Разработка беспроводного доступа к сети LTE

Размещено на http://www.allbest.ru/

5

1

ВВЕДЕНИЕ

Мир, в котором мы живем, стоит на пороге всеобщей мобильности в отношении телекоммуникаций. В области систем беспроводной связи ведутся неустанные разработки, производители инвестируют в нашу жизнь колоссальные по своему многообразию и совершенству инновации. Новые мобильные технологии с каждым годом все активнее используются в нашей жизни, а качество мобильных услуг передачи данных в телефонии нового поколения

становится равноценным услугам в традиционных сетях. Необходимость во внедрении новых технологий обусловлена ежегодным ростом популярности интернета, количеством и качеством интерактивных

интернет сервисов.

Это в свою очередь предполагает расширение каналов связи.

Развитие информационной структуры ведет к росту объема передачи данных по нарастающей. В связи с этим повышаются и требования к пропускной способности сетей, к технологии передачи данных для того, чтобы отвечать современным насущным требованиям информационного сообщества и бизнеса.

Сегодня скорости передачи данных принято измерять в мегабайтах и

гигабайтах, прежние технологии отходят в историю и на смену им приходят новые, которые позволяют связать все устройства воедино и управлять ими централизованно.

Одним из примеров тому является технология LTE.

Технология LTE отлично справляется с поставленной перед ней задачей, обеспечивая высокие скорости передачи данных, тем самым расширяя спектр услуг в сетях мобильной связи и снижая затраты на предоставление данных услуг. В планах производителей - не только обеспечить обмен большими видео- и звуковыми файлами, но и реализовать потребности потребителей в потоковом видео. К сожалению, реализация этой задачи пока ещё не полноценна.

Желание сделать связь повсеместной и доступной -- причина, породившая создание и постоянную эволюцию сотовой связи.

В данном дипломном проекте рассмотрен вариант организации сети беспроводного доступа к сети Интернет в городе Степногорск, с применением технологии LTE для обеспечение надёжного радио покрытия сети LTE и оказание населению и гостям города высококачественного беспроводного доступа к сети Интернет.

В дипломной работе будут решены вопросы обеспечения необходимой расчетной ёмкости сети на максимально возможной территории обслуживания для достижения цели работы - модернизации беспроводного доступа к сети интернета в городе Степногорске с применением технологии LTE.

Для этого необходимо:

- Рассчитать пропускную способность проектируемой сети, с учетом числа потенциальных абонентов;

- Провести анализ и выбор оборудования транспортной сети LTE;

- Разработать схему организации связи;

- Рассчитать зону покрытия базовых станций, максимальная нагрузка на проектируемую сеть, ёмкость сети, потери мощности сигнала на трассе распространения и параметров оценки качества;

- Сделать соответствующие выводы.

1. ОБЗОР И ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕХНОЛОГИИ LTE

1.1 Перспективы развития технологии LTE в мире и в Казахстане

Использование низких частот дает возможность расширить покрытие и обеспечить устойчивость связи внутри сооружений, что крайне актуально в любом регионе Казахстана. В настоящее время LTE -- это одна из самых высокоскоростных технологий мобильного доступа. Ее скорости позволяют предоставлять современные услуги связи в высоком цифровом качестве.

В Казахстане возможности сети LTE впервые были протестированы в 2010 году. Первым в апреле 2010 года сеть LTE протестировал Beeline.

В результате тестирования сети LTE в центральной части города Алматы, данные передавались со скоростью до 60 Мбит/с при передаче информации к абоненту и до 15 Мбит/с -- от абонента.

Вскоре, в июле 2010 года в городе Астане, тестирование провел Kcell.

В марте 2016 года завершилась монополия Алтел на LTE в Казахстане. О запуске сети LTE заявила Tele2, KCell и Beeline приступили к тестовой эксплуатации пилотных зон LTE, коммерческие запуски можно ожидать в ближайшие месяцы. KCell уже пообещала до конца 2016 года обеспечить до 32% населенной территории страны покрытием LTE.

Несмотря на то, что в последние годы тестирование LTE и запуск пилотных проектов проводятся в большинстве стран мира, подтверждением результатов внедрения технологии считается запуск сети в коммерческую эксплуатацию.

К сентябрю 2012 года сети LTE в коммерческую эксплуатацию запустили 96 операторов в 46 странах мира.

На сегодняшний день (2016г.) в мире объявлено о запуске в коммерческую эксплуатацию 494 сетей LTE в 162 странах, а прогноз GSA на конец 2016 года - более 550 сетей LTE в коммерческой эксплуатации.

На конец марта число подключений к сетям LTE в мире по примерной оценке превысило 1,123 млрд.

1.2 Обзор основных технических параметров и преимуществ технологии LTE

Использование сети четвёртого поколения LTE дает возможность достигнуть скорости передачи данных до 100 Мбит/с. Это обеспечивает работу качественно новых сервисов, которые в предыдущих поколениях оборудования были недоступных в сетях. Для бизнеса это, прежде всего, качественные видеоконференции на больших офисных экранах, участники которых могут находиться в разных городах или передвигаться в автомобиле. Для частных пользователей становится доступным участие в многопользовательских он-лайн играх, загружать фото, аудио и видео-контента в большом объеме за считанные секунды, просмотр фильмов по запросу в HD разрешении и многое другое.

В рамках государственных проектов технология LTE позволяет широко внедрять электронное образование в высших и средних учебных заведениях, проекты в здравоохранение, транспорт и логистику.

3GPP LTE-SAE - долгосрочная перспектива эволюции системной архитектуры (Long Term Evolution - System Architecture Evolution) - так называется новая технология для беспроводной передачи данных. Проект 3GPP создавался как стандарт для усовершенствования и модернизации технологий CDMA, UMTS для удовлетворения всё больших потребностей в скорости и объёмах передачи данных.

Протокол 3GPP LTE, или, еще конкретнее, его релиз 9 и еще более ранние версии, не является абсолютным стандартом беспроводной связи 4G. Но стандарт LTE Advanced, которым принято считать релиз 10 и следующие релизы стандарта LTE, считается стандартом беспроводных сетей, утвержденным Международным Союзом Электросвязи. Это связано с тем, что LTE Advanced отвечает всем требованиям беспроводной связи четвертого поколения и включен в IMT-Advanced. Но на данный момент, большинство используемых сетей LTE соответствуют релизу 8 или 9.

