Транспортные сети мобильных операторов: время переходить на IP

🕛 23.08.2006, 10:28

Инфраструктура практически любого сотового оператора, увы, может оказаться несовершенной. Это, конечно, не означает, что она неверно построена и даже не говорит об ошибках при ее модернизации и развитии. Но время бежит неумолимо, и новые типы клиентских устройств, а также увеличение общего трафика и количества предоставляемых сервисов требуют иного подхода к созданию транспортной сети, для того чтобы сделать передачу разнообразных данных более эффективной.

Согласно общей статистике, операторы часто испытывают трудности, связанные с ростом стоимости эксплуатации транспортной сети, обеспечивающей трафик от сети радиодоступа (Radio Access Network - RAN) к коммутационному центру мобильных услуг (Mobile services Switching Center - MSC). Ведь любому оператору постоянно приходится, с одной стороны, наращивать абонентскую базу, а с другой - предоставлять новые сервисы, что требует развития сети. При этом большинство операторов стремится как сократить расходы на содержание инфраструктуры, так и "запастись" ресурсами на случай дальнейшего развития сети и подготовку инфраструктуры для расширения RAN и каналов связи без принципиального изменения самого транспорта. Вот почему эволюционный переход к пакетной передаче данных, который не только неизбежен, но и, безусловно, выгоден для оператора, предпочтительнее всего делать, сохраняя существующее оборудование.

Но, говоря о транспортной сети, нельзя забывать, что многие каналы не являются собственностью оператора и арендуются у того или иного провайдера. Поэтому вполне объяснимо стремление оператора загрузить арендованный канал максимально. Правда, в данном случае увеличивается риск снижения качества предоставляемых услуг, вызванный нагрузкой на сеть, что может оказаться очень критичным для поддержания имиджа оператора. Соответственно, баланс между качеством и низкой операционной стоимостью содержания сети остается щекотливым вопросом.

С другой стороны, перед каждым оператором встает проблема перехода на другие протоколы передачи данных, позволяющие более эффективно работать в условной подсети 2G, поскольку она будет присутствовать для тех базовых станций, которые не имеет смысла обновлять прямо сейчас. Также транспортная сеть сможет передавать данные для сети 2,5G, имеющейся у всех операторов в центральных регионах. И, наконец, каждому оператору необходимо обеспечить оптимальную передачу данных для активно развивающихся сетей третьего поколения (3G) и будущих сервисов, базирующихся на IP.

Поэтому, учитывая тенденции в развитии технологий передачи данных, логично предположить, что любая современная сеть должна строиться на базе архитектуры IP, как наиболее универсального протокола, предоставляющего возможность оптимально передавать трафик любого типа. Однако давайте разберемся, какие потребности могут возникать у оператора сегодня и как подойти к их решению с минимальными затратами и c точки зрения стоимости закупки оборудования, и с позиций совокупной стоимости владения и операционных расходов.
Как это сделать?
В рамках вышесказанного, удобно использовать сеть, в которой как в центре, так и в узлах радиосети используются мультисервисные шлюзы, например Lucent PacketStar PSAX, Alcatel 7670 RSP MG или NSGate qBRIDGE-ToP, которые занимаются "упаковкой" трафика в пакеты и последующей передачей его по любой существующей транспортной сети, способной пропускать IP-трафик. Вообще, внедрение подобных решений оправданно в случаях, когда речь идет об арендуемых каналах, особенно если говорить о дорогостоящих магистралях, таких как спутниковые или радиорелейные. Это позволяет значительно экономить на аренде.

Однако, производя мультиплексирование трафика, мультисервисные граничные устройства передают по одним и тем же каналам различные виды трафика: скажем, в одной <упряжке> могут транспортироваться данные GSM (TDM), GPRS (TDM), CDMA 1xEV-DO, UMTS (ATM) или любые другие потоки, поддерживаемые конкретным граничным устройством.

