В статье автор пытается показать перспективность реализации технологии MOCN на сетях связи четвертого поколения.
Ключевые слова : LTE, MOCN, MORAN, спектральная эффективность.
На рынке сотовой связи наблюдается спад динамики роста абонентской базы, несмотря на это потребление трафика растет от года к году, что показано на графике, созданном компанией Cisco (рисунок 1).
Рис. 1. График потребление трафика.
Абоненты почти круглосуточно используют свои смартфоны в качестве персональных компьютеров. К тому же качественная связь последних поколений необходима в любом населенном пункте. Операторы связи вынуждены постоянно расширять и модернизировать свои сети, чтобы не проиграть конкуренцию и обеспечить связь для всех своих клиентов. Кроме того, потребность в обеспечении надежного и высокоскоростного мобильного доступа обусловлена необходимостью реализации федеральных программ, направленных на обеспечение граждан возможностью получать государственные и финансовые услуги в рамках цифровизации экономики.
Основной проблемой оператора при расширении сети является недостаточность радиочастотного спектра. В данный момент на территории Астраханской области для развертывания сети LTE используется собственное капитальное строительство либо технология MORAN (Multi-Operator Radio Access Network, Мульти операторских сетей радиодоступа), подразумевающая совместное использование инфраструктуры RAN(Radio Access Network) без объединения частотного спектра. Эта технология не позволяет оператору получить максимальную выгоду от развертывания сети LTE, на выделенном частотном спектре. Структурная схема MORAN рисунок 2
Рис. 2. Структурная схема технологии MORAN по спецификации 3GPP
Данную проблему можно решить при помощи использования технологии MOCN (Multi-Core Operator Network, Мульти-операторская базовая сеть), структурная схема рисунок 3. Применяя эту технологию, операторы получают возможность помимо совместного использования инфраструктуры радиодоступа, объединить выделенные им блоки частот, создавая в результате более крупную полосу частот. Как следствие объём передаваемых данных за единицу времени возрастет. Преимущество данного подхода наиболее ярко выраженно именно сейчас, когда в условиях крайнего дефицита частот продолжается развёртывание сетей LTE(Long-TermEvolution, долговременное развитие, часто обозначается как 4G LTE) и LTE Advanced.
Рис. 3. Структурная схема MOCN по спецификации 3GPP
Для того чтобы продемонстрировать положительное влияние на пропускную способность сети, проведем расчет средней пропускной способности сети до и после внедрения MOCN, опираясь на техническую документация 3GPP Group.
Спектральная эффективность систем мобильной связи представляет собой показатель, вычисляемый как отношение скорости передачи данных на 1 Гц используемой полосы частот (бит/с/Гц). Спектральная эффективность является показателем эффективности использования частотного ресурса, а также характеризует скорость передачи информации в заданной полосе частот.
В таблице 1 представлены значения средней спектральной эффективности.
Таблица 1
|
Линия |
Схема MIMO |
Средняя спектральная эффективность |
|
UL |
1x2 |
0.735 |
|
DL |
2x2 |
1.69 |
Средняя пропускная способность одного сектора БС при частотном разделении каналов(FDD):вычисляется как произведение ширины канала частот на среднюю спектральную эффективность
где
S — средняя спектральная эффективность (бит/с/Гц);
W — ширина канала (МГц), W = 20 МГц.
Средняя пропускная способность базовой станции RNB вычисляется путем умножения пропускной способности одного сектора на количество секторов базовой станции; число секторов БС (NB) примем равное трём, тогда:
Используя эти формулы, рассчитаем среднюю пропускную способность сектора базовой и среднюю пропускную способность соты до внедрения MOCN. Расчеты представлены на слайде
Для сектора:
Для линии DL («вниз») по формуле (3.1):
Для линии UL («вверх») по формуле (3.1):
Для соты:
Для линии DL по формуле (3.2):
Для линии UL по формуле (3.2):
Далее рассмотрим ситуацию, когда два оператора с шириной спектра частот 20 МГц у каждого, договорились о внедрении технологии Мульти-операторская базовой сети. Тогда результирующая ширина канала W = 40 МГц. Используя аналогичные формулы, проведем расчет средней пропускной способности сектора и соты базовой станции. Результат на слайде
Для сектора:
Для линии DL («вниз») по формуле (3.1):
Для линии UL («вверх») по формуле (3.1):
Для соты:
Для линии DL по формуле (3.2):
Для линии UL по формуле (3.2):
Анализируя полученные величины можно сделать вывод, что расчетная пропускная способность сети вырастет в 2 раза. Поскольку величины являются расчетными, на них в последствие будет оказывать влияние большое количество внешних факторов что, скорее всего, занизит данные показатели. Судить об этом можно будет только по прошествии времени после внедрения технологии и сбора большого объема данных для анализа.
Литература:
- Farooq Khan. LTE for 4G Mobile Broadband. Air Interface Technologies and Performance. — Cambridge University Press, 2009–492 с. 12
- 3GPP TS 36 104: «E-UTRA Base Station (BS) radio transmission and reception» (Release 9). April 2011.
- 3GPP TS 25.996: «Spatial channel model for Multiple Input Multiple Output (MIMO) simulations» (Release 9). December 2009.
