Особенности построения мобильных сетей LTE и LTE Advanced с совмещенной сетевой инфраструктурой

Рассматриваемые вопросы
Принципы совместного использования инфраструктуры сетей (СИИС) операторами LTE
Стандартизация вопросов Network Sharing для сетей LTE и LTE Advanced
Технологические основы в сетях LTE;
Особенности обеспечения Network Sharing и управления сетями LTE нескольких операторов
Реализация управления в сетях LTE на основе принципов совместного использования сетевой инфраструктуры

Задачи Центра инновационных технологий и услуг
Информационно-аналитические задачи мониторинга инновационных технологий (решений) и технико-экономический анализ результатов их внедрения в объединенной компании ОАО «Ростелеком»;
Разработка предложений по технологической стратегии и единой технической политике развития объединенной компании ОАО «Ростелеком»;
Информационно-техническая поддержка федеральных проектов, направленных на развитие сетевой инфраструктуры объединенной компании ОАО «Ростелеком» в рамках реализации единой технической политики, а также внедрение услуг и сервисных платформ федеральном уровне сетей компаний;
Организация и проведение консультаций и обучения персонала объединенной компании ОАО «Ростелеком» особенностям внедряемых инновационных технологий в сфере телекоммуникаций.
О Центре инновационных технологий и услуг (ЦИТУ) ОАО «ГИПРОСВЯЗЬ»

Экономические показатели оказания услуг мобильными операторами ЕС
Продуктовые затраты операторов мобильной связи Европы на 1 мин речевого трафика в 2011 г. сравнялись с доходами и составляют 8.8 Евро центов
Средний уровень прибыли упал с 16% до 0 % в 2011 г. и ожидается дальнейшее падение до уровня – 7 % в 2012
Сети RAN определяют в среднем 1/3 OPEX и до 80% CAPEX мобильного оператора
Источник : A.T.Kearney

Принципы совместного использования инфраструктуры сетей (Network Sharing)
По уровню вовлеченности сетевых ресурсов сети LTE различают:
пассивные принципы СИИС (passive sharing);
активные принципы СИИС (active sharing).
Наиболее эффективные в экономическом плане активные методы СИИС.
Активные принципы совместного использования инфраструктуры мобильных сетей LTE определены техническими спецификациями 3GPP и включают два подхода к совместному использованию инфраструктуры сети радиодоступа eUTRAN:
на основе совместного использования сети радиодоступа несколькими операторами с выделенными базовыми сетями (Multi-Operator Core Network (MOCN)). Разновидностями этого метода для сетей 2G(MOBSS) и 3G(MORAN);
на основе совместного использования шлюзов базовой сети несколькими операторами ( Gateway Core Network (GWCN)).
:

Зависимость затрат на создание сетей мобильной связи от методов СИИС
Независимые
Сети и сайты
MORAN/ MOBSS
MOCN
MORAN: Multi-Operator RAN (операторы 3G с выделенными частотами)
MOBSS: Multi-Operator BSS (операторы GSM с выделенными частотами)
MOCN: Multi-Operator Core Network (операторы LTE с выделенными частотами)
Уменьшение затрат
Управление сетью поверх услуг и сетевых ресурсов
Потенциальный уровень дифференциации
Пассивные методы СИИС (Passive sharing)
Roaming Based Sharing

Пассивные методы совместного использования инфраструктуры сетей
Пассивные методы СИИС (passive sharing) совмещают физическое расположение инфраструктуры своих сетей LTE и используют:
места расположения БС (крыши, мачты);
здания, шкафы с оборудованием электропитания и т.д..
(а) Соединительные линии совместного использования
(б) Фидеры совместного использования
(в) Антенны совместного использования

Использование СИИС радиодоступа операторами LTE (MOCN)
MOСN позволяет:
-использовать общую сеть радиодоступа eUTRAN, включающую общие базовые станции eNodeB сети LTE;
-раздельное использование модулей управления мобильностью ММЕ и других элементов базовых сетей CN каждого оператора LTE.

Использование СИИС радиодоступа и шлюзов операторами LTE (GWCN)
GWCN позволяет:
-использовать общую сеть радиодоступа eUTRAN и модуль управления мобильностью ММЕ сети LTE;
-раздельное использование шлюзов SGW/PGW и сервера домашней базы данных пользователей HSS в базовых сетях CN каждого оператора LTE.

