Особенности построения частных LTE-сетей
Сетевые решения Сетевые решения

Структура частных сетей. Частная LTE-сеть: роли операторов и ИТ-интеграторов.

Главная>Сетевые решения>Особенности построения частных LTE-сетей
Сетевые решения Тренд

Особенности построения частных LTE-сетей

Дата публикации:
03.04.2024
Посетителей:
0
Просмотров:
0
Время просмотра:
2.3

Авторы

Автор
Андрей Азов Ведущий эксперт по построению частных LTE-сетей компании «Инфосистемы Джет»

/ Структура частных сетей

 

/ Частная LTE-сеть: роли операторов и ИТ-интеграторов

Цифровая среда передачи данных с надежным соединением и высо­кой скоростью становится все бо­лее актуальной там, где нет условий для работы классических проводных сетей. Это могут быть открытые площадки по добыче полезных ископаемых со сложным рельефом, шахты или предприятия, которые находятся в труднодоступной или отдаленной местности. На помощь приходят частные беспроводные сети связи, которые исполь­зуются для подключения умных устройств, систем управления и видеоаналитики, а так­же для внедрения AR/VR-технологий. Зача­стую их строят с помощью беспроводных се­тей четвертого поколения — LTE (4G).

 

Частные сети сотовой связи стандарта LTE (Private LTE) изолированы от публичных мобильных сетей и используются для беспро­водной передачи данных, к примеру, вну­три производственных цехов предприятий. Они распределены между операторами со­товой связи, согласованы с их публичны­ми сетями и работают в диапазоне частот от 450 МГц до 2,6 ГГц. При строительстве частной сети стандарта LTE именно опе­ратор выделяет предприятию частоты, а также назначает стоимость их аренды, услуг по эксплуатации сети и технической поддержки оборудования.

 

Скорость приема и передачи данных в LTE-сетях позволяет транслировать с про­изводственных площадок видео в высо­ком разрешении, управлять беспилот­ным транспортом, использовать умные устройства и функцию радиосвязи MC-PTT (Mission Critical Push to Talk).

Частные сети сотовой связи обеспечи­вают внутри компании единый замкнутый контур для различных систем:

 

  • систем сигнализации и управления,
  • сетей голосовой связи,
  • систем позиционирования,
  • сетей передачи данных и др.

 

Такой подход защищает от внешнего воздействия трафик корпоративной сети и интегрирует ее с ранее установленными элементами ИТ-инфраструктуры.

 

Высокая пропускная способность част­ной сети сотовой связи позволяет заказчи­кам использовать на предприятии техноло­гичное оборудование и цифровые сервисы, повышающие качество продукции и ско­рость ее производства. Кроме того, это по­ложительно сказывается на безопасности производственных процессов и снижает потребность в участии в них человека.

 

«Высокая пропускная способность частной сети сотовой связи позволяет заказчикам использовать на предприятии технологичное оборудование и цифровые сервисы, повышающие качество продукции и скорость ее производства».

Андрей Азов

 

Строим частную сеть

 

Существует два способа построения сети LTE на предприятии: операторский и само­стоятельный. В первом случае компании необходимо арендовать частоты и обору­дование у оператора сотовой связи (Private LTE as a Service). До 2022 г. частные сети LTE строились преимущественно на оборудовании зарубежных вендоров, а сейчас используются комбинированные решения отечественного и иностранного производства.

 

Если компания решит строить частную LTE-сеть своими силами, то она должна будет са­мостоятельно закупать оборудование для ядра сети, базовые станции, сим-карты и оконечные устройства. В этом случае потребуется арендо­вать частоты у оператора сотовой связи.

 

Структура частных сетей

 

Теперь рассмотрим, как строятся частные сети с технической точки зрения. По своей струк­туре они делятся:

 

  • на изолированные, когда все эле­менты сети располагаются внутри контура предприятия;
  • распределенные, когда одна или несколько радиосетей подключены к удаленному ЦОД, в котором рас­полагается оборудование опорной сети и серверы бизнес-процессов компании.

 

Сеть сотовой связи состоит из четырех ком­понентов:

 

  • абонентские устройства с сим-картами;
  • радиосеть;
  • транспортная сеть;
  • опорная сеть.

