Qualità della percezione in reti eterogenee. HetNet - reti eterogenee (reti eterogenee). Definizione precisa dei luoghi in cui sono necessarie piccole stazioni base
La coesistenza di diverse tecnologie di rete (cavo coassiale, doppino intrecciato (10.100 e 1.000 Mbps)) pone il problema del loro utilizzo congiunto in un'unica rete. A tale scopo, viene utilizzato un nuovo tipo di dispositivi di rete: switch (Switch Ethernet).
Le LAN strutturate sono costruite utilizzando switch per gruppi di lavoro, ovvero dispositivi con 12-24 porte 10Base-T e 1-2 porte 100Base-T. Tali switch forniscono un accesso ad alta velocità, senza attendere che ciascun client condivida le risorse.
È possibile aumentare il numero di workstation nella rete utilizzando hub in pila. Allo stesso tempo, possono essere combinati sia tramite dispositivi di controllo comuni che in catena. Il vantaggio della seconda soluzione è una maggiore affidabilità. Indirizzi MAC - indirizzi degli adattatori di rete (Media Access Control). (10+100) - designazioni dell'interruttore.
L'ulteriore sviluppo della tecnologia Switch Ethernet ha portato alla nascita di switch che consentono di collegare alla porta workstation che operano sia a 10 Mbps che a 100 Mbps. Ciò si ottiene utilizzando il meccanismo Auto-Negotiation (negoziazione) o Auto-Sensive. Gli switch 10/100 possono essere utilizzati come switch per gruppi di lavoro o da soli. Il loro vantaggio è la capacità di trasmettere dati solo alla porta specificata, senza bloccare il mezzo di trasmissione.
Tabella degli indirizzi interni:
| Indirizzo | Porta |
| UN | 1 |
| B | 2 |
| C | 3 |
| D | 4 |
Inoltre, ogni porta dello switch ha il proprio buffer di memoria e la propria tabella degli indirizzi (indirizzi MAC) con cui può interagire. Ciò limita il numero di WS (dominio di collisione) a cui la workstation invia i pacchetti broadcast.
A causa delle somiglianze tra hub e switch, gli switch 10/100 sono talvolta indicati come hub commutati.
SISTEMI DI CONTROLLO AUTOMATIZZATI
RETI DI COMUNICAZIONE ETEROGENE IN RETE
MONITORAGGIO
Olimpiev AA,
OJSC ricerca scientifica
Istituto Rubino,
Sherstyuk Yu.M., dottore in scienze tecniche, professore associato, JSC "Research Institute" Rubin ", [e-mail protetta]
Parole chiave:
sistema informativo, approccio orientato agli oggetti, automi ad apprendimento, automi finiti, grammatiche.
ANNOTAZIONE
Vengono prese in considerazione le tendenze generali nello sviluppo di sistemi di controllo della comunicazione automatizzati domestici e le tecnologie esistenti per la creazione di sistemi di questa classe. Vengono evidenziate le carenze degli approcci tradizionali alla creazione di modelli informativi, che sono alla base della costruzione di sistemi informativi e consistono nell'eccessivo accrescimento del contenuto e della struttura del modello di rappresentazione e memorizzazione delle informazioni.
Viene proposto un modello formale della rappresentazione oggettuale di una rete di comunicazione eterogenea, che consente di calcolare rapidamente lo stato integrale della rete di comunicazione e dei suoi elementi. La rete di comunicazione è rappresentata come un insieme di oggetti che interagiscono attraverso il passaggio di messaggi. Ogni oggetto è un'istanza di una classe ed è rappresentato come una macchina a stati con un comportamento arbitrariamente complesso. Il contenuto del modello è indipendente dalle tecnologie di trasmissione dei dati utilizzate nella rete e dalla composizione delle apparecchiature, il che lo rende in grado di adattarsi ai cambiamenti evolutivi della rete di comunicazione.
Come metodo per ottimizzare la raccolta dei dati di monitoraggio destinati ad aggiornare lo stato del modello a oggetti, è stato scelto un approccio basato su un sistema di automi ad apprendimento. Questo approccio consente di ottenere un'elevata efficienza nell'aggiornamento dello stato del modello a oggetti in assenza di informazioni sull'infrastruttura di rete adattandosi al tempo di risposta del sistema.
SISTEMI DI CONTROLLO AUTOMATIZZATI
introduzione
Nell'ambito della creazione di sistemi di controllo della comunicazione automatizzati (ACS) a livello operativo e tecnico, uno dei compiti più urgenti da risolvere è il compito di un'adeguata visualizzazione delle informazioni di una rete di comunicazione controllata come oggetto di monitoraggio e controllo (OMC ). Il modello informativo, che funge da componente del sistema di supporto alle decisioni nel circuito di controllo, deve mostrare la composizione, le connessioni e le caratteristiche degli elementi delle armi di distruzione di massa che meglio corrispondono allo stato attuale delle armi di distruzione di massa e dei suoi componenti.
Attualmente sono noti approcci alla rappresentazione di reti di natura simile (vedi, ad esempio, ), ma la dimensione delle rappresentazioni risultanti è estremamente elevata. Inoltre, la contabilità statica di tutti gli elementi della rete non è consigliabile, poiché richiede un'elevata intensità di risorse e duplicherà i dati che possono essere ottenuti dagli strumenti di monitoraggio tecnologico.
