О клубе Новости Интервью 3G-устройства События Обзоры
15.04.2010

Чем в действительности вызван кризис пропускной способности сетей 3G?

В 2010 кризис пропускной способности мобильных сетей передачи данных 3G стал одной из самых горячих тем, масла в огонь добавила популярность смартфонов в США и Европе, в особенности iPhone, генерирующих все возрастающие объемы трафика. Но на самом ли деле причиной этой так часто обсуждаемой проблемы стало повышенное потребление трафика пользователями сотовых сетей?
Очевидное…

В течение почти всего 2009 года AT&T заявляла о проблемах пропускной способности на фоне взметнувшейся до небес популярности iPhone и прочих смартфонов. Исполнительные директора компании признавали, что сеть AT&T функционировала не в полную нормативную силу в таких плотнонаселенных агломерациях как Нью-Йорк и Сан-Франциско. AT&T отметила, что около 3 % ее пользователей смартфонов являются потребителями приблизительно 40 % трафика, и компания ищет способы стимулирования таких пользователей таким образом, чтобы они пересмотрели объемы своего потребления. Между тем, другие WCDMA/HSPA-операторы во время последнего Всемирного мобильного конгресса в Барселоне (MWC 2010) неоднократно отмечали, что для их сетей плотность передачи данных также становится проблемой. Главный исполнительный директор Vodafone Витторио Колао (Vittorio Colao) выразил озабоченность по поводу того, что бурно растущая популярность смартфонов может впоследствии опередить возможности сетей 3G и их способность обеспечивать бесперебойную передачу данных через свои сети. Замечание г-на Колао перекликается со словами компании AT&T: Колао заявляет, что требуется срочно установить новые тарифы, чтобы позволить операторам больше инвестировать в увеличение пропускной способности сетевой инфраструктуры, и при этом сохранить прибыль.

С другой стороны...

В то же время, глава группы радиоразвития Vodafone Сантьяго Тенорио (Santiago Tenorio,) заявил, что кризиса, связанного с самой пропускной способностью, не существует. Он отметил тогда, что все, что нужно сделать для устранения  неудобств, это «разумная проработка вопросов пропускной способности и достаточные инвестиции, что мы и осуществляем в нашей группе повсеместно». Противоречие, возможно, заключается в причине, вызывающей «букет» проблем с пропускной способностью. По словам главного исполнительного директора Signals Research Group Майкла Теландера (Michael Thelander), повышенная плотность трафика большей частью, связана именно с трафиком смартфонов, которых становится все больше в сетях 3G.  Они потребляют ресурсы и генерируют прежде всего, т.н. «сигнальный трафик». Напомним, что весь пакетный трафик моно разделить на собственно медиатрафик (данные, видео,  голосовые сообщения и т.д.) и сигнальный трафик, который представляет собой сигнальные сообщения, передаваемые для установления, изменения и разрешения сеанса связи между узлами пакетной сети. Больше всего сигнального трафика генерируют смартфоны: они используют его для отправки электронных писем, общения в социальных сетях, актуализации данных многочисленных виджетов (например, погода, курсы валют) и осуществления других повторяющихся действий. Не так давно г-н Теландер предоставил подробное описание проблем в отчете о научно- исследовательской работе, проделанной его компанией Signals Ahead. «При том, что трафик данных также растет, сигнальный трафик во многих отношениях по темпам роста опережает фактический мобильный трафик данных на 30-50 %, если не больше» - отмечает он.
Между тем, по прогнозам генерального директора Nokia Siemens Networks в России Джонатана Спарроу (Jonathan Sparrow), объем сигнального трафика смартфонов в сетях мобильного ШПД, вырастет к 2015 году на 10 000 %, а годовые объемы трафика мобильной передачи данных достигнут к этому периоду объема 23 Эбайт (Эксабайт или млрд Гбайт), что будет эквивалентно ежедневной загрузке одной цифровой книги каждым из 6,3 млрд мобильных пользователей.
Например, пользователь службы Yahoo IM отправляет какое-либо сообщение, а до следующего сообщения проходи несколько секунд. В это время, его смартфон для сохранения заряда батареи на эти несколько секунд переходит в режим ожидания. При этом, для отправки нового сообщения устройству нужно вновь устанавливать связь с базовой станцией. В результате, если каждый такой абонент отправляет несколько десятков даже простых сообщений в час, большая часть которых содержат не более десяти слов, объем сигнального трафика будет более чем существенным. «Смартфоны действительно вызывают проблему, но это не проблема использования данных, - рассуждает г-н Теландер. – Контроллер базовой станции (RNC) тратит большое количество своих ресурсов на обработку сигналов, и таким образом становится неспособным осуществлять  другие функции, такие, как выделение дополнительных ресурсов для данных. И вы становитесь свидетелями сброшенных звонков и ухудшения качества обслуживания». (К слову сказать, именно на это больше всего жаловались пользователи 3G-сетей AT&T в Нью-Йорке и Сан-Франциско). «Кроме того, даже когда смартфоном перестает подаваться сигнал, сеть не может отреагировать достаточно быстро, чтобы следующая станция могла использовать освободившийся ресурс. Для этого потребуется несколько секунд, а иногда и минут». – отмечает вице-президент по передовым технологиям Research in Motion Марк Пекен (Mark Pecen).

