Карта сайта
Обратная связь
На главную страницу
80 ГГц - выбор сегодня для сетей завтрашнего дня

+7 495 545 49 85

Новости

21.06.2018 г.
Вы знаете РОТЕК как одного из лидеров на рынке домашних Wi-Fi роутеров. Мы работаем со всеми крупнейшими операторами России и поставляем около 1 миллиона абонентских устройств в год! Сегодня мы представляем AEROHIVE NETWORKS – компанию, преобразившую представление о профессиональном Wi-Fi и гибридных корпоративных сетях!
14.05.2018 г.
26 апреля 2018 года в офисе компании RОТЕК состоялся бизнес семинар по революционным решениям AEROHIVE Networks для организации профессиональных, распределенных, интеллектуальных Wi-Fi сетей и решений SD-WAN. 
03.05.2018 г.
На выставке СВЯЗЬ2018 компания ROTEK представила инновационное оборудование компании AEROHIVE Networks, производителя оборудования и решений профессионального распределенного интеллектуального Wi-Fi и SD-WAN. 
Архив новостей
Подписаться
Поиск

Авторизация

Логин Пароль
Главная > Публикации > 80 ГГц - выбор сегодня для сетей завтрашнего дня

80 ГГц - выбор сегодня для сетей завтрашнего дня

"Вестник связи"
№ 1 '2014
Ежемесячный научно-технический журнал

 

М. АЛИВЕРТИ, менеджер по маркетингу компании SIAE Microelettronica

Экспоненциальный рост трафика данных

Рынок высокоскоростной сетевой инфраструктуры постоянно стремится угнаться за экспоненциальным ростом потоков данных, потребляемых современными мобильными (3G/4G) и фиксированными (Wi-Fi, DSL, Fiber) сетями широкополосного доступа. Эта тенденция подкрепляется бурно растущим числом пользователей планшетов, смартфонов, ТВ приставок, медиа-центров, домашних серверов и прочих "подключенных" устройств. Скоростной доступ в Интернет, сетевой обмен файлами, социальные сети и службы просмотра видео в реальном времени (Youtube, Netflix, Hulu и т. д.) - вот лишь некоторые примеры источников мощных IP-потоков по запросам пользователей, которые сидят дома, находятся на работе или едут в транспорте.
 
При рассмотрении данных статистики интернет-трафика в сетях операторов мобильной и фиксированной связи и сектора ManagedIP(включая IPWAN-потоки от корпоративных пользователей, каналы IPTVи VoD) оказывается, что за прошедшие 5 лет объем глобального IP-трафика увеличился более чем в 4 раза, а в ближайшие 5 лет ожидается трехкратный его рост. В общей сложности прогноз среднегодового темпа роста (Compound Annual Growth Rate, CAGR) объемов передаваемых данных за 2012 - 2017 гг. составляет 23 %.
 
Табл.1
 
Из материалов Cisco VNI можно заключить, что наибольший рост приходится на мобильных операторов: судя по прогнозу, к 2016 г. трафик мобильных устройств обещает превысить трафик устройств фиксированной связи. К 2017 г. на проводные устройства будет приходиться 45 % суммарного IP-трафика, в то время как большая часть (55 %) перейдет на мобильные устройства. Для сравнения, в 2012 г. основная доля IP-трафика, 59 %, приходилась на проводные устройства.
 
Табл.2
    
 
Столь быстрый рост объемов мобильного трафика объясняется увеличением как скорости на одного пользователя, так и их числа. В результате услуга мобильного Интернета дешевеет, становится доступнее для большей части населения, и темпы роста мобильного трафика выходят на новый виток. К настоящему моменту мобильный телефон есть практически у каждого жителя Земли, а последние прогнозы наглядно иллюстрируют, что в 2014 г. число смартфонов превысит общую численность населения Земного шара.
 
Обратимся к пользовательскому трафику:
 в 2012 г. на смартфон приходилось в среднем 340 Мбайт в месяц, а к 2017 г. прогноз обещает уже 2,7 Гбайт, т. е. почти в 20 раз больше!
 
