אודי גורדון, סרגון
שעה שאתם צופים בסרטון וידאו קצר ביוטיוב, באמצעות הסמארטפון שלכם, קחו בחשבון כי הקיבולת הנדרשת לצפייה בסרטון גבוהה יותר מן הקיבולת שהייתם צורכים אילו הייתם שולחים עכשיו למעלה מחצי מיליון הודעות סמס. הנתון המרשים הזה משקף בצורה מובהקת את המציאות בה אנו חיים, כאשר מספר המשתמשים המבקשים להריץ אפליקציות כבדות או סרטי וידאו במכשירים הניידים שלהם, הולך וצומח. המציאות הזאת כמובן מעמידה את מפעילי הסלולר בפני אתגרים חדשים ומורכבים, ובעיקר בפני הצורך לספק ללקוחותיהם עוד ועוד קיבולת.
על פי ממצאי חברת המחקר Ovum מספר המנויים הסלולרים בעולם עמד בשנת 2012, על למעלה מ-3.5 מיליארד משתמשים, כאשר רק 1.2 מיליארד, המהווים כ-35% מתוכם, השתמשו בסמארטפון. אך ב-Ovum צופים כי מגמה זו עומדת להתהפך עד שנת 2017, אז יהיו בעולם כ-4.3 מיליארד מנויי סלולר, ומתוכם כמעט 3 מיליארד, כלומר 70%, ישתמשו בסמארטפון (ראו טבלה 1).
בנוסף, בשנים האחרונות מתמודדים מפעילי הסלולר עם ירידה בהכנסה הממוצעת למשתמש (ARPU) הנובעת מירידה בכמות השיחות, בד בבד, עם הצריכה הגוברת של דאטה, אשר לרוב אינה כרוכה בתשלום על פי צריכה. במקביל, שירותים כמו סקייפ, וואטס-אפ או יו-טיוב, העושים שימוש בתשתיות של חברות הסלולר, אינם מניבים הכנסות למפעילים. בארה”ב למשל, כ-85% מן התעבורה ברשתות התקשורת היא של שירותי דאטה, אולם ההכנסה משירותים אלה עומדת רק על 39% מכלל ההכנסות של הסלולר. באופן פרדוקסלי, תעבורת הדאטה הולכת וגדלה אך המפעילים עדיין גובים תשלום בעיקר עבור דקות השיחה המידלדלות.
שעתה של הרשת ההטרוגנית (HetNet)
אחד הפתרונות העומדים לפתחם של מפעילי הסלולר הוא הפחתה משמעותית בעלויות הפריסה, ועוד יותר, הפחתה בעלויות התפעול של הרשתות על ידי אופטימיזציה של הרשת. על מנת להיענות לאתגרים אלה של התייעלות, התפתחה פרדיגמה חדשה, הצוברת לאחרונה יותר ויותר פופולריות בקרב מפעילי סלולר בעולם. גישה זו מושתתת על שילוב של טכנולוגיות חדשות המרכיבות יחד את הרשת ההטרוגנית (HetNet). טכנולוגיות כמו LTE-A ,C-RAN ותאים קטנים
(small cells) נושפות, כבר היום, בעורפה של ארכיטקטורת רשת-התקשורת-המסורתית, הפועלת במודל: גישה – אגרגציה – ליבה. יחד, כל הטכנולוגיות הללו, פותחות בפני מפעילי הסלולר אינספור תרחישים חדשים לפריסת רשתות תקשורת, שיאפשרו לספק יותר קיבולת בעלות נמוכה יותר.
המעבר ל-HetNet מצטרף לעוד שתי מגמות. האחת, מעבר לטכנולוגיית IP מקצה לקצה, והשניה, שימוש במהירויות גבוהות שנעות בין מאות מגה עד לגיגה-ביטים בשניה. הפריסה הראשונית של LTE בעולם התבצעה במרכזי הערים, על גבי תשתית סיבים קיימת. אולם ככל שהרשתות יתרחבו אל מחוץ לעיר, לאזורים בהם פריסת הסיבים דלילה יותר, הדבר יחייב שימוש במגוון טכנולוגיות ומעבר
ל-HetNet. במקרים רבים, במיוחד כאשר מדובר בישובים קטנים בפריפריה, זמן הפריסה של סיבים והעלויות הכרוכות בכך, אינם מצדיקים את החזר ההוצאה הנובע ממכירת השירותים. בנוסף, במרכזים אורבניים צפופים בהם אין תשתית סיבית מספקת, הצורך בחפירה והטמנה של סיבים עשוי להביא לסגירה של רחובות וצירי תנועה, וכך להאריך את משך הפריסה, ואת עלותה, ועלול שוב, לפגוע בכדאיות הכלכלית של הפרוייקט.