В перспективе модернизация LTE Advanced может повысить эффективность, снизить издержки, расширить и усовершенствовать спектр уже оказываемых услуг, и существовать совместно (интегрироваться) с действующими протоколами. Теоретически скорость передачи согласно стандарту 3GPP LTE достигает 326,4 Мбит/с (демонстрационно 1 Гбит/с на оборудовании, используемом в коммерческих целях) при приёме данных (download), и 172,8 Мбит/с при передаче (upload). Но в международном стандарте фигурируют данные - 173 Мбит/с на приём и 58 Мбит/с - на передачу.

Преимуществами новой технологии являются:

- возможность обмениваться не только большими видео и звуковыми файлами, но и потоковым видео;

-высокая пропускная способность канала связи 4G - 1 Гбит/с при статичном состоянии абонента;

- возможность «открытого» интернет доступа. Абонент сети мобильной связи может быть не привязан к конкретному устройству и может выходить в интернет с любого, доступного для него устройства -- ноутбука, мобильного телефона, смартфона, характеристики которого имеют более подходящие параметры для обмена информацией (объем памяти, размер экрана, и т.д.).

1.3 Принципы сетевой архитектуры стандарта LTE

Главные принципы построения сетевой LTE-SAE архитектуры - это узел шлюза (например, GW, Gateway Node), опорная точка, которая является общей как для этой, так и для остальных технологий доступа. Для пользователя выполнена оптимизация архитектуры на функциональном уровне в плоскости. Объединяет все интерфейсы реализация протоколов на базе IP. Совместное использование технологий доступа, которые не относятся к 3GPP, реализуется на базе IP в сети и непосредственно у абонента. Используется снижение количества узлов с четырех до двух в базовых станциях и шлюзах. Применяется принцип разделения функций интерфейса в сети RAN-CN радиодоступа, также, как у технологий WCDMA/HSPA.

Плоскость пользователя и плоскость управления между шлюзом и системой управления мобильностью (ММЕ) тоже разделяются.

Конфигурации сервисного шлюза и шлюза, выполняющего функции устройства сети пакетных данных (PDN), настраиваются на выполнение обеих задач или одной из них. Опорной точкой, общей для всех остальных технологий доступа служит PDN-шлюз. Это условие обеспечивает стабильная точка присутствия для всех пользователей на основе IP, независящая от мобильности. Архитектура сети представлена на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 - Архитектура сети LTE

eNB - базовые станции;

Serving GW - общий шлюз доступа;

LTE-Uu - физический интерфейс пользователя;

X2 - физический интерфейс между базовыми станциями для обеспечения хендовера;

S1u - интерфейс передачи пользовательских данных; S1-c - служебный интерфейс MME.

Главный компонент архитектуры SAE - это Evolved Packet Core (EPC), который является эквивалентом для сети GPRS.

Компоненты EPC:

1) MME (Mobility Management Entity - узел управления мобильностью) -- это основной модуль, который контролирует сети доступа LTE. Его функциями являются:

- ответственность за обеспечение слежения, мобильности, пейджинга UE (User Equipment - пользовательского устройства), хэндовера;

- участвует в процессах активации/дезактивации ресурсов в сети;

- отвечает за выбор SGW для UE при начальном подключении и при хэндовере внутри LTE со сменой узла ядра сети (Core Network -- CN); Он отвечает за аутентификацию пользователя (при взаимодействии c HSS);

- управляет безопасностью;

- обеспечивает узаконенный перехват сигнализации;

NAS (Non-Access Stratum) - сигнализация слоя без доступа оканчивается в MME, который:

- отвечает за распределение и генерацию временных идентификаторов для UE;

- проверяет авторизацию UE для доступа к сервис-провайдерам мобильных сетей (Public Land Mobile Network -- PLMN);

- реализует роуминговые ограничения для UE.

MME - это заключительная точка сети для защиты / шифрования целостности сигнализации NAS, который предоставляет плоскость функций контроля для обеспечения мобильности между сетями доступа 2G/3G через интерфейс S3 установленный к MME от SGSN и LTE. Для обеспечения роуминга UE, MME соединен интерфейсом S6a с домашним HSS.

2) SGW (Serving Gateway -- обслуживающий шлюз). Его функциями являются:

- обработка и маршрутизация пакетных данных поступающих из/в подсистему базовых станций;

- выполняет роль узла управления мобильностью (mobility anchor) между:

1) базовыми станциями (eNodeB) для пользовательских данных при хэндовере;

2) между сетью LTE и сетями с другими технологиями 3GPP;

- подключает нисходящий канал данных (Down Link -- DL), когда UE свободен и не занят вызовом и производит пейджинг, если требуется передать данные по DL в направлении UE;

- он управляет и хранит состояния UE (например, внутреннюю информацию по сетевой маршрутизации, требования по пропускной способности для IP-сервисов);

- предоставляет копию пользовательских данных при узаконенном перехвате.

3) PGW (Packet Data Network Gateway - пакетный шлюз). Его функциями являются:

- обеспечение соединение от UE к внешним пакетным сетям данных, являясь точкой входа и выхода трафика для UE. UE может одновременно соединяться с несколькими PGW для подключения к нескольким сетям; - выполняет функции фильтрации пакетов для каждого пользователя, защиты, поддержку биллинга, узаконенного перехвата и сортирование пакетов;

- является узлом управления мобильностью между 3GPP и не-3GPP технологиями (WiMax и 3GPP2 (CDMA 1X и EvDO)).

4) PCRF (Policy and Charging Rules Function - узел выставления счетов абонентам). Объединяет в себя несколько устройств в рамках SAE EPC, функциями которых являются:

- отслеживание потока предоставляемых услуг;

- обеспечение тарифной политики.

Если приложение требует контроля или начисления платы в режиме реального времени, то может быть использован дополнительный сетевой элемент под названием Applications Function (AF).

1.4 Распределение интеллекта в LTE-SAE

Чтобы обеспечить необходимую функциональность в рамках LTE в структуре SAE, слой управления сдвигается от ядра к периферии. Управляющие узлы RNC удаляются и управление радиочастотным ресурсом, передается базовым станциям.

Базовые станции нового типа называются eNodeB или eNB.

Для корректной работы 3GPP по установке архитектуры распределительной сети для LTE, требуется поддержка двух основных интерфейсов:

S1 -- интерфейс между LTE eNBs и EPC (Evolved Packet Core - включает S-GW и MME);

X2 -- интерфейс, который объединяет базовые станции eNBs с другими eNBs по определенным логическим группировкам.

