Стратегия развития сетей передачи данных ( EDGE, 3G , 4G ) .

Стратегия развития сетей передачи данных (EDGE, 3G, 4G).

План • Общее видениерынка мобильного широкополосного доступа • Обзор современных технологий • Сети второго поколения 2G • GPRS / EDGE • Перспективная технология Evolved EDGE • Сети третьего поколения 3G • HSDPA/HSUPA • HSPA+ • Сети четвертого поколения 4G • WiMAX • LTE • Чем отличается WiMAX от 3G/LTE, и что лучше • Стратегия развития передачи данных EDGE, 3G и грядущее 4G

Потенциал мобильного широкополосного доступа Голосовые услуги остаются основным источником доходов оператора Драйверы рынка • Доля голосовых услуг в доходах операторов составляет в среднем порядка 80%. • Доход от голосовых услуг растет незначительно или остается на прежнем уровне, но при этом MoU растет. • Низкий процент проникновения услуг доступа в Интернет и слабая инфраструктура операторов фиксированной связи в России и СНГ. • Заметный рост доходов от дополнительных услуг (VAS). • Растет потребность в качественном предоставлении существующих услуг и новых услуг на основе высокоскоростного доступа. Новые сервисы и приложения

Потенциал мобильного широкополосного доступа Рост доходов • Наращивание покрытия сетей мобильного ШПД • Увеличение пропускной способности (пиковых скоростей) • Внедрение QoS и эффективное управление «тяжелыми» пользователями услуг • Качество, гибкость и простота Новые сервисы и приложения Голосовые услуги остаются основным источником доходов оператора • Улучшение качества и восприятия абонентов за счет возможности высокоскоростной передачи данных

Снижение затрат • Применение эффективных технологий для каждого вида услуг Оптимизация Total Cost of Ownership (TCO) • Преемственность в технологиях • Готовность к конвергенции Минимизация затрат на внедрение новых услуг

Доля прибыли в доходах операторов мобильной связи

Технологии Эволюция технологий беспроводного доступа 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 (*) GPRS EDGE GSM GERAN Evolutions MC TD-SCDMA China 4G? TD-SCDMA PDC WCDMA HSPA+ HSDPA HSUPA TDMA 136 TDMA LTE LTE2 CDMA 1X-RTT EV-DO rev 0 EV-DO rev A EV-DO rev B UMB UMB2 2G 3G 4G WiMAX16e WiMAX16m WiMAX16d (*): Год ввода в коммерческую эксплуатацию

Технологии

ТехнологииСравнение текущих и перспективных версий ПОи время появления на рынке Перспективные версии

Архитектура сетей 2G – 2,5G – 3G – 3,5G – 4G 2G/2,5G GPRS/EDGE VoIP 3G HSDPA/HSUPA 3,5G I-HSPA 4G LTE

GPRS / EDGE. Существующие сетирадиодоступа • Пиковые скорости, доступные для абонентов в сетях EDGE: 293 кбит/с для DL и 118 кбит/с для UL • Среднее время задержки ~200 мс • Предоставляются услуги пакетной передачи данных, в том числе wap, доступ в интернет, мобильная почта, BlackBerry, игровой портал, антивирусное ПО, real IP. • Масштабное внедрение технологии EDGE на сетях ОАО «МТС»(проект EDGE фаза 2). MSC/VLR/EIR BSC SGSN/GGSN BTS UEs

Evolved EDGE (E-EDGE) Evolved EDGE представляет собой эволюцию технологии EDGE в соответствии с рекомендациями 3GPP Release 7. Основные отличия Evolved EDGE: • Увеличение пиковой скорости передачи данных до 1,2Мбит/с в направлении DL и до 400 кбит/с в UL за счет объединения двух несущих частот и использования новых эффективных схем кодирования. • Примерно двукратное увеличение спектральной эффективности при переходе на технологию E-EDGE, ведущее к росту емкости радиосети. • Уменьшение времени задержек при передаче пакетов данных, что обеспечивает улучшение восприятия абонентов и расширение списка мобильных услуг: возможность предоставления потокового видео, VoIP, on-line игры, скоростной доступ к электронной почте, полноценный доступ к корпоративным сетям и пр.

