دراسة حالة: SK Telecom

- Apr 26, 2019-

1 مقدمة

يواجه مشغلو الهواتف المحمولة في جميع أنحاء العالم تحديًا بسبب الزيادة المستمرة في الطلب على بيانات الجوال. بالإضافة إلى المزيد من المشتركين الذين يستخدمون النطاق العريض للأجهزة المحمولة ، يقوم كل مستهلك بزيادة مقدار النطاق الترددي الذي يستخدمونه. زيادة في تدفق التلفزيون عالي الوضوح والأفلام ومحتوى الفيديو ، واستخدام مؤتمرات الفيديو والدردشة الشخصية ، والفيديو المدمجة في صفحات الويب كلها تساهم في زيادة الطلب على النطاق الترددي للجوال.

من المحتمل أن يتفاقم الموقف في عصر الجيل الخامس حيث سيتعين تكثيف الشبكات لتلبية متطلبات زمن الوصول المنخفض الأكثر صرامة والمتطلبات الإنتاجية العالية. لن يكون النشر والعمليات أكثر تكلفة فحسب ، بل سيكون الضغط أيضًا على شبكات الوصلات الوسيطة كبيرًا لأن 5G ستحتاج إلى توفير ما يصل إلى 20 ضعف عرض النطاق الترددي الذي توفره 4G LTE. لذلك ، يجب إعادة النظر في النهج التقليدية لتوسيع قدرة النقل / الوصلة الأمامية ويجب على المشغلين اعتماد نُهج مبتكرة لتخفيف الطلب على الوصلات الخلفية. في هذا السياق ، من الطبيعي للغاية النظر في هندسة شبكات النقل المبتكرة التي يمكنها تحسين التكلفة المطلوبة للحفاظ على السعة.

2 الأعمال حتمية

لمواجهة النمو في الطلب على حركة البيانات ، تحتاج الشبكات إلى تكثيفها. ومما يزيد من تعقيد المشكلة هو الاستخدام المحتمل للترددات العالية في 5G. هذا يجلب معه عددا من القضايا ، وبالتالي ، والآثار المترتبة على التكلفة. على سبيل المثال ، سيكون حجم الخلية أصغر من الخلايا التقليدية وسيعاني على الأرجح من ضعف الكفاءة الطيفية بسبب فقدان الإشارة عبر مواد مختلفة. بالنظر إلى أن التكاليف المرتبطة بالموقع - على سبيل المثال ، الإيجار ، واقتناء الموقع ، والهندسة المدنية - تشمل ما يقرب من 15 ٪ -40 ٪ من OPEX و 40 ٪ -50 ٪ من تكلفة النفقات الرأسمالية للبنية التحتية ، يجب مواجهة تحديات التكلفة من أجل المشغلين لجني بالكامل فوائد 4.5G و 5G.

في عصر تكثيف الشبكة ، من المهم للمشغلين أن يخفضوا تكلفة RAN (شبكة الوصول الراديوي) إلى الحد الأمثل ، ولا سيما في نشر محطات القاعدة الأخيرة. لم تكن SKT استثناءً وتسعى لاستغلال الإمكانات الكاملة للبنية التحتية للألياف من أجل معالجة تكثيف الشبكة. كان هدف SKT هو تمكين أكبر قدر ممكن من سعة النقل داخل RAN بالنظر إلى البنية التحتية التي تمتلكها.

3 5G-PON والحل

تعتبر SKT شركة رائدة في سوق الاتصالات المتنقلة الكورية ، حيث بلغت حصتها في السوق 41.9٪ اعتبارًا من يوليو 2018. كانت SKT رائدة في مجال حلول شبكات النقل لأجهزة RAN المتنقلة ومنذ اعتمادها لهندسة Cloud RAN في 2011 ، طورت SKT نظامًا نشطًا حل يمكنه تحسين تكلفة RAN عن طريق تقليل تكلفة الميل الأخير واستغلال قدرة الألياف الحالية إلى أقصى حد. تم تطوير الحل إلى حل T-PON الذي أصبح الحل 5G-PON للتحضير لعصر 5G. SKT تستعد لتسويق 5G المستهدفة مارس 2019.

3.1 5G-PON

3.1.1 لماذا تم تطوير 5G-PON؟

إن 5G-PON هو إجابة لسعي SKT الطويل من أجل نقل فعال التكلفة من أجل تطبيقه على شبكات المحمول منذ عصر 4G. في بنية شبكة LTE القديمة ، كانت المحطة الأساسية موجودة في موقع مشترك مع برج ، ذي أثر كبير على الموقع ، وبطارية احتياطية كبيرة ، وغالبًا ما تتطلب التحكم في درجة الحرارة. لمعالجة التكلفة المرتبطة بمحطة قاعدة باهظة الثمن ، تم تجهيز وحدة المعالجة الرقمية (DU) الرقمية في مركز بينما تم نشر RU (وحدة الراديو) في مواقع بعيدة. هذا يقلل من تأجير المحطة الأساسية والتكاليف التشغيلية الأخرى من خلال استهلاك طاقة أقل وتسهيل إضافة / إزالة الخلايا إلى الشبكة.