 

К абонентским устройствам относятся всевоз­можные датчики, IP-камеры, беспилотный транс­порт (автоматический или с удаленным управле­нием), рации и прочее. Они позволяют выполнять бизнес-процессы компании через выделенную сеть связи. Помимо самих оконечных устройств, сюда же относятся и серверы в ЦОД, которые отве­чают за реализацию тех или иных сервисов и биз­нес-процессов компании через частную сеть LTE.

 

Радиосеть состоит из базовых станций, кото­рые располагаются на территории предприятия и обеспечивают сплошное бесшовное покрытие радиосигналом. Под бесшовностью подразумева­ется возможность получения сервиса передачи голоса или данных без его прерывания при пе­ремещении из зоны действия одного сектора ба­зовой станции в зону действия другого.

 

Базовая станция состоит из опоры (башня, столб, крыша и пр.), на которой размещаются антенны и приемопередатчики сигнала (RRU), аппаратной или термошкафа около опоры, где размещаются модуль цифровой обработки сиг­нала (BBU), модуль транспортной сети, модули питания и аккумуляторы. Исполнение базовых станций может быть как совмещенным (в одном корпусе находятся антенна + RRU или антенна + RRU + BBU), так и распределенным. Базовые станции работают на одной или нескольких частотах, выделенных оператором сотовой связи (владельцем частот).

 

У каждой БС есть от одного до трех сек­торов со своими направлениями излучения сигнала, которые имеют кодовое разделение и частичное пересечение. С одной стороны, это обеспечивает отсутствие помех и взаимной интерференции, а с другой ― бесшовность пе­рехода абонента (мобильность) и возможность резервирования при выходе из строя одного из секторов.

 

Сигналы, которые идут от базовой станции к абоненту и обратно, разделяются по времени передачи (Time Division Duplex, TDD) или по ча­стоте (Frequency Division Duplex, FDD). После то­го как сигнал от абонентского устройства был получен приемопередатчиком на БС и обра­ботан на цифровом модуле, его необходимо передать на ядро сети (или опорную сеть, Core Network). Для связи базовой станции и ядра строится транспортная сеть с резервирова­нием (топология «кольцо») на базе оптических или радиорелейных линий связи. Для упроще­ния построения релейных линий с точки зре­ния затрат и частотного спектра используется оборудование E-band, которое работает в нели­цензируемом диапазоне, а значит, не требует разрешения на использование частот (РИЧ).

 

В ключевые компоненты ядра сети входят:

 

  • MME (Mobility Management Entity) ― узел, отвечающий за мобильность абонентов;
  • HSS (Home Subscriber Server) ― сервер або­нентских данных;
  • SGW (Serving Gateway) ― сервер объединения пакетных данных от сети радиодоступа;
  • PGW (Packet Gateway) ― пакетный шлюз для маршрутизации трафика от абонентов;
  • PCRF (Policy and Charging Rules Function) ― платформа управления абонентскими сер­висами и тарификацией.

 

Ядро сети отвечает за мобильность або­нентов между базовыми станциями и досту­пом к сервисам (передача данных внутри се­ти, выход в интернет, передача SIP-трафика и пр.). Через ядро осуществляется стык с ИТ-ин­фраструктурой, серверами корпоративных бизнес-процессов и внешними сетями за пределами контура предприятия. Чаще ядро реализуется физически, обычно на тер­ритории заказчика, реже — виртуально, в облаке. Для обеспечения надежности вы­полняется его физическое или виртуальное резервирование.

 

Поверх всех систем (радио, транспорт и ядро) устанавливаются системы контроля и мониторинга (NMS, OSS), которые позволя­ют управлять сетью, отслеживать и устра­нять аварии на оборудовании, получать и анализировать статистику качественных показателей эффективности (КПЭ, KPI) ра­боты сети.

 

Частотами владеет оператор сотовой свя­зи, и, согласно закону, он должен контроли­ровать весь передаваемый трафик. Поэтому самый распространенный сценарий ― ког­да БС подключены к ядру предприятия, а система мониторинга расположена у опера­тора, предоставляющего доступ заказчику.

Частная LTE-сеть: роли операторов и ИТ-интеграторов

 

Технологию LTE используют все мобильные операторы «большой четверки». По данным аналитического агентства ONSIDE, в 2022 г. российский рынок частных LTE-сетей вырос до 1,5 млрд руб., что на 20% больше, чем в 2021 г. Один из ведущих игроков на рын­ке частных сетей LTE ― компания «МТС», которая занимает 37% рынка Private LTE в России.

