Каталог оборудования
Загрузите с Apple App Store Загрузите с Apple App Store
Приложение "Каталог RAD" для iPAD или считайте QR код
Скачать в формате PDF Скачать в формате PDF
2015г. (На русском)
Размер файла 4.5 мегабайт

Скачать в формате PDF Скачать в формате PDF
2015г. (На английском)
Размер файла 7 мегабайт

Оптимизация соединений в сотовых сетях


Е.А. ЕРОШКИН,

ООО "Телеинком"

Журнал "Телеком/Сети и средства связи", спецвыпуск "Сети доступа" 1-2007

Уровень проникновения сотовой связи в России превысил 100%, и, как наглядное тому подтверждение, все чаще встречаются абоненты, имеющие два сотовых телефона разных операторов. Очевидно, что при таком насыщении рынка дальнейшее увеличение прибыльности сотовых операторов возможно за счет предоставления новых услуг и за счет сокращения внутренних издержек, в том числе сокращения издержек на развитие и эксплуатацию сети.

Затраты на подключение базовых станций - одна из наиболее значительных составляющих обуславливающих высокую стоимость построения и эксплуатации сети сотовой связи. Это справедливо для всех владельцев сотовых сетей, как имеющих собственные каналы связи, так и арендующих выделенные линии у местного оператора связи. Доля этих затрат высока как при построении выделенного сегмента транспортной сети для услуг 3G, так и при интеграции нескольких поколений мобильной связи на одной платформе.

Поскольку стоимость подключения базовых станций оказывает столь большое влияние, как на капиталовложения, так и на эксплуатационные расходы сотовой сети, операторам мобильной связи приходится заново анализировать свой подход к этому вопросу, прежде чем принимать решение о дальнейших капиталовложениях в развитие сети. Задача усложняется необходимостью поддерживать одновременно несколько различных сотовых стандартов и осуществлять подключения через различные типы транспортных сетей. Кроме этого целый ряд вопросов возникает в связи с миграцией от сотовых сетей 2G, основанных на коммутации каналов (TDM) к сетям 3G, использующим технологии коммутации пакетов (на первом этапе - АТМ, в перспективе -Gigabit Ethernet/IP/MPLS). Операторам мобильной связи приходится учитывать и возросшие требования к пропускной способности, и сложности, обусловленные конвергенцией голоса и данных.

Невозможно предложить единую схему или готовое решение для подключения базовых станций, оптимальное для всех операторов. В этом уравнении слишком много неизвестных: типы радиоинтерфейсов, сетевые технологии, набор доступных услуг, планы модернизации сетей, а также финансовые ограничения и ожидаемый экономический эффект. Поэтому мобильным операторам имеет смысл выбирать наиболее гибкий вариант из различных решений подключения базовых станций. В частности, необходимо учитывать быструю эволюцию сотовых стандартов и развитие новых транспортных технологий на основе коммутации пакетов. Эти два аспекта заставляют операторов особенно внимательно подходить к выбору решений, которые должны прослужить многие годы.

Компания RAD предлагает операторам сотовой связи широкий спектр продуктов, поддерживающих сегодняшние и завтрашние протоколы, технологии и интерфейсы для подключения базовых станций. На их основе можно построить наиболее эффективное и экономичное решение для любого сценария модернизации сети. Условно эти продукты можно разделить на три категории по типу приложений: оптимизация голосовых каналов между узлами коммутации, оптимизация пропускной способности для А-bis и A-ter интерфейсов и оптимизация подключения базовых станций.

Оптимизация голосовых каналов МЕЖДУ узлами коммутации

Соединения между узлами коммутации (Mobile Switching Centers, MSC), а, именно, каналы A и E - еще одна составляющая, вносящая весомый вклад в стоимость эксплуатации сотовой сети. Уменьшение числа этих соединений означает немедленную экономию средств. Поскольку между узлами коммутации голосовой трафик передается в потоках Е1 с использованием кодека G711 (64 кб/с на каждый голосовой канал), то при его компрессии можно существенно сократить количество межузловых каналов. Наиболее простым решением этой задачи является линейка устройств Vmux-2100 и Vmux-110 компании RAD. Данные устройства реализуют сжатие голоса, передаваемого по сети, с помощью стандартных алгоритмов.

