Білаш І.М., Щуровська А.Ю.

Одеська національна академія зв’язку ім. О.С.Попова, Україна

Еволюція мережі четвертого покоління

на базі технології LTE

Сьогодні ринок телекомунікаційних послуг стрімко розвивається. Оператори мобільного зв’язку мають пильно слідкувати за змінюваними тенденціями ринку та своєчасно реагувати на них для того, щоб зберегти свої позиції та отримати прибуток в умовах високої конкуренції. До основних тенденцій можна віднести зниження темпів зростання клієнтської бази оператора в існуючих мережах 2-го покоління та стрімкий розвиток мультимедійних послуг на базі IP-технологій, так званих послуг Triple Play[1].

При цьому можна окреслити деякі проблеми в існуючих мережах другого та третього поколінь:

· висока насиченість ринку голосових послуг призводить до зниження прибутку оператора через конкуренцію, що обумовлює необхідність впровадження нових послуг передачі даних;

· технології 2G та 3G не забезпечують високої спектральної ефективності, що є серйозною проблемою на шляху забезпечення високої якості послуг.

Вищеназвані проблеми можуть бути вирішені шляхом впровадження послуг широкосмугової передачі даних на базі технологій 3-го та 4-го покоління, зокрема технології LTE (LongTermEvolution). Завдяки впровадженню мереж на базі даної технології з’являться нові, раніше не доступні послуги, наприклад, сучасні онлайн-ігри, мобільний IP-TV, відео-блогінг та ін.

Однак при розгортанні мережі четвертого покоління у теперішніх умовах виникають деякі труднощі. Перш за все, необхідно винайти досить значний вільний частотний ресурс для реалізації нової технології.

По-друге, зростання трафіка даних призведе до того, що до кожної базової станції (БС) LTE треба підводити високошвидкісний канал транспортної мережі. Оператор зв’язку повинен мати обґрунтовану стратегію розвитку мережі яка передбачає ефективне використання наявних частотних та технічних ресурсів[1].

Доля обсягу пакетних даних у мережах мобільного зв’язку швидко зростає, і це є показником того, що мобільний широкосмуговий доступ до мережі Інтернет стає все більш затребуваним. За таких умов оператор має орієнтуватися на нову цільову аудиторію, яка є користувачем таких послуг.

Відомо, що різні категорії абонентів мають різні вимоги до швидкості з’єднання, стабільності підключення, мобільності сервісів, захищеності каналу та часу затримки. Було виділено три типи потенційних абонентів мережі LTE відповідно до вимог, які вони ставлять перед оператором:

- «ділова людина» – абонент, який не потребує широкої смуги пропускання, але сервіси, якими він користується, є критичним до затримки. Найважливішим сервісом для нього залишається голосовий зв’язок. Крім того важливим для нього є захищеність каналу передачі даних та висока стабільність з’єднання.

- «домашній користувач» – до цієї категорії абонентів потраплять жителі осель, які не охоплені дротовими мережами передачі даних, зокрема приміських та спальних районів. Для них характерні стабільні вимоги до мінімальної смуги пропускання, майже постійний характер створюваного навантаження та знижені вимоги до мобільності.

- «активна молода людина» – активний абонент із великими вимогами до мобільності сервісів, що надаються. Він характеризується нестабільними вимогами до смуги пропускання, але його пріоритет нижче, ніж у абонентів інших категорій. Типові сервіси, якими користуються абоненти – IP-TV, перегляд відео та онлайн-ігри, для яких також високі потреби щодо затримки[2].

Очевидно, що за допомогою існуючих мереж вдовольнити такі потреби неможливо.

Рис. 1. Зростання кількості користувачів мобільного Інтернету

Однією з проблем, яка неминуче спіткатиме мобільного оператора при побудові мережі четвертого покоління – великі витрати на побудову мережі «з нуля». Значно зменшити їх дозволяє використання конвергентних рішень, які створюють умови для поступової еволюції до мережі 4G. При цьому логічно розглянути кілька варіантів розвитку мережі, а саме побудова мережі LTE з використанням ресурсів існуючих мереж GSM або CDMA. Усі ці варіанти мають свої переваги та недоліки.

1. Використання ресурсів мережі GSM

· на сьогоднішній день в Україні вже існує розвинена мережа базових станцій GSM, яка охоплює практично всю територію країни;

· абонентські апарати LTE, які існують в даний момент, створені саме для роботи в діапазоні 900 MHz, що зараз використовується у мережах GSM;

· можливість «екстенсивного» розвитку існуючих GSM-мереж практично відсутня; використання їх ресурсів при впровадження технології четвертого покоління – один із можливих шляхів модернізації цих мереж;

· частотний ресурс, в якому існує мережа GSM, є вельми обмеженим, і його розширення є дуже складною задачею.

2. Використання ресурсів мережі CDMA

· рівень покриття території України мережею CDMA є дуже низьким у порівнянні з мережею GSM;

· існують рішення, що дозволяють провести безболісну еволюцію мережі CDMA до мережі LTE;

· технологія CDMA використовує частоти у діапазонах 450-470 MHz, ширина якого – 20 MHz – є достатньою для повнофункціональної роботи мережі LTE.

При переході до мереж четвертого покоління можна виділити основні пункти фінансових витрат:

· придбання базових станцій LTE: прийомопередавачів (можливі рішення – Motorola або Nokia-SiemensFlexiMultiradioBaseStation) та антенного обладнання з можливістю керування кутом нахилу антени;

· придбання обладнання транспортної мережі та ядра мережі;

· встановлення системи керування (можливе рішення – MotorolaBroadbandManager);

· навчання персоналу.

Таким чином, було проведено аналіз існуючих мереж, побудованих за технологією GSM та CDMA їх еволюції до мереж LTE. Виявлено переваги та недоліки використання кожної з цих технологій як базової для розгортання мережі. Спільною проблемою при еволюції кожної з технологій є неоптимальне використання наявних технічних та частотних ресурсів оператора. Також були вказані основні пункти фінансових витрат на модернізацію існуючих мереж.

Література:

1. Moray Rumney. LTE and the Evolution to 4G Wireless: Design andMeasurement Challenges. - Agilent Technologies. – 557 p.

2. Farooq Khan. LTE for 4G Mobile Broadband: Air Interface Technologies and Performance.– Cambridge University Press. – 492 p.