Табл.3  Пользовательский трафик, Гбайт в месяц
 
Вот некоторые из основных двигателей роста среднестатистического потребления трафика:
  • по мере увеличения скорости мобильного подключения растет битовая скорость мобильного контента. В структуре трафика начинает преобладать видео высокой четкости (HD), и, как ожидается, доля потокового контента будет и далее расти быстрее остальной его части;
  • смещение в сторону просмотра видео через Интернет (Video on Demand, VoD) затрагивает мобильные сети в той же мере, что и фиксированные. Объем видеотрафика может существенно возрасти, в то время как общее время просмотра видео будет оставаться неизменным, либо изменится незначительно;
  • по мере роста емкости мобильных сетей и увеличения числа пользователей с несколькими мобильными устройствами пакеты услуг операторов мобильной связи становятся сравнимыми по скорости и доступности с пакетами услуг фиксированной связи. Это способствует постепенному вытеснению фиксированного широкополосного доступа мобильным, особенно в регионах с высоким присутствием мобильных операторов;
  • с совершенствованием мобильных сервисов возрастает средняя длительность подключения устройства к сети, и можно предположить, что также увеличится и число активных минут на одного пользователя. Однако увеличение мобильного трафика нельзя полностью отнести к его миграции из сетей фиксированного доступа. Существуют и продолжают развиваться "чисто мобильные" виды сервисов, такие как определение местоположения и навигация, мобильные игры, мобильные банковские и коммерческие приложения и т. д.
Очевидно, что успешное внедрение высокоскоростных современных технологий мобильного доступа 3G,4G/LTEневозможно без создания соответствующей сетевой инфраструктуры. Чтобы поддержать экспоненциальный рост пользовательского трафика и предотвратить текучесть мобильных абонентов, операторы вынуждены вкладывать средства в развитие современной скоростной транспортной (или опорной) сети. При выборе той или иной транспортной технологии и производителя на первый план выходят такие показатели, как:
  • высокая пропускная способность, чтобы удовлетворять постоянно растущие потребности в объемах трафика;
  • низкая стоимость в пересчете на бит данных для снижения капитальных затрат (CAPEX);
  • быстрая и недорогая инсталляция оборудования для снижения эксплуатационных расходов (OPEX).

 

Почему миллиметровый диапазон (80 ГГц)?

Лучше, чем оптика. В настоящее время на рынке представлено оборудование РРЛ миллиметрового диапазона практически всех ведущих производителей. При рыночной стоимости, составляющей лишь часть от стоимости прокладки оптической линии или ее аренды, интервал РРЛ миллиметрового диапазона обеспечивает пропускную способность, близкую к пропусканию оптического канала. Оператор получает высокоскоростной (2,5 Гбит/с и выше), экономичный и надежный (99,999 %) канал для дальности порядка 3 км.
Рис.1. Распределение по скоростям, частотным диапазонам и дальностям
 
По сравнению с другими технологиями для гигабитных скоростей каналы 70/80 ГГц предоставляют единственное решение, гарантирующее высокую степень надежности (коэффициент готовности операторского класса 99,999 %) при низких капитальных вложениях. Сравнительно невысокая стоимость технологии для опорных сетей может полностью изменить бизнес-модель компаний-поставщиков на рынке радиорелейного оборудования и решений доступа. Очевидно, влияние также скажется на бизнес-модели провайдеров коммуникационных услуг, которые смогут получить дополнительную прибыль от снижения затрат на сетевую инфраструктуру.
 
Широкий спектр. Большинство частотных диапазонов от 2 до 40 ГГц, лицензируемых и не лицензируемых, заняты достаточно плотно и продолжают уплотняться, что приводит к снижению качества сервисов и вероятности возникновения перебоев. Более того, для дальнейшего увеличения пропускной способности радиоканала требуется большая полоса частот. Осознавая это, частотные регуляторы во многих странах, в том числе и в России, выделили частотный диапазон миллиметровых волн для использования в радиорелейных линиях связи без необходимости получения лицензий (частотных разрешений) в каждом конкретном случае.