Шлюз-концентратор голоса RAD Vmux-2100 использует мощные алгоритмы компрессии голоса, позволяющие сократить расходы на выделенные линии и повысить эффективность использования IP- и TDM-сетей. Vmux-2100 сжимает до 16 полных каналов Е1 (496 телефонных соединения) в один канал Е1 (Vmux-110 сжимает один поток Е1), последовательное или IP-подключение, что позволяет корпоративным пользователям, операторам мобильной связи и поставщикам услуг экономить средства за счет аренды меньшего числа выделенных линий для передачи своего голосового трафика. Типовые приложения Vmux-2100 включают передачу голоса по спутниковым каналам, соединение базовых станций сотовых сетей, международный транспорт трафика голоса, местный радиодоступ и организацию телефонной связи в сельских районах. Устройства Vmux могут быть использованы, в частности, в узкополосных приложениях -везде, где существуют ограничения пропускной способности канала для голосового трафика, при передаче по любой транспортной среде (например, TDM или спутниковому каналу IP).

Пример использования шлюзов семейства Vmux представлен на рисунке 1.

 

Рис. 1. Оптимизация подключения узлов коммутации

В устройствах Vmux-2100 применяются алгоритмы сжатия голоса С.723.1, С.729А и С.711, обладающие оптимальным соотношением цена/эффективность. Vmux-2100 обеспечивает высокое качество передачи голоса при рекордно высокой степени сжатия при передаче по каналам TDM или сетям IP. Определение голосовой активности и подавление пауз позволяют Vmux-2100 динамически распределять пропускную способность для телефонных разговоров и передачи факсов, что дает эффективное использование пропускной способности при меньшем числе линий связи. Сигнализация при этом передается "прозрачно".

Поддержка технологии TDMoIP позволяет оптимизировать пропускную способность и предлагает реалистичную стратегию миграции к решениям на основе IP. Наличие отдельных портов TDM и Ethernet для соединения с магистральной сетью позволяет использовать для передачи одновременно сети TDM и IP. Благодаря меньшему количеству служебной информации в потоке по сравнению с системами на основе VoIP устройство Vmux увеличивает на 60% пропускную способность канала (по сравнению с VoIP) для дополнительной передачи голоса или данных, что чрезвычайно важно при работе по дорогостоящим или низкоскоростным каналам.

В том случае, когда необходимо скомпрессировать большое количество потоков целесообразно использовать высокопроизводительную платформу сжатия голоса операторского класса Gmux-2000. Шлюз-концентратор голоса Gmux-2000 - это платформа операторского класса для крупных решений со сжатием голоса. В нем использована та же технология TDMoIP, те же алгоритмы сжатия голоса и развитые функции обработки голоса, что и в других шлюзах-концентраторах голоса RAD, а именно, Vmux-2100 и Vmux-110. Gmux-2000 полностью совместим с этими устройствами. Платформа Gmux-2000 для передачи голоса построена на основе шасси высотой 6U, оснащенного специализированными модулями сжатия голоса VC. Каждый модуль сжатия голоса поддерживает до 16 каналов E1, которые сжимаются в два канала E1, или же, весь голосовой трафик собирается в канал STM-1. На одном шасси Gmux -2000 может быть установлено до семи модулей VC, если шасси оснащено одним или двумя модулями STM-1, то число модулей VС уменьшается до шести или пяти, соответственно. Таким образом, емкость Gmux-2000 составляет до 112 потоков Е1. Пример решения с использованием Gmux-2000 представлен на рисунке 2.

 

Рис. 2. Передача голоса между MSC с использованием Gmux-2000

ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИ ДЛЯ A BIS И A-TER ИНТЕРФЕЙСОВ

Система базовых станций (Base Station System, BSS) в любой существующей сети GSM состоит из большого числа базовых станций (BTS) и контроллеров базовых станций (BSC) соединенных по протоколам A-bis и A-ter. Технологии сжатия голоса позволяют сотовым операторам резко сократить потребность в пропускной способности на участке сети между контроллерами базовых станций (BSC) и центрами коммутации мобильной сети (MSC), а также между MSC и на участке от MSC и обычной телефонной сетью. На участке между базовыми станциями (BTS) и BSC голосовой трафик уже передается в сжатом виде, поэтому дальнейшее сжатие не рекомендуется. Однако применение технологий оптимизации к протокольному интерфейсу A-bis (инкапсулированному трафику, передаваемому между BTS и BSC) позволяет получить значительный выигрыш в пропускной способности, приводящий к экономии средств.

В таких соединениях голос передается уже с компрессией Half Rate (НR) или Full Rate (FR) по 8 (8 Кбит/с) или по 4 (16 Кбит/с) каналам в одном временном интервале потока Е1. Ввиду этой особенности оптимизация таких соединений возможна только за счет исключения пауз и неиспользуемых кадров, что позволяет использовать каналы доступа более эффективно и уменьшить требования к пропускной способности выделенных линий, спутниковых и УКВ - каналов. Устройства RAD Vmux-400/420 представляют собой уникальное решение для снижения расходов на передачу голоса, позволяющее сэкономить 50% и более пропускной способности.