Un ostacolo alla creazione di un modello adeguato di una rete di comunicazione è l'incoerenza esistente dei modelli concettuali e informativi dei livelli di gestione tecnico-operativi e tecnologici, che consiste nel fatto che a livello tecnologico gli elementi della rete di comunicazione sono rappresentate dalle loro basi informative gestionali (Management Information Block - MIB), che tengono conto delle loro specificità in termini di implementazione software e/o hardware, ma in termini di caratteristiche operative e tecniche degli elementi della rete di comunicazione dovrebbero essere “nascoste” dall'utente: il livello di rete comporta il funzionamento con concetti comuni per apparecchiature dello stesso tipo con MIB diversi.
Considerando che il livello tecnologico durante la creazione di un sistema di controllo automatizzato è oggettivamente dato e invariato, il problema generato dalla contraddizione indicata non può essere risolto nell'ambito del modello informativo "contabile" - deve essere integrato con una sorta di formalismo computazionale , che può essere un modello di rappresentazione di oggetti.
Modello oggetto formale
rappresentazioni della rete di comunicazione
L'essenza del formalismo computazionale della rappresentazione dell'oggetto delle moderne reti di comunicazione può essere definita come segue:
1). Il concetto centrale del modello è il concetto di un oggetto - un'entità astratta caratterizzata dai suoi parametri e comportamento:
o=
Il parametro di stato dell'oggetto può assumere un valore da un set fisso - ("normale", "incidente", "avvertimento", ...).
2). Sull'insieme degli oggetti esistono le seguenti relazioni:
"il tutto è parte del tutto" (Risa);
"fornitore - consumatore" (Ruse);
"interazione" (Rcon). Sd = (O, Risa, Rcon, Ruse),
dove Sd è una mappatura di un insieme di relazioni su un insieme di oggetti.
3). Ogni oggetto è un'istanza di qualche classe. Le classi formano una gerarchia con la possibilità di ereditare parametri e metodi.
V o e O 3 cl e CL: o => cl, dove CL è l'insieme di tutte le classi.
4). Fondamentalmente, le classi e i loro oggetti corrispondenti possono essere suddivisi condizionatamente in tre gruppi:
"terminatori" - nodi di rappresentazione grafica delle reti di comunicazione;
"connettori" - bordi della rappresentazione grafica delle reti di comunicazione;
"aggregatori" - entità astratte - un'associazione logica di oggetti in un gruppo con la capacità di calcolarne lo stato integrale.
5). Un set di metodi oggetto ha una mappatura per i messaggi di input.
I messaggi di input includono: creazione/eliminazione oggetto; creare/cancellare relazioni tra oggetti; cambiare lo stato degli oggetti interagenti; modificare i valori dei parametri dell'oggetto (compresi i parametri di funzionamento calcolati dai dati di monitoraggio).
6). L'oggetto è considerato come una macchina a stati in grado di ricevere messaggi e, in base ad essi, modificare il proprio stato e/o generare messaggi. Le regole per la transizione e la generazione dei messaggi possono essere arbitrariamente complesse.
Il funzionamento dell'automa può essere scritto come segue:
st (tm) = v (x, st(ti)), (y) = φ (x, st(ti)), dove st è lo stato dell'automa; x - messaggi di input, y - messaggi di output; x,y con S, dove S è l'insieme di tutti i possibili messaggi.
7). Il "gestore oggetti" funge da componente di supporto dell'ambiente informatico, che esegue le seguenti azioni:
creare ed eliminare oggetti;
analisi dei messaggi in arrivo e loro trasferimento agli oggetti di destinazione;
generare messaggi per creare/cancellare relazioni su oggetti;
formazione di messaggi che tengono conto delle relazioni sugli oggetti.
Il "gestore oggetti" può essere rappresentato come un automa pushdown:
^o (Q cho, GM, Gin, Gotta, G, Ib),
dove Gin, Gout con S sono rispettivamente le grammatiche dei nastri di ingresso e di uscita; ÃМ = Ã] con Ã2, Ã] con S, Ã2 = (
La mappatura G: Q x Gm x Gin ^ Q x Gm x Gout definisce un insieme di regole per le transizioni tra stati.
8). I messaggi che arrivano all'ingresso del "gestore oggetti"
HIGH TECH NELLA RICERCA TERRA SPAZIALE
SISTEMI DI CONTROLLO AUTOMATIZZATI
Gli allarmi possono essere generati in risposta ad uno dei seguenti eventi:
cambiare lo stato di un oggetto;
modifica delle informazioni sull'account;
rilevazione di eventi significativi a livello di elementi di rete.
9). Lo stato della rete viene aggiornato dal gateway di interazione tra i mezzi dei livelli tecnologico e tecnico-operativo sulla base di un insieme di eventi significativi che si verificano nell'ambiente di monitoraggio.
L'insieme degli eventi significativi in un arco di tempo D/ a livello di elementi di rete può essere rappresentato come segue:
U(D) = DVshv(S) e UA(D), dove Dbshv è la dinamica dei parametri M1V, UA(D/) è l'insieme delle influenze esterne sugli elementi della rete, D1=/k-/k-1 è l'intervallo di tempo tra i sondaggi significa monitoraggio tecnologico.
DVShv(D0 = 1DP „№, dove m = , N = - insieme di tutti gli elementi di rete, r = , /p - numero di classi di apparecchiature, ng - numero di istanze di questa classe.
D = Sch.est, j=))
dove tw(D/) è il tempo di polling minimo consentito del >esimo elemento di rete, f è la frequenza di polling dell'elemento di rete mediante monitoraggio tecnologico, Yj è il numero di influenze esterne sul jesimo elemento di rete.
