Η εξέλιξη των δικτύων ασύρματης πρόσβασης προσφέρει δυνατότητα για υποστήριξη υψηλότερων ρυθμών μετάδοσης δεδομένων και επιτρέπει την παροχή νέων, προηγμένων ευρυζωνικών (IP-based) υπηρεσιών (π.χ., On-Line OTT TV, Multiscreen Video, HDTV, IPTV, video surveillance, VoD, interactive gaming, broadband internet), η οποία θα οδηγήσει σε σημαντική αύξηση της τηλεπικοινωνιακής κίνησης, ενώ παράλληλα εντάσσονται οι νέες απαιτήσεις των χρηστών για ευρυζωνική πρόσβαση παντού, υψηλή ποιότητα υπηρεσίας, φορητότητα/κινητότητα και τεχνολογική σύγκλιση.
Η αναγκαιότητα
Τεχνολογίες όπως οι LTE και LTE Advanced, είναι από τις αναδυόμενες τεχνολογίες κινητών επικοινωνιών οι οποίες μπορούν να ικανοποιήσουν την συνεχόμενη αυξανόμενη απαίτηση για υψηλότερες ταχύτητες. Πιο συγκεκριμένα, η τεχνολογία LTE βασισμένη στα τεχνολογικά θεμέλια της 3GPP οικογένειας κυψελωτών συστημάτων, η οποία περιλαμβάνει, το GSM, το GPRS, το EDGE, το WCDMA και το HSPA, τα οποία εξυπηρετούν σχεδόν το 85% του συνόλου των κινητών συνδρομητών, παρέχει το μονοπάτι για ομαλή μετάβαση σε υψηλότερες ταχύτητες και χαμηλότερους χρόνους αναμονής.
Φυσικά ο σκοπός δεν είναι θεωρητικός, αλλά καθαρά πρακτικός, αφού οι υψηλές ταχύτητες και η ευρύτερη δυνατή κάλυψη είναι οι παράμετροι που κάνουν ελκυστικές τις υπηρεσίες που ήδη λειτουργούν ή θα λειτουργήσουν, οι οποίες αντίστοιχα θα φέρουν τις ανάλογες προστιθέμενες αξίες, τροφοδοτώντας ένα κύκλο ανάπτυξης και υγιούς οικονομίας.
Το επόμενο λοιπόν βήμα που καλούνται να κάνουν οι operators –στην μετά φωνή εποχή- είναι να προχωρήσουν στη διάδοση της τεχνολογίας LTE (Long Term Evolution) που ήδη εμπορικά για λόγους μάρκετινγκ, λανσάρεται με την ονομασία 4G. Το LTE είναι σε θέση να ικανοποιεί τις αυξημένες απαιτήσεις για υψηλούς ρυθμούς μετάδοσης δεδομένων ακόμα και όρια μεταξύ γειτονικών των κυψελών. Επίσης, χάρη στην τεχνολογία MIMO και των έξυπνων κεραιών, οι χρήστες θα μπορούν να απολαύσουν καλύτερη ποιότητα υπηρεσίας σε σύγκριση με τα 3-3.5G δίκτυα.
Η βελτιωμένη φασματική απόδοση του LTE, σε συνδυασμό με την ευελιξία υλοποίησης, την απλουστευμένη αρχιτεκτονική του δικτύου και την αυξημένη χωρητικότητα, συνιστούν μια συμφέρουσα και άμεσα υλοποιήσιμη τεχνολογική πρόταση. Για παράδειγμα, κάθε LTE κυψέλη θα παρέχει τέσσερις φορές μεγαλύτερη χωρητικότητα για τη μετάδοση φωνής και δεδομένων, σε σύγκριση με την αντίστοιχη απόδοση της τεχνολογίας HSPA. Αν σε όλα τα παραπάνω προστεθεί και η αύξηση της περιοχής κάλυψης, η οποία οφείλεται στη χρήση προηγμένων τεχνικών κεραιών και στην υλοποίηση δικτύων σε χαμηλές ζώνες συχνοτήτων, τότε άμεσα προκύπτει ότι η τεχνολογία LTE θα επιφέρει σημαντική μείωση στο κόστος που αντιστοιχεί σε κάθε bit που αποδίδεται προς χρήση.