Оптимизирующие шлюзы Vmux-400/420 - автономные устройства, дополняющие семейство RAD Vmux для компрессии голоса и позволяющее операторам сотовой связи сократить расходы на подключение своих базовых станций. Vmux-400/420 оптимизируют работу интерфейса A-bis (BTS-BSC), в то время как эффективная работа интерфейсов A (BSC-MSC) и Е (MSC-MSC) обеспечивается далее магистральным шлюзом сжатия голоса Vmux-2100. Благодаря комплексному применению устройств Vmux, предназначенных для сжатия голоса и оптимизации пропускной способности, оператор получает возможность снизить расходы на эксплуатацию сети при одновременном расширении сетевой инфраструктуры и внедрении новых услуг без дополнительных затрат. На рисунке 3. изображен пример оптимизации каналов с помощью шлюзов Vmux-400/420.

Шлюзы Vmux-400/420 для протоколов GSM A-bis и A-ter используют алгоритмы подавления пауз для оптимизации использования пропускной способности и повышения эффективности работы сети. Vmux-420 может обслуживать четыре, восемь либо двенадцать голосовых каналов El A-bis/A-ter, подключенных по магистральным каналам Е1 или сетям Ethernet 10/100 Мбит/с. Это позволяет использовать его в сочетании с меньшими устройствами Vmux-400 (обслуживает два канала) в качестве удаленного высокопроизводительного шлюза, с полным резервированием, для оптимизации трафика A-bis/A-ter. Или же, это устройство может работать как центральный оптимизирующий шлюз GSM A-bis/A-ter.

Vmux-400/420 обеспечивают оптимизацию пропускной способности в 3 раза, а также снижают требуемое число портов Е1 в 2 раза. Это особенно существенно в удаленных и сельских районах, где отсутствует развитая наземная инфраструктура связи и сотовые операторы часто вынуждены подключать базовые станции по спутниковым каналам связи. С другой стороны, в районах со сложившейся городской застройкой, где все существующие наземные линии оказываются в данный момент заняты, для быстрого внедрения услуг могут использоваться радиоканалы УКВ-диапазона. В этих ситуациях применение Vmux-400/420 особенно выгодно, позволяя передать максимальный объем трафика в ограниченной полосе пропускания имеющихся каналов. Более того, ввиду высокой стоимости спутниковых и УКВ-каналов

Рис. 3. Vmux-420 и Vmux-400 оптимизируют пропускную способность соединения BTS и BSC (A-bis) в топологии "точка-многоточка" и пропускную способность соединения BSC и MSC (A-ter) Vmux-400/420 окупаются в очень короткие сроки.

Vmux-400/420 поддерживает передачу оптимизированных данных, трафика GPRS и EDGE по многочисленным временным интервалам, а также стандартную оптимизацию трафика GSM A-ter и кодек AMR со скоростями от 4.75 до 12.2 Кбит/c. Vmux-400/420 разработаны в соответствии с действующими стандартами и совместим с коммутационным оборудованием основных производителей, включая Alcatel, Ericsson, Siemens, Huawei, Nokia и Motorola, что облегчает построение сетей на оборудовании различных производителей.

Оптимизация подключения БАЗОВЫХ станций

Переход к третьему поколению сотовых сетей влечет за собой появление целой гаммы широкополосных мобильных услуг. В этой сложной ситуации операторам мобильной связи необходимо выбрать наиболее эффективную технологию для подключения базовых станций, обеспечивающую наиболее экономичные решения. Сегодня этот вопрос становится особенно актуальным, поскольку услуги 3G начинают набирать обороты и необходимо расширять существующие сети, чтобы справиться с растущими объемами трафика. Соглашение 3GPP (3rd Generation Partnership Project) принимает в качестве предпочтительной технологии для подключения базовых станций технологию ATM. Ее основные достоинства состоят в гарантированном качестве услуг (QoS) и дифференцированном подходе к трафику, чувствительному к задержкам, (например, голос, видео в реальном времени) и нечувствительному к ним (доступ в Интернет, потоковое видео, и т.п.)

Агрегация трафика позволяет сократить как капиталовложения, так и текущие затраты на эксплуатацию сети. Экономия достигается благодаря уменьшению числа соединений в сети и возможности использовать более высокоскоростные и менее дорогие порты в ядре сети. Агрегаторы трафика АСЕ-3400 и АСЕ-3402 специально разработаны с учетом перспективы быстрого роста трафика, связанного с широким развертыванием услуг 3G. Устройства объединяют трафик каналов E1/T1/J1, что обеспечивает наиболее эффективное распределение ресурсов опорной сети и предоставление различных услуг 3G. Развитые возможности АСЕ-3400 и АСЕ-3402 в части формирования и планирования трафика позволяют операторам планировать суммарную нагрузку сети выше номинальной пропускной способности (overbooking) чтобы оптимизировать использование сети, сохранить имеющиеся сетевые ресурсы и уменьшить число выделенных каналов связи, необходимых для обеспечения работы сети. На рис. 4. проиллюстрировано приложение агрегации трафика.