Si consiglia di risolvere il problema di ottimizzazione D/ utilizzando automi ad apprendimento, il cui funzionamento può essere rappresentato come:
AM = (W C, 2, X, Zo, DO), dove W = (^1, m2, ... mp) è il vettore di memoria, C è la matrice di penalità, 2 è l'operatore di controllo casuale, X è il controllo vettore, X \u003d 2 (X-b DX), X \u003d<Д/, П>, O" = Ф(Пшв), - condizioni assegnate dal sistema o dall'operatore di livello superiore, DO, = Д^ь ДD(Xr-1), 2o).
Sulla base di U(D/), il gateway genera una serie di messaggi che arrivano al nastro di input dell'object manager.
Conclusione
Per la presenza dei meccanismi sopra descritti, il modello a oggetti può essere figurativamente considerato come una sorta di rete neurale, in cui uno stimolo esterno (informazioni contabili, dati di monitoraggio) porta alla creazione/cancellazione di oggetti e/o all'esecuzione di un processo smorzato di eccitazione dei neuroni che si propaga attraverso il modello informativo della rete - il processo di aggiornamento del modello informativo di stato.
Un risultato importante dell'utilizzo dei meccanismi descritti è la capacità di ottenere rapidamente informazioni sullo stato non solo di una singola apparecchiatura o di una linea di comunicazione, ma anche una valutazione integrale dello stato della rete di comunicazione nel suo insieme.
Letteratura
1. Grebeshkov, A. Yu Standard e tecnologie per la gestione delle reti di comunicazione [Testo]: Manoscritto. - M.: Eco-Trends, 2003. - 288 p.
2. Sherstyuk, Yu M. Architettura dei mezzi di gestione tecnologica delle telecomunicazioni [Testo] / Yu M. Sherstyuk,
V. D. Zaripov, M. D. Rozhnov, I. L. Savelyev // Tecnologie di telecomunicazione. - 2006. - Problema. 2. S. 33-40.
3. Sherstyuk, Yu M. Architettura e principali direzioni di sviluppo di un sistema di controllo automatizzato per un sistema unificato di informazione e telecomunicazione [Testo] // Tecnologie di telecomunicazione. - 2007. - Problema. 3.
4. Olimpiyev A. A. Unificazione della rappresentazione delle reti di comunicazione basata sull'approccio per oggetti [Testo] / A. A. Olimpiyev, M. D. Rozhnov, Yu. M. Sherstyuk // V St. 2007 (ISRR-2007)", San Pietroburgo, 23 ottobre -25, 2007: Atti del convegno. Sezione: Sicurezza informatica delle reti di telecomunicazione. - San Pietroburgo: SPOISU, 2008. S. 60-66.
5. Sherstyuk Yu.M. Proposta per risolvere il problema dell'aggiornamento dello stato di una rete di telecomunicazioni eterogenea [Testo] / Yu M. Sherstyuk, A. A. Olimpiyev // Problemi di elettronica radio. Ser. SOIU. - 2012. - Problema. 2. S. 5-10.
RETE DI COMUNICAZIONE ETEROGENE NEL SISTEMA DI MONITORAGGIO DELLA RETE
Istituto di ricerca JSC "Rubin", [e-mail protetta]
Sherstyuk Y., Doc.Tech.Sci., docente, JSC "Rubin" Research Institute, [e-mail protetta]
Nell'articolo sono alcune tendenze generali nello sviluppo dei sistemi di gestione della rete. Considerato l'approccio tradizionale alla creazione di tali sistemi.
Un modello formale di rappresentazione a oggetti di una rete eterogenea, che consente di calcolare rapidamente lo stato integrale della rete di comunicazione e dei suoi elementi. La rete di comunicazione è rappresentata come una band machine che interagisce tramite messaggistica.
Come metodo di ottimizzazione della raccolta dei dati per il monitoraggio, inteso ad aggiornare lo stato del modello, viene scelto un approccio basato su un sistema di automi di apprendimento. Questo approccio ci consente di ottenere un'elevata efficienza nell'aggiornamento dello stato del modello informativo nel
mancanza di informazioni sull'infrastruttura di rete. Parole chiave: sistema informativo, approccio orientato agli oggetti, automi ad apprendimento, automi finiti, grammatiche.
1. Grebeshkov, A 2003, "Standard e tecnologie di controllo delle reti di comunicazione", Mosca, 288 pagine.
2. Sherstyuk, Yu 2006, "Architettura dei mezzi di gestione tecnologica delle telecomunicazioni", Tecnologie delle telecomunicazioni, vol. 2, pp. 33-40.
3. Sherstyuk, Yu 2007, "Architettura e principali direzioni di sviluppo di un sistema di controllo automatizzato di un sistema di telecomunicazioni informatico uniforme", Tecnologie di telecomunicazione, vol. 3, pagg. 5-14.
4. Olimpiyev, A 2008, "Unificazione della rappresentazione delle reti di comunicazione sulla base dell'approccio per oggetti", V St. Conferenza interregionale di San Pietroburgo "Information Security of Regions of Russia-2007 (IBRR-2007), pp. 60-66.
5. Sherstyuk, Yu 2012, "Proposta secondo la soluzione del compito di aggiornamento di uno stato di una rete di telecomunicazioni eterogenea", Radiotronics Questions, vol. 2, pagg. 5-10.