Σε κάθε περίπτωση όμως, για να γίνει ελκυστική η χρήση τεχνολογιών, πρέπει η σχέση κόστους-απόδοσης προς τον τελικό χρήστη να είναι συμφέρουσα, και η αρχή γίνεται από τον τρόπο που θα στηθεί η ραχοκοκαλιά των υποδομών, που δεν είναι άλλη από το δίκτυο μεταγωγής.
LTE backhaul network
Εστιάζοντας στο δίκτυο μετάδοσης (backhaul network), μπορεί να παρατηρήσει κανείς ότι αποτελεί μια από τις κρισιμότερες παραμέτρους που επηρεάζουν την ποιότητα παροχής υπηρεσιών στα δίκτυα LTE, την ευελιξία υποστήριξης νέων υπηρεσιών, καθώς και τις απαιτούμενες επενδύσεις. Αν οι τεχνολογίες backhauling δεν αναπτυχθούν με αντίστοιχο ρυθμό ή ταχύτερο των κινητών τεχνολογιών πρόσβασης, τότε το δίκτυο μετάδοσης είναι πολύ πιθανό να αποτελέσει στο προσεχές μέλλον σημείο συμφόρησης (bottleneck) για την εξυπηρέτηση των ευρυζωνικών υπηρεσιών των κινητών χρηστών. Και αυτό, γιατί οι τεχνολογίες ασύρματης πρόσβασης εξελίσσονται ραγδαία με στόχο να φτάσουν και να ξεπεράσουν την ταχύτητα του 1 Gb/s στην ασύρματη διεπαφή των σταθμών βάσης με τους χρήστες. Αυτή η αναμενόμενη κλιμάκωση των ρυθμών μετάδοσης δεδομένων στην ασύρματη διεπαφή καθιστά επιτακτική την ανάγκη διαμόρφωσης, ανάπτυξης και αξιολόγησης ευφυών και οικονομικά βιώσιμων λύσεων mobile backhauling υψηλών δυνατοτήτων.
Η Alcatel-Lucent ήδη από το Σεπτέμβριο του 2009 στο Broadband World Forum Europe σε ζωντανή επίδειξη στο Παρίσι παρουσίασε την ικανότητα των δικτύων LTE να εξυπηρετούν πολλαπλές και ταυτόχρονες ροές βίντεο και γρήγορη αλλαγή καναλιών η οποία θα πρέπει να συμπληρώνεται από ένα υψηλής χωρητικότητας λύση 10G GPON backhaul διασύνδεση, αποδεικνύοντας ότι οι Long Term Evolution (LTE) και επόμενης γενιάς παθητικών οπτικών δικτύων (PON) τεχνολογίες, συγκλίνουν αρμονικά για την ομαλή παράδοση των πιο απαιτητικών και υψηλής ταχύτητας ευρυζωνικές υπηρεσίες.
H υλοποίηση CONFES
Το Έργο CONFES, στοχεύει στην ανάπτυξη μιας συγκεκλιμένης ασύρματης-ενσύρματης υποδομής δικτύου μετάδοσης υπερ-υψηλής χωρητικότητας, που θα εξυπηρετεί τόσο ασύρματα δίκτυα κινητών τηλεπικοινωνιών νέας γενιάς, όσο και σταθερά μητροπολιτικά δίκτυα και θα βασίζεται κυρίως σε οπτικές τεχνολογίες και συγκεκριμένα παθητικά οπτικά δίκτυα (PON) -χωρίς να αποκλείει εναλλακτικές τεχνολογίες πρόσβασης. Σκοπός είναι να αξιοποιούνται στο μέγιστο τα πλεονεκτήματα της τεχνολογίας αυτής, όσον αφορά στην ευελιξία διαχείρισης της κίνησης ανάλογα με τις εκάστοτε απαιτήσεις, το κόστος λειτουργίας και τη δυνατότητα μελλοντικών δικτυακών αναβαθμίσεων/επεκτάσεων (future proof solution). Είναι προφανές ότι θεωρείται δεδομένη η ύπαρξη υποδομών οπτικών ινών και ότι μελλοντικά η αναμενόμενη κίνηση στα κινητά δίκτυα θα είναι πολλαπλάσια της σημερινής και θα απαιτεί εγγυημένα επίπεδα ποιότητας προσφερόμενης υπηρεσίας.
