Mobile Backhaul для небольшого мобильного оператора / Хабр

Что же такое mobile backhaul?

Mobile Backhaul — это опорная сеть передачи данных связывающая базовые станции с функциональными элементами 2G/3G/LTE сети (контроллеры базовых станций и др.). А в случае LTE Mobile Backhaul также обеспечивает возможность соединения базовых станций напрямую между собой.

Введение

Данный курсовой проект предполагает планирование в нулевом приближении сети сотовой связи для следующих стандартов: GSM -900. Выполнение курсовой работы включает оптимальный выбор частотных каналов, расчет числа сот в сети и максимального удаления в соте абонентской станции (АС) от базовой станции (БС), расчет потерь на трассе прохождения сигнала и определение мощности передатчиков, расчет электропитания базовой станции, расчет надежности проектируемой сети сотовой связи, составление сметы капитальных вложений на проектирование сети сотовой связи на заданной территории.

Анализ требований к опорной сети

На первом этапе необходимо было понять каким требованиям должна отвечать опорная сеть и какое оборудование для этого должно быть использовано.

После анализа имеющихся у нас задач, было выяснено, что опорная сеть должна выполнять следующие функции:

1) Обеспечивать возможность изоляции различного типа трафика от базовой станции (сигнализация, управление, данные и др.)2) Обеспечивать возможность подключения корпоративных клиентов с использованием услуги L2VPN/L3VPN3) Обеспечивать необходимые показатели качества обслуживания (QoS)4) Обеспечивать возможность синхронизации базовых станций по IP (IEEE 1588)

Таким образом, учитывая эти требования, в опорной сети было решено развернуть технологию MPLS, которая позволяет реализовать поверх себя все (и даже больше) перечисленные функции.

Для построения Mobile Backhaul было выбрано оборудование компании Cisco Systems.Выбор был сделан с учетом следующих факторов:

1) Наш оператор имеет давние взаимоотношения с компанией Cisco Systems. Вся транспортная сеть построена на оборудовании данной компании.2) В технологической сети используется оборудование Nokia, которая является партнером Cisco Systems в части построения сетей для операторов связи.3)

Читайте про операторов: Как позвонить в Ирландию из России и из Ирландии в Россию

Задание на курсовой проект

В курсовом проекте требуется спланировать в нулевом приближении сеть сотовой связи в городе при следующих исходных данных:

1. Тип территории в зоне обслуживания

2. Используемый стандарт сотовой связи

3. Число абонентов в зоне обслуживания в тысячах человек – Мсети,

4. Площадь зоны обслуживания в км2 – Scети

Основное допущение при планировании сети сотовой связи в нулевом приближении состоит в том, что считаем распределение абонентов в заданной зоне равномерным, так что сеть состоит из множества одинаковых по размеру сот, которые будем условно представлять в виде правильных шестиугольников.

При выполнении курсовой работы требуется:

1) произвести оптимальный выбор частотных каналов;

2) рассчитать число сот в сети;

3) найти максимальное удаление в соте абонентской станции (АС) от базовой станции (БС),

4) рассчитать потери на трассе,

5) определить мощность передатчиков базовой станции.

6) рассчитать электропитание базовой станции

7) рассчитать надежность сети сотовой связи

Первый этап выполнения проекта

На первом этапе проекта должно быть найдено оптимальное решение по пп.1 – 3 выше приведенных требований. Начинать следует с выбора частотных каналов в соте. Вначале берут 1 канал, затем 2, 3, возможно и больше. Однако увеличение числа каналов чрезвычайно существенно влияет на оплату оператором их аренды.

Вместе с тем, с уменьшением числа каналов в соте возрастает число сот в сети и уменьшаются их размеры. Это удорожает развертывание и обслуживание сот. Минимальные размеры соты обычно определяет число допустимых хэндоверов. Поэтому для сетей GSM-900 радиус соты R должен быть не менее 1,1-1,4 км. (рисунок 2).

Так как в одном частотном канале GSM существуют 8 независимых физических каналов, то из табл. 1 определяем число каналов трафика.

Таблица 1

Определение числа каналов трафика

Число частотных каналов	1	2	3	4	5
Число физических каналов	8	16	24	32	40
Используют под каналы управления	1	2	2	3	3-4
Число каналов трафика	7	14	22	29	36-37

Подключение базовых станций

В нашем случае существует два типа подключения: подключения 2G/3G станций и подключение LTE станций

Проектирование сети

В настоящее время как у Nokia так и у Cisco Systems существует множество вариантов дизайна сети операторов связи. Основной проблемой в нашем случае являлось то, что все эти варианты планировались для больших операторов и никак не соответствовали нашим требованиям.