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Rete di computer eterogenea- una rete informatica che collega personal computer e altri dispositivi con sistemi operativi o protocolli di trasferimento dati differenti. Ad esempio, una rete locale (LAN) che connette computer che eseguono sistemi operativi Microsoft Windows, Linux e MacOS è eterogenea. Il termine "reti eterogenee" viene utilizzato anche nelle reti di computer wireless, in cui vengono utilizzate diverse tecnologie per connettersi. Ad esempio, una rete wireless che fornisce l'accesso su una LAN wireless ed è in grado di fornire l'accesso passando al cellulare è anche chiamata rete eterogenea.
HetNet
Riferimento tecnologico HetNet spesso significa l'uso di diversi tipi di punti di accesso in una rete di comunicazione wireless. La WAN può utilizzare macrocelle, picocelle e/o femtocelle per fornire copertura in ambienti con vari tipi di terreno, che vanno da spazi aperti a edifici per uffici, abitazioni e spazi sotterranei. Gli esperti di telefonia mobile definiscono HetNet come una rete con interazioni complesse tra macrocelle, piccole celle e, in alcuni casi, elementi di rete WiFi: tutti questi elementi vengono utilizzati insieme per fornire una copertura piastrellata con capacità di trasferimento tra elementi di rete. La ricerca di ARCchart prevede che gli HetNet contribuiranno a guidare il mercato delle infrastrutture mobili, che ha un valore di circa 57 miliardi di dollari entro il 2017.
Semantica delle "Reti informatiche eterogenee" nelle telecomunicazioni
Da un punto di vista semantico, è importante notare che il concetto reti eterogenee può avere significati diversi nel campo delle telecomunicazioni senza fili. Ad esempio, può significare un paradigma di interoperabilità ben integrata e onnipresente tra diversi protocolli che utilizzano diverse aree di copertura (cfr. HetNet). In altri casi, ciò può significare una distribuzione spaziale non uniforme degli utenti o dei punti di accesso wireless (cfr Disomogeneità spaziale). Pertanto, l'uso del termine "reti eterogenee" senza contesto può creare confusione nella letteratura scientifica durante la revisione del lavoro di altri specialisti. In effetti, la confusione potrebbe aumentare in futuro, soprattutto alla luce del fatto che il paradigma "HetNet" può essere visto anche da un punto di vista "geometrico".
Guarda anche
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Letteratura
Un estratto che caratterizza una rete di computer eterogenea
Rostov nella campagna si è concesso la libertà di cavalcare non su un cavallo di prima linea, ma su un cosacco. Sia un intenditore che un cacciatore, si è recentemente procurato un affascinante Don, un cavallo giocoso grande e gentile, sul quale nessuno gli è saltato addosso. Cavalcare questo cavallo è stato un piacere per Rostov. Pensò al cavallo, al mattino, alla moglie del dottore, e mai una volta pensò al pericolo incombente.Prima che Rostov, entrando in affari, avesse paura; ora non provava il minimo senso di paura. Non perché non avesse paura di essere abituato al fuoco (non ci si può abituare al pericolo), ma perché aveva imparato a controllare la sua anima di fronte al pericolo. Era abituato, entrando in affari, a pensare a tutto, tranne a ciò che sembrava essere più interessante di ogni altra cosa: il pericolo imminente. Non importa quanto ci provasse o si rimproverasse di codardia durante la prima volta del suo servizio, non ci riuscì; ma nel corso degli anni ora è diventato evidente. Ora cavalcava accanto a Ilyin tra le betulle, strappando di tanto in tanto foglie dai rami che gli capitavano a portata di mano, a volte toccando con il piede l'inguine del cavallo, a volte porgendo, senza voltarsi, la sua pipa fumata all'ussaro che cavalcava dietro, con tale sguardo calmo e spensierato, come se stesse cavalcando. Era un peccato per lui guardare il volto agitato di Ilyin, che parlava molto ea disagio; conosceva per esperienza quello stato straziante di aspettativa di paura e di morte in cui si trovava la cornetta, e sapeva che nient'altro che il tempo lo avrebbe aiutato.
Non appena il sole è apparso su una striscia chiara da sotto le nuvole, il vento si è placato, come se non avesse osato rovinare questa affascinante mattinata estiva dopo un temporale; le gocce cadevano ancora, ma già trasparenti, e tutto taceva. Il sole uscì completamente, apparve all'orizzonte e scomparve in una nuvola stretta e lunga che si ergeva sopra di esso. Pochi minuti dopo il sole apparve ancora più luminoso sul bordo superiore della nuvola, lacerandone i bordi. Tutto si illuminava e scintillava. E insieme a questa luce, come se rispondesse, si udirono colpi di pistola davanti.
Rostov non aveva ancora avuto il tempo di riflettere e determinare fino a che punto fossero questi colpi, quando l'aiutante del conte Osterman Tolstoj salì al galoppo da Vitebsk con l'ordine di trottare lungo la strada.
Lo squadrone ha aggirato la fanteria e la batteria, che aveva anche fretta di andare più veloce, è scesa e, passando per un villaggio vuoto, senza abitanti, ha risalito la montagna. I cavalli iniziarono a salire, la gente arrossì.
- Fermati, pareggia! - il comando del divisionale è stato ascoltato in anticipo.
- Spalla sinistra in avanti, marcia a passo! comandato avanti.