 

Когда речь заходит о частных сетях со­товой связи, заказчики чаще всего вспоми­нают о мобильных операторах и считают, что строительство таких сетей — это исклю­чительно их история. Операторы сотовой связи берут на себя функцию внедрения и ввода в эксплуатацию частной сети LTE или предоставляют услугу выделенной сети сотовой связи под ключ. Однако сама по себе сеть Private LTE не представляет высокой ценности. В реальности заказчику необходима работа конкретных сервисов, возможности и специфика которых разли­чаются в зависимости от отрасли.

 

К примеру, в горнодобывающей про­мышленности и на производственных предприятиях часть технологических процессов автоматизируется при помо­щи датчиков и телеметрии. Это позволяет снимать минимальный спектр данных с работающего оборудования. Использова­ние частной сети LTE расширит диапазон возможностей и позволит применять ре­шения для проведения диагностического техобслуживания и ремонта оборудования, а также удаленно управлять производственными процессами.

 

Частичная цифровизация уже наблюда­ется и в сфере автотранспорта, где исполь­зуются системы видеоаналитики и цифро­вые датчики, собирающие данные о работе транспортных средств. Переход на частные LTE-сети позволит настроить обмен дан­ными между автомобилями или автобу­сами в реальном времени.

 

В здравоохранении врачи уже применяют мультимедийные решения для ком­муникации, а искусственный интеллект помогает им распознавать патологии на снимках и более точно ставить диагноз. LTE-сеть в крупном медицинском центре позволит в автоматическом режиме кон­тролировать состояние здоровья и прием лекарств пациентами.

 

Сейчас операторы из обычных провай­деров услуг сотовой связи трансформиру­ются во владельцев цифровых экосистем и берут на себя большую часть задач по по­строению частной сети LTE. Однако именно у системных интеграторов есть широкий спектр цифровых решений и опыт реали­зации сложных бизнес-задач заказчиков. При этом ИТ-компания не ограничена в вы­боре конкретной технологии и способна пред­ложить решение исходя из потребностей и возможностей предприятия.

 

Системные интеграторы могут провести независимую оценку выбора опе­ратора сотовой связи, на чьих частотах будет реализована сеть, рассказать о плю­сах и минусах частных сетей, а также вы­брать техническое решение с точки зрения стоимости владения (ТСО). У крупных ИТ-компаний есть разнообразный опыт внедрения и поддержки сетевого оборудо­вания, а в существующих реалиях рынка они смогли нарастить свои компетенции в области планирования, оптимизации и эксплуатации сетей сотовой связи.

Частичная цифровизация уже наблюдается и в сфере автотранспорта, где используются системы видеоаналитики и цифровые датчики, собирающие данные о работе транспортных средств.

Строительство частных LTE-сетей — поэтапный процесс. Мы подготовили чек-лист для тех, кто планирует строить частную сеть:

Тип услуг

Прежде всего необходимо понять, услуги ка­кого типа вы планируете реализовать поверх частной сети. От этого будет зависеть количество базовых станций, емкость и архитектура ядра сети.

Тип трафика

Вы будете принимать и передавать данные со станков в производственном цехе или со­бираетесь дистанционно управлять строи­тельной техникой с помощью видеотранс­ляции? Для разных типов трафика (use case) существуют свои сценарии построения, количество устанавливаемых базовых станций и настройки сети. Например, для систем управ­ления беспилотными машинами распределе­ние трафика на прием данных (downlink) и их отправку (uplink) настраивается в соотношении 50/50. Аналогичное распределение трафика подойдет для голосового сервиса MCPTT. Если же речь идет о сервисах видеоаналити­ки и трансляции потокового видео с десятков камер видеонаблюдения, то на отправку дан­ных будет приходиться 70% трафика, а на прием данных — всего 30%.

Площадь покрытия

Важно определить площадь покрытия будущей частной сети: территория одного закрытого цеха в несколько тысяч квадратных метров или предприятие размером в несколько гекта­ров? В первом случае (indoor) вам понадобится оборудование для построения сети с рас­пределенной антенной системой, выносными приемопередатчиками и централизованным расположением цифровых модулей базовых станций. Для больших открытых территорий (outdoor) обычно используют площадки клас­сического вида с антенно-мачтовыми сооруже­ниями и расположением оборудования каждой базовой станции в отдельном контейнере или термошкафу.