Стандартизация 3GPP требований к Network Sharing в сетях LTE
3GPP TS 25.331: Требования к RRC протоколам
Технические требования 3GPP и ETSI к Network Sharing сетей LTE
3GPP TR 22.951:
Аспекты обслуживания и требования к Network Sharing в сетях LTE
3GPP TS 24.301:
NAS протокол
для системы EPS
Источник : 3GPP
3GPP TR 23.251: Архитектура и описание функций Network Sharing в сетях LTE
3GPP TS 23.041 : Техническая реализация CBS в LTE

Внедрение методов СИИС на сетях операторов мобильной связи
SO – Split operation
JV – Joint Venture Источник : NSN

Управление спектром в сетях LTE с совмещенной сетью радиодоступа
В сетях LTE поддерживаются две стратегии использования радиочастотного спектра при совместном использовании инфраструктуры сети радиодоступа eUTRAN:
Спектр частот может совместно использоваться операторами, имеющими раздельную инфраструктуру базовых сетей CN;
Спектр частот может быть выделен для каждого оператора базовой сети CN.

Управление спектром в сетях LTE с совмещенной сетью радиодоступа(2)
В сети LTE функция координации межсотовых помех (the Inter-Cell Interference Coordination (ICIC)) является мощным способом улучшения характеристик на границе соты путем снижения уровня внутрисистемных помех от соседних сот.
X2-интерфейс между базовыми станциями eNodeB использован для обмена соответствующей информацией о помехах между eNodeBs.
Если X2-интерфейс не может быть использован в совместной сети радиодоступа eUTRAN и выделенных сетях eUTRANs, большую часть времени в этом случае будет выполняться статическая конфигурация на уровне системы управления сетью в совмещенной eUTRAN и выделенной eUTRAN).

Управление распределением трафика в сетях LTE с совмещенной eUTRAN
Разделение трафика между операторами базовых сетей CN внутри совмещенной сети радиодоступа eUTRAN выполняется с использованием виртуальных локальных сетей VLANs. Это решение поддерживается для следующей конфигурации в базовой станции eNodeB:
Одна VLAN для интерфейса S1 (включая S1-MME & S1-U) и интерфейсов типа X2 для конкретного CN оператора.
Одна VLAN для интерфейса S1 (включая S1-MME & S1-U) и одна VLAN для интерфейса типа X2 для конкретного CN оператора.
Во всех случаях для пропуска служебного OAM трафика может быть создана выделенная VLAN.

Управление мобильностью в сетях LTE
с совмещенной сетью радиодоступа
При обеспечении мобильности в сетях LTE конфигурация совмещенной сети радиодоступа eUTRAN специфически связана с несколькими используемыми параметрами:
идентификаторами мобильных сетей PLMN ID.
перечнем соседних сот, который зависит от выбранного параметра идентификации сети PLMN ID.
Каждый оператор имеет уникальный код своей сети PLMN ID =(МСС+MNC)
Используя выбранный параметр PLMN ID, абонентское оборудование UE ожидает выполнения присоединения к контроллеру радиоресурсов RRC базовой станции сети eNodeB.
Базовая станция сети eNodeB использует этот параметр PLMN ID для последовательного выбора базовой сети и модуля управления мобильности MME своей сети.

Выбор базовой сети CN LTE при регистрации абонента с использованием MOCN

Управление сетью LTE при использовании принципа MOCN (1)
Источник : ALU

Управление сетью LTE при использовании принципа MOCN(2)
Источник : ALU

Первая попытка внедрения Network Sharing для операторов LTE в России
1.ООО "Скартел" (торговая марка Yota) обязалась к 2014 г. построить сеть LTE в 180 городах России, инвестировав в нее около $2 млрд. Эту телекоммуникационную инфраструктуру ООО "Скартел" предоставит операторам "большой тройки" и ОАО "Ростелеком" для оказания услуг связи четвертого поколения под своими брендами.
2. Взамен операторы, использующие инфраструктуру сети Yota, в 2014 г. должны будут приобрести по 20% акций компании и к 1 июня 2011 г. должны были заключить официальное соглашение по строительству инфраструктуры 4G.
3 марта 2011 г. в присутствии Премьер-министра России Владимира Путина главы пяти компаний (ООО «Скартел», ОАО «Ростелеком», ОАО «МТС», ОАО «ВымпелКом» и ОАО «МегаФон») подписали Соглашение о намерениях по 4G.

Заключение
Внедрение совмещенной сетевой инфраструктуры для операторов сетей LTE потребует разработки и системного дизайна сети на основе национальных правил регулирования присоединения, пропуска трафика и процедур использования радиочастотного спектра.
Особенности построения совмещенной инфраструктурой сети радиодоступа eUTRAN при использовании ее несколькими операторами сетей LTE c выделенными базовыми сетями CN будут состоять в следующем:
Создание отдельной системы управления совмещенной eUTRAN сетей операторов LTE на основе выделенных VLAN и нескольких систем управления CN на уровне собственной сети каждого оператора LTE, охватывающей сетевые элементы: MME, SGW, PGW, HSS ;
Управление спектром при использовании совмещенной инфраструктурой сети радиодоступа eUTRAN будет осуществляться на уровне eUTRAN в целях объединения частотных ресурсов многих операторов в разных диапазонах частот.