ДОХОДЫ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ TOTAL COST OF OWNERSHIP Пиковые скорости Стоимость передачи единицы информации Data ARPU Задержки EDGE E-EDGE EDGE E-EDGE EDGE E-EDGE EDGE E-EDGE • Пиковые скорости • 1,2 Мбит/с DL • 400 кбит/с UL • Удвоение производительности • на границах сот • Задержки • Пиковые задержки не более 90 мс • Непрерывность • Улучшенное взаимодействие с 3G • HSPA сетями • Развитие существующей BSS • Нет необходимости • в развертывании новой сети • радиодоступа • Большая эффективность • Спектральная эффективность • технологии E-EDGE выше, рост • емкости оборудования • Рост пиковых скоростей увеличивает потребление услуг • ожидаемый рост data ARPU – до • 30% • Рост качества услуг пакетной • передачи данных повысит • восприятие абонентов, снизит • отток абонентов и, в конечном • счете, может повысить • доходы услуг передачи голоса Evolved EDGE. Ключевые аспекты

Преимущества Evolved EDGE • Возможность предоставления абонентам новых сервисов передачи данных в сетях GSM/DCS со скоростями до 1.2 Mbps для DL и до 400 kbps для UL в районах, где развертывание сетей 3G задерживается, либо экономически не целесообразно. • Продление срока службы, расширение функциональных возможностей и повышение прибыльности сегмента сетей стандарта GSM/DCS. • Evolved EDGE может служить решением для перехода от сетей GSM к сетям LTE в GSM диапазоне с плавным внедрением новых услуг.

Недостатки Evolved EDGE • Стандартизация и разработка системы не успевает за требованиями рынка. Коммерческая версия E-EDGE на основе GSM появится одновременно с коммерческими релизами сетей следующего поколения на основе LTE, которые объективнопревосходят GSM сети по потенциалу дальнейшего развития и эффективного использования GSM диапазонов. Коммерческое внедрение функционала Европейскими операторами предполагается в конце 2009 года. • Внедрение технологии требует замену SW и HW 2G сетей, значительное расширение транспортной сети, при этом дальнейшие перспективы развития и поддержки технологии E-EDGE компаниями-производителями телекоммуникационного оборудования не ясны. • Пока поддержка E-EDGE реализована лишь в единичных моделях абонентского оборудования. • Необоснованность вложения средств в развитие технологии, базирующейся на основе GSM,стандарта, объективно сдающего свои позиции и находящегося на пределе возможностей своего развития.

3G / HSxPA. Развертываемые сети MSC/MGW RNC SGSN/GGSN Node Bs UEs • Широкое развертывание сетей 3G ОАО «МТС», реализуемые пиковые скорости: HSDPA 3,6 Мбит/с и HSUPA 1,4 Мбит/с. • Среднее время задержки 40-60мс • Предоставляются услуги высокоскоростной пакетной передачи данных, аналогичные предлагаемым абонентам в 2G сетях, плюс видеотелефония, видеоконференцсвязь, потоковое видео… • На первом этапе строительства сетей третьего поколенияприоритет отдается сайтам покрытия. • В перспективе возможна реализация пиковых скоростей HSDPA до 14,4 Мбит/с, либо модернизация к сетям HSPA+ до 84 Мбит/с (64 QAM, MIMO2x2, Multicarrier).

Node B UE TX1 RX1 TX2 RX2 MIMO 2x2 Перспективы внедрения технология MIMO2x2 для UTRAN сегмента • Внедрение MIMO2x2, за счет повышения многолучевости распространения радиоволн,вызывает увеличение внутрисетевой интерференции, и, соответственно, снижение общей емкости 3G сети. • Стоимость внедрения технологии MIMO2x2 не пропорционально выше, чем достигаемый при этом прирост скорости. Модернизация сайтов требует значительных инвестиций, при этом получаем не пропорционально низкий прирост пиковых скоростей с 21 Мбит/с до 28 Мбит/с. • Точечное внедрение данной технологии возможно по запросу (корпоративные клиенты, выставки) для демонстрации максимально возможной пиковой скорости на одной WCDMA частоте. • Возможно более широкое внедрение MIMO2x2 на территориях, на которых имеются ограничения регулятора по использованию дополнительных спектров частот (как для LTE, так и дополнительных частот WCDMA)

QAM16 QAM64 Функционал QAM64 и Muticarrier для UTRAN сегмента • Внедрение QAM64 позволяет реализовать пиковую скорость HSDPA 21 Мбит/с. Для этого требуется модернизация ПО, функционал и модернизация транспорта для поддержки возросшего абонентского трафика. • Использование двух WCDMA несущих (функционал Multicarrier) позволит, в сочетании с QAM64, предоставлять пиковую скорость HSDPA до 42 Мбит/с. Дополнительное внедрение технологии MIMO2x2 поднимет теоретический потолок сервисов HSDPA до 84 Мбит/с.