E gli ussari lungo la linea delle truppe andarono sul fianco sinistro della posizione e si fermarono dietro i nostri lancieri, che erano in prima linea. A destra, la nostra fanteria si trovava in una fitta colonna: queste erano riserve; Sopra di esso sulla montagna, nell'aria limpida e pulita, al mattino, l'illuminazione obliqua e luminosa, proprio all'orizzonte, erano visibili i nostri cannoni. Colonne nemiche e cannoni erano visibili davanti oltre la conca. Nella conca si sentiva la nostra catena, già in azione e allegramente spezzata col nemico.
Rostov, come dai suoni della musica più allegra, si sentiva allegro nella sua anima da questi suoni, che non si sentivano da molto tempo. Trappola ta ta tap! - applaudì all'improvviso, poi velocemente, uno dopo l'altro, diversi colpi. Tutto tacque di nuovo, e di nuovo sembrarono scoppiettare i cracker, sui quali qualcuno camminava.
Gli ussari rimasero per circa un'ora in un posto. Il cannoneggiamento è iniziato. Il conte Osterman e il suo seguito cavalcarono dietro lo squadrone, si fermarono, parlarono con il comandante del reggimento e si diressero verso i cannoni sulla montagna.
Dopo la partenza di Osterman, si udì un comando dai lancieri:
- Nella colonna, schierati per l'attacco! “La fanteria davanti a loro si raddoppiò in plotoni per far passare la cavalleria. I lancieri partirono, ondeggiando con le banderuole delle loro cime, e al trotto scesero verso la cavalleria francese, che apparve sotto la montagna a sinistra.
Una rete eterogenea è costituita da sottoreti che operano con standard diversi, utilizzando tecnologie diverse. Allo stesso tempo, tutti formano un unico ambiente integrato, in cui viene fornita una transizione senza soluzione di continuità da una sottorete all'altra, impercettibile per l'utente. Cioè, una rete eterogenea funziona come un unico sistema.
Ericsson stima che entro il 2018 il 30% della popolazione mondiale vivrà in città e aree metropolitane, che occupano solo l'1% del territorio del pianeta. Questo 1% genererà il 60% del traffico mobile globale, che dovrebbe crescere di 10 volte rispetto al 2014. D'altra parte, già oggi circa il 70% di tutto il traffico dati viene generato indoor. Confrontando queste due tendenze, diventa chiaro che i requisiti di larghezza di banda della rete nelle grandi città stanno crescendo rapidamente, così come le aspettative dei consumatori in merito alla velocità e all'affidabilità del trasferimento dei dati. Le società di telecomunicazioni si trovano di fronte alla sfida di creare reti che siano integrate a vari livelli, combinando standard e tecnologie diversi, garantendo una transizione senza soluzione di continuità da uno standard all'altro, da una tecnologia all'altra. Tali reti non dovrebbero solo combinare diversi standard (dal GSM all'LTE), ma anche fornire piena interazione tra diversi livelli di rete, nonché reti costruite su diverse tecnologie di accesso radio. Sono queste reti che sono chiamate eterogenee.
"Tutte le reti dall'avvento delle stazioni base di varie capacità (macro-micro-pico) e vari standard (2G-3G-4G) sono di fatto eterogenee", afferma Eduard Ilatovsky, uno dei massimi esperti nella pianificazione e nello sviluppo della rete radio di VimpelCom. "Nel tempo, questo concetto è stato trasformato e ora reti eterogenee significano un livello completamente diverso di integrazione e interazione di vari standard e livelli di rete rispetto a 10-15 anni fa".
Come uno dei progetti più significativi e complessi di una rete eterogenea, Megafon chiama la costruzione di infrastrutture in preparazione dei Giochi Olimpici di Sochi. “In una piccola area del Parco Olimpico era necessario servire gli abbonati nei grandi stadi, nel parco stesso c'erano sempre assistenti, ospiti e partecipanti alle Olimpiadi. Tutto questo era collegato alla rete nel resto della città, fornendo transizioni senza soluzione di continuità quando si entrava nel Parco Olimpico e si tornava alla città", afferma Alexander Bashmakov, direttore delle infrastrutture di MegaFon. "Un tale frammento della rete ha fornito un'esperienza inestimabile agli ingegneri dell'azienda, tanto che sezioni simili della rete sono apparse in altre città, principalmente nelle due capitali".
Le reti eterogenee non si limitano a consentire agli operatori di aumentare la capacità della rete per soddisfare i requisiti degli abbonati. Tali soluzioni sono anche le più convenienti, in quanto consentono agli operatori di risolvere problemi locali senza reinvestire nello sviluppo della macrorete.
Costruzione di reti eterogenee
Oggi qualsiasi grande città può servire da esempio di rete eterogenea. Gli specialisti di Ericsson dividono il processo di creazione di reti eterogenee in tre fasi: miglioramento a livello macro, densificazione a livello macro e introduzione di livello micro (aggiunta di piccole celle).
Il modo più conveniente è quello di aumentare la capacità delle stazioni base già costruite, poiché i siti sono una delle principali voci di costo nella costruzione di una rete. Inoltre, tali soluzioni consentono di risparmiare tempo, poiché non è necessario cercare un luogo per individuare nuove stazioni. È possibile apportare miglioramenti alla rete esistente aggiungendo nuove bande di frequenza, utilizzando nuove tecnologie radio nella banda inferiore dedicata, introducendo LTE e utilizzando varie soluzioni di diversità di ricezione e trasmissione e migliorando a livello di programmazione le prestazioni delle reti di accesso radio.