Рис. 2. Использование радиочастотного ресурса

В традиционных технологиях РРЛ используется ширина канала до 56 МГц, что ограничивает пропускную способность канала Ethernet значениями порядка 360 Мбит/с. Для увеличения пропускания до 1 Гбит/с спектральную полосу понадобилось бы расширить до 156 МГц. Однако каналы с такой шириной отсутствуют в лицензируемых диапазонах частот.
Выделенные в настоящее время миллиметровые диапазоны 60, 70, 80 и 90 ГГц открывают в общей сложности 19 ГГц спектра радиочастот, что делает идеальным их использование для высокоскоростных каналов передачи данных. Для сравнения, в диапазонах от 2 до 6 ГГц ширина полосы, доступной для построения каналов "точка-точка", не превышает 0,5 ГГц.
В современных городах занятость лицензируемого спектрального ресурса настолько высока, что оператору подчас проблематично получить разрешение даже на полосу 7 МГц. В частотном же диапазоне E(70/80 ГГц) выделенные для использования полосы 5+5 ГГц позволяют сделать канал настолько широким, что его пропускная способность достигает 1 Гбит/с даже при низких схемах модуляции. В настоящем поколении оборудования, использующем 4 и более уровней модуляции, пропускная способность при той же ширине канала возрастает до 2 и более Гбит/с.
 
Экономичный интервал РРЛ с типовой дальностью 3 км. В современном мире, насыщенном оптическим волокном, наиболее дорогостоящим сегментом является "последняя миля" оптической сети доступа. РРЛ миллиметрового диапазона предоставляют альтернативное решение для высокоскоростных соединений в черте города (3 км), сравнимое по производительности с оптико-волоконным, но более экономичное и быстрое в развертывании.
 
Условия распространения радиоволн миллиметрового диапазона, аналогичные традиционным диапазонам РРЛ (38, 42 ГГц).

Рис. 3. Спектральная зависимость затухания радиоволн в атмосфере

Для радиоволн диапазона Е (71 - 76/81 - 86 ГГц) величина затухания, вызванного пиком поглощения кислорода (O2), составляет менее 0,5 дБ/км. С точки зрения распространения радиоволн Е-диапазон аналогичен диапазонам частот 38/42 ГГц, и ему соответствуют типовые дальности порядка нескольких километров (точные значения рассчитываются на основе ожидаемой интенсивности осадков и требований по надежности).
 
Малая вероятность интерференции. Антенны миллиметрового диапазона компактны и в то же время обеспечивают высокий коэффициент усиления. Благодаря чрезвычайно узкой ширине луча улучшаются условия для повторного использования частот, повышаются помехоустойчивость канала и его защищенность от несанкционированного перехвата и доступа к пользовательским данным. Узкий луч в сочетании с фирменными протоколами в радиоканале и компрессией данных делают канал связи миллиметрового диапазона гораздо более защищенным, чем, например, беспроводные каналы на базе стандартов 802.11.  В табл. 4 обобщаются основные достоинства диапазона 80 ГГц для создания опорных сетей.

Табл. 4  Основные достоинства диапазона 80 ГГц

 Решения на основе РРЛ диапазона 80 ГГц могут найти применение в различных приложениях, где требуются оптимальное соотношение между стоимостью, с одной стороны, и скоростью и надежностью, с другой. В числе таких приложений:

  • удаленный доступ к хранилищам данных;
  • оперативный канал связи при чрезвычайных ситуациях;
  • резервный канал доступа, или резервирование сетевых каналов;
  • расширение локальной сети;
  • Metropolitan Area Networks (MAN);
  • обеспечение безопасности в частном и бизнес-секторах.
 

SIAE ALFOplus80

 
SIAE Microelettronica- известная итальянская компания, на протяжении более 60 лет поставляющая радиоэлектронное оборудование на мировой рынок. SIAEосуществляет полный цикл - разработку, проектирование и производство оборудования, включая микроэлектронные компоненты, при этом в компании традиционно большое внимание уделяется инновационным разработкам и поддерживается высокий технологический уровень производства. Благодаря этому выпускаемое оборудование успешно выдерживает конкуренцию на мировом рынке, и компания стабильно входит в число основных поставщиков радиорелейного оборудования для ведущих мировых операторов.
 
Она одной из первых приступила к освоению миллиметрового диапазона и наладила серийный выпуск радиорелейных станций 70/80 ГГц ALFOplus80. В начальных версиях оборудования поддерживалась фиксированная полоса пропускания 1 Гбит/с. Последняя модификация обеспечивает скорость 2,5 Гбит/с, что близко к пропускной способности оптических каналов связи. Среди особенностей этого оборудования можно выделить поддержку адаптивных схем модуляции и кодирования (ACM), адаптивной полосы пропускания РРЛ (MAB), фирменной технологии сжатия заголовков пакетов (Header Compression) и гарантированного качества предоставления сервисов (Quality of Service, QoS).  
 
