Транспортная сеть для 5G

О том, как должна измениться транспортная сеть для мобильных сетей нового поколения 5G и какие трудности нас ожидают при внедрении новых сервисов, корреспонденту ComNews рассказал главный эксперт фиксированного ШПД "Huawei Евразия" Владимир Староватов.

- Насколько транспортная сеть под 5G должна измениться?

- Транспортная сеть будет меняться под действием требований новых сервисов. Стандарт 5G вводит новые типы сервисов, которых раньше не было в сетях предыдущих поколений или у них были более скромные характеристики. Новые или модернизированные типы разделили на три группы. За высокоскоростные сервисы отвечают сервисы группы eMBB (Enhanced Mobile BroadBand), и они должны обеспечить передачу информации в 10-20 раз больше, чем существующие сети. Второй класс сервисов uRLLC (Ultra-Reliable Low Latency Communication) - сервисы с ультранизкой задержкой и потерей пакетов. Эта группа сервисов должна довести задержку до 1 ms (в 4G задержка между базовой станцией и мобильным ядром сети специфицировалась в 10 ms). То есть задержка для этой группы сервисов также должна быть улучшена в 10 раз. Третья группа новых сервисов под названием mMTC (Massive Machine Type Communications) предполагает подключение большого количества датчиков, устройств на квадратный километр - до миллиона устройств на квадратный километр. Предполагается, что первые два типа сервиса, eMBB и uRLLC, очень сильно повлияют на архитектуру транспортной сети 5G.

- Какие сложности при развитии сетей нового поколения вы видите?

- Сложности новой сети можно разделить на технологические и бизнесовые.

К технологическим сложностям относится, например, обеспечение ультранизкой задержки в транспортной сети, так как для обеспечения, например, 1 ms задержки мы наталкиваемся на физические ограничения скорости света в оптическом кабеле. Для решения этой задачи обработку вынесли ближе к базовой станции, поменяв архитектуру мобильного ядра. По сути, теперь для обеспечения работы сервисов uRLLC мы окружаем базовые станции облаком мини ЦОДов. В сетях нового поколения данный подход назвали MEC (Mobile Edge Computing или Multi-access Edge Computing). На построения транспортной сети MEC оказывает большое влияние. Фактически получается, что мобильные бэкхолы (Mobile Backhaul) теперь должны поддерживать дополнительно и технологии ЦОДов для связи виртуальных машин - обработчиков сервисов, которые располагаются в MEC. При этом при развитии сервисов uRLLC возникает большое количество соединений между MEC что ведет из-за проблем масштабирования к необходимости смены текущих протоколов на перспективные - SR, SRv6.

Теперь поговорим о бизнес-проблемах. Сети 5G планируется строить на более высоких частотах (3,5GHz, 4,9GHz и даже 26GHz и выше для вариантов hot spot), чем мы до сих пор использовали. Более высокие частоты предполагают для обеспечения того же покрытия, что мы имели с низкими частотами, большее количество базовых станций. Например, если мы уменьшаем расстояние между базовыми станциями в два раза из-за высоких частот, то для покрытия той же территории на более высоких частотах нам нужно в четыре раза больше базовых станций. Большее количество базовых станций требует большего количества транспортного оборудования и линий связи (растет CAPEX сети) и тянет за собой проблему эксплуатации (растет OPEX сети) и масштабируемости сети по сигнализации (проблема архитектуры).

То есть если не менять подходы для построения транспортной сети, то новые технологии станет очень тяжело окупить даже с учетом новых сервисов.

- А какие есть подходы для улучшения окупаемости и масштабируемости сети?

- С точки зрения затрат можно выделить технологии, которые предназначены для уменьшения стоимости построения сети и стоимости эксплуатации сети. К первым можем отнести и использование новых стандартов интерфейсов, например 50 GE, который дешевле на 30% за счет использования кодирования PAM4 (Pulse-Amplitude Modulation с четырьмя уровнями) и его варианта BiDi (bidirectional), который в два раза требует меньше волокна за счет использования разных длин волн для передачи и приема в одном волокне; использования пакетной синхронизации с помощью протокола IEEE1588v2, которая уменьшает количество приемников GPS/GLONASS в сети и т.д. Стоимость эксплуатации сетей должны уменьшить технологии, основанные на концепции программируемых сетей IDN (Intent Driven Network), переход на унифицированные для сервисов протоколы SRv6/EVPN, которые также позволяют улучшить программируемость сетей и переход на управление сетями через контроллеры, которые ускоряют запуск сервисов и динамическое перераспределение ее ресурсов "налету".

Но здесь также есть определенные трудности. Так, часть протоколов пока не до конца стандартизирована, и индустрия пока нащупывает подходы к реализации того или иного функционала. Например, в качестве окончательного решения для масштабирования и программируемости сети видится протокол SRv6, который еще не до конца стандартизирован для ряда сервисов, и на текущий момент видится постепенный переход сетей с протокола RSVP-TE на SR, а только потом на SRv6 после окончательной его стандартизации. Но порой оборудование, которое выпущено для RSVP-TE или SR, не может быть использовано для перехода на SRv6. В этом случае может получиться, что оператор должен заплатить дважды при миграции от существующих протоколов к будущим, чего хотелось бы избежать. Компания Huawei решает проблему выбора подхода за счет сетевых процессоров (NP - Network Processors), которые могут быть на 100% перепрограммируемы. Это позволяет строить новые транспортные сети уже сегодня. И если в будущем индустрия решит пойти немного другим путем, то, перепрограммировав чипсет, можно заставить работать оборудование с новыми протоколами, которых сейчас нет, без замены оборудования. Именно этим подходом компания захватывает лидерство в транспортных сетях для 5G. Оборудование компании уже давно поддерживает новые стандарты интерфейсов (25GE, 50GE), протокол FlexE, который является одной из компонент для построения слайсинга (slicing) для сетевых услуг - все это результат работы собственного чипсета на основе NP, который позволяет быстрее внедрять новые функции в оборудование, сохранять инвестированные в сеть средства.