Требования сервисов к транспортной сети сетей 5G

Мы видим транспортные сети должны серьёзно изменится с приходом 5G, но основная общая задача – построить эффективную, экономичную и быстро окупаемую мобильную сеть нового поколения. На вопросы для журнала «Стандарт» ответил Староватов Владимир, эксперт компании Huawei в России.

Каковы основные требования к транспортным (магистральным) сетям со стороны технологий 5G и IoT, чем определяются эти требования?

В 5G появляются новые типы сервисов, например, uRLLC (Ultra-Reliable and Low-Latency Communications) – это сервис, который обеспечивает работу услуг, которые очень чувствительны к сетевым задержкам и потерям пакетов. uRLLC требует задержки в 1-2 миллисекунды. Для справки в текущих требованиях 3GPP для интерфейса S1 стандартом LTE определена задержка в 10 миллисекунд. Ужесточение требований связано с тем, что, например, дроны, автомобили, которые двигаются с большой скоростью, должны надёжно и своевременно получать команды управления во избежание аварий. Следовательно, новые сервисы выдвигают более жесткие требования.

Во-вторых, с точки зрения новых современных технологий мобильной сети необходима фазовая синхронизация. Раньше задача фазовой синхронизации решалась установкой GPS или ГЛОНАСС на базовую станцию. Однако такое решение для сети 5G может быть затратным для оператора, так как при большой плотности абонентов, росте трафика необходимо и большее количество базовых станций. Поэтому производители телекоммуникационного оборудования стали разрабатывать альтернативные способы передачи фазовой/временно′й синхронизации через сеть передачи данных, а передача временной синхронизации – задача гораздо сложнее, чем передача частотной синхронизации, которая подходила для сетей 3G и некоторых сервисов сети 4G/FDD.

В-третьих, новая сеть предназначена для развития новых сервисов на основе видео. Одни из самых перспективных сервисов – видео высокой чёткости, виртуальная и дополненная реальность (AR/VR). Их распространение приведет к значительному росту количества трафика, идущего по сети. Следовательно, эти типы сервисов будут также накладывать дополнительные требования по пропускной способности, емкость которой должна быть гораздо выше. По прогнозам к 2022 году мобильная сеть должна быть способна пропускать через себя в 6,7 раз больше трафика, чем современная сеть 4G, более 75% трафика будет видео.

И, наконец, транспортная сеть должна быть построена раньше, чем будут установлены новые базовые станции стандарта 5G. Тем не менее, срок ее окупаемости при постепенном запуске сети 5G будет составлять несколько лет. Для того, чтобы эксплуатацию сети можно было начать сразу по завершении ее строительства, Huawei разработала концепцию, которая учитывает ускорение окупаемости, задействуя транспортную сеть для сервисов B2B (business to business) и B2H (business to home) без влияния этих сервисов на новую транспортную сеть 5G. Но для этого, как и для транспортной сети 5G, нужна новая архитектура.

Если говорить о IoT, то эта беспроводная технология не будет влиять на транспортные сети ввиду небольшого трафика и умеренных требованиям по задержкам, пропускной способности и потере пакетов. Устройств много, но все они низкоскоростные. IoT будет влиять только на беспроводную сеть, которая должна обеспечить возможность подключать тысячи устройств на квадратный километр.

Таким образом, только два сервиса значительно повлияют на изменения требований к транспортным сетям для 5G: eMBB (Enhanced Mobile Broadband) для услуг, требовательным к высокой пропускной способности, как 2K/4K видео, AR/VR и сервис uRLLC для управления различными производственными циклами, включая дроны, автономные машины и т.д.

Насколько существующие транспортные и магистральные сети отвечают требованиям 5G и IoT?

Начнем с 5G. Как уже было отмечено ранее, требования к пропускной способности сети сильно увеличиваются. Кроме того, она должна выполнять определенные жесткие SLA (Service-level Agreement). Так, SLA по сетевой задержке в 2 миллисекунды для сервиса uRLLC в настоящее время не выполняется, т.к. сеть LTE по стандарту 3GPP должна обеспечивать задержку в транспорте 10 миллисекунд на интерфейсе S1 (логический интерфейс между базовой станцией eNB и ядром мобильным сети EPC). Соответственно, такая сеть не годится для предоставления сервисов, например, для управления автономными машинами. Точность управления машиной, если учитывать только воздействие транспортной сети и управление из облака (скорее всего будет гибридное управление, но давайте сделаем такое смелое предположение) или обмен об обстановке между машинами, будет выглядеть следующим образом: если машина движется со скорость 60км/ч, то односторонняя (без подтверждения) посылка информации с задержкой 10 мс займёт 16,7 сантиметров передвижения автомобиля, с подтверждением, соответственно, 33,4 сантиметра. Если считать, что команда управления автомобилем состоит из серии таких двусторонних посылок (возьмём для оценки 5 посылок, считая, что часть из них — команды, а часть используется в качестве подстраховки в случае потери при передаче), то получится, что машина успеет переместиться почти на 2 метра. А ведь другие управляемые объекты тоже будут иметь такую же погрешность управления и при взаимодействии 2-х машин подсчитанное расстояние так же нужно умножить на 2, т.е. 4 метра. Это слишком много для безопасной езды!