تركيز DU ، ومع ذلك ، جلبت أيضا قضية أخرى. نظرًا لأن حركة المرور كانت مركزة في DU ، فقد كانت هناك حاجة إلى مزيد من الألياف / الكبل لاستيعاب السعة وبالتالي أدى إلى زيادة الاستثمار. تم تطوير نظام Cloud Belt ، وهو نظام نشط يتكون من COT (المحطة المركزية للمكاتب) و RT (المحطة الطرفية عن بُعد) ، لمعالجة هذه المشكلة. بالمقارنة مع سيناريو نشر الألياف الخالصة ، يمكّن نظام الحزام السحابي من توفير إجمالي تكلفة الملكية بنسبة 26٪.

يتطلب عصر 5G ، متطلبات أداء أكثر صرامة ، مثل 20 ضعفًا من إنتاجية LTE وتأخر أقل بـ 10 أضعاف من LTE ، مما ينتج عنه عدد أكبر من المواقع البعيدة (تتوقع SKT ضعف الموقع البعيد الموجود في نظام Cloud Belt) . في هذا السياق تم تطوير بنية 5G-PON.

3.1.2 ما هو 5G-PON؟

5G-PON هو حل نقل أمامي مرن وموثوق وفعال يوفر شبكة توزيع واحدة لكل من النطاق العريض الثابت (LTE و 5G) والنطاق العريض الثابت عالي السرعة. يوفر هذا بوضوح ميزة على شبكات التوزيع التقليدية ، حيث هناك حاجة إلى أنواع مختلفة للتكنولوجيات المختلفة (انظر الشكل 1).

كما يتيح تطبيق 5G-PON تقديم تغطية أوسع بسهولة لشبكات LTE و 5 G لشبكات الهاتف الخلوي من خلال القدرة على تثبيت المحطات الأساسية والهوائيات دون الحاجة إلى تثبيت شبكات توزيع أو نقل إضافية.

مع اعتماد الشبكات البصرية المنفعلة في شبكة النقل ، لا تتطلب شبكة 5G-PON مصدر طاقة إضافي للتركيب ويمكن أن تقلل من حجم الجهاز / الجهاز مقارنة بشبكة النقل التقليدية. في حين أن العقد البعيدة الخاصة بشبكة النقل التقليدية ستتطلب داخل المنشأة للحصول على مصدر طاقة ثابت ، يمكن تثبيت العقد البعيدة 5G-PON في الهواء الطلق حيث إن مصدر الطاقة غير مطلوب.

يمكن أيضًا نشر 5G-PON في تصميمات الحلقات المحمية من أجل المرونة ، على سبيل المثال ، إذا كان الخط مفصولًا ، فإن التوصيل لا يزال يتم توصيله عبر خط بديل. نظرًا لأن المكتب المركزي لديه معرفة بترتيب وموقع عقد الموقع البعيد ، فإن 5G-PON تضمن خدمة سلسة عن طريق إجراء معادلة التأخير الناجم عن اختلافات المسار البصري أثناء تنفيذ تبديل حماية الحلقة في غضون 50ms عند قطع الألياف.

لتقديم 5G-PON ، عملت SKT مع البائعين المحليين بما في ذلك Solid و HFR و SunwaveTec و Coweaver. بشكل عام ، يعمل حل 5G-PON على تقليل تكاليف الشبكات عن طريق إعادة استخدام المرشحات الضوئية والألياف الموجودة مع زيادة السعة لدعم تدفقات حركة المرور المختلفة والمتنامية.

الشكل 1: مفهوم 5G-PON

3.2 تطبيق 5G-PON على شبكة المحمول

يتم تطبيق حل 5G-PON على شبكة RAN لشبكة الهاتف المحمول بين DU و RU. تتألف شبكة 5G-PON من ثلاثة عناصر رئيسية: محطة المكتب المركزية ، العقدة البعيدة ووحدة SFP الصغيرة القابلة للتوصيل.

تقع محطة المكتب المركزي في وحدة النطاق الأساسي الخلوي (أكبر وحدة رمادية في الشكل 2) وتحول الطول الموجي للإرسال WDM (مضاعفة طول الموجة) ، وتراقب الرابط البصري ، وتعمل وتدير موقع وترتيب العقد البعيدة. يقوم هذا الجهاز أيضًا بجمع وتحليل معلومات مراقبة التشخيص الرقمي (DDMI) الخاصة بـ SFP القابلة للضبط في RU ، التي يتم إرسالها عبر قناة مساعدة للتحكم والإدارة (AMCC).