I-HSPA. Плоская архитектура для 3G сегмента MSC/MGW SGSN/GGSN I-HSPA Node Bs UEs • Упрощенная плоская архитектура сети передачи. Перенос функций RNC в каждую Node B. Пиковые скорости сети радиодоступа определяются внедренным функционалом HSDPA/HSUPA • Время задержки ~25 мс • Обязателен IP-транспорт, необходима модернизация HW и SW оборудования радиосети • Внедрение на 3G сетях ОАО «МТС» предполагается эффективным лишь для высокоскоростных зон при возможных ограничениях развертывания сетей технологии LTE

Требования к емкости Iub интерфейса • С помощью приведенного графика можно ориентировочно определить необходимую емкость Iub интерфейса при реализации высокоскоростных сервисов в зависимости от предполагаемого числа HSPA пользователей.

GSM GSM GSM GSM TDMTRAFFIC GSM 2E1 MW MW MW MW MW MW Star topology SDH STM-1 2E1 6E1 Ring topology 6E1 MSC MSC 4E1 VAS GSM 10E1 Cascades/ Meshed topology GGSN 8E1 GSM 2E1 GSM GSM GSM 4E1 4E1 6E1 GSM BSC GSM BSC GSM BSC Архитектура действующейтранспортной сети 2G2E1/4E1 на BTS

EthernetTRAFFIC GSM UMTS RNC GSM 3G Core/IP-MPLS MW MW MW MW MW MW MW SDH, CWDM, Metro Ethernet, IP Backbone (fixed and radio) MW HUB MW HUB MW HUB GSM MSC Опорная сеть TMSC 3G GSM 3G VAS Сеть агрегации GGSN 3G Сеть доступа Backhauling 3G GSM BSC GSM BSC Архитектура транспортной сети МТС с 2010г.

Анализ рынка мобильных терминаловс поддержкой 3G • Сегодня ОАО «МТС» предоставляет абонентам в сетях 3G услуги высокоскоростной передачи данных HSDPA со скоростью до 3,6 Мбит/си HSUPA (EUL) до 1,4 Мбит/с. • Рынок развиваясь, постоянно предлагает абонентам новые мобильные терминалы, поддерживающие все большие пиковые скорости. Уже сейчас можно приобрести модемы, поддерживающие HSDPA до 21 Мбит/с (сегодня доступны 7 моделей). Распространение datacards с поддержкой HSPA+ до 28 Мбит/с (поддержка MIMO 2x2) планируется в 3Q09. • Европейские операторы нарастающими темпами внедряют новые технологии, уже есть две коммерческие сети, предоставляющие высокоскоростной доступ со скоростями HSDPA до 21 Мбит/с. • По данным оператора Yota, в среднем, для web-браузинга абонентам достаточно ~3Мбит/с. Быстрее передавать странички не могут сами узлы Интернет, не зависящие от оператора мобильной связи. Сверхвысокие скорости необходимы при закачке фильмов/музыки, другими словами, контента. Таким образом важным фактором, определяющим востребованность сверхвысоких скоростей является наличие «тяжелого» контента.

Предпосылкипоявления LTE • В январе 2008 г. международное партнерское объединение Third Generation Partnership Project (3GPP), утвердило LTE (LTE Long Term Evolution) в качестве следующего после UMTS стандарта широкополосной сети мобильной связи. Для чего нужно LTE? • Объем передаваемых данных в мобильных сетях увеличивается такими темпами, что спустя некоторое время существующие технологии не смогут обеспечить повышающиеся требования. • На данный момент 3GPPработает над двумя путями повышения эффективности передачи данных. 1.HSPA evolution 2.LTE

Предпосылки появления LTE Главные цели этих двух направлений. • Улучшение емкости сетей • Улучшение покрытия • Уменьшение задержек в сети • Увеличение скорости передачи данных. Большинство операторов и представителей компаний производителей видят стандарт LTE как следующий этап эволюции 3G технологий.

Возможности LTE • Пиковая скорость передачи данных до 326 Mbit/s DL и 86,4Mbit/sUL • Пропускная способность DL больше в 3-4 раза чем у HSDPA, UL больше в 2-3 раза чем у HSUPA. • Гибкие возможности использования спектрального диапазона и высокая эффективность его использования(эффективнее в 2-4 раза по сравнению с HSPA Rel”6 позволяют делать ячейки радиусом до 100 км, а количество пользователей в полосе UMTS 5 MHz достигает 200,а в полосе 10 MHz, более 500. • Гибкое использование частотного спектра позволяет использовать полосы 1.25, 2.5, 5, 10, 15, and 20 MHz. • Низкие задержки, менее 10 ms между оборудованием пользователя и BS позволяет использовать ранее недоступные приложения, требующие минимальных временных откликов.