Далее, емкость сети должна быть в 7 раз выше нынешней. Текущие сети не удовлетворяют требованиям ни по емкости, ни по SLA, следовательно, их придется перестраивать. В данном случае, рекомендуется начать строительство сети заранее, так как без готового транспорта нет смысла в 5G-сети: абонент просто не увидит разницы с сетью предыдущего поколения из-за медленной транспортной сети.

Для того, чтобы сразу начать окупать транспортную сеть, по ней можно передавать трафик не только мобильной сети, но и трафик B2B и B2H. Однако здесь возникает другая проблема. ARPU мобильной сети является самым высоким среди 3 типов сервисов. В свою очередь из-за большого объёма трафика B2H услуги будет сильное её влияние на качество сервисов, которые предоставляются по мобильной сети. Таким образом, эти типы сервисов необходимо четко между собой разделить. У Huawei есть концепция сетевых слоев, которая в чём то похожа на сеть SDH, и заключается в том, что сервисы отделены друг от друга временными тайм-слотами с помощью нового стандарта FlexE, а так же внутренней архитектурой сетевых устройств. Это позволяет отказаться от строительства 3 разных типов сети. Следовательно, на единой сети будут предоставляться сервисы для клиентов B2H и B2B, и при появлении мобильной сети нового стандарта под нее будет выделен отдельный ресурс, на которые другие типы сервисов влиять не смогут.

Каковы наиболее важные и трудоемкие направления модернизации транспортных сетей для нужд 5G и IoT?

Самое важное и трудоемкое направление – это обеспечение требований стандартов, перестроение сети под них и, конечно, определение оператором способов возврата инвестиций. В настоящее время оператор будет пристально следить и анализировать возможные экономические изменения в стране, стоимость перестраивания транспортной сети, влияющие на инвестиционный цикл. Для модернизации транспортных сетей с учетом требований, о которых говорили выше, существуют различные решения, такие как создание новых архитектур, производство новых типов оборудования, удешевление передачи данных на бит информации на определенное расстояние и т.д.

Существуют ли сегодня готовые решения для проведения необходимой модернизации транспортных (магистральных) сетей, когда можно ожидать их появления в необходимом объеме?

Концепция решения существует, на текущий момент идёт её проверка. Так, Huawei выпустила ряд продуктов в различных продуктовых линейках (линейки оборудования для IP/MPLS сети, оптической сети и MW). Например, для поддержки различных услуг (eMBB, uRLLC) в сети IP/MPLS у Huawei существует решение с разделением сети на слои (slicing), позволяющее полностью исключить влияние одного сервиса на другой. Работоспособность решения уже подтверждена в лаборатории EANTC (European Advanced Networking Test Center) со штаб-квартирой в Берлине. Решение так же автоматизирует управление устройствами, сбор статистики по нагрузке для анализа и выработки правил распределения ресурсов сети и перераспределения их “налету” (перераспределяется ёмкость на интерфейсах, доступная для каждого сервиса, меняется топологию опять же под каждый сервис) с помощью контроллеров – концепция IDN (Intent-Driven Network).

Также уже существуют решения для модернизации радиорелейных линий связи, которое обеспечивает полосу пропускания 10 Гбит/с до базовой станции 5G с минимальными сетевыми задержками. Это решение также позволяет плавно с минимальными затратами расширять пропускную способность радиорелейного канала с минимальной заменой элементов системы.

В этом году глобальный мировой оператор Telefonica совместно с Huawei запустила тестовую зону для проверки архитектуры транспортной сети для 5G, использования новых протоколов и стандартов, взаимодействия разных типов оборудования Huawei (IP/MPLS, DWDM, 5G MW). Важной целью этой тестовой зоны также является отработка и проверка эффективности E2E (end to end) сквозного управления контроллера Huawei NCE (Network Cloud Engine) и разнотипного оборудования Huawei. Но новых 5G сетей, которые будут построены только на оборудовании Huawei (так называемый greenfield), в мире будет не так много, поэтому Huawei совместно с одним из корейских операторов запускает тестовую зону с оборудованием различных производителей под управлением контроллера от Huawei.

Источник
Поделиться в:
Share on Facebook
Facebook
Share on VK
VK
Tweet about this on Twitter
Twitter
Share on LinkedIn
Linkedin
Теги:
У этой публикации нет комментариев

Напишите комментарий