Эти интерфейсы применяются при обмене сообщениями (передаче пакетов) контрольной плоскости и канальной плоскости (пользовательские данные). Улучшение характеристик покрытия обеспечивается микросотами (маломощные eNBs для покрытия небольшой площади), пикосотами (помещения торговых центров, офисных комплексов, вокзалов) и фемтосотами (небольшие офисы и жилые дома).



Рисунок 1.2 - Логическая архитектура LTE

По степени эволюции беспроводных технологий их функциональная направленность расширялась: появились плоскость полезных данных IP (IP Bearer Plane) и распределенный радиоконтроль (Distributed Access Control).

eNBs, установленные на базовых станциях - это собой конечные точки IP с поддержкой плоскости полезных данных IP. Сигнальный трафик в этой плоскости передаётся через туннели SCTP, а пользовательский - через туннели GTP. eNBs, являющиеся конечными точками IP, отображают пользовательский трафик на несущие потоки IP (S1) между S-GW/MME и контроллерами eNBs.

При перемещении пользователя в другую соту, интерфейс несущего IP-потока (X2) между eNBs разных сот используется для обмена протокольными сообщениями при координации эстафетной передачи между соседними узлами.

На рисунке 1.2 изображен интерфейс X2 между eNBs и интерфейс S1 между контроллерами и eNBs.

Предположительно, интерфейс S1 выполняется в основном по соединениям «точка - точка» между контроллерами и eNB, но соединения «точка -- множество точек» также возможны. Обычно интерфейс X2 выполняется по многоточечным соединениям между подмножеством соседних ячеек, находящихся в одной подсети IP. Количество ячеек может достигать 32 и 64, нов типичной функциональной модели будет не более 4-16 ячеек.

Интерфейс X2 оказывается в выигрыше от от стабильности работы сети и низкой задержки при обмене протокольными сообщениями между сотами в одной подсети IP, особенно после введения расширенных возможностей LTE (в редакция 10 и поздних версий), например, многоточечная скоординированная передача Coordinated Multipoint Transmission (CoMP).

Это обеспечивает повышение высокого уровня прямого взаимодействия. Данное подключение делает возможным направление необходимых вызовов напрямую, так как большое количество соединений и звонков в сети предназначены для мобильных устройств в той же или соседних сотах.

Особенностью новой структуры является возможность направления вызовов по укороченному маршруту и с минимальным использованием ресурса ядра сети. Кроме реализации 1 и 2-го уровней OSI, eNB управляет некоторыми другими функциями, включающие в себя управление мобильностью и балансировку нагрузки, контроль радио ресурсов и управление доступом, принятие решений о хэндовере для оборудования (UE) или мобильных пользователей.

Заложенная в eNB гибкость, позволяет поддерживать последующее расширение функциональности для перехода от LTE к LTE Advanced.

1.5 Распределение пропускной способности

На рисунке 1.3 приведена упрощенная схема распределения пропускной способности для EVC (Ethernet Virtual Circuit) для различных классов трафика ( между пользовательскими данными и трафиком синхронизации, или между несколькими MNO на одной площадке, или даже несколькими поколениями мобильного трафика одного и того же MNO).



Рисунок 1.3 - Распределение пропускной способности для различных классов трафика

EVC2 (см. рисунок 1.3) может состоять из множества CE-VLAN, а каждая CE-VLAN выделена для своего класса трафика (например, для синхронизации, для пользовательских данных или сигнализации).

Видео, интернет или голос - это классы пользовательского трафика. Распределительная пакетная сеть поддерживает эти классы трафика в одном и том же EVC для данного eNB и в различных EVC.

В классе трафика синхронизации на базе пакетного метода лучшим выбором оказывается выделение отдельного EVC, потому что такой EVC может быть многоточечным к UNI во всех eNB, которые обслуживаются пакетной сетью. Объем трафика, передаваемый «по мере возможности», является сновным и провайдерам распределительной сети необходимо уйти от применения жестких ограничений к производительности для высоко приоритетного и общего трафика.

Для оптимального объема пропускной способности сети необходимо поддерживать не менее двух классов сервиса (высокоприоритетного и низкоприоритетного) а по возможности и еще дополнительного класса со строгим приоритетом трафика синхронизации, чтобы минимизировать задержки.

Фактически стандарт LTE обладает в большой степени совместимостью с эфирным интерфейсом других систем подвижной связи.

Сеть называется E-UTRAN Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (развивающаяся универсальная наземная сеть радиодоступа). Далее указаны основные технические параметры технологии LTE.

1. Технология множественного доступа:

- OFDMA - прямой канал (Downlink - DL);

- SC-FDMA - обратный канал (Uplink - UL);

2. Диапазон используемых частот:

450 МГц; 700 МГц; 800 МГц; 1800 МГц; 2,1 ГГц; 2,4 - 2,5 ГГц; 2,6 - 2,7 ГГц.

3. Битовая скорость:

- прямой канал (DL) MIMO 2TXЧ2RX: 100 - 300 Мбит/с;

- обратный канал (UL): 50 - 172,8 Мбит/с.

4. Ширина полосы радиоканала: 1,4 - 20 МГц.

5. Радиус сектора: 5 - 30 км.

6. Емкость соты (количество абонентов):

- более 200 пользователей при полосе 5 МГц;

- более 400 пользователей при полосе больше 5 МГц.

7. Мобильность: скорость перемещения до 250 км/ч.

8. Параметры MIMO:

- прямой канал (DL): 2TXЧ2RX, 4TXЧ4RX;

- обратный канал (UL): 2TXЧ2RX.

9. Значение задержки (latency): 5мс.

10. Спектральная эффективность: 5 бит/сек/Гц.

11. Поддерживаемые типы модуляции:

- прямой канал (DL): 64 QAM, QPSK, 16 QAM.

- обратный канал (UL): QPSK, 16 QAM.

12. Дуплексное разделение каналов: TDD, FDD.

1.6 Радиочастотный спектр технологии LTE

Технология FDD (frequency division duplex) предполагает использование парного спектра, т.е. двух частотных диапазонов - одного для канала uplink и другого для канала downlink.

Технология TDD (time division duplex) использует один частотный диапазон для каналов uplink/downlink с разделением их по времени. В настоящее время принято, что полосы частот для LTE с номерами от 1 до 22 используются для парного спектра (FDD), а полосы от 33 до 43 - для непарного спектра (TDD).

