Согласованная работа макро- и микробазовых станций при создании гетерогенных сетей как ключ развития мобильного ШПД

Развитие мобильного широкополосного доступа выдвигает новые требования к беспроводным сетям. Во-первых, требуется обеспечить стабильное покрытие сетей 3G/4G, особенно в густонаселенных городах с большим трафиком данных, затем удовлетворить стремительно растущий спрос на интернет-трафик. Однако на пути решения вышеуказанных задач мы сталкиваемся с проблемами, связанными с работой макробазовых станций.

С точки зрения покрытия сети основная проблема состоит в следующем: ресурсы для размещения макробазовых станций исчерпываются, планируемое и фактическое места расположения станций часто не совпадают, в покрытии сети появляются белые пятна. Активное городское строительство также приводит к дополнительным препятствиям, что влияет на качество сигнала сети и приводит к появлению мест с очень низким сигналом или с отсутствием сигнала. В отсутствие распределенных сетевых систем в помещениях невозможно обеспечить устойчивый прием сигнала внутри зданий. Эти реальные проблемы говорят о том, что макробазовые станции могут служить лишь основой для обеспечения нормального покрытия сети и операторам очень сложно построить бесшовные сети связи, качество которых могло бы полностью удовлетворить потребности пользователей. Если рассматривать ситуацию с точки зрения емкости сети и удовлетворенности пользователей, в условиях развития мобильного широкополосного доступа строительство сетей связи с применением модели использования исключительно макробазовых станций становится все большей проблемой. Широкое распространение "умных терминалов" (например, смартфонов) для доступа в Интернет привело к стремительному развитию услуг мобильного ШПД и росту сетевого трафика. Особенно быстрый рост сетевого трафика наблюдается в так называемых Hot Spots — местах концентрации трафика, к которым можно отнести офисы, стадионы, вокзалы, аэропорты, торговые центры. В то же время вместе с развитием услуг мобильного ШПД растет потребность в высокоскоростной обработке данных. Поэтому ключевой проблемой дальнейшего развития услуг мобильного ШПД становится удовлетворение потребностей в емкости сети и скорости обработки данных в местах концентрации трафика. Но ограниченная емкость сетей в Hot Spots и невозможность бесконечного расширения макробазовых станций влияют на качество обслуживания абонентов и предоставляемых им услуг.

В эпоху мобильного ШПД качество сетей становится для операторов главной движущей силой. Только тот, кто предоставит пользователям наилучшее качество обслуживания, сможет в условиях жесточайшей конкуренции завоевать большую долю рынка. Таким образом, операторы не могут только строить базовые станции сетей связи, они должны создавать сети, качество которых удовлетворит запросы самых взыскательных пользователей, должны преодолеть все препятствия, которые мешают им предоставлять услуги высочайшего качества.

Для преодоления проблем ограниченной емкости и покрытия сетей требуется принять экстренные меры. Наилучшее решение — использовать микробазовые станции; обеспечив их взаимодействие с базовыми сетями макроуровня, построить высокоскоростные высокоемкие гетерогенные сети.

Микробазовые станции обладают маленьким размером и весом, просты в монтаже и не требуют специального места установки. Они обладают преимуществом в плане развертывания и предназначены для устранения белых пятен в покрытии сети, способны обеспечить устойчивый прием сигнала в помещении. Таким образом решается проблема точек большой концентрации трафика. Во-первых, микробазовые станции можно использовать для обеспечения стабильного покрытия сети макробазовых станций в местах белых пятен и для повышения уровня сигнала внутри зданий. Во-вторых, их можно использовать для снижения нагрузок в местах концентрации трафика и увеличения емкости сети, удовлетворяя спрос абонентов на услуги ШПД. Микробазовые станции также применяются для постепенного повышения емкости сети. Если места концентрации трафика появляются только в некоторых зонах, можно добавить небольшое количество микробазовых станций. В этом случае микро-и макробазовые станции могут быть развернуты на одной частоте, и для устранения помех между ними применяется алгоритм согласования. В ситуациях, когда мест концентрации трафика передачи речи очень много, количество микробазовых станций увеличивается, и на них может выполняться динамическое распределение несущих частот, что позволяет достичь еще большей емкости сети.