العنصر الثاني ، العقدة البعيدة هي جهاز توجيه طول موجة بصري سلبي (يشار إليه على أنه كل الوحدات الرمادية غير الأكبر في الشكل 2) ويمكن وضعها في الداخل أو في الهواء الطلق في الموقع البعيد. تشتمل العقدة البعيدة على مرشح لـ Coarse WDM (CWDM) ومرشح للكثافة WDM (DWDM). وهو يدعم طوبولوجيا الحلقة البصرية بين عقد المرحلة الأولى (العقدة البعيدة الرئيسية) وكذلك تكوينات العقدة متعددة المراحل مثل العقد البعيدة الرئيسية والفرعية.

يتم تثبيت SFP القابل للضبط في RU ، ويستخدم تصميمًا منخفض التكلفة نظرًا لأنه لا يستخدم خزانة ذات طول موجي ولا يعتمد الليزر القابل للضبط في SFP على شبكة ذات طول موجي محدد. يتم تشغيل SFP في RU باستخدام وظيفة قفل الطول الموجي للبرنامج الذي يتتبع مركز مرشح WDM. يستخدم التعقب معلومات الطاقة الضوئية المستلمة من محطة المكتب المركزي التي يتم إرسالها عبر قناة إدارة وتحكم إضافية.

تنبع ألوان قوس قزح لشبكات النقل في الشكل 2 من حقيقة أن بنية 5G-PON تعتمد على تقنية الشبكة البصرية متعددة الإرسال بتقسيم طول الموجة (WDM-PON). تستخدم البنية CWDM مع قنوات فرعية ويمكنها استخدام الألياف والمرشحات المثبتة الحالية مع زيادة السعة إلى ما مجموعه 256 طول موجة (16 قناة فرعية مع 16 نطاق CWDM بعرض 20nm لكل منها). هذا يسمح لـ 5G-PON بالعمل جنبًا إلى جنب مع نشرات PON (TDM-PON) الحالية في CWDM و DWDM وتقسيم الوقت.

الشكل 2: معمارية 5G-PON (في شبكة النفاذ اللاسلكي)

3.3 نقاط التمايز الرئيسية لـ 5G-PON

  • تركيب مرن وقابل للتطوير: يمكن تركيبه على القطب والجدار ، ويمكن أيضًا تثبيته تحت المجاري / تحت الأرض لحفظ CAPEX و OPEX

  • تكوين سهل ومرن: يمكن تكوين الشبكة بغض النظر عن موقع نشرها

  • التوصيل والتشغيل: تعمل ميزات الضبط التلقائي وقفل الطول الموجي على تمكين P&P (التوصيل والتشغيل) من عقد الشبكة الجديدة

  • الدفع أثناء النمو: إن استخدام العقد المبنية للمجهول و SFPs القابلة للضبط يمكّن PAYG (الدفع أثناء النمو) من الشبكة

  • الإدارة والتحليل الذكي للعمليات: تمكّن القناة الإضافية للتحكم والإدارة من نقل المعلومات للتشغيل والصيانة الذكية

  • إمكانية التشغيل المتداخل: يتيح بروتوكول SFP المتوافق مع MSA (اتفاق متعدد المصادر) إمكانية التشغيل المتداخل مع أنواع أخرى من الأنظمة التي تم نشرها بالفعل في الشبكة.

4 فوائد اقتصادية

تدرك 5G-PON الفوائد الاقتصادية لترشيد الاستثمار وتمكين فرص توليد الإيرادات المحتملة. يقدم هذا القسم نظرة عامة على الفوائد الاقتصادية التي يجلبها 5G-PON للمشغل.

4.1 ترشيد الاستثمار

تشير تجربة SKT إلى أن نشر 5G-PON قد خفض تكلفة التركيب بمقدار النصف في حين تم تخفيض تكاليف التشغيل والصيانة بنسبة 30 في المائة. ويرجع ذلك إلى التشغيل الذكي وإدارة العقد المنفعلة واستخدام منافذ SFP القابلة للضبط في المواقع البعيدة.

وبشكل أكثر تحديدًا ، تم تخفيض التكلفة الإجمالية للملكية بنسبة 50٪ مقارنة بسيناريو نشر الألياف الخالصة وبنسبة 26٪ مقارنة بالنظام النشط لشركة SKT (الحزام السحابي). يتم تمكين هذه من خلال قدرة 5G-PON على تقليل مساحة المحطات الأساسية بنسبة 70 ٪ ، وتكييف الهواء بنسبة 100 ٪ ، والقوى العاملة اللازمة بنسبة 30 ٪ ، واستهلاك الكهرباء بنسبة 100 ٪. لاحظ أن الانخفاض في هذه العوامل بالمقارنة مع الحزام السحابي وليس سيناريو نشر الألياف الخالصة.