Таблица 1.1 - Диапазоны частот для сети радиодоступа E-UTRA

Номер рабочих диапазонов	Диапазон частот, МГц	Вид дуплекса
	Линия «вверх» (UL)	Линия «вниз» (DL)
1	1920-1980	2119-2170	FDD
2	1850-1910	1930-1990	FDD
3	1710-1785	1805-1880	FDD
4	1710-1855	2110-2155	FDD
5	824-849	869-894	FDD
6	830-840	875-885	FDD
7	2500-2570	2620-2690	FDD
8	880-915	925-960	FDD
9	1749,9-1784,9	1844,9-1879,9	FDD
10	1710-1770	2110-2170	FDD
11	1427,9-1452,9	1475-1500,9	FDD
12	628-716	728-746	FDD
13	777-787	746-756	FDD
14	778-798	758-768	FDD
17	704-716	734-746	FDD
18	815-830	860-875	FDD
19	830-845	875-890	FDD
33	1900-1920	TDD
34	2010-2025	TDD
35	1850-1910	TDD
36	1930-1990	TDD
37	1910-1930	TDD
38	2570-2690	TDD
39	1880-1910	TDD
40	2300-2400	TDD
41	2496-2690	TDD
42	3400-3600	TDD
43	3600-3800	TDD

Как видно из таблицы 1.1, диапазоны, которые используются для развития сетей LTE, осваиваются или уже освоены в Казахстане для сетей мобильной связи и возможности беспроводного доступа в различных устройствах. Поэтому внедрение в Казахстане LTE-сетей и технологий связано с определенными трудностями выбора и получения разрешения в плане использования частотного диапазона. Как следствие, перспективное внедрение сетей LTE в Казахстане неразрывно с необходимостью изменений в использовании радиочастотного спектра в свете необходимости проведения ряда национальных процедур для высвобождения необходимых частот или их перепланирования. Распределение полос частот в Казахстане для перспективных радиотехнологий, в том числе LTE, выглядит следующим образом:

LTE FDD в рабочем диапазоне частот band 3:

- полоса частот передачи в направлении «к абоненту» 1860…1880 МГц;

- полоса частот передачи в направлении «от абонента» 1765…1785 МГц; Совместимость со стандартом 3GPP Release 9.

LTE (3GPP EUTRA) в рабочем диапазоне частот Band 20: полоса частот передачи в направлении (к абоненту) (downlink) 832-862МГц; полоса частот передачи в направлении «от абонента» (uplink) 791-821 МГц; Рабочая частота сетей 4G LTE в Казахстане: 800-1900 МГц.

1.7 Особенности радио интерфейса LTE

С одной стороны, в основе радио интерфейса LTE лежит все тот же принцип OFDM. При этом множественный доступ в нисходящем канале LTE достигается за счет применения тщательно доработанной версии OFDM, получившей название множественного доступа с ортогональным разделением частот (OFDMA).

Данный метод позволяет закреплять отдельные поднесущие за разными пользователями. Это облегчает обслуживание многих абонентов, работающих с низкими скоростями, а также позволяет использовать частотные скачки для смягчения эффектов узкополосного многолучевого распространения.

С другой стороны, учитывая присущие этой технологии сигналы с высоким отношением пикового значения к среднему PAPR ( Peak-to-Average Power Ratio), которые порождаются параллельной передачей нескольких сотен близко расположенных под несущих, был предложен новый подход.

Известно, что для мобильных устройств сигналы с большим PAPR создают целый ряд проблем связанных с конструкцией усилителя мощности и потреблением энергии от батарей. Именно поэтому 3GPP остановился на новой схеме передачи для восходящего канала SC-FDMA. SC-FDMA восходящего канала - это гибридная схема передачи, сочетающая низкие значения PAPR, которые характерны для систем с одной несущей, (GSM и CDMA) и гибкое распределение частот OFDM.

На рисунке 1.4 представлен алгоритм генерации сигнала SC-FDMA который входит в состав является рисунков отчета 3GPP TR 25.814 об исследовании физического уровня LTE.



Рисунок 1.4 - Схема генерации сигнала SC-FDMA

Символы данных находятся во временной области рисунка 1.4. в левой части. С помощью быстрого преобразования Фурье символы попадают в частотную область, в которой они распределяются в требуемые места общего спектра несущей. Затем необходимо преобразование их снова во временную область, чтобы добавить к ним циклический префикс перед передачей . Альтернативное название технологии SC-FDMA -- распределенная OFDM с дискретным преобразованием Фурье (DFT-SOFDM).

Рисунок 1.5 - Пример передачи серии символов данных QPSK в OFDMA и SC-FDMA

Альтернативное описание этой технологии представлено на рисунке 1.5, где во временной и частотной областях показано, как SC-FDMA и OFDMA передают последовательность из восьми символов QPSK.

Число под несущих (M) в этом примере было уменьшено до четырех. Все четыре (M) символа обрабатываются параллельно для варианта OFDMA, каждый из символов образуется собственной под несущей с определенной фазой QPSK. На время передачи одного символа OFDMA, равное 66,7 мкс, каждый из символов данных занимает полосу 15 кГц. Затем вставляется защитный интервал в начале каждого следующего символа OFDMA. Защитный интервал, содержащий циклический префикс (CP), представляющий собой добавленную к началу символа копию конца символа. Так как передача выполняется параллельно, длина символов данных совпадает с длиной символов OFDMA.

Для варианта передачи SC-FDMA характерна последовательная передача символов данных.

Для данного примера за один период символа SC-FDMA передаются четыре символа данных, так как используются четыре поднесущих. Периоды символов SC-FDMA и OFDMA совпадают, т.е. имеют длину 66,7 мкс, но в виду использования последовательной передачи, становятся короче, равными 66,7/M мкс. Так как скорость следования символов повышается, требуется более широкая полоса для их передачи. В результате каждый символ занимает не 15 кГц в спектре, как в случае медленных символов, используемых в OFDMA, а 60 кГц. После передачи символов данных вставляется CP.

1.8 Взаимодействие стандарта LTE с UMTS/GSM и стандартами не-3GPP

Важной задачей, которая возникает при взаимодействии сетей мобильной связи стандартов 3GPP (UMTS/GSM/HSPA+) с сетью LTE, является задача поддержки мобильности терминала абонента при перемещении из зоны обслуживания одной сети в зону обслуживания другой.

Взаимодействие сети LTE с сетями 3GPP состоит в обеспечении роуминга (дискретной мобильности) и хэндовера (непрерывной мобильной связи).