Στα πλαίσια του έργου CONFES η Alcatel-Lucent θα παράσχει τόσο τη ολοκληρωμένη πλατφόρμα 7302 ISAM όσο και το δρομολογητή 7705 SAR-M για τις δοκιμές για την τεχνική αξιολόγηση της υποδομής. Μέσω των ανοιχτών διεπαφών που υποστηρίζονται θα είναι δυνατή η υλοποίηση της overlay αρχιτεκτονικής CONFES.
Η αρχιτεκτονική CONFES θα υποστηρίζει λειτουργίες μέσω των οποίων θα:
εξασφαλίζονται τα επίπεδα της προσφερόμενης ποιότητας υπηρεσίας,
πραγματοποιείται βέλτιστη χρήση των δικτυακών πόρων του οπισθοζευκτικού δικτύου προς όφελος των υποστηριζόμενων πελατών,
είναι δυνατή η δυναμική διαχείριση πόρων ώστε οι δεσμευμένοι πόροι να είναι ευθυγραμμισμένοι με την τρέχουσα ζήτηση και να αποφεύγονται φαινόμενα συμφόρησης ή υπο-χρησιμοποίησης.
Ο συνδυασμός των παραπάνω, θα επιτυγχάνεται μείωση τους κόστους αρχικής επένδυσης (CAPEX), καθώς και του λειτουργικού κόστους (OPEX) που αφορά τη διαχείριση και επίβλεψη του δικτύου, με πρώτη προτεραιότητα το δίκτυο του ασύρματου παρόχου.
Οι υφιστάμενες λύσεις ενσύρματης-ασύρματης δικτυακής ολοκλήρωσης βασίζονται σε ανεξάρτητες τεχνολογίες, καθεμία από τις οποίες έχει βελτιστοποιηθεί για ένα συγκεκριμένο τμήμα του δικτύου και όχι για την από-άκρο-σε-άκρο επίδοση δικτύου, με επιπτώσεις στην επίδοση, την πολυπλοκότητα και την επεξεργαστική ισχύ.
Η προτεινόμενη αρχιτεκτονική CONFES αποσκοπεί στην ενίσχυση της αποτελεσματικότητας των PONs ως προς την κατανομή πόρων, τη δυναμική κατανομή εύρους ζώνης σε πραγματικό χρόνο και την ενίσχυση της αποτελεσματικότητας του δικτύου μέσω στατιστικής πολυπλεξίας.
Αυτό που λείπει από τις υπάρχουσες λύσεις είναι το σύνολο των μηχανισμών που θα επιτρέψει αυτό που αποκαλείται μεταφορά χωρητικότητας. Η μεταφορά χωρητικότητας -για παράδειγμα στην περίπτωση μεταξύ κόμβων του ίδιου δικτύου- μπορεί να ενεργοποιηθεί από την στατιστικά απίθανη συμπεριφορά των χρηστών, όπως μαζική χωρική ανακατανομή των κλήσεων των χρηστών, σπάνια γεγονότα ή ακόμα και αποφάσεις του χρήστη για μεταπομπή (handover) που βασίζεται σε συγκεκριμένα κριτήρια ποιότητας υπηρεσίας, κλπ. Ένα τέτοιο παράδειγμα παρουσιάζεται στην παρακάτω Εικόνα. Μάλιστα, στο πλαίσιο των δικτύων επόμενης γενιάς τέτοια φαινόμενα θα αποτελέσουν αναμενόμενες δικτυακές συνθήκες, όταν εφαρμογές όπως το cloud computing, ομότιμα δίκτυα πολυμέσων και άλλες κατανεμημένες εφαρμογές, εισάγονται στη δέσμη των παρεχόμενων υπηρεσιών σε συνδυασμό με την υψηλή κινητικότητα των χρηστών.