В частности Cisco предлагает для проектирования опорной сети Unified MPLS Mobile Transport Design Guide (находится в свободном доступе на сайте Cisco Community). В этом Design Guide есть несколько вариантов построения сети, минимальный из которых предусматривает ситуацию, в котором у Вас имеется «менее 1000 узлов доступа».

И даже этот вариант оказался большим для нашего оператора (первоначально планируется перевести на IP около 50 базовых станций с дальнейшим увеличением до 300-400). При этом несколько близлежащих базовых станций могут подключаться в один узел доступа.Таким образом в нашей сети можно рассчитывать максимум на 100-150 узлов доступа.

В связи с вышесказанным, мы приступили к упрощению предложенной Cisco схемой и адаптацией к нашим реалиям.В итоге получилось следующее:1) Опорная сеть будет состоять из трех уровней: доступ, агрегация и ядро (для больших решений Cisco использует 5 уровней).2)

На всей опорной сети будет настроен MPLS, вплоть до доступа. Это позволит реализовать весь необходимый нам функционал и обеспечить требуемый уровень обслуживания.3) Маршрутизация также будет дотянута до узлов доступа, что позволит передавать трафик между соседними базовыми станциями напрямую, минуя агрегацию/ядро.

В качестве узлов доступа были выбраны маршрутизаторы Cisco ASR901, позиционирующиеся как Cell Site Gateway.Преимуществами данных маршрутизаторов являются: относительно низкая цена, полный набор необходимых фунций, DC питание, низкое энергопотребление и большой набор сетевых интерфейсов.

В качестве узлов агрегации были выбраны коммутаторы Cisco ME3600X. На этих коммутаторах имеется по 24 оптических порта Gigabit Ethernet и два интерфейса 10 Gigabit, что позволяет передавать в ядро большие объемы трафика. Кроме этого эти коммутаторы хорошо поддерживают MPLS и все необходимые фунции.

В качестве ядра опорной сети выступают имеющиеся на данный момент Cisco 7609. Для них лишь были докуплены платы 10 Gigabit для обеспечения необходимой пропускной способности.

В итоге вырисовывается следующая схема:

Все узлы доступа подключаются полукольцом по 3-5 маршрутизаторов, что позволяет сэкономить дорогостоящие порты на коммутаторах агрегации и в то же время обеспечить резервирование в случае единичного отказа устройства или линка. Каждый из узлов агрегации подключается к каждому из узлов ядра, что также обеспечивает необходимый уровень резервированная.

Системы проектирования сетей, планирования и оптимизации — 2test

2TEST предоставляет готовые программные решения для радиопланирования, проектирования и оптимизации сетей беспроводной связи:

Автоматизированное частотное планирование и проектирование сотовых сетей на базе технологий LTE, LTE-A, GSM, CDMA;

Номинальное планирование сети: оптимальной емкости, покрытия, ключевых параметров производительности;

Планирование конфигурации и топологии сети, с учетом абонентской нагрузки;

Indoor и Outdoor оптимизация сети: системы для радиоизмерений и оптимизация внутри зданий и вне помещений, проведения тестирования и технического аудита функционирования сети;

Автоматизированное составление и оптимизация ЧТП-сети (частотного плана);

Глубокий анализ параметров работы сети мобильной связи в целях бизнес-аналитики.

2TEST — официальный дистрибьютор мировых производителей систем проектирования, планирования и оптимизации беспроводных сетей, таких как

TEMS

InfoVista

iBwave

Suntech S.A.

National Instruments

и других.

Fusion предоставляет операторам серверную платформу, способную агрегировать информацию о конфигурации сетей, статистику производительности и моделирование карт покрытия в реальном времени и в масштабах страны

Цель проекта

Как известно, в настоящее время многие операторы связи переводят свои опорные сети на IP.

Это связано с увеличением объемов потребляемого трафика, внедрением новых технологий, таких как VoIP, IPTV, LTE и др.

Переход на IP делает оператора очень гибким, позволяет без проблем наращивать пропускную способность и предоставлять новые сервисы.

Наш оператор не явился исключением и мы также начали проект по строительству Mobile Backhaul.