Направления развития рынка GSM GPRS/ EDGE HSPA eHSPA 3GPP путь 1 к LTE LTE 3GPP путь 2 к LTE CDMA Rev C CDMA EV-DO • Verizon Wireless выбрал LTE* • QCOM продемонстрировал LTE-CDMA чипсеты** LTE поддерживает различные сценарии внедрения

MME GGSN MSC S1 S1 S1 SGSN RNC X2 X2 eNode B eNodeB eNode B Node-B Node-B Node-B Упрощение архитектуры LTE в сравнении с UMTS Internet PSTN PSTN Evolved Packet Core Internet Evolved UTRAN LTE UMTS

Экономические аспекты внедрения LTE • Мировой тренд роста потребления пакетного трафика показывает, что пропускная способность технологий 3G недостаточна, что бы вывести сети на окупаемость. Капитальные затраты на необходимое для удовлетворения спроса услуг передачи данных оборудование 3G сетей, становятся чрезмерно большими. • В отличие от сетей HSxPA, в LTE для увеличения пропускной способности сети нет необходимости устанавливать дополнительное приемопередающее оборудование. Например, для полосы 20MHz в сетях 3G требуется четыре приемопередатчика, для LTE достаточно одного. Это позволит наряду с другими преимуществами LTE обеспечить большую пропускную способность сети при меньших вложениях. • Сети технологии LTE обеспечивают наибольший возврат инвестиций при обеспечении пропускной способности сети и наименьшей доходности абонентов

Тестирование технологии LTE

Roadmap пользовательских терминалов LTE • Полноценное развертывание сетей LTE целесообразно планировать на 2011 год. К этому моменту на рынке должны появиться протестированные доступные абонентские терминалы.

LTE В январе 2008 г. 3GPP утвердило LTE (Long Term Evolution) в качестве следующего после UMTS стандарта широкополосной сети мобильной связи. 3GPP является разработчиком GSM/EDGE/UMTS/HDPA/HSPA+ Стандарт разработан как комплексное решение сетей связи 4-го поколения, включая архитектуру сети и CORE часть • WiMах Разработан на основе созданного американским институтом IEEE семейства стандартов серии 802. Сейчас используется версия 802-16.d/e, перспективная 802-16.m В отличие от стандартов 3GPP стандарт регламентирует только физические уровни передачи данных, а не всю сеть в комплексе, включая архитектуру, функции и т.д. Является открытым стандартом. Появление стандартов • 3G Стандарт явился логическим развитием стандартов подвижной связи второго поколения. Для создания и стандартизации из ETSI была выделена новая организация Third Generation Partnership Project -3GPP. Первый релиз UMTS, вышедший в 1999 году, определил универсальную наземную сеть радиодоступа (UTRAN), базовую сеть (CN), а так же правила интеграции сетей третьего поколения в существующие GSM/GPRS сети. Основной базовой услугой, предоставляемой UMTS, является телефония. В то же время предлагается множество услуг передачи данных с более высоким качеством, нежели в сетях 2-2,5G

Общее сравнение WiMax, UMTS и LTE • Возникновение стандарта UMTS было обусловлено необходимостью создания универсальной сети радиодоступа, предлагающей рынку мобильный доступ к различным сервисам (голос, видеозвонок, высокоскоростной доступ в интернет). Стандарт WiMAX изначально рассчитывался как нишевое решение для организации высокоскоростных точек доступа (hotspots). • UMTS разрабатывался как полновесное продолжение стандарта GSM/GPRS с возможностью гибкого сосуществования сетей второго и третьего поколения. Стандарт WiMAX не предполагает конвергенцию с существующими сетями подвижной радиосвязи. • Используемые технологии радиодоступа различны (WCDMA и OFDM), аппаратной и технологической совместимости нет. • Следующим, 4-м поколением развития сетей сотовой подвижной связи принят стандарт LTE – Long Term Evolution. По своей сути у LTE и WiMax больше общего, чем различий.Оба в большей мере ориентированы на передачу данных а не голоса. Основаны на технологии OFDM в DL. • Между LTE и WiMax существует конкуренция. В Европе большой интерес к технологии WiMax проявляют операторы фиксированной связи, новые участники рынка и те 2G операторы, которые не получили частот 3G, тогда как основные мобильные операторы выбрали путь развития в направлении 3G и впоследствии к LTE. Это закономерно, так как сам стандарт WiMAX пришел из сферы IT,а не из телекома. Интерес к стандарту очень высок, причем с разных направлений бизнеса. Но существует распространенное мнение аналитиков рынка, что дальше нишевого стандарта WiMax не пойдет, если не будет поддержан ведущими операторами мобильной связи.