Интерфейсы S3, S4 и S12 являются основными интерфейсами взаимодействия сетей 3GPP с сетями LTE. Эти интерфейсы обеспечивают взаимодействие логического элемента управления мобильностью MME и шлюза S-GW сети LTE с сервисным узлом SGSN сетей 3G посредством туннельного протокола GTP (GPRS Tunnelling Protoсol). Данный протокол делится на протокол GTP-C и протокол GTP-U , которые необходимы для передачи данных плоскости управления (GTP-C) и для передачи данных плоскости пользователя (GTP-U). При роуминге шлюз S-GW, относящийся к визитной сети, контактирует со шлюзом P-GW домашней сети (шлюз взаимодействия с пакетными сетями). Взаимодействие сети LTE с другими 3GPP для традиционных услуг телефонии выполняется традиционными технологиями коммутации каналов (TDM), и технологиями коммутации пакетов на базе сервисной подсистемы IMS.

При осуществлении голосового вызова между сетью LTE и другой сетью 3GPP установка хэндовера достигается при взаимодействии логических элементов MME с сервером MSC по интерфейсу Sv для вызовов из сети LTE в традиционный домен коммутации каналов (CS-домен); и при взаимодействии логического элемента MME с узлом SGSN по интерфейсу S3 в случае голосового вызова из сети LTE в домен коммутации пакетов (PS-домен).

Взаимодействие сети LTE с сетями не-3GPP делится на взаимодействие с «надежными» сетями с гарантированной безопасностью и взаимодействие с «ненадежными» сетями с негарантированной безопасностью.

В роли «надежных» сетей выступают присоединенные сети других стандартов (cdma 2000, WiMax), в роли «ненадежных» - публичные IP-сети Интернета. Шлюз P-GW обеспечивает взаимодействие сетей LTE с «надежными» сетями стандартов не-3GPP, шлюз ePDG - взаимодействие с «ненадежными» сетями.

Мобильность абонентского терминала при взаимодействии сети LTE с сетями не-3GPP с учетом концепции построения базовой сети EPC «все через IP», основана на протоколах управления мобильностью в IP-сетях:

- протоколы управления мобильностью на базе хостов - HBM (Host Based Mobility) - MIP v4, DSMIP v6;

- протоколы управления мобильностью на базе сети - NBM (Network Based Mobility) - PMIP v6.

Принцип идентификации абонентского терминала по IP-адресу и его маршрутизация идентичен этим принципам в IP-сетях.

1.9 Использование технологии MIMO в сетях LTE

Использование технологии MIMO в сетях LTE дает возможность обеспечить высокую скорость передачи данных.

Технология MIMO (множественный вход - множественный выход- Multiple Input Multiple Output) - это технология беспроводного доступа, которая предусматривает использование нескольких передатчиков и приемников для передачи большего количества данных одновременно.

В основе технологии MIMO лежит эффект передачи радиоволн (многолучевое распространение), в результате которого передаваемые сигналы отражаются от множества препятствий и объектов и принимающая их антенна принимает сигналы в разное время и под разными углами. В результате использования этой технологии появляется возможным увеличения помехоустойчивости каналов связи, уменьшение относительного числа битов, принимаемых с ошибкой. Работа систем MIMO организовывается по принципам пространственного уплотнения и пространственно-временного кодирования.

В случае работы системы по принципам пространственного уплотнения разные передающие антенны передают различные информационные блоки или разные части блока информационных символов. Одновременно передача данных ведется с двух или с четырех антенн. Прием и разделение сигналов разных антенн ведется на приемной стороне.

Когда система работает по принципу пространственно-временного кодирования, передача одного и того же потока данных производится со всех передающих антенн с использованием схем предварительного кодирования.

Антенные конфигурации технологии MIMO принимают несимметричные (1x2, 2x4) и симметричные (2x2, 4x4) значения.

На рисунке 1.6, показана структурная схема MIMO-системы с двумя передающими и двумя принимающими антеннами, реализованная по принципу пространственно-временного кодирования.

Рисунок 1.6 - Структурная схема MIMO-системы 2x2.

Выводы по 1-й главе

Термин 4G «может быть применен к предшественникам этой технологии, LTE , а также другим эволюционировавшим 3G технологиям, обеспечивающим существенное повышение производительности и возможностей по сравнению с начальной системой третьего поколения». Мне кажется что -- никто не будет спорить, что так называемые «4G» сети сегодня напоминают сети 3G стандарта 2001 года. Благодаря LTE пользователи могут передавать потоковое видео очень высокого качества, загружать большие файлы в мгновения и даже, в определенных условиях, использовать некоторые из этих сетей как замену DSL.

2. ПРОЕКТНАЯ ЧАСТЬ. Разработка проектируемой схемы организации связи сети LTE в г. Степногорске

2.1 Расчет зон покрытия для сети LTE на территории г. Степногорска

Процесс планирования радиосетей LTE отличается от планирования других технологий беспроводного радиодоступа. Основное отличие заключается в использовании нового принципа многостанционного доступа на основе технологии OFDM. В связи с этим связано появление новых понятий и изменения конфигураций алгоритмов проектирования. Проектирование планов радиосетей состоит из этапов формирования максимальной площади покрытия (1) и обеспечение требуемой емкости (2).

Планирование радиосети LTE будет производиться в небольшом

периферийном городе, где невысокая плотность абонентов в связи с наличием частного сектора. Поэтому базовые станции должны быть установлены на максимальном удалении друг от друга для покрытия как можно большей территории каждой станцией eNB.

Поэтому необходимо в первую очередь подобрать частотный диапазон, соответствующий данной ситуации. Руководствуясь правилом, что чем ниже частота, тем дальше распространение радиосигнала, можно использовать частотный диапазон 791 - 862 МГц для выполнения поставленной задачи. Будем использовать частотный тип дуплекса - FDD.

2.2 Расчет возможного количества абонентов. Определение пропускной способности сети

Оценить емкость сети или по-другому, его пропускную способность, можно ориентируясь на средние значения спектральной эффективности соты в конкретных условиях. Методика расчета использована.

Отношение скорости передачи данных на 1 Гц используемой полосы частот (бит/с/Гц) является показателем спектральной эффективности систем мобильной связи. Спектральную эффективность характеризует скорость передачи информации в заданной полосе частот, и она является показателем эффективности использования частотного ресурса.

Спектральная эффективность рассчитывается как отношение скорости передачи данных всех абонентов сети в определенной географической области (зоне, соте) на 1 Гц полосы частот (бит/с/Гц/соты), а также как отношение максимальной пропускной способности сети к ширине полосы одного частотного канала.