علاوة على ذلك ، يعني وجود 5G-PON عددًا أقل من روابط الوصلات الوسيطة (مثل الألياف) للحفاظ على السعة المكافئة. وهذا يؤدي أيضًا إلى تجنب النفقات الرأسمالية بنسبة 87.5٪ وفورات OPEX بنسبة 67٪ لشبكات النقل.

4.2 فرص توليد الإيرادات المحتملة

تتيح القدرة على توصيل وتشغيل العقد عن بُعد لشبكة المحمول معالجة الزيادة المحتملة في اتصال إنترنت الأشياء (إنترنت الأشياء) بشكل فعال. على الرغم من عدم وجود رقم كمي ملموس لإنشاء الإيرادات المحتملة من خلال اتصال إنترنت الأشياء الإضافي ، فإن 5G-PON تسمح للمشغلين بالتوسع بسهولة في سوق اتصال إنترنت الأشياء.

5 الدروس المستفادة

تتيح شبكة 5G-PON تخفيض التكاليف في شبكات النقل داخل شبكة RAN المتنقلة من خلال تطوير وحدات بعيدة ذات حجم صغير ولا تحتاج إلى كهرباء ، ويمكن تركيبها / تهيئتها بسهولة وقابلة للتشغيل البيني. الميزة الأكثر شهرة في 5G-PON هي أنه يمكن تثبيت الوحدات البعيدة في الداخل والخارج على حد سواء دون شغل مساحة كبيرة واستهلاك الكهرباء.

تسمح مثل هذه الميزة لـ 5G-PON بتخفيض إجمالي تكلفة النقل لشبكة النقل بنسبة 50٪ مقارنة بسيناريو نشر الألياف الخالصة وبمعدل 26٪ مقارنة بنظام الحزام السحابي SKT. بطبيعة الحال ، تتيح شبكة 5G-PON أيضًا فرصًا محتملة للإيرادات من خلال تسهيل توصيل الوحدات البعيدة لتلبية الطلب على إنترنت الأشياء.

تشير تجربة SKT إلى أن استخدام بنية الحلقات في 5G-PON يضمن مرونة تضمن استمرارية الخدمة في حالة قطع الألياف. في حين أن الطوبولوجيا ستعتمد على سياق السوق / التكنولوجيا للمشغل ، يبدو أن الحلقة توفر المرونة اللازمة مع تحسين التكلفة.

يوفر حل 5G-PON للمشغلين مقترحات القيمة المتمايزة التالية:

  • يتم تثبيت الوحدة البعيدة بسهولة في الهواء الطلق / في الداخل وقابلة للتطوير

  • يمكن تكوين الشبكة بسهولة ومرونة بناءً على طلب العملاء

  • تدعم عقد الشبكة الجديدة التوصيل والتشغيل وإزالة قدر كبير من التعقيد في تنشيط عقد الشبكة الجديدة.

  • تدعم تقنية 5G-PON الإدارة والتحليل الذكي للعمليات

  • تضمن شبكة 5G-PON إمكانية التشغيل البيني مع أنواع أخرى من حلول شبكات النقل التي تم نشرها بالفعل في الشبكة

في المستقبل ، تخطط SKT لطرح 5G-PON في 85 منطقة في جميع أنحاء البلاد ، مع مزيد من عمليات النشر لاستيعاب تسويقها البالغ 5G في مارس 2019.

6 ملخص

5G-PON هو حل نقل أمامي مرن وموثوق وفعال يوفر شبكة توزيع واحدة لكل من النطاق العريض الثابت (LTE و 5G) والنطاق العريض الثابت عالي السرعة. تتيح شبكة 5G-PON التوسع بسهولة في شبكات النقل من خلال القدرة على تثبيت المحطات الأساسية والهوائيات دون بنية تحتية إضافية لشبكات التوزيع / النقل. نظرًا لأن 5G-PON تعمل على تحسين التكلفة مع تمكين التكوين والتركيب المرن ، ستتمكن 5G-PON من مواجهة تحديات الطلب على النقل في الوصلات الأمامية / المواجهة الأمامية بشكل فعال من حيث التكلفة في عصر 5G.


زوج من:دفع حدود النطاق الترددي والتحرك نحو عصر الشبكات البصرية 2.0 في المادة التالية :5G-PON: شبكة التوزيع الموحدة لشركة SK Telecom