Τα οφέλη
Μελετώντας τη τεχνο-οικονομική διάσταση των κινητών δικτύων νέας γενιάς, μπορεί να παρατηρήσει κανείς ότι μέχρι σήμερα, οι πάροχοι κινητών υπηρεσιών είτε μισθώνουν ενσύρματα κυκλώματα backhauling μέσω στατικών SLA’s με συγκεκριμένες παραμέτρους ανεξαρτήτως χρονικής στιγμής και χρήσης πόρων, είτε εγκαθιστούν δικό τους εξοπλισμό για το δίκτυο backhauling, το οποίο διαφοροποιείται ανάλογα με τις υφιστάμενες υποδομές (SHDSL, ADSL2+ bonding, microwaves, κτλ)
Με το προτεινόμενο μοντέλο, ο πάροχος κινητών υπηρεσιών θα μπορεί να επιλέξει να μισθώσει οπτικά κυκλώματα, μέσω μιας δυναμικής δέσμευσης πόρων χωρίς να απαιτείται να προβεί σε επενδύσεις ανάπτυξης δικτύων οπτικών ινών. Η μίσθωση οπτικών υποδομών με ένα δυναμικό μοντέλο στα πλαίσια της κοινής χρήσης υποδομών (shared infrastructure) και βελτιστοποίησης της χρήσης των υφιστάμενων πόρων κάτι το οποίο το επιτρέπει το δίκτυο PON μπορεί να οδηγήσει τόσο σε μικρότερο χρόνο απόσβεσης της υποδομής για τον πάροχο υποδομών όσο και στη μείωση των λειτουργικών εξόδων του ασύρματου παρόχου για οπισθο-ζευκτικά κυκλώματα.
Με το δυναμικό τρόπο δέσμευσης πόρων δέσμευσης πόρων δίνεται η ευελιξία στον κινητό πάροχο να δεσμεύει πόρους ανάλογα:
με παρατηρούμενη συμπεριφορά των πελατών του (βάσει στατιστικών υπάρχουν ώρες αιχμής και μη) βάσει τη χρήση ανά περιοχή (εμπορικοί δρόμοι μεγαλύτερη χρήση τις ώρες λειτουργίας των καταστημάτων)
με την εποχική κίνηση σε τουριστικές περιοχές οπού παρατηρείται σημαντική αύξηση της κίνησης τη καλοκαιρινή περίοδο
με ειδικά γεγονότα όπως συγκεντρώσεις, αθλητικές εκδηλώσεις κτλ.
Με αυτό τον τρόπο επιτυγχάνεται να αποφεύγεται η υπερ-διαστασιολόγηση ή υπο-διαστασιολόγηση του δικτύου, να διασφαλίζονται τα κριτήρια ποιότητας των παρεχόμενων υπηρεσιών και η κινητότητα των χρηστών, και συνολικά να διατηρείται αδιάλειπτη η επικοινωνία. Έτσι μισθώνονται οι πόροι που πραγματικά απαιτούνται και ταυτόχρονα εξυπηρετούνται όλοι οι χρήστες στο μέγιστο δυνατό το οποίο μπορεί να οδηγήσει σε υψηλότερη κερδοφορία.
Βασικό αντικείμενο της τεχνο-οικονομικής μελέτης του έργου που θα ολοκληρωθεί με το πέρας του έργου (Δεκέμβριος 2013) θα είναι ο εντοπισμός του σημείου τομής καθώς και των κρίσιμων παραμέτρων που το καθορίζουν μεταξύ της βέλτιστης χρήσης των πόρων του δίκτυο για το σύνολο των χρηστών (οικιακών, εμπορικών, backhauling) και της καμπύλης βελτιστοποίησης του λειτουργικού κόστους backhauling για τη διασύνδεση του κινητού παρόχου.
Η Ελληνική Πραγματικότητα και η Ψηφιακή Ατζέντα
Η ΕΕ με την έννοια NGA (Next Generation Access) ορίζει ενσύρματα δίκτυα, που αποτελούνται στο σύνολό τους ή εν μέρει από οπτικά στοιχεία, ικανά να παρέχουν ευρυζωνικές υπηρεσίες πρόσβασης με βελτιωμένα χαρακτηριστικά (π.χ. υψηλότερη ταχύτητα) σε σύγκριση με τα υφιστάμενα δίκτυα χαλκού.