Средняя спектральная эффективность представлена в таблице 2.1. Данные таблицы относятся к сети LTE с шириной полосы частот - 20 МГц. Используется частотный тип дуплекса FDD на основании 3GPP Release 9 для разных конфигураций MIMO.

Таблица 2.1 - Средняя спектральная эффективность для сети LTE

Линия	Схема	Средняя спектральная эффективность (бит/с/Гц)
UL	1Ч2 1Ч4	1,254 1,829
DL	2Ч2 4Ч2 4Ч4	2,93 3,43 4,48

Cредняя пропускная способность одного сектора eNB для системы FDD:

R=S •W (2.1)

где S - средняя спектральная эффективность, бит/с/Гц;

W - ширина канала, МГц; W = 10 МГц.

Для линии DL:

RDL = 3,43 · 10 = 34,3 Мбит/с.

Для линии UL:

RUL = 1,829 · 10 = 18,29 Мбит/с.

При умножении пропускной способности одного сектора на количество секторов базовой станции, получим среднюю пропускную способность базовой станции ReNB . Число секторов eNB примем равное трем, тогда:

ReNB=R (DL/ UL) · 3 (2.2)

Для линии DL:

ReNB.DL = 34,3 · 3 = 102,9 Мбит/с.

Для линии UL:

ReNB.UL = 18,29 · 3 = 54,87 Мбит/с.

Теперь нужно определить количества сот в планируемой сети LTE.

Для этого необходимо определить общее число каналов (Nк), выделяемых для развертывания проектируемой сети LTE. Рассчитаем его по формуле:

(2.3)

где ДfУ - полоса частот, выделенная для работы сети и равная 71 МГц;

Дfк - полоса частот одного радиоканала;

под радиоканалом в сетях LTE принимается понятие ресурсного блока РБ, ширину которого - 180 кГц,

Дfк = 180 кГц.

 43 канала

Следующим этапом необходимо определить число каналов Nк.сек, которое нужно использовать для обслуживания абонентов в одном секторе одной соты:

(2.4)

где Nк - общее число каналов;

Nкл - размерность кластера, выбираемое с учетом количества

секторов eNB, примем равным три;

Mсек - количество секторов eNB, принятое равным трём.

Далее определим число каналов трафика в одном секторе одной соты Nкт.сек. Используем формулу:

(2.5)

где - число каналов трафика в одном радиоканале, определяемое стандартом радиодоступа (для OFDMA = 1...3);

для сети LTE выберем = 1.

Определим допустимую нагрузку в секторе одной соты (Асек) при рассчитанным значении . и допустимом значении вероятности блокировки, равной 1% в соответствии с моделью Эрланга, которая представлена в виде графика на рисунке 2.1,

Определяем, что Асек = 50 Эрл.



Рисунок 2.1 - Зависимость допустимой нагрузки в секторе от числа каналов трафика и вероятности блокировки.

Число абонентов, которое возможно обслужить одной eNB, определяется по формуле:

(2.6)

где A1 -абонентская нагрузка от одного абонента, средняя по всем видам трафика; значение A1 может составлять (0,04...0,2) Эрл.

Так как предполагается использовать проектируемую сеть для высокоскоростного обмена информацией, то значение A1 примем равным 0,2 Эрл и определим число абонентов:

(абонентов)

Необходимое количество базовых станций eNB в проектируемой сети LTE найдем по формуле:

 (2.7)

где Nаб - количество потенциальных абонентов. Это количество определим как 7 % от общего числа жителей, в соответствии со среднестатистической начальной нагрузкой. Общее число жителей г. Степногорск , по последним данным на 2016год составляет примерно 46000 человек. А количество потенциальных абонентов составит 3220 единицы, тогда:

Среднюю планируемую пропускную способность RN проектируемой сети определим с помощью умножения количества eNB на среднюю пропускную способность eNB. Получим:

(2.8)

RN = (102,9 + 54,87) · 5.3 = 836,2 (Мбит/с).

Выполним проверочную оценку ёмкости проектируемой сети и сравним с рассчитанной. Определим усредненный трафик одного абонента в ЧНН:

(2.9)

где ТТ - средний трафик одного абонента в месяц, ТТ = 30 Гбайт/мес;

q - коэффициент для городской местности, q = 2;

NЧНН - число ЧНН в день,NЧНН = 7;

NД - число дней в месяце, Nд = 30.

(Мбит/с)

Определим общий трафик проектируемой сети в ЧНН Rобщ./ЧНН по формуле:

Rобщ./ЧНН = Rт.ЧНН · Nакт.аб, (2.10)

где Nакт.аб - число активных абонентов в сети.

Определим число активных абонентов в сети как 70% от общего числа потенциальных абонентов Nаб, то есть Nакт.аб = 2254 абонентов.

Rобщ./ЧНН = 0,28 · 2254 = 631,12 (Мбит/с).

Таким образом, RN(848,8,057) > Rобщ./ЧНН (631,12).

Условие выполняется, поэтому проектируемая сеть не будет подвергаться перегрузкам в ЧНН.

2.3 Анализ радиопокрытия

В первую очередь необходимо определить максимально допустимые потери на линии (МДП). Рассчитываем их как разность между эквивалентной изотропной излучаемой мощностью передатчика (ЭИИМ) и минимально необходимой мощностью сигнала на входе приемника сопряженной стороны, при которой в канале связи обеспечивается нормальная демодуляция сигнала в приемнике с учетом всех потерь.

Принцип расчета МДП отражает рисунок 2.1.

Используются следующие параметры:

- системная полоса: 20 МГц; для FDD = 10/10 (DL/UL);

- eNB - на каждом секторе один TRX, выходная мощность TRX = 40 Вт (46 дБ); работает на линии DL в режиме MIMO 2Ч2;

- UE - абонентский терминал - USB-модем, класс четвёртый - ЭИИМ 33 дБ;

- соотношение длительности кадров DL/UL: 100%/100%.



Рисунок 2.1 - Принцип расчета МДП

Расчет максимально допустимых потерь выполним по формуле:

(2.13)

где

Pэиим. прд - эквивалентная излучаемая мощность передатчика;

Sч. пр. - чувствительность приемника;

GА. прд - коэффициент усиления антенны передатчика,

GА. прд: DL = 18 дБ, UL = 0 дБ;

LФ. пред - потери в фидерном тракте передатчика, LФ. прд: DL = 0,3 дБ;

Мпрон - запас на проникновение сигнала в помещение для сельской местности, Мпрон = 12 дБ;

Mпом - запас на помехи. Мпом определяется по результатам моделирования системного уровня в зависимости от нагрузки в соседних сотах; значение Мпом соответствует нагрузке в соседних сотах 70%. Mпом: DL = 6,4 дБ; UL = 2,8 дБ;

Gхо - выигрыш от хэндовера. Значение выигрыша от хэндовера - результат того, что при возникновении глубоких замираний в обслуживаемой соте, абонентский терминал может осуществить хэндовер в соту с лучшими характеристиками приема. Gхо = 1,7 дБ.