Ericsson stima che oggi la tecnologia HSPA abbia ancora il potenziale per aumentare la capacità e la velocità dati media disponibile per gli abbonati, fornendo al tempo stesso un'elevata affidabilità della connessione e una buona qualità della voce. Pertanto, migliorando la macro rete HSPA, senza aggiungere la tecnologia LTE, è possibile aumentare la sua capacità di 4 volte (con 4G, questa cifra aumenta di 10 volte).
Il passo successivo per aumentare la capacità della rete è la compattazione a livello macro. Qui, le strategie degli operatori sono in gran parte determinate dai requisiti normativi di un particolare mercato. Ad esempio, in Nord America, la distanza tra le stazioni base della macrorete non dovrebbe essere inferiore a 700 metri, mentre in Asia orientale ed Europa questa cifra spesso non supera i 200 metri. Ad oggi, i produttori offrono apparecchiature con requisiti ridotti per la densità di posizionamento (150-200 metri), che offre il raggiungimento della compattazione della macrorete di oltre 10 volte.
Dopo che le possibilità di compattazione della macrorete sono esaurite, gli operatori affrontano il compito di installare micro-stazioni di base nei luoghi di maggiore concentrazione di utenti e traffico: centri commerciali, stadi, stazioni ferroviarie e aeroporti. Particolarmente preoccupanti sono gli edifici in cui la copertura può anche essere scarsa a causa delle elevate perdite di penetrazione attraverso i muri, negli uffici o nei siti remoti dove la macrocopertura è molto scarsa. In questi casi, gli operatori installano stazioni base pico e femto che forniscono copertura locale e forniscono effettivamente capacità di rete dedicata per utenti specifici.
Quale soluzione per celle piccole sia adatta in una data situazione dipende da molti fattori: le condizioni per la propagazione di un segnale radio, la disponibilità di siti per il posizionamento di stazioni base, la disponibilità di canali di trasporto e la loro qualità.
Anna Koroleva, una delle maggiori esperte nello sviluppo di soluzioni di banda larga mobile Ericsson nel Nord Europa e nell'Asia centrale, sottolinea che l'introduzione di celle di piccole dimensioni consente anche di utilizzare in modo più efficiente la risorsa di frequenza a disposizione dell'operatore: “Con un adeguato coordinamento, non è necessario allocare una risorsa di frequenza per celle piccole, il che consente di servire una grande quantità di traffico utilizzando la stessa larghezza di banda e aumentare l'efficienza spettrale della rete nel suo complesso. Inoltre, anche la velocità di trasferimento dei dati al bordo della cella è migliorata, e quindi l'esperienza dell'utente.
Di norma, gli operatori installano piccole celle dello standard HSPA, perché il carico maggiore ricade sugli smartphone che operano in questo particolare standard, mentre il numero di dispositivi con supporto LTE è ancora ridotto (ed è improbabile che aumenti rapidamente nel prossimo futuro). Un altro modo per espandere la rete a livello micro è la costruzione di reti Wi-Fi integrate, che, oltre a migliorare la qualità della comunicazione, aumentano anche le prestazioni complessive della rete trasferendo parte del traffico mobile al Wi-Fi Rete Fi.
In Russia, il concetto di piccole celle non si è ancora diffuso a causa dei requisiti normativi, nonché delle difficoltà tecnologiche associate all'attuazione di tali progetti. Tuttavia, gli operatori sono convinti della necessità di sviluppare piccole stazioni base di diverse capacità e diversi standard per creare reti integrate multistrato. "Il nostro portafoglio ha una comprovata esperienza nell'applicare queste soluzioni a entrambe le macro reti per la pianificazione regolare della rete, a miglioramenti mirati della copertura per i clienti aziendali e persino all'ingresso nel mercato B2C con apparecchiature di copertura femto per piccoli uffici e uso domestico", afferma Eduard Ilatovsky di VimpelCom. "Quale degli sviluppi verrà implementato e in quale lasso di tempo dipende, prima di tutto, dalla domanda di determinati servizi sul mercato".
Selezione del fornitore
Considerando la struttura multilivello e multistandard di una rete eterogenea, viene in primo piano garantire la presenza continua di un abbonato in questa rete, indipendentemente dal fatto che sia connesso ad essa tramite una macrocella o una piccola cella, in quale standard funziona e quale tecnologia. "Man mano che la rete diventa sempre più eterogenea, la gestione del traffico, il bilanciamento del carico e la mobilità tra i diversi livelli della rete stanno diventando sempre più importanti", sottolinea Anna Koroleva di Ericsson. "Solo un approccio comune, applicato a tutti i livelli e le tecnologie, può raggiungere la continuità della rete e massimizzare l'efficienza delle risorse".
A questo proposito, sorge la domanda: è possibile raggiungere il coordinamento a tutti i livelli della rete utilizzando apparecchiature di diversi produttori? Logicamente, possiamo presumere che le reti mono-vendor siano più facili da integrare. Eduard Ilatovsky di VimpelCom conferma che l'interazione ideale è possibile solo in reti eterogenee costruite su soluzioni mono-vendor, tuttavia, è possibile l'uso di apparecchiature non principali per alcuni livelli di reti. Ciò non incide negativamente sulla qualità della macrorete, migliorando al contempo la qualità della comunicazione all'interno degli edifici o nei luoghi di concentrazione locale degli abbonati.