Режим «быстрого сна»

Вендоры пытаются решить данную проблему и увеличивают срок службы аккумулятора за счет встраивания функции «быстрого сна», которая позволяет устройству  подавать быстрый запрос RNC (контроллер БС) на прекращение соединения, чтобы быстрее вернуться в режим покоя. «Это означает, что смартфон быстрее передает сигнал о готовящемся переходе в режим сна, освобождая при этом сигнальные каналы» - рассказывает г-н Пекен.
Однако, такая функция больше похожа на фантазию, чем на научный факт. Г-н Теландер говорит, что Apple только ухудшил ситуацию с загруженностью 3G сетей многих операторов, в особенности сети AT&T в Нью-Йорке и Сан-Франциско, выпустив с середины июня 2009 года обновленную прошивку 3.0 для iPhone 3G, в которую была  встроена именно такая функция «быстрого» спящего режима. В итоге, устройство преждевременно запрашивало разъединение, а затем вновь направляло запрос на обратное соединение с сетью или на восстановление соединения с ней. В результате, вместо снижения объема сигнального трафика смартфонов Apple, он наоборот многократно возрос. «Вскоре после этого Apple был вынужден выпустить прошивку 3.1 уже без такой функции, чтобы хоть как-то удовлетворить жалобы пользователей iPhone 3G на сократившийся срок службы аккумулятора» - утверждает Майкл Теландер.
«Режим быстрого сна может заранее запрашивать разъединение с сетью, однако это зависит от способа, который применяется для определения момента перехода в данный спящий режим, - рассказывает  Марк Пекен. – Это очень разумно, но не стопроцентно правильно. Это лишь идея. Но на 98-99 % это верное решение... Для создания «затора» вам достаточно будет отправить 30 или больше сигнальных сообщений, но чаще всего вы окажетесь в выигрыше».
Хотя большинство укажет на устройства BlackBerry как главный источник сигнальных «пробок», RIM утверждает, что их эффективность в вопросах масштабирования, технологии сжатия и продуманного пунктирования при отправке электронных писем, а также осуществлении прочих функций, таких как инструменты навигации, означает, что эти устройства не имеют необходимости выходить из спящего режима слишком часто для запроса сети. «Мы относимся к этим вещам серьезно и как следует перепроверяем свои действия, - говорит г-н Пекен. – Конечно, даже самый эффективный с точки зрения сигнального трафика смартфон может уронить сеть, если к этой сети уже подключено достаточно много устройств».
Поэтому операторы продолжают рассматривать многочисленные варианты решений. Одним из них является введение функций экономии ресурсов сети для передачи сигналов, которые уже предусмотрены стандартом 3GPP, но их только предстоит внедрять. Именно за такое решение ратовала Nokia Siemens Networks на Всемирном мобильном конгрессе в Барселоне. Напомни, что речь идет о стандарте Cell_PCH (Paging Channel, PCН), который предусматривает использование поискового канала для отключения передатчика и приемника устройства в режиме ожидания в целях уменьшения энергопотребления на устройстве, при сохранении установленного соединения. Это значительно увеличивает время работы устройств от батареи и уменьшает нагрузку на сеть, связанную с передачей сигнализации, без какого-либо неблагоприятного влияния на фактические скорости передачи данных.
«Нам следует собраться воедино как отрасль и продолжить адаптацию операционной части радиосети к передаче данных, - говорит г-н Пекен. – Прошло всего восемь лет как появились первые смартфоны. И вопрос заключается в том, чтобы объединить усилия и постоянно обращаться к 3GPP, а также сотрудничать с другими отраслевыми ассоциациями, например, с Wireless World Research Forum по вопросам технологий будущего».

Альтернативы

В то же время Майкл Теландер перечисляет несколько других решений, которые операторы могут использоваться для решения проблемы перегрузки трафика данных. К таким решениям относится перенос трафика данных на фемтосоты или хотспоты WiFi, а также вовлечение дополнительных ресурсов. Он также отметил, что широкое внедрение технологии HSPA+ поможет сетям уменьшить время перехода из режима ожидания в активный рабочий режим и облегчить решение проблемы перегрузки трафиком.
Другой пропагандируемый Теландером способ – это интеллектуальный мониторинг сети, идея, получившая дальнейшее распространение благодаря решению 9900 Wireless Network Guardian от Alcatel-Lucent. Этот продукт предусматривает мониторинг трафика в режиме реального времени как на пакетном уровне, так и на уровне радиочасти с одной платформы.  
«Традиционная политика решений, с помощью которых измеряется трафик данных core network неэффективна, поскольку трафик этой части сети не отражает достоверно модель трафика в каждой соте оп отдельности, - говорит менеджер корпоративных программ Alcatel Lucent Марко Неспатти (Marcio Nespatti). – В действительности, только определенная доля сетевых сот на сегодня точно требует решений проблемы равновесия трафика. Такие решения вендоров, работающие одновременно в сетях 2.5G, 3G и 4G предназначены для того, чтобы помочь операторам выявить устройства, пользователей и приложения, которые являются источниками перегрузки трафика, а также место и время ее возникновения. Это поможет операторам ввести дополнительные ресурсы в определенные сегменты, где это будет действительно необходимо»,  - уверен Марко Неспатти.
Операторы также могут отслеживать, какие устройства и приложения являются источниками увеличенных объемов сигналов или перегрузки, которые превышают адекватный для их частоты объем. Имея такую информацию, операторы могут получить более целостное представление об общих затратах на предоставление отдельных приложений и услуг, а также смогут даже спланировать свои решения для смартфонов с учетом такой информации, утверждает г-н Неспатти.

По материалам http://www.fiercewireless.com

Ключевые слова: мобильные операторы, сотовые телефоны, iPhone 3G, смартфоны, международная сотовая связь