Местоположение

Доступность территории, на которой пла­нируется строить частную сеть, напря­мую влияет на бюджет проекта. Доставка оборудования и специалистов в трудно­доступные и отдаленные локации может увеличить общую стоимость.

Специальные требования

Если у вашей компании есть требование об обязательном использовании телеком­муникационного оборудования россий­ского происхождения (ТОРП), то в этом случае стоит рассматривать только оте­чественных производителей — например, «Триалинк» или Сколтех. Если такого тре­бования нет, подойдут любые доступные на российском рынке решения.

Что еще?

При построении частных сетей важно не только подобрать решения, которые будут максимально эффективно реа­лизовывать бизнес-задачи компании. Уже на начальном этапе стоит задумать­ся о вопросах сервисной поддержки, совместимости телеком-оборудования с другими частями ИТ-инфраструктуры компании и техникой оператора сотовой связи, а также о дальнейшем масштаби­ровании сети. Чтобы построить полноценную LTE- сеть, которая будет эффективно работать и выполнять задачи заказчика, необходим симбиоз мобильного оператора и ИТ-ком­пании. Телеком-оператор по-прежнему остается владельцем частотного ресурса, и без его участия реализовать частную сеть сотовой связи в России практически невозможно или как минимум затрудни­тельно. На долю системных интеграторов приходится реализация всех потребностей и бизнес-задач заказчика.

Уведомления об обновлении тем – в вашей почте

Открытые сетевые решения 1990-х годов

Я работаю в должности директора по информационным технологиям (ИТ) компании Sun Microsystems около 5 лет. В Соединенных Штатах это считается очень большим сроком, поскольку руководителям отделов ИТ приходится сталкиваться с проблемами весьма ...

Сетевые протоколы нового поколения

В 1972 году Робертом Каном была впервые высказана идея открытой сетевой архитектуры (см. ). В 1973 году появилась первая опубликованная версия протокола TCP. В 1980 году стек TCP/IP стал стандартом Министерства обороны США. 1 января 1983 года ...

Дополнение к руководству по информационной безопасности предприятия: как выбирать поставщика интернет-услуг

Данное Дополнение к Руководству по информационной безопасности предприятия (см. также Jet Info, 1996, 10-11 – прим. перев.) призвано служить для широкой Интернет-общественности контрольным перечнем при обсуждении вопросов информационной ...

«Прежним мир уже не будет»: в Москве открылся шоурум видео-конференц-связи

Какова начинка шоурума видео- и голосовых решений компании «Инфосистемы Джет»?

Создание сетевой инфраструктуры Интранет

Рост Интернет вызвал параллельный взрывной рост корпоративных Интранет-сетей, потенциал которых оценивается очень высоко. Однако мало кто задумывается о том, что нужно для их успешного построения.   Возрастающие бизнес-требования вызывают ...

Новый игрок на рынке сетевой безопасности

Появление новых брендов на рынке решений в области информационной безопасности далеко не редкость

Подводные камни большого рифа: поддержка сетей в новой реальности

Как изменились сервисные программы? С какими трудностями сталкиваются компании при внедрении российских решений? Интегратор vs вендор: как выбрать сервис-партнера?

Организация видеоконференций на базе цифровых систем передачи данных

Стандартные средства связи, такие как телефон, факс, электронная почта уже не могут удовлетворить возросшие потребности пользователей. Во многих отношениях более эффективное общение возникает тогда, когда можно видеть и слышать собеседника, ...

Зачем оператору связи CDN?

Уже более 10 лет Content Delivery Networks (CDN) вносят весомый вклад в работоспособность и эффективность доставки контента по интернету

Спасибо!
Вы подписались на обновления наших статей
Предложить
авторский материал





    Спасибо!
    Вы подписались на обновления наших статей
    Подписаться
    на тему







      Спасибо!
      Вы подписались на обновления наших статей
      Оформить
      подписку на журнал







        Спасибо!
        Вы подписались на обновления наших статей
        Оформить
        подписку на новости







          Спасибо!
          Вы подписались на обновления наших статей
          Задать вопрос
          редактору








            Оставить заявку

            Мы всегда рады ответить на любые Ваши вопросы

            * Обязательные поля для заполнения

            Спасибо!

            Благодарим за обращение. Ваша заявка принята

            Наш специалист свяжется с Вами в течение рабочего дня