"Ad esempio, nelle reti Vimpelcom, le stazioni base di diversi standard possono provenire da diversi fornitori: rete 2G dal fornitore 1, rete 3G dal fornitore 2 e rete 4G dal fornitore 3, e nelle stesse reti, il livello pico / femto può essere organizzato su apparecchiature del fornitore 4", afferma Eduard Ilatovsky. - Questa soluzione è abbastanza reale e praticabile, tuttavia, per la corretta interazione di tutti i livelli e gli standard della rete, è necessario mettere a punto i parametri e disporre di un sistema di controllo della rete automatizzato basato su soluzioni di rete autoorganizzata, che è anche utilizzato attivamente nella rete VimpelCom.
Secondo lui, nel prossimo futuro VimpelCom prevede di passare da un modello a 3,5 fornitori a uno a due fornitori. Secondo Alexander Bashmakov, MegaFon costruisce anche reti sulle apparecchiature di vari fornitori e il suo collegamento è un compito tecnico separato che gli ingegneri dell'operatore devono affrontare.
In cammino verso il 5G
Lo sviluppo di reti eterogenee non solo consente di fornire la capacità e l'affidabilità delle reti dati mobili richieste oggi. Nonostante i requisiti tecnologici per le reti di quinta generazione siano previsti solo entro il 2020, è già evidente oggi che sarà possibile fornire le massime prestazioni richieste in termini di velocità, capacità e ritardi solo in una rete eterogenea, una dei cui elementi fondamentali saranno dei piccoli favi.
"L'evoluzione delle tecnologie esistenti, come LTE e nuovi tipi di accesso radio, farà parte del futuro sistema 5G flessibile e dinamico", afferma Anna Koroleva di Ericsson. – Supporterà l'integrazione interdominio e funzionerà in diverse tecnologie di accesso radio. In questo sistema sarà possibile una latenza molto bassa e la necessità di una maggiore capacità richiederà l'uso di bande RF più elevate rispetto a quelle attualmente in uso. E quindi siamo convinti che l'integrazione delle tecnologie e il coordinamento di più livelli, che sono al centro del concetto di reti eterogenee oggi, diventerà una piattaforma sostenibile per l'ulteriore sviluppo della rete e consentirà agli operatori di massimizzare il potenziale e sfruttare le opportunità del futuro tecnologie”.
Per gli utenti, la diffusa transizione verso reti eterogenee rimarrà invisibile. Non avrà bisogno di passare manualmente tra standard, punti di accesso e reti diverse. Il fornitore di servizi lo farà automaticamente.
Poiché la domanda di dati mobili supera ogni aspettativa, un'architettura di rete eterogenea con più bande di frequenza, diverse tecnologie di accesso radio e stazioni base con diverse aree di copertura è l'unica soluzione per far progredire gli operatori.
Nel campo delle telecomunicazioni sono ampiamente note statistiche allarmanti sulla domanda di trasmissione dati, soprattutto nei luoghi dove le persone sono più congestionate. L'elevata domanda sta costringendo gli operatori ad aumentare la densità delle stazioni base (BS) e aumentare l'efficienza spettrale attraverso MIMO (Eng. Multiple Input Multiple Output) e altre tecnologie LTE. Tuttavia, prima o poi, la possibilità di implementare nuove stazioni base raggiungerà il limite a causa dell'uso eccessivo della frequenza e dei costi elevati e la loro installazione diventerà impraticabile nelle grandi città. Pertanto, diventa necessario installare punti di accesso Wi-Fi, piccole stazioni base e altri elementi per "riempire le lacune" che insieme formano una rete eterogenea (HetNet).
Tecnologie chiaveHetNet
Uno dei compiti chiave è l'integrazione "seamless" (invisibile) di piccole stazioni base nella rete: la loro installazione può avere un impatto negativo sugli indicatori chiave di prestazione, come un calo della velocità di trasmissione a causa dell'interferenza tra macro e micro stazioni base.
Per scaricare macro BS sarà necessario un numero abbastanza elevato di piccole BS installate in luoghi affollati, tuttavia i requisiti per la loro implementazione e i costi potrebbero essere bassi a causa della somma della trasmissione già disponibile sul sito e dell'alimentazione incorporata forniture.
1. Definizione precisa dei luoghi in cui sono necessarie piccole stazioni base.
Le BS piccole sono efficaci per scaricare macro BS quando sono installate in luoghi affollati. Gli operatori possono creare mappe del traffico di rete raccogliendo informazioni circa l'ubicazione delle micro e macro BS, la quantità di traffico circolante e l'ubicazione dei terminali utente (UE) nella rete al momento. Date le dimensioni dell'area di copertura del micro BS, la precisione consigliata per la mappa del traffico è di 50 × 50 metri. Gli operatori possono valutare le prestazioni di una micro BS confrontando le mappe del traffico pre-implementazione e post-implementazione per contribuire a ulteriori ottimizzazioni in futuro.
2. Integrazione di micro BS.
L'acquisto di un sito completamente nuovo con molte attrezzature diventa costoso e inefficiente, richiedendo l'installazione di piccole BS su pali e pareti. Per raggiungere questo obiettivo, gli elementi di trasmissione, gli alimentatori e la protezione contro le sovratensioni possono essere integrati con tutto il resto in un comodo fattore di forma BS (sferico o rettangolare), non superiore a 8 kg (in modo che una persona possa installarlo facilmente).
3. Trasmissione flessibile.
La trasmissione è un problema serio quando si distribuisce micro BS. Per il suo riepilogo, è possibile utilizzare sia metodi fissi che wireless.