Pэиим. прд рассчитывается по формуле:

(2.14)

где

Рвых. прд - выходная мощность передатчика. Рвых. прд в линии «вниз» (DL) в LTE зависит от ширины полосы частот сайта, которая может колебаться от 1,4 до 20 МГц. В пределах до 5 МГц рационально выбрать передатчики TRX мощностью 20 Вт (43 дБм), а свыше 5 МГц - 40 Вт (46 дБм).

Рвых. прд: DL = 46 дБм, UL = 33 дБм.

Для линии DL:

Pэиим. прд = 46 + 18 - 0,3 = 63,7 (дБм),

Для линии UL:

Рэиим. прд = 33 (дБм).

Sч. пр. рассчитывается по формуле:

(2.15)

где

Ртш. пр. - мощность теплового шума приемника, Ртш. пр.: DL = -174,4 дБм,

UL = -104,4 дБм;

Мосш. пр. - требуемое отношение сигнал/шум приемника. Значение Мосш. пр. взято для модели канала «Enhanced Pedestrian A5».

Мосш. пр.: DL = -0,24 дБ; UL = 0,61 дБ;

Lпр - коэффициент шума приемника, Lпр: DL = 7 дБ, UL = 2,5 дБ;

Для линии DL:

Sч. пр. = -174,4 + (-0,24) + 7 = -167,64 (дБм),

Для линии UL:

Sч. пр. = -104,4 + 0,61 + 2,5 = -101,29 (дБм).

С учетом полученных результатов по формулам (2.14) и (2.15), рассчитаем значение МДП:

Для линии DL:

LМДП = 63,7 - (-167,64) - 12 - 6,4 - 8,7 - 1,7 = 205,94 (дБ)

Для линии UL:

LМДП = 33 - (-101,29) + 18 - 0,4 - 12 - 6,4 - 8,7 + 1,7 = 126,5 (дБ)

Из двух значений МДП, полученных для линий DL и UL выбираем минимальное, чтобы вести последующие расчеты дальности связи и радиуса соты. Ограничивающей линией по дальности связи, как правило, является линия вверх.

Расчет дальности связи выполним используя программу MathСad 14 Rus (рисунок 2.2). Для расчета дальности связи воспользуемся эмпирической моделью распространения радиоволн Okumura - Hata. Данная модель является обобщением опытных фактов, в котором учтено много условий и видов сред.

Рисунок 2.2 - Расчет дальности связи, выполненный с использованием программы MathСad 14 Rus

В модели Okumura - Hata предлагается следующее выражение для определения среднего затухания радиосигнала в городских условиях:

Lr=69.5+26,16lgfc-13,821lght-A (hr) +(44.9-6.55lght) x lgd (2.16)

Для городской местности выражение примет вид с поправкой:

Lc=Lr-4.78(lgfc) ² +17, 33 lgfc -40, 94 (2.17)

где fc - частота от 150 до 1500 МГц;

ht - высота передающей антенны (подвеса eNB) от 15 до 50 метров;

hr - высота принимающей антенны (антенны мобильного устройства) от 1 до 10 метров;

d - радиус соты от 1 до 20 км;

A (hr) - поправочный коэффициент для высоты антенны подвижного объекта, зависящий от типа местности.

Выберем параметры для расчетов:

fc = 800 МГц;

ht = 18 метров;

hr = 2 метра.

Найдем поправочный коэффициент A(hr) для редко заселённой местности по формуле:

A (hr) = (1,1 lgfc-0, 7) x hr - (1, 56 lgfc -0, 8) (2.18)

A(hr) = (1,1 lg800-0,7) x 2 - (1,56 lg800 -0,8) =3,751

Вычислив из формул (2.16) и (2.17) радиус соты, получим, что d ? 0,9 км.

Рассчитаем площадь SeNB покрытия трехсекторного сайта по формуле:

SeNB d² (2.19)

SeNB x 0,9 ? 1,58км

2.4 Частотно-территориальное деление и ситуационное расположение eNB на территории г. Степногорска

Основным этапом проектирования сетей подвижной радиосвязи абонентского доступа является этап частотно-территориального планирования, в ходе которого выбирается структура сети, места размещения базовых станций, разрабатывается план распределения радиоканалов для базовых станций, выполняется адаптация планов к условиям территориальных и частотных ограничений планируемой зоны обслуживания.

Сначала составляется ситуационный план размещения базовых станций eNB на территории района планирования сети. И полный радио охват территории района не является основной целью, потому что главное в данном проекте - это обеспечение устойчивым радиосигналом густонаселенных районов. Размещение базовых станций выполняется исходя их этого условия с учетом особенностей рельефа местности.

Минимальное количество базовых станций eNB, необходимых для обеспечения устойчивым радиосигналом густонаселенных районов на территории планирования составляет согласно ранее приведенным расчетам, пять штук. Основываясь на этом, строим сеть, все eNB которой имеют следующие характеристики:

- мощность каждого передатчика - 40 Вт;

- высота подвеса антенны - 18 метров;

- число приемопередатчиков TRX - 3 (по одному на каждый сектор);

- системная полоса для одного сектора - 20 МГц (10 МГц для линии «вверх» и 10 МГц для линии «вниз»);

- линия «вниз» поддерживает технологию MIMO 4x2;

- пропускная способность: линия «вниз» - 102,9 Мбит/с, линия «вверх» 54,87 Мбит/с.

Составляем частотный план.

Планируемой сети выделена полоса частот 791 - 862 МГц, ширина частотного спектра составляет 71 МГц. Каждому сектору eNB нужно выделить 20 МГц.

Таким образом, имеющаяся ширина спектра делится на 3 части по 20 МГц, плюс защитные частотные полосы для избежание перекрытия сигналов разных секторов. Присвоим каждой из трех частей спектра условный номер и результаты составления частотного плана сведем в таблицу 2.3.

Таблица 2.3 - Планируемый частотный план сети LTE в г. Степногорске.

