ENG
Поиск
Искать
SAGA Inc.
http://www.sagatelecom.ru/encyclopedia/protocol/detail.php?SECTION_ID=28&ID=1195
Главная / Энциклопедия / Протоколы и стандарты систем ПМР / Цифровые системы радиосвязи (DMR, TETRA, APCO25) / Cистемы профессиональной радиосвязи – пора ли переходить на LTE? (новая публикация)
10.10.2016

Системы профессиональной радиосвязи – пора ли переходить на LTE?

Узкополосные технологии доминируют на рынке профессиональной мобильной радиосвязи (ПМР) на протяжении многих десятилетий. Однако растущие потребности в передаче данных вызывают необходимость двигаться в сторону применения беспроводных широкополосных решений, что оказывает влияние на традиционных производителей оборудования ПМР и приводит к изменениям во всей отрасли подвижной радиосвязи.

Будущее развитие систем ПМР в настоящий момент находиться под влиянием множества различных факторов, находящихся внутри самой отрасли. Вместе с тем, почти бесспорным является тот факт, что множество пользователей ПМР из числа служб общественной безопасности будут мигрировать в сторону широкополосных систем связи, базирующихся на технологиях LTE.

Как именно и когда данный переход будет происходить на практике, каким образом это изменит архитектуру систем связи и бизнес-модели традиционных мобильных операторов связи в настоящий момент далеко от понимания. Также открытым остается вопрос: как много других пользователей узкополосных систем ПМР последуют за службами общественной безопасности в мир широкополосных LTE технологий? Будут ли пользователи массово отходить от классических технологий ПМР? Следует ли пользователям срочно искать пути перехода на LTE или он произойдет незаметно и безболезненно? Цель статьи – обобщить тенденции отрасли ПМР, выделить наиболее значимые факторы и попробовать сделать выводы и прогнозы.

Международные профессиональные радио-ассоциации, производители оборудования, отдельные крупные конечные пользователи, а также журналисты сейчас много говорят о скором переходе на широкополосную связь LTE, и причина этой активности очевидна – с большой вероятностью, это будущее отрасли. Но совсем некорректно автоматически полагать, что пользователи традиционных узкополосных решений ПМР все перейдут на LTE в ближайшее время.

Необходимо отметить, что стандартизирующая 3GPP организация в настоящий момент работает над добавлением в стандарт LTE функций необходимых для служб общественной безопасности. Однако ключевая функция “PTT over LTE” только-только включена в стандарт LTE в Релизе 13. Более того, работа по внедрению всех необходимых функций не будет завершена до выхода Release 14, что потребует еще минимум 2 года. Помимо этого, не следует забывать, что минимальное время между окончанием подготовки спецификаций стандартов и готовностью продуктов для рынка составляет 2 года, то есть еще предстоит минимум 4-5 лет ожидания до 2020 года, когда Voice-over-LTE реально станет стандартизированной функцией доступной для полноценного тестирования пользователями. Кроме того, никто не может дать абсолютных гарантии того, что весь функционал, который сейчас используется в системах Tetra, Tetrapol, P25 будет включен в стандарт LTE.

Смещение в цифру

Текущая статистика показывает, что около 70 % частных систем ПМР являются аналоговыми, то есть они даже не перешли на узкополосные цифровые стандарты ПМР. В такой ситуации не следует ожидать, что переход на LTE будет сделан стремительно и быстро. Для начала массового перехода на LTE необходимы существенные изменения в пропорциях между используемыми узкополосными технологиями ПМР.

Скорее всего, службы общественной безопасности и быстрого реагирования богатых стран с очень высокой плотностью населения будут переходить на LTE относительно быстро. Великобритания имеет планы по переходу с существующей системы Airwave TETRA на систему LTE коммерческого мобильного оператора в 2017 году. Южная Корея показывает твердые намерения построить национальную выделенную сеть LTE к Олимпиаде 2018 года. США продолжает о-очень постепенное развертывание сети FirstNet. И все-таки, несмотря на подобные усилия, переход на LTE будет растянут во времени и включать несколько фаз. Узкополосные системы TETRA, P25, DMR и широкополосные сети LTE с функцией PTT-over-LTE будут существовать параллельно достаточно долго. Слишком много разных технологических задач должно быть решено прежде, чем начнется массовый переход на LTE.

