах [2].
Российский рынок телекоммуникаций также не стоит на месте. В России опытные сети четвёртого поколения планировалось запустить еще весной 2010 года. 26 сентября МТС и “ВымпелКом” подписали соглашение о совместном строительстве сетей стандарта LTE, и уже весной 2012 года в Москве компания МТС планирует ввести в эксплуатацию сеть стандарта LTE. Компания ООО “Скартел” под брендом Yota планирует запустить сеть LTE в Москве 10 мая 2012 года.
Сеть LTE является перспективной быстроразвиваю-щейся технологией. Однако и эта технология не является идеальной и имеет ряд недостатков (проблем), свойственных также предшествующим технологиям, ожидающих решения:
- ограниченный частотный ресурс;
- высокая стоимость оборудования;
- затухание сигнала;
- ограниченная зона покрытия.
Проблемы подвижной радиотелефонной связи четвертого поколения стандарта LTE могут серьезным образом отразиться на качестве услуг предоставляемых операторами связи. Недостаточное качество услуг, предоставляемое абонентам, может повлиять на доходы операторов, что в свою очередь затормозит и без того медленное развертывание радиотелефонных сетей связи стандарта LTE.
Одним из перспективных решений проблем, возникающих в сети стандарта LTE, является развертывание ретрансляционных станций (РТС). Использование РТС в сетях стандарта LTE не вносит значительных изменений в архитектуру сети. На рис. 2 продемонстрирована базовая архитектура E-UTRAN сети стандарта LTE, рис. 3 иллюстрирует архитектуру сети с добавленной ретрансляционной станцией [3].
Узел MME/S-GW Узел MME/S-GW
(<|>Г . / л‘Т>)
M-JJL
У E-UTRAN
v ¥ У
43.
Узел MME/S-GW Узел MME/S-GW
Г / иг А/ Ш,
БС *
БС
> E-UTRAN
РТС
Рис. 3. Базовая архитектура E-UTRAN сети стандарта LTE с добавленной ретрансляционной станцией
Добавление РТС при построении сети стандарта LTE позволит увеличить пропускную способность и улучшить характеристики покрытия. Использование РТС делает возможными внесение следующих улучшений:
- обеспечение покрытия новых территорий;
- увеличение пропускной способности на границах сот;
- обеспечение высокой скорости передачи данных.
При подключениях пользовательских устройств к РТС используется интерфейс Uu, а при подключении ретрансляционной станции к базовой станции (eNodeB) используется интерфейс Un, что проиллюстрировано на рис. 4.
Терминал
Опорная сеть
Рис. 2. Базовая архитектура E-UTRAN сети стандарта LTE
Рис. 4. Интерфейсы сети стандарта LTE с добавленной
ретрансляционной станцией
Для того чтобы решить возникающие проблемы, связанные обеспечением качества услуг для абонентов, РТС могут быть подключены различными способами (рис.5):
- в первом случае, использование множественных РТС позволит обеспечить покрытие в труднодоступных районах, которые расположены вне зоны охвата базовой станции;
- во втором случае РТС используются для улучшения сигнала, получаемого пользовательским оборудованием, находящимся в зданиях для достижения большей пропускной способности пользователей;
- в третьем случае РТС располагаются рядом с границей соты для расширения покрытия или улучшения пропускной способности на границе соты;
- в четвертом случае для обеспечения покрытия и пропускной способности на труднодоступных для сигнала подземных территориях, РТС располагают, например, на поездах;
- в пятом случае использование РТС может улучшить пропускную способность и покрытие сети оператора подвижной радиотелефонной связи на территориях, находящихся между крупными объектами;
- в шестом случае для улучшения качества услуг абонентов используются мобильные РТС, которые располагаются на различном транспорте (например, автомашине, пароме, аэростате).
Improv'ng the quality of services based on the relaying signal in the mobile netwoik standard LTE Yazykov D.N., Postgraduate FSUE CRIT, [email protected].
Abstract: With the appearance of new multifunctional devces such as iPhone, iPad and Blackberry, the scope of the mobile broadband traffic has dramatically increased in the whole world. That led to a growth of the network loading of the operator. To cope with constantly increasing load, mobile broadband operators have to upgrade their networks, and it requires additional investments. For example, when a user uploads v'deo on YouTube, the amount of traffic can be comparable with the transmission of a million SMS-messages, but there is no way to set a tariff upon this service. This forces the operators to use new technologies to reduce costs and continue to get profit. One of such technologies, designed to solve urgent problems, is a Long Term Evolution technology. However, even this technology has the same significant drawbacks, typical for previous techniques: limited frequency resources; high cost of the equipment; signal attenuation, etc. The deployment of the relay stations is a perspective solution for ex'sting problems in the LTE network, as they can reduce the cost for building the network, help to overcome the problem of signal attenuation, to expand coverage and capacity and to improve the overall quality of infocommunication services in the network.
Keywords: LTE, relay station, service quality, network architecture, relaying a signal.