 

Рис. 4. Агрегация трафика на уровне контролера с использованием АСЕ-3400

Учитывая высокую первоначальную стоимость услуг UMTS далеко не все пользователи немедленно готовы перейти на технологии 3G. В реальности, по некоторым оценкам, пройдет не менее трех лет, прежде чем большинство абонентов обзаведется телефонами с поддержкой 3G. Из-за такого постепенного перехода получается, что на начальных этапах внедрения 3G для базовых станций UMTS Node B потребуется полоса пропускания, меньшая, чем E1/T1/J1. Объединение нескольких каналов ATM со скоростями Fractional E1/T1/J1 на одном сетевом интерфейсе может значительно снизить расходы на подключение базовых станций. Впоследствии, по мере роста популярности услуг 3G, требования к полосе пропускания будут увеличиваться и потребуют перехода к более высокоскоростным каналам связи. Устройства АСЕ-3100 и АСЕ-3200 позволяют собрать трафик интерфейсов Fractional Е1Я1/Л UNI нескольких каналов АТМ с инверсным мультиплексированием (IMA) или эмулируемых каналов TDM E1/T1/J1 (CES) в одно высокоскоростное соединение STM-1/ОС-Зс или IMA.

По мере роста популярности услуг 3G следует ожидать значительного роста трафика базовых станций. Поскольку сегодня расходы на передачу этого трафика составляют наибольшую часть эксплуатационных расходов сотовых операторов, то завтра традиционные способы подключения на основе выделенных линий окажутся коммерчески несостоятельными. В перспективе все сотовые сети будут целиком и полностью базироваться на технологиях коммутации пакетов (PSN) однако на сегодняшний день ситуация такова, что и базовые станции (Node В) и контроллеры (RNC) представляют собой АТМ-устройства.

Чтобы облегчить соединение Node B и RNC по недорогой сетевой инфраструктуре PSN, в продуктах семейства АСЕ-ЗхОО реализована технология сквозной псевдопроводной эмуляции ATM (PWE3). Она обеспечивает передачу трафика ATM (E1/T1/J1 UNI или STM-1 UNI поверх сетей PSN (Ethernet/MPLS/IP).

Рис. 5. Эмуляция услуг TDM и АТМ

На рисунке 5 изображен фрагмент сотовой сети с эмуляцией TDM и ATM для подключения различных типов BTS.

Таким образом, использование Vmux-2100/110, Vmux-400/420, ACE-3400/3402, АСЕ-3200/3100 позволяет оптимизировать транспортные каналы на различных участках сотовых сетей, что в результате дает сокращение издержек на эксплуатацию и развитие сетевой инфраструктуры. Причем сокращение затрат может быть очень существенным. Рассмотрим вариант соединения двух MSC посредством 8-ми потоков Е1 (Рис.6.) При средней стоимости аренды канала Е1 в месяц - 4000$, аренда 8 каналов Е1 в месяц составит 32000$.

Рис. 6. Затраты на аренду 8-ми потоков Е1

При использовании шлюза Vmux-2100 количество арендованных каналов можно сократить до одного потока Е1 сохранив при этом пропускную способность 8-ми каналов Е1. Таким образом, ежемесячные расходы снизятся до 4000$, то есть экономия будет составлять 28000$ в месяц (Рис.7).

Рис. 7. Подключение MSC через один поток Е1

При таком положении дел оборудование полностью окупится за два месяца. При меньшей стоимости аренды каналов срок окупаемости увеличится, но, тем не менее, будет рекордно коротким.

По материалам компании RAD DATA Communications

Последнее с форума
Ответов: [1]
11.02.17 12:09 / butuz
Последний ответ:
11.02.17 13:09 / Alexander
Ответов: [2]
07.07.17 06:39 / butuz
Последний ответ:
07.07.17 10:17 / butuz
Ответов: [11]
06.06.17 06:14 / CrimeaMan
Последний ответ:
06.23.17 14:18 / Krutikov
Ответов: [0]
05.30.17 15:33 / umka911
Последний ответ:
05.30.17 15:33 / umka911
Ответов: [4]
04.24.17 16:39 / umka911
Последний ответ:
04.26.17 10:08 / umka911
Ответов: [0]
04.18.17 06:44 / Wladivan
Последний ответ:
04.18.17 06:44 / Wladivan
Нужна дополнительная информация? Задайте вопрос специалисту!
Имя:*
E-mail:*
Телефон:
Вопрос:*

Обновить картинку

Введите код с картинки (4 цифры):*