Alcatel-Lucent: lightRadio™ — przyszłość technologii mobilnych

Główne problemy operatorów usług mobilnych

Liczba smartfonów i urządzeń z dużymi ekranami wzrasta coraz szybciej. Przewiduje się, że w okresie od 2010 r. do 2015 r. liczba inteligentnych terminali może wzrosnąć 18-krotnie. Nowe urządzenia będą mieć duży wpływ na przepustowość sieci oraz wymagania w zakresie sygnalizacji.

W związku z tym operatorzy usług mobilnych muszą zwiększyć pojemność swych sieci przez zwiększenie liczby stacji oraz wdrożenie najnowszych technologii, takich jak LTE. Posunięcia te mogą jednak powodować powstanie nowych problemów takich, jak zwiększenie kosztów eksploatacji, wynajmu miejsca na stacje bazowe, kosztów zasilania i prac budowlanych, a ponadto zwiększą złożoność zarządzania siecią.

Głównymi składnikami kosztów TCO (ang. total cost of ownership) są prace budowlane, wynajem lokalizacji i przesyłanie danych. Oznacza to, że operatorzy mogą uzyskać znaczne oszczędności przez zmniejszenie lub ograniczenie ilości miejsca zajmowanego przez stację oraz obniżenie kosztów eksploatacji sieci.

Jeśli chodzi o potrzeby w zakresie pojemności sieci, to nie rozkładają się one równomiernie. Niektóre stacje bazowe są bardziej obciążone bezprzewodową transmisją danych niż inne, a ponadto – w oczywisty sposób – występuje zróżnicowanie obciążenia w zależności od rejonu geograficznego. Dlatego potrzebne będą zróżnicowane i elastyczne rozwiązania zwiększające pojemność sieci. Skuteczne zarówno na obszarach o dużej gęstości bezprzewodowego ruchu przesyłania danych, jak i na obszarach wiejskich o małym obciążeniu.

Ruch w sieci zmienia się także w zależności od pory dnia, co wpływa na obciążenie poszczególnych stacji bazowych. Operatorzy usług mobilnych wdrażają obecnie rozwiązania, które zaspakajają potrzeby poszczególnych stacji w godzinach szczytu, ale pojemność ta nie jest w pełni wykorzystana w godzinach poza szczytem.

Wszyscy operatorzy usług mobilnych obserwują radykalny wzrost ruchu przesyłania danych w związku z rozpowszechnieniem się funkcji 3G i wdrażaniem nowych funkcji 4G. Nie wszyscy jednak uzyskują takie samo tempo wzrostu przychodów z przesyłania danych, a związane z tym koszty uszczuplają przychody i rentowność wielu operatorów.

Aby przeciwdziałać efektowi spadku przychodów, operatorzy mogą na przykład wprowadzać limity transferu danych, sztucznie ograniczać przepustowość dla użytkowników, którzy przekraczają limit, oraz podnosić ceny za mobilne usługi transmisji danych. Na silnie konkurencyjnym rynku takie strategie mogą jednak prowadzić do utraty klientów.

Poprawa parametrów ekonomicznych mobilnego przesyłania danych dzięki architekturze lightRadio™

W celu ułatwienia operatorom utrzymania TCO w ryzach przy równoczesnym zaspokojeniu potrzeb związanych z pojemnością, Alcatel-Lucent opracował nową architekturę sieci, zwaną lightRadio™.

Jest to nowa rodzina produktów, która została zaprojektowana z myślą o radykalnym zwiększeniu pojemności sieci przy równoczesnym obniżeniu kosztów w przeliczeniu na bit. Architektura ta obsługuje technologie 2G, 3G i LTE oraz przewiduje dobrze zdefiniowaną ścieżkę migracji do technologii LTE-Advanced. Ponadto działa w każdej skali (od wielkich „makro-komórek” po małe „metro-komórki”), a także przy każdej gęstości rozmieszczenia nadajników (od obszarów wiejskich po mocno zagęszczone obszary wielkomiejskie).

Architektura lightRadio™ obejmuje pięć elementów dostępu radiowego: anteny, nadajniki/odbiorniki, jednostki pasma podstawowego, kontrolery i zarządzanie. Sama koncepcja architektoniczna pasma podstawowego została rozszerzona i obejmuje rozproszone zaawansowane rozwiązania, np. w konwencjonalnej jednostce pasma podstawowego (BBU — ang.baseband unit) i scentralizowanym paśmie podstawowym.