Наглядным примером параллельного существования разных технологий является сложившееся партнерство между Китайскими производителями узкополосного оборудования радиосвязи и ведущими OEM производителями широкополосного оборудования, такими как ZTE и Huawei. Такое партнерство привело к появлению систем связи «2+4»: стандарт PDT (Police Digital Trunking, Китайская версия узкополосного стандарта DMR) работает совместно с закрытой версией стандарта LTE адаптированной для служб общественной безопасности. Основная идея заключается в том, что стало возможно использовать для связи одновременно оба стандарта PDT и LTE на одной базовой станции. Однако при этом нельзя проигнорировать тот факт, что Правительство Китая продолжает устанавливать узкополосные системы PDT для миллионов пользователей китайской полиции.

Множество конечных пользователей будут опасаться использовать широкополосные системы, базирующиеся на закрытых стандартах, а значит они будут ждать выхода на рынок оборудования открытых стандартов. В тоже время, по прогнозу аналитиков поставки оборудования узкополосных систем DMR, dPMR, NXDN, PDT будут расти повсеместно, и этот рынок ожидает удвоение к 2020 году. Перечисленные узкополосные технологии управляют рынком, поскольку высокая конкуренция в сочетании с технологическим развитием привели к резкому снижению цен на оборудование. А экономика решения всегда была очень важным фактором для пользователей ПМР, особенно для заказчиков, использующих только передачу голосовой информации. Сейчас доступны разнообразные по емкости, функциональным возможностям и стоимости решения, и коммерческие пользователи проявляют большой интерес к этим решениям. Резюме: в связи с тем, что многие пользователи тяготеют к традиционным ПМР технологиям, в настоящий момент PTT-over-LTE, как сервис, будет выбран очень немногими заказчиками, если из потребности в связи ограничиваются базовым функционалом передачи голоса.

В настоящее время делается много инвестиций в узкополосные ПМР системы в Европе, в их модернизацию и развитие, например, в национальные системы Tetra в Германии и Норвегии, и очень большое количество пользователей продолжают эксплуатировать эти технологии. Но если мы посмотрим в планы развития коммерческих мобильных операторов, то увидим, что наступает время LTE-A\5G. Вместе с тем, это не означает, что традиционные технологии ПМР отстали от поезда. В целом ряде сегментов классические ПМР решения чувствуют себя очень комфортно.

Новые конкуренты

Переключение от узкополосных систем связи к широкополосным решениям для большинства традиционных поставщиков ПМР означает встречу с новыми конкурентами, которые уже давно работают на рынке широкополосных решений. Сейчас это мир прикладных задач и интеллекта в этих задачах. Подобные решения — это зона наибольшего комфорта для компаний типа IBM, которые видят там для себя большие возможности. Такие компании как IBM, Oracle, HP и SAP имеют гигантский опыт в различных IP приложениях. В пределах одного технологического рынка эти компании могут распространить свои компетенции на различные сегменты потребителей, в том числе службы общественной безопасности, которые двигаются в сторону IP технологий.

В тоже время данные пользователи не является сильно привлекательным, поскольку для создания решений требуется наличие специальных знаний, навыков и огромные инвестиции в разработку специальных программных приложений. Сейчас IBM и HP устанавливают партнерские взаимоотношения с традиционными поставщиками решений ПМР для служб быстрого реагирования, поскольку именно такое партнерство дает IBM и HP необходимые знания и открывает двери в новый сегмент рынка. Такой же подход работает и в обратную сторону. Крупные поставщики ПМР оборудования уже создали команды с лидерами широкополосного LTE рынка: Motorola Solutions и Ericsson; Airbus Defence&Space и Alcatel-Lucent; Thales и Cisco и другие альянсы. Для небольших производителей узкополосных ПМР решений такая ситуация несет много рисков в части сохранения бизнеса.

Коммерческие операторы мобильной связи также самостоятельно входят на рынок, запуская собственные службы PTT: такой поставщик как Ericsson предлагает собственное решение, которое может быть привлекательным для малых и средних предприятий. От абонентских терминалов сейчас ожидают самые широкие функциональные возможности и на рынке стали появляться смартфоны с функцией РТТ. Все вместе это сокращает продолжительность использования традиционных терминалов ПМР, несмотря на то, что решения ПМР не столь требовательны к инфраструктуре, как широкополосные LTE решения.

Также надо отметить, что происходит постепенное снижение важности функции передачи речи в некоторых сегментах пользователей и это влияет на эволюцию систем связи служб общественной безопасности. Функция передачи голоса является критически важной на протяжении десятилетии, но достаточно взглянуть на такое приложение как Uber и становиться понятно, что это утверждение не выглядит бесспорным. С ростом автоматизации рабочих процессов, важность передачи голоса снижается, а значит, глубокие изменения в отрасли ПМР вполне реальны.