Таким образом, транспортная сеть решает сразу несколько вопросов: во-первых, оператор имеет полную утилизацию нескольких потоков E1 и, к примеру, несколько запасных каналов, в то время как традиционная коммутация каналов часто подразумевает наличие нескольких частично используемых Е1 без возможности их консолидации. Во-вторых, это оптимизация передачи данных различных типов одним устройством. Ведь если канал GSM может достаточно успешно подвергаться сжатию, то сжатие голосовых данных в сети CDMA вряд ли принесет хоть какой-то заметный выигрыш. В то же время упаковка нескольких потоков мультисервисными устройствами для передачи по одним и тем же каналам связи позволяет, в частности, убирать паузы в разговоре, а также утилизировать простои, когда по каналу TDM не передаются никакие данные. По сведениям компании Lucent, такая технология почти на 40% увеличивает эффективность существующих каналов связи в сети современного оператора. Ну а если говорить о дальнейшей поддержке новых протоколов, то, используя подобную сеть, оператор ориентируется на IP-трафик и легко внедрит новые сервисы на базе протокола IP MPLS.
А как же оптика?
Но нельзя забывать и об эффективном применении оптических сетей SDH, отличающихся высокой надежностью за счет наличия "колец" (которые подразумевают два способа движения трафика), а также более низкой стоимостью эксплуатации. Для передачи данных через SDH у многих производителей оборудования, среди которых Alcatel, Lucent, Cisco, существуют устройства, поддерживающие спецификацию Ethernet-over-SDH. Данные решения обладают проработанными технологиями, оптимизирующими передачу пакетного трафика через SDH, среди них универсальная схема фрейминга (General Framing Procedure, G.7041), механизм виртуальных <сцепок> (Virtual Concatenation, G.707), алгоритмы подстройки емкости линии связи (Link Capacity Adjustment Scheme, G.7042). Оборудование с поддержкой упомянутых технологий оптимизировано для построения мультисервисных сетей, и его относят к системам SDH следующего поколения (NG-SDH). При этом экономия от эксплуатации сетей с мультиплексированием трафика через SDH возрастает по мере увеличения количества потоков E1, которые необходимо передавать через эту сеть.

Кстати, никто не мешает использовать граничные мультисервисные устройства и коммутаторы Ethernet-over-SDH одновременно. В данном случае кольцо SDH предназначено для передачи трафика от граничных устройств на MSC, а граничные устройства агрегируют потоки данных с тех базовых станций, к которым по тем или иным причинам невыгодно прокладывать оптические каналы связи.

К тому же современные решения для передачи данных от различных производителей агрегируют потоки E1 на цифровом кросс-коннекторе (DACS - Digital Access Cross Connect), после чего их передача по SDH или другой сети может происходить в одной группе, именуемой Multi-Link Group. В результате можно экономить на IP-адресах, выделяемых базовым станциям, так как все пакеты, предназначенные для одной группы, будут поступать на один и тот же DACS, а потом устройство само займется распределением потоков данных между базовыми станциями. Надо сказать, это не только упрощает схему самой сети, но и уменьшает количество узлов сети, требующих администрирования. Таким образом, оператор получает возможность опять же наращивать количество базовых станций, подключенных к одному кросс-коннектору, без внесения инфраструктурных изменений в основную транспортную сеть.
Полный IP?
Если же говорить о полном решении на базе протокола IP, такие продукты предлагаются сегодня уже многими компаниями, и у каждого устройства имеются свои достоинства и недостатки, однако переход на IP произойдет не сразу и, видимо, даже не во всех сегментах сети. И это вполне понятно, поскольку внедрение любого, даже самого революционного решения должно быть экономически эффективным, что наблюдается не всегда, а иногда и вовсе отсутствует.
Заключение
Но в любом случае переход от традиционной разнородной структуры транспортной сети к унифицированной IP-инфраструктуре приносит оператору несколько преимуществ. Во-первых, это возможность планомерного развития сети без модернизации оборудования, во-вторых, увеличение пропускной способности транспортного сегмента за счет освобождения пустых служебных и прочих дополнительных таймслотов и, в-третьих, мультиплексирование различных типов данных для передачи по одной IP-сети, что немаловажно в условиях стремительного увеличения популярности мультимедийных услуг в сетях сотовых операторов третьего поколения. И если правильно реализовать переход от одной технологии к другой, оператор как сохраняет инвестиции в приобретенное ранее оборудование, так и получает возможность расширения сети, поддерживая должный уровень QoS. А это в свою очередь подразумевает безболезненное подключение новых абонентов и расширение количества предоставляемых сервисов, требующих высокоскоростной передачи данных.