Глобальное распределение частотных ресурсов между технологиями.

3G сетей в мире гораздо больше чем WiMaxРынок 3G значительно шире. Абонентов гораздо больше в 3G.

Преимущества технологий 3G/LTE по сравнению с WiMaх (1/2) • В настоящее время ведущие мировые производители оборудования сетей сотовой связи (Ericsson, NSN) предлагают оборудование стандарта UTRAN и начали производство оборудования LTE и не планируют производство оборудования WiMAX • Предоставление голосовых услуг до сих пор является одной из приоритетных задач для операторов мобильного доступа, сети WiMAX не ориентированы на предоставление голосовых услуг. В то же время сверхвысокие скорости требуются лишь очень узкому сегменту потребителей. • Для развертывания сети WiMax требуется в среднем в 6 раз больше сайтов чем в 3G для обеспечения такого же покрытия и емкости (частоты выше, емкость ниже в WiMax, см. сл. 14 Приложения). • Используемая в настоящее время в МТС при развертывании сетей 3G версия уступает существующей версии WiMax лишь по пиковым скоростям, по остальным значимым возможностям стандарт UMTS превосходит WiMax. Доступная в настоящее время версии UMTS Rel7 не уступают по скорости существующей версии WiMax. В дальней перспективе, с появлением WiMax 802.16m, UMTS/HSPA+ сдаст позициилишь по пиковым характеристикам, но будет уступать LTE, который планируется к развертыванию в это же время.

Преимущества технологий 3G/LTE (2/2) • Все основные производители оборудования для сетей сотовой связи выбрали за перспективный стандарт 4-го поколения стандарт LTE.LTE легко интегрируется в существующие 2G/3G сети и позволяет переиспользовать существующее оборудование. • Стандарт LTE вышел на 2 года позжеиспользуемого в WiMax и более совершенен. • Есть возможность использования частотного спектра из нижнего диапазона (от 800 MHz), чтопозволит обеспечить покрытие меньшими затратами. • LTE использует более совершенные типы адаптивного кодирования и модуляции. Контроль распределения нагрузки в сети более совершенен чем в WiMax • Распределение ресурсов в LTE происходит как во временных так и частотных доменах. В WiMax, только в частотных доменах и происходит в 5 раз медленнее, 5 мс против 1 мс в LTE. За счет этого в LTE увеличиваетсяемкость соты для голосовых соединений. • 3G поддерживает роуминг (в WiMax отсутствует). • Абонентские устройства WiMAX не доступны в компактном виде, предлагаются лишь в виде встроенных в ноутбуки или консоли модулей. Из-за особенностей стандарта WiMAX сделать компактное мобильное устройство не потребляющее много энергии проблематично.Абонентские устройства поддерживающие технологии 3G широко представлены на рынке как в виде мобильных терминалов, так и в виде различных модемов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ • WiMax имеет все предпосылки остаться нишевым стандартом или объединиться в будущем с LTE. • Преимущество WiMax в ближайшее время будет обусловлено не технологией сетей, а более ранней доступностью терминалов с поддержкой высоких скоростей передачи данных. • Все ведущие операторы мобильной связи выбрали как стандарт 4G LTE и не планируют поддерживать WiMax как стратегический стандарт. • Производители основного оборудования также неохотно поддерживают WiMax.. • Внедрение LTE отстает от WiMax по времени, но операторы только сейчас начали получать отдачу от сетей 3G и будут максимально окупать сети 3G. • Прогнозы по развитию WiMax ведущих форумов мобильной связи: «В ближайшее время сети WiMax будут направлены на предоставление услуг ШПД в локальных зонах и центрах городов из за отсутствия производства доступного мобильного оборудования, а так же из-за отсутствия межсетевого взаимодействие с другими стандартамимобильной связи». • Производители мобильных устройств не планируют широкомасштабных разработок мобильных устройств WiMax просто потому, что они будут слишком дороги и неэкономичны. • Рефарминг 3G позволяет получить эффективное решение по UMTS при наличии частотных ограничений.

Voice Data Общее видениерынка широкополосного доступа • LTE в перспективенаиболее эффективная мобильная технология для организации передачи данных. На первом этапе развертывания позволяет предоставлять услуги с пиковыми скоростями до 150 Мбит/с. Для предоставления голосовых услуг могут и далее использоваться имеющиеся сети 2G/3G. Эволюция сетей мобильной связи LTE Высокоскоростной трафик, позже голос Data 3G Voice GSM(GPRS, EDGE, E-EDGE) Voice Голос, низкоскоростной трафик 2005 2010 2015 2020

Стратегия развития сетей передачи данных ( EDGE, 3G , 4G ) .