Номер eNB	Сектор	Азимут	Радиус обслуживания, км	Условный номер части частотного спектра
1	1.1 1.2 1.3	0 120 240	0,9 0,9 0,9	1 2 3
2	2.1 2.2 2.3	0 120 240	0,9 0,9 0,9	1 2 3
3	3.1 3.2 3.3	0 120 240	0,9 0,9 0,9	1 2 3
4	4.1 4.2 4.3	0 120 240	0,9 0,9 0,9	1 2 3
5	5.1 5.2 5.3	0 120 240	0,9 0,9 0,9	1 2 3

После введения данной сети LTE в эксплуатацию, наступает этап оптимизации сети, в ходе которого может происходить корректирование выполненного планирования, а именно: увеличение пропускной способности сети, изменение высоты подвеса радио модулей, понижение или повышение излучаемой мощности радио модулей.

Построим номинальный сотовый план проектируемой сети LTE в г. Степногорске, который приведен на рисунке 2.3.

Рисунок 2.3 - Номинальный сотовый план проектируемой сети LTE в г. Степногорске.

2.5 Выбор оборудования

2.5.1 Выбор оборудования сети LTE

Управление услугами и абонентскими сессиями в сетях LTE выполняется посредством Evolved Packet Core (базовой пакетной сети EPC). Она содержит следующие логические элементы и узлы:

- ММЕ (Mobility Management Entity) - узел управления мобильностью отвечает за решение задач управления мобильностью абонентского терминала, управления безопасностью мобильной связи NAS Security), управления службой передачи данных;

- SGW (Serving Gateway) - обслуживающий шлюз сети LTE - отвечает за обработку и маршрутизацию пакетных данных поступающих из/в подсистему базовых станций;

- PGW (Public Data Network Gateway) - шлюз от/к сетей других операторов - отвечает за передачу голоса и данных из/в сети оператора LTE в другие сети 2G, 3G, не-3GPP и Internet;

- HSS (Home Subscriber Server) - сервер абонентских данных;

- PCRF (Policy and Charging Rules Function) - узел выставления счетов абонентам за оказанные услуги;

- DHCP/DNS - сервер выделения IP-адресов.

Решения по реализации сети EPC LTE разработаны компанией «Huawei Technologies». Сутью их идеи реализации является совмещение функций MME, SGW и PGW в одном шасси мульти сервисной платформы «Huawei BTS 3900», как показано на рисунке 2.4.

Разработка маршрутизатора «Huawei BTS 3900» выполнена специально для мобильных широкополосных сетей. Он характеризуется встроенными интеллектуальными функциями, масштабируемостью и надежностью и распределенной архитектурой. Использование платформы «Huawei BTS 3900» дает возможность оператору связи увеличивать емкость и производительность, не выполняя закупок дополнительного оборудования. Для работы в своих сетях более 200 операторов мобильной связи в мире используют маршрутизатор «Huawei BTS 3900».

Достоинствами платформы «Huawei BTS 3900» являются:

- встроенные сервисы с высокой пропускной способностью и интегрированные сетевые функции;

- резервирование всех компонент;

- программные функции распределены по всей платформе;

- наличие функция копирования процессов и их состояний;

- время восстановления сессий не превышает 2 сек.;

- специализированные выделенные сервисные платы и модули отсутствуют;

- процессорные ресурсы автоматически адаптируются к потребностям системы;

- защита памяти для отдельных процессов;

- общее программное обеспечение;

- восстановление абонентских сессий в пределах одного шасси в автоматическом режиме;

- обновление программного обеспечения осуществляется без прерывания сервисов;

- доступность платформы 99,9999%.

Архитектура платформы «Huawei BTS 3900» показана на рисунке 2.4.

Рисунок 2.4 - Архитектура платформы «Huawei BTS 3900»

Главным отличием платформы «Huawei BTS 3900» является наличие встроенных сервисов «In-line Services»:

- DPI - глубокая инспекция пакетов - позволяет анализировать трафик и персонифицировать услуги, предоставляя абонентам различные качество обслуживания и гибкие правила тарификации в зависимости от типа трафика;

- обнаружение трафика одно ранговых протоколов в реальном масштабе времени; определяет различные правила: пропуск или блокировка, специфическая тарификация, контроль потребляемой полосы пропускания;

- фильтрация контента на основе анализа URL в запросах НТТР от мобильных абонентов;

- персональный NAT/Firewall.

Краткая техническая характеристика платформы «Huawei BTS 3900»:

- пропускная способность: 320 Гбит/с;

- количество сессий: 4 млн.;

- сетевые интерфейсы: 10/100/1000 Ethernet, 10 Гбит/с Ethernet, OLC/CLC Line Cards (ATM, POS, Frame Relay);

- входное напряжение: DC 40 - 60 В;

- размеры (вЧшЧг): 63,23Ч44,45Ч60,95 мм;

- полная масса: 139,25 кг;

- максимальная мощность: 800 Вт;

- допускается установка до трех «Huawei BTS 3900» в стойку 42 RU.

2.5.2 Выбор оборудования транспортной сети

Оборудование транспортной сети следует выбирать руководствуясь:

- особенностями технологии LTE;

- требованиям надежности, эффективности, гибкости, компактности, обладало широким набором функций;

- соответствовало критериям «цена - качество».

Главным условием при выборе оборудования транспортной сети является надежная передача данных пользователей согласно рассчитанной пропускной способности сети LTE. Транспортная сеть проектируемой сети LTE будет реализована с помощью оптоволоконных линий передач по технологии Ethernet.

В технологии Ethernet (стандарт IEEE 802.3) определены следующие скорости: Ethernet на скорости 10 Мбит/с, Fast Ethernet на скорости 100 Мбит/с, Gigabit Ethernet на скорости 1 Гбит/с и 10 Gigabit Ethernet на скорости 10 Гбит/с. Скорости в 1 и 10 Гбит/с подходят для транспортной сети. Существенным преимуществом систем Ethernet является широкая масштабируемость и максимальная приближенность к стеку протоколов IP.

В мире проектирования мобильных сетей существуют различные решения выбора оборудования, как сети радиодоступа, так и транспортной сети. Компании - производители оборудования для сетей мобильной связи предоставляют операторам пакеты готовых решений, состоящих из подобранного по различным показателям стека аппаратуры. В пакеты готовых решений для реализации транспортной сети мобильного оператора могут входить рабочие станции, коммутаторы, маршрутизаторы, мульти сервисные станции, а также специализированное оборудование для управления сетью.