La fibra è il mezzo principale per le BS con instradamento di trasmissione fisso tramite connessioni point-to-point (P2P) o reti ottiche passive (xPON).
La connessione wireless di piccole stazioni base è più flessibile, ma meno affidabile. Le soluzioni tipiche per questo sono l'utilizzo di microonde a 60 GHz, LTE TDD, microonde eBand o connettività Wi-Fi, ognuno dei quali ha i propri vantaggi.
I 60 GHz senza licenza si dimostrano convenienti se si prevede una trasmissione a corto raggio e ad alto throughput; mentre l'uso di LTE TDD sarà efficace in ambienti senza linea di vista e il Wi-Fi sarà utile per fornire servizi a basso costo.
4. Sfrutta le opportunitàSON (reti auto-organizzate).
Per soddisfare la domanda di banda larga mobile nei prossimi cinque anni, il numero di piccole BS deve costantemente superare il numero di macro BS. La facilità di implementazione e manutenzione offerta da SON gioca un ruolo importante nella riduzione dei costi operativi a lungo termine.
Una micro BS auto-organizzante può scansionare automaticamente le condizioni del suo ambiente radio, per cui pianifica e configura automaticamente parametri come frequenza, codice di scrambling e potenze di trasmissione. Una BS tradizionale non può farlo, motivo per cui una micro BS con funzioni SON consente di risparmiare il 15% di ore uomo per la pianificazione della rete.
Inoltre, un tale micro BS può rilevare automaticamente i cambiamenti nell'ambiente radio; quando un'altra micro BS viene distribuita accanto ad essa, può ottimizzare automaticamente i parametri di rete. Per le reti tradizionali, l'ottimizzazione della rete è una parte fondamentale della manutenzione della rete. E quando diventa automatico, il costo del lavoro si riduce dal 10 al 30%.
5. Coordinamento di macro-micro BS
Uno dei principali vantaggi dell'architettura HetNet è che consente una crescita della capacità di rete incrementale e flessibile basata sulla domanda piuttosto che sulla previsione. Gli hotspot poco frequenti nell'area richiedono solo pochi micro BS e possono utilizzare le stesse frequenze allo stesso modo dei macro BS. Tuttavia, è necessario il coordinamento per ridurre le interferenze tra di loro. Quando la quantità di traffico in un hotspot aumenta e viene implementato un numero sufficiente di micro BS, gli ingegneri possono allocare in modo flessibile i vettori tra le micro BS per massimizzare la capacità.
Con le micro BS distribuite, il loro coordinamento con le macro BS aumenta il throughput complessivo della cella dell'80-130%.
Scenari di distribuzione
1. Interno
La pavimentazione interna è classificata per suddivisione (multipla o non) e in base alla dimensione della pavimentazione (piccola, media o grande). Una posizione tipica per BS con copertura da piccola a media e accesso multiplo sarebbe un edificio residenziale, supermercati, metropolitane e sale conferenze di medie dimensioni e altre aree con soffitti bassi, utenti in movimento e requisiti di capacità elevata. Questo tipo include le pico celle LTE e l'uso del Wi-Fi.
I grandi hotspot indoor multiutente includono grandi edifici per uffici, hotel e altri luoghi in cui vi è un'alta densità di utenti con una domanda elevata. Tuttavia, entrambi questi requisiti, sia la capacità che la domanda, devono essere considerati insieme, tenendo conto della disponibilità di ascensori e di un gran numero di piani (verticalmente, la copertura macro BS è spesso scarsa).
2. All'aperto
La copertura esterna rientra in tre categorie: piccoli hotspot indipendenti ("HotDot"), hotspot esterni ("HotLines") e grandi hotspot di zona ("HotZones").
In "HotDot" (bar) la domanda è elevata ma la copertura è piuttosto bassa e gli utenti sono per lo più sul posto. In "HotLine" la densità e la domanda di abbonati è elevata e la copertura è paragonabile a quella di una strada cittadina, con "HotLine" interagire attivamente con tutti i servizi e le attività commerciali su questa strada, che dovrebbe essere preso in considerazione quando si implementa "HotZone" si riferisce generalmente a grandi aree e altri luoghi pubblici in cui la densità e la domanda degli utenti sono elevate, ma solo in determinate circostanze, che molto spesso sono abbastanza prevedibile.
La copertura esterna può utilizzare microcelle LTE e le piccole celle della copertura interna dovrebbero principalmente integrare la copertura esterna, essendo utilizzate in combinazione con essa.
Conclusione
Le reti mobili del futuro avranno bisogno di capacità ed esperienza utente significative, e questo sarà raggiunto con HetNet. Micro BS dovrebbe essere collocato in luoghi di congestione di massa di persone e una grande quantità di traffico per scaricare macro BS. È necessario un coordinamento adeguato: macro e micro BS dovrebbero avere un'influenza minima l'una sull'altra. Qualsiasi micro BS deve integrare batterie, alimentatore e protezione contro le sovratensioni per ridurre al minimo i requisiti di spazio e i costi di implementazione. Una copertura interna ottimizzata di nuova generazione dovrebbe fornire un posizionamento flessibile e versatile della stazione base, un'espansione incrementale della capacità e capacità di assistenza remota. Alcuni scenari di implementazione sono già in atto e gli operatori devono ora adattarli alle proprie esigenze.
Preparato da: Romanshenkov N.O.