אם כן, מהי האלטרנטיבה? התפתחות ניכרת בטכנולוגיית המיקרוגל, הנתפסת כמתחרה האלחוטית של טכנולוגיית הסיבים, מאפשרת היום למפעילי סלולר לפרוס רשת תקשורת משולבת של שתי הטכנולוגיות, תוך כדי קיצור משמעותי של משך הפריסה והעלויות. לשם הדגמה, אם זמן התקנתו של עורק מיקרוגל עומד על מספר שעות, או לכל היותר מספר ימים, הרי שסלילת סיב אופטי, על פני אותו מרחק, עשויה לארוך שבועות ואף חודשים. כך, פתרונות מיקרוגל חדשניים, התומכים בקצבים של עד 2 גיגה-ביט על ערוץ תדר יחיד, פותחים את הדלת לבניית רשת הטרוגנית אמינה, ובעלויות המאפשרות החזר השקעה מהיר, בהשוואה לפתרונות מבוססי סיבים אופטים בלבד.
3H – עושים סדר ברשתות הטרוגניות
אנו חיים בעידן בו הכוח עובר לידי הלקוחות והדרישה לשיפור חווית הלקוח, באמצעות שיפור תנאי התקשורת, הופכת לחלק מן האסטרטגיה העסקית. על רקע זה, גישת ה- (Holistic HetNet Hauling), כפי שמתוארת בשורות הבאות, יכולה לספק את הקיבולת הנדרשת בדיוק במקומות הקריטיים, בצורה גמישה וכדאית מבחינה כלכלית. כך, היא תאפשר לחברות סלולר לספק ללקוחותיהם את היכולת לצרוך דאטה במכשירים הניידים בצורה חופשית לגמרי ועם קיבולת בלתי מתפשרת של מולטי גיגה-ביטים לשניה.
4G LTE-A
טכנולוגית (LTE Advanced) היא למעשה הטכנולוגיה המשקפת בצורה הנכונה ביותר את רשתות הדור הרביעי. LTE-A פותחת את הדלת לקצבים של מאות מגה-ביטים למשתמש, ובו בזמן מאפשרת את השימוש בפתרונות חדשניים כמו ‘תאים-קטנים’ (small cells), באזורים אורבניים צפופים, שבהם הדרישה לקיבולת רשת גדלה היום בקצב מסחרר. פיתוחים שונים שמציעה טכנולוגיית ה-LTE-A מאפשרים ניצול טוב יותר של משאבי התדר תוך כדי שימוש חוזר, מספר פעמים, בתדר יחיד. באמצעות LTE-A יכולים המפעילים הסלולריים, מצד אחד, להגדיל את הקיבולת ואת נפח התעבורה ברשת, ומצד שני, לשמור על עלויות פריסה ותפעול נמוכות יחסית.
על מנת לשמור על כדאיות כלכלית, בדיוק בנקודה קריטית זו, יכולים לסייע פתרונות תמסורת (backhaul) אלחוטיים מבוססי מיקרוגל. בנוסף לעלותם הנמוכה יחסית, יכולים פתרונות אלה, לספק קיבולת גבוהה ולהביא יכולות של ניצול יעיל יותר של הרשת.
תאים קטנים
(Small Cell)
טכנולגיית התאים הקטנים מאפשרת לחלק כל תא שטח, המכוסה כיום על ידי תחנת בסיס אחת, למספר תאי-משנה קטנים שכל אחד מהם מכוסה על ידי תחנה קטנה. היתרון הגדול הוא בהפחתת העומס מן התאים הגדולים, ומאידך, כיסוי מאסיבי יותר של אזורים בהם נפח התעבורה גבוה (למשל: מרכזי בילוי, מרכזי עסקים וכו’). השימוש בתאים קטנים במקביל לשכבה של תאים גדולים (macro cells) מגדיל את האפקטיביות של הרשת.