Создание гибридных макро- и микросетей не только повышает емкость сетей и удовлетворенность абонентов, но и должно максимально снизить влияние посторонних факторов на ключевые показатели эффективности существующей сети. Для решения этой проблемы применяются такие технологии, как взаимодействие и интеграция макро- и микроэлементов и реализация спецификации SON.

Согласование макро- и микробазовых станций имеет неоценимое значение при построении гибридной макро- и микросети, оно позволяет устранить помехи между ними, увеличить скорость доступа пользователей в Интернет и эффективность использования частотного спектра сети. В частности, согласование макро- и микроэлементов подразумевает согласование помех и многоточечное взаимодействие элементов. Самым эффективным способом корректировки помех между макро- и микроэлементами, работающими на одной частоте, является их согласование. В случае, когда микро- и макростанции используют одну несущую частоту, для предотвращения помех необходимо реализовывать временной интервал прохождения трафика между ними или способ оценки коэффициента полезного действия. Когда используется сеть, в которой макро- и микроэлементы используют несколько несущих частот, необходима координация ресурсов несущей частоты для предотвращения интерференции между частотами. В этом случае самая распространенная технология устранения помех между микро- и макроэлементами — eICIC/FeICIC. Многоточечное взаимодействие микро- и макроэлементов обычно характерно для сценариев, когда микробазовая станция, макробазовая станция или несколько микробазовых станций отправляют данные абоненту или получают данные от него, если абонент одновременно находится в зоне их покрытия, с целью минимизировать помехи, повысить скорость обработки пользовательских данных, удовлетворить потребности абонента. В этом случае самый эффективный способ — технология объединения зон покрытия микро- и макробазовых станций и технология CoMP.

Технология интеграции макро- и микроэлементов, применяя агрегацию каналов микро- и макробазовых станций, позволяет операторам эффективно использовать ресурсы радиочастотного спектра, объединять потоки данных макро- и микробазовых станций, повышать емкость сети. Цель агрегации каналов — высокоскоростное межсоединение с низкой задержкой между станциями одного или разных уровней для удовлетворения спроса пользователей на высокоскоростную передачу данных. Агрегация каналов между микро- и макробазовыми станциями обычно применяется в сетях FDD+FDD или FDD+TDD. Агрегация каналов FDD TDD — один из основных способов агрегации каналов, применение которого позволяет, используя технологии LTE FDD и LTE TDD, максимально эффективно распределять радиочастотные ресурсы. Агрегация каналов FDD TDD между макро- и микробазовыми станциями подразумевает гибкую настройку основной несущей в зависимости от уровня сигнала сети.

Простота развертывания, эксплуатации, обслуживания и ряд характеристик спецификации SON снижают себестоимость микробазовых станций. К спецификациям SON, характеризующим микробазовые станции, также относится способность к самонастройке в соответствии с сетевым окружением, автоматическая настройка частоты, кода скремблирования, определение соседних станций, мощности, планирование и настройка других параметров беспроводной связи. Например, если на периферии развертываются новые базовые станции, происходит автоматическая оптимизация сети; автонастройка кода скремблирования, мощности и других параметров позволяет достичь ключевых показателей эффективности.

С развитием мобильного ШПД проблемы покрытия и пропускной способности сетей становятся все более и более актуальными, на смену традиционным сетям с макробазовыми станциями должны прийти сети, построенные на согласовании макро- и микробазовых станций, а ключевыми задачами при строительстве любой сети станет удовлетворение потребностей клиента и улучшение пользовательского опыта. Согласование макро- и микроэлементов сетей может не только улучшить пользовательский опыт, но и помочь операторам как можно быстрее построить сети мобильного широкополосного доступа высочайшего качества.