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:
1844
Просмотров:
1935
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.

Архитектура персональных сетей

Технология Web-навигаторов коренным образом меняет поведение пользователей. Произошел переход от эры персональных компьютеров к эре персональных сетей. Большие объемы потоков данных и новое распределение сетевого трафика, ставшие следствием этого ...

ТОРП и ГОСТ: строим сеть на решениях российских вендоров

Обзор решений отечественных производителей. Требования к сетям. Обеспечение миграции на российские продукты.

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 ...

План по SD-WAN. Российские сетевые решения готовы к внедрению

Почему SD-WAN — связующее звено между ИБ-продуктами? Работа с заказчиком: у ИТ есть ответы на все возражения. Экспертиза по SD-WAN в РФ: от проектирования до техподдержки

Фабрики в сети: как EVPN-VXLAN помогает предприятиям управлять данными

Что такое сетевая фабрика и EVPN-VXLAN? Преимущества и особенности сетевых фабрик? Опыт компании «Инфосистемы джет» в построении сетевых фабрик.

В зоне доступа. Как подключить гостя к корпоративному Wi-Fi и не стать жертвой кибератак

Подключение к внутренней сети — это лестница, а не дверь. Широкое покрытие Wi-Fi — широкие возможности для хакеров. Современные микрокомпьютеры подключаются незаметно, а вредят ощутимо

«Бояться новых подходов в ИТ — все равно что бояться дышать»: что такое Инфраструктура 3.0 и почему она неизбежно наступит

Какие технологии характерны для Инфраструктуры 3.0? За счет чего новый подход может быть выгоднее имеющейся инфраструктуры? Как хождение по граблям решает кадровый вопрос?

DevOps/NetOps заказывали? Автоателье для сетевиков

Что такое DevOps/NetOps? Объясняем на автомобилях. Когда компаниям необходимо DevOps/NetOps-решение? Как мы разрабатывали собственный продукт?

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?

Спасибо!
Ваш материал отправлен.
Мы с вами свяжемся
Предложить
авторский материал






    Спасибо!
    Ваш вопрос отправлен.
    Мы с вами свяжемся
    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