Эффективный алгоритм сжатия пакетов: дополнительный выигрыш в скорости от 10 до 200 % в зависимости от используемого стека протоколов и длины пакетов. Адаптивный выбор модуляции от BPSK до 64QAM и помехозащитного кодирования (ACM) без внесения ошибок при переходах между уровнями.
Рис. 4. Эффективный алгоритм сжатия пакетов
 
QoS характеризует способность сетевого устройства классифицировать входящий трафик и осуществлять дифференцированную обработку пакетов независимо от среды передачи, будь то Ethernetили беспроводная LAN. Применение QoSделает передачу сетевых сервисов более качественной и предсказуемой благодаря:
  • снижению скорости потери пакетов (Hierarchical QoS);
  • обработке очередей и предотвращению перегрузок в сети;
  • приоритезации сервисов для различных типов трафика;
  • оптимизации разброса времени задержки пакетов (Packet Delay Variation, PDV);
  • заданию приоритетов трафика и сквозному (end-to-end) управлению качеством сервисов;
  • формированию среды передачи с наименьшей задержкой лучше чем в оптоволокне.
Все перечисленные функции находятся в соответствии с рекомендациям MEF 2.0.
 

Microwave Adaptive Bandwidth (MAB)

Использование адаптивной модуляции означает, что пропускная способность радиоканала перестает быть постоянной и, следовательно, может меняться во времени. При этом сопряженное с РРЛ оборудование, как правило, не получает информацию о состоянии канала и продолжает посылать на него пакеты даже в тех случаях, когда пропускная способность радиоканала уменьшается, а пакеты можно было бы перенаправить по другим (альтернативным) маршрутам. В результате радиоканал перегружается, а пакеты начинают теряться.
Чтобы избежать такой ситуации, SIAE Microelettronica совместно с CISCO разработала протокол, по которому радиорелейная станция при переходе на низкие уровни модуляции сообщает подключенным к ней устройствам об уменьшении пропускной способности радиоканала. Функция Microwave Adaptive Bandwidth, MAB (адаптивная пропускная способность РРЛ) успешно прошла испытания с оборудованием ведущих производителей сетевого оборудования и в настоящее время активно используется в сетях операторов.
 

Заключение 

В приведенном обзоре мы проиллюстрировали потребность рынка в эффективных и экономичных решениях для инфраструктурных сетей, особенно для опорных сетей мобильных операторов с экспоненциально растущим трафиком.
На коротких и средних дистанциях (3 км), характерных для интервалов между базовыми станциями и контроллерами, решения на основе миллиметрового диапазона (70/80 ГГц) дают существенный выигрыш в соотношении "цена/пропускная способность" по сравнению с оптическими линиями и традиционными РРЛ в лицензируемых диапазонах частот.
 
SIAE Microelettronica в числе первых освоила серийное производство радиооборудования миллиметрового диапазона. Осуществление полного цикла от разработки до производства, традиции по внедрению инновационных разработок и многолетний опыт работы с крупнейшими операторами позволили компании вывести на мировой рынок наиболее современную и продвинутую версию оборудования ALFOplus80HD.
SIAE Microelettronica предлагает полное решение для опорной Ethernet-сети, включая разработанную совместно с CISCO функцию Microwave Adaptive Bandwidth (MAB), которая позволяет оптимизировать работу сети в условиях использования адаптивной модуляции (ACM) и может применяться как в кольцевых, так и разомкнутых сетевых топологиях.
 
ЗАО "НПК Ротек" является авторизованным партнером и интегратором решений SIAE Microelettronica на территории России и стран СНГ. Компания имеет многолетний опыт по поставке оборудования РРЛ и комплексных решений для крупнейших операторов мобильной и фиксированной связи.
Компания осуществляет полный цикл работ по подготовке, пусконаладке и сервисной поддержке сетевого оборудования и зарекомендовал себя как надежный и качественный бизнес-партнер на отечественном рынке телекоммуникаций.
Продукты Сервис Решения