Antena technologii lightRadio™

Nowa architektura lightRadio™ odchodzi od tradycyjnej architektury, w której statycznie przydziela się zasoby o ustalonym przeznaczeniu i funkcje przetwarzania sygnałów, na rzecz jednostki BBU, która jest instalowana na półce – tak samo w każdej stacji bazowej. W architekturze lightRadio™ inteligencja jest odpowiednio rozproszona pomiędzy głowicę radiową, procesory w stacji bazowej i scentralizowane przetwarzanie poprzez sieć optyczną o wysokiej przepływności i małych opóźnieniach. Takie podejście zapewnia optymalną, elastyczną konfigurację, odpowiednią do wymogów eksploatacyjnych każdego operatora. W tym dotyczących łączy wewnątrzsieciowych, co umożliwia optymalizację TCO.

Nadajnik/odbiornik o zerowej zajętości miejsca

Architektura lightRadio™ umożliwia stosowanie opcji z zerową zajętością miejsca, co eliminuje potrzebę obudowy utrzymującej temperaturę, mieszczącej konwencjonalną jednostkę BBU. W takim przypadku oszczędza się na kosztach ogrzewania i chłodzenia, a w niektórych przypadkach również na kosztach wynajmu lokalizacji. W przypadku nowych lokalizacji lub rozbudowy, możliwe jest wyeliminowanie kosztów prac budowlanych związanych z instalacją platformy i obudowy. Jest to niezmiernie istotne w niektórych nowych lokalizacjach miejskich, gdzie nie ma miejsca na zainstalowanie szaf z wyposażeniem. Rezygnacja z zasilania awaryjnego może przynieść dodatkowe oszczędności.

Architektura lightRadio™ umożliwia stosowanie opcji wdrożenia z zerową zajętością miejsca, zgodnie ze zróżnicowanymi potrzebami operatorów.

Wielopasmowa zdalna głowica radiowa i szerokopasmowa aktywna antena macierzowa

Szerokopasmowa aktywna antena macierzowa (AAA — ang. active array antenna) umożliwia operatorowi elektryczne sterowanie pochyleniem pionowym, co daje ok. 30-procentowe zwiększenie pojemności użytecznej. Praca w różnych pasmach częstotliwości pozwala obniżyć koszty, zwiększyć elastyczność, a także zapewnić obsługę różnych technologii.

Wielopasmowa zdalna głowica radiowa umożliwia operatorowi wykorzystującemu wiele pasm częstotliwości zmniejszenie liczby głowic radiowych na jednej wieży nawet o ponad 50%.

Zaawansowane funkcje OA&M i SON

W celu zoptymalizowania zarządzania siecią lightRadio™ automatyzuje czynności wykonywane ręcznie, udostępniając zaawansowane funkcje OA&M (ang. operations, ddministration and management) oraz samoorganizującej się sieci (SON — ang.self-organizing network), a ponadto upraszcza procesy i zwiększa ich elastyczność dzięki chmurze kontrolerów, wielopasmowym zdalnym głowicom radiowym oraz szerokopasmowym aktywnym antenom macierzowym. Udoskonalenia te pozwalają zmniejszyć liczbę operacji sieciowych związanych z wdrożeniem sieci, zarządzaniem nią i jej serwisowaniem.

W porównaniu z tradycyjnym rozwiązaniem RAN, taka przełomowa architektura oraz jej nowatorskie cechy i funkcje pozwalają obniżyć TCO o co najmniej o 20% na przestrzeni 5 lat w przypadku istniejącej stacji o dużej pojemności na obszarze wielkomiejskim oraz o co najmniej 28% w przypadku nowej stacji (obniżenie kosztów zależy również częściowo od geograficznej lokalizacji stacji).

Korzyści z lepszych technik kompresji

Zwiększenie wydajności sieci, w połączeniu z centralizacją przetwarzania pasma podstawowego, może prowadzić jednak do znacznego zwiększenia obciążenia łączy wewnątrzsieciowych. Wychodząc naprzeciw tym potrzebom, Alcatel-Lucent wprowadza pionierskie techniki kompresji CPRI (ang.Common Public Radio Interface), które pozwalają zmniejszyć ruch prawie trzykrotnie. Badania prowadzone w Bell Labs dają obietnicę dalszych udoskonaleń prowadzących do minimalizacji kosztów transmisji wewnątrzsieciowych.

Zaangażowanie Alcatela-Lucenta na rzecz zmniejszenia zużycia energii

Alcatel-Lucent rozpoczął realizację szeregu posunięć zmierzających do zwiększenia sprawności energetycznej architektury lightRadio™.

Korzyści z punktu widzenia zużycia energii wynikają z następujących czynników:

Podsumowanie

W celu zaspokojenia zapotrzebowania na pojemność, zmieniającego się w czasie i w zależności od położenia geograficznego, operatorzy sieci mobilnych muszą wdrażać różne technologie, w tym 2G, 3G i 4G, a także różne rozwiązania, w tym makro-komórki i małe komórki. Ewolucja taka, zwłaszcza wprowadzenie LTE i małych komórek, poprawi parametry ekonomiczne zwiększania pojemności dzięki zmniejszeniu kosztów w przeliczeniu na bit.