Για να επιτευχθεί βασική ευρυζωνική πρόσβαση της τάξης 1-2Mb/s για 100% κάλυψη μέχρι το 2013, μπορούν να χρησιμοποιηθούν διαθέσιμες ασύρματες τεχνολογίες και τεχνολογίες χαλκού ADSL
Για να επιτευχθούν ταχύτητες +30Mb/s για 100% κάλυψη μέχρι το 2020, απαιτούνται εξελιγμένες τεχνολογίες ασύρματων δικτύων και τεχνολογίες χαλκού VDSL
Για να επιτευχθούν ταχύτητες +100Mb/s για 50% κάλυψη μέχρι το 2020, απαιτούνται εξελιγμένες τεχνολογίες δικτύων πρόσβασης επόμενης γενιάς (NGA)
Βάσει της Ψηφιακής Ατζέντας, η μετάβαση σε υποδομές οπτικών ινών είναι αναπόφευκτη. Ωστόσο, λόγω της οικονομικής κρίσης αλλά και λόγω της πληθυσμιακής κατανομής και των ιδιαίτερων γεωγραφικών χαρακτηριστικών του ελλαδικού χώρου (ορεινές περιοχές, νησιά, κτλ) η μετάβαση σε δίκτυα ΝGA ανά γεωγραφική περιοχή δε θα γίνει με το ίδιο ρυθμό και ασφαλώς τα δίκτυα υποδομών θα υλοποιούνται με διάφορες τεχνολογίες πρόσβασης (χDSL, PON, P2P).
Σημαντική ώθηση στην ανάπτυξη σύγχρονων δικτύων υποδομών πρόσβασης, αποτελούν ασφαλώς έργα χρηματοδοτούμενα από την Ευρωπαϊκή Ένωση ειδικά για τις ημιαστικές και αγροτικές περιοχές -όπου ασφαλώς οι μελέτες βιωσιμότητας ανάπτυξης δικτύων οπτικών ινών δεν αφήνουν περιθώρια για τέτοιες επενδύσεις- θεωρώντας ότι για τις αστικές περιοχές και ειδικά για τις περιοχές Αττικής και Θεσσαλονίκης με τον ένα ή τον άλλο τρόπο θα υλοποιηθούν υβριδικά δίκτυα οπτικών ινών/χαλκού FTTx.
Όπως αναφέρθηκε, οι νέας γενιάς ασύρματες τεχνολογίας απαιτούν υψηλές ταχύτητες για backhauling, συνεπώς και βάσει των περιορισμών της ελληνικής πραγματικότητας θα πρέπει να υλοποιηθούν υβριδικές λύσεις που θα είναι κοστοστρεφείς, θα μπορούν να ικανοποιήσουν μελλοντικές απαιτήσεις υπηρεσιών και να μπορούν να υποστηρίξουν πολλαπλές τεχνολογίες ανάλογα με την υπάρχουσα υποδομή.
Αυτές οι υβριδικές λύσεις θα επιτρέπουν ο σχεδιασμός δικτύων backhauling να μπορεί να γίνεται με γνώμονα τις απαιτήσεις σε επίπεδο προσφερόμενων υπηρεσιών (π.χ fiber as a service) λαμβάνοντας μόνο τους περιορισμούς του φυσικού μέσου και την χρήση της αντίστοιχης κάρτας/module της επιλεγείσας συγκεκλιμένης πλατφόρμας.
Μία λύση για backhauling υπηρεσία πρόσβασης θα μπορούσε να αποτελέσει ο συνδυασμός των προϊόντων 7302 ISAM & 7705 SAR-M της Alcatel-Lucent.
Πιο συγκεκριμένα στα πλαίσια της αρχιτεκτονικής Ηigh Leverage Network έχει σχεδιάσει μια ολοκληρωμένη λύση προκειμένου να υποστηρίζονται όλες οι δυνατές τεχνολογίες ενσύρματης πρόσβασης.
Σύμφωνα με αυτά που αναφέρθηκαν σχετικά με την εξέλιξη των NGA δικτύων στην Ελλάδα, η χρήση της πλατφόρμα ISAM 7302 που μπορεί να υποστηρίξει το σύνολο των τεχνολογιών χDSL καθώς και FTTx σε συνδυασμό με το δρομολογητή 7705 SAR-M (Εικόνα 3) στη πλευρά του σταθμού βάσης μπορεί να αποτελέσει μία πιθανή λύση για το έναν ασύρματο πάροχο που θα θελήσει να έχει υψηλότερες ταχύτητες στο backhaul δίκτυο του υλοποιώντας μία αρχιτεκτονική ανάλογα με τις κατά περίσταση διαθέσιμες υποδομές.