תאים קטנים נחוצים ביותר בסביבה עירונית צפופה. בשל גודלם ניתן להציבם, בצפיפות גבוהה יחסית, ברחבי העיר ורק לדאוג כי כל תא קטן יתחבר מאחור לתא גדול סמוך, או לנקודת אגרגציה אחרת. הפיתוחים החדשים בתחום המיקרוגל, כגון שימוש בתדרים גבוהים של 60 גיגה-הרץ (V-band) או 70/80 גיגה-הרץ (E-band) בטווחים של כמה מאות מטרים, מאפשרים כיום לשרת טופולוגיית תאים קטנים גם באופן אלחוטי.
C-RAN – רשת מבוססת רדיו, בענן
הרעיון המגולם ברשת מבוססת C-RAN לקוח מגישת הענן, הרווחת היום בעולם ה-IT ומרכזי הנתונים. היתרון המרכזי בגישה זו טמון ביכולת לנצל את כלל משאבי הרשת, להבדיל מן המצב הנהוג כיום, בו כל תא מתמודד עם נפח התעבורה באופן עצמאי.
מרבית תחנות הבסיס מורכבות משתי יחידות עיקריות: יחידה דיגיטלית (DU) ויחידת רדיו (RU) וביניהן ממשק
(Common Public Radio Interface).
C-RAN מתאר מצב בו יחידות הרדיו מרוחקות מהיחידה הדיגיטלית, וממוקמות במרחק של בין עשרות מטרים ועד למספר קילומטרים ממנה. היחידה הדיגיטלית ממוקמת למעשה בענן, וההתממשקות בינה לבין יחידות הרדיו המרוחקות (Remote Radio Units – או RRU) נעשה באמצעות ה-CPRI.
ארכיטקטורה זו יוצרת תחנת בסיס מבוזרת שמרכזה בענן והיא שולחת זרועות אל יחידות רדיו מרוחקות. התקשורת בין היחידה הדיגיטלית ליחידות הקצה (הרדיו) מתאפשרת באמצעות פריסת רשת תמסורת שמכונה פרונטהול (fronthaul) – קרי, תקשורת מתחנת הבסיס קדימה (להבדיל מפריסת תמסורת בקהול – backhaul – המסורתית). גישה זו מביאה לחיסכון ניכר בעלויות, שכן יש צורך בפחות שטחי נדל”ן להצבת ציוד ופחות צורך באמצעי קירור ומיזוג יקרים. בנוסף, ההתקנה של יחידות הרדיו המבוזרות מהירה יותר.
עד לאחרונה רווחה התפיסה כי רק סיבים אופטיים יכולים לעמוד בדרישות התובעניות של הפרונטהול, המחייבים קצבים גבוהים של למעלה מ-2 גיגה-ביט לשניה, והשהיות (latency) נמוכות מאד, כך שהמרחק בין היחידה הדיגיטלית לראש הרדיו, לא יפגום באיכות ובזמן התגובה של התקשורת. עם זאת, כיום פתרונות מיקרוגל בתדרי E/V band עומדים בדרישות אלו בטווחים קצרים, ופתרונות מתקדמים בתדרים המתוקננים של 6 – 42 גיגה הרץ, מאפשרים לפרוס רשתות פרונטהול גם בטווחים ארוכים של עד מספר קילומטרים.
לסיכום, חזון ה-3H, שחלק ממרכיביו הוזכרו במאמר זה, נועד להזכיר לספקי תקשורת סלולרית את מגוון הפתרונות הטכנולוגיים העומדים לרשותם היום, ולאפשר להם להתאים את הפתרון הטכנולוגי היעיל ביותר לכל סגמנט ברשת. וזאת להבדיל מן העבר, אז נאלצו להסתמך רק על סיבים אופטיים.
בימים אלה ממש, אנו עומדים בפתחו של גל טכנולוגי חדש שיצבור תאוצה עם התקדמות הפריסה של רשתות LTE מדור רביעי. גישת הרשת ההטרוגנית, המשרתת את הצרכים, הן של המפעילים והן של לקוחותיהם, הולכת ותופסת מקום חשוב בתפיסת הפריסה והתפעול של מפעילי סלולר ברחבי העולם ואיתה, גם ההכרה בחשיבותם של פתרונות מיקרוגל חדשניים.
הכותב הוא סמנכ”ל בכיר לשיווק ופיתוח עסקי בסרגון