Частные сети LTE

Один из самых важных вопросов относительно будущего развития LTE: будут ли существующие частные узкополосные ПМР сети заменены на аналогичные по масштабу LTE? Cisco убежденно, что такой переход неизбежен. Компания разработала решение под названием Premium Mobile Broadband LTE, которое предлагает базовые элементы виртуального поставщика услуг (развитое пакетное ядро) и маленькие ячейки (базовые станции-соты), чтобы обеспечить мобильную виртуальную частную сеть (VPN). Несомненно, Cisco обладает компетенциями для массового рынка, но службы общественной безопасности и быстрого реагирования не развертывают свою коммуникационную архитектуру таким же образом как массовый потребитель. Поэтому Cisco вынужденно работать с партнерами, чтобы предложить комплексное решение для служб общественной безопасности.

В целом, можно выделить три различных подхода по созданию решений LTE для критических применений: 

  • Первый и самый простой - это наложить широкополосный сервис на сеть коммерческого мобильного оператора используя технологии VPN. Такой подход дает хорошую зону охвата радиопокрытием, но не обеспечивает устойчивое качество сервисного обслуживания. 
  • Второй подход состоит в том, когда конечные пользователи не имеет никакого специального выделенного спектра частот, но связь реализуется через оперативное (мобильное) развертывание LTE в форме очень небольших локальных островов LTE. Подобные решения могут быть реализованы профессиональными компаниями, чтобы предоставить требуемое радиопокрытие на необходимой территории, используя мобильные базовые станции со спутниковым каналом связи. 
  • Третий подход — это выделение специально назначенного спектра частот для служб общественной безопасности и прочих служб экстренного реагирования. Страны Ближнего Востока, например, имеют свободный спектр частот и финансы для строительства сетей национального масштаба.

В настоящий момент времени все три подхода находятся в начальной фазе развития и сказать, что какой-то из подходов является наиболее выигрышным невозможно, то есть надо ждать.

Независимо от выбора модели, доступность для систем LTE необходимого спектра частот – ключевой фактор, и это очень сильно варьируется по всему миру в зависимости от исторического развития стран и особенностей национального регулирования. Доступность для LTE спектра частот, или отсутствие, что может быть большой проблемой в некоторых регионах мира. LTE разработан для широкого канал связи, обычно от 5 МГц. Но невозможно выделить 5 МГц каждому пользователю, и одновременно сделать доступными LTE решения для небольших систем с количеством абонентов 20-50-100. Узкополосные системы DMR и Tetra в диапазонах VHF\UHF обеспечивают требуемое радиопокрытие и плотность абонентов, и при этом особых проблем со свободным сектором частот для развертывания данных сетей не наблюдается. Поэтому ожидать, что в ближайшие 10- 12 лет LTE начнет массово заменять узкополосные системы ПМР не следует. Вдобавок ко всему, напомним, все еще остается нерешенной проблема стандартизации LTE для служб общественной безопасности, включая передачу речи и данных небольшого объема.

Cisco и Airbus полагают наиболее оптимальным вариантом создания LTE решений на основе гибридной модели. На начальном этапе для широкополосного доступа LTE используется сеть коммерческого мобильного оператора, поскольку существует сформированное покрытие LTE. При этом пользователи используют сервис передачи данных не для критически важных применений. Происходит постепенное привыкание пользователей к широкополосной передаче данных вне рамок традиционной ПМР системы. После этого можно создавать выделенный LTE доступ, используя мобильные маленькие базовые станции LTE eNodeB, установленные, например, на грузовике. Такие ячейки будут подключаться к опорной сети коммерческого мобильного оператора, и обеспечивать локальное радиопокрытие LTE.

Это и создает гибридную модель с тремя точками опоры: критическая передача голоса на узкополосном ПМР канале; затем добавляется передача данных по коммерческой широкополосной сети LTE; и затем добавляется выделенное качественное радиопокрытие LTE, когда это необходимо для выполнения специальных работ.

Красота использования широкополосного доступа коммерческого мобильного оператора состоит в том, что уже есть сформированное радиопокрытие, и это существенно более дешевое решение, чем создание собственной специальной выделенной сети LTE. Пользователи получают более высокую скорость передачи данных и охват территории, которые они требуют от коммерческой сети LTE, и сохраняют функциональность и безопасность радиопереговоров, связанную с сетями ПМР.

Связь в будущем

Каким будет будущее систем профессиональной мобильной радиосвязи? Почти наверняка через 20-25 лет этот рынок будет похож на рынок аналоговой связи настоящего времени, с огромным выбором оборудования, очень высокой конкуренцией и низкими доходами. Для поставщиков решений ПМР, чтобы поддерживать хорошее развитие и уровень доходов, необходимо шагать в ногу с новыми технологиями: предоставлять высоко-эффектное объединение разбросанных трудовых ресурсов с различными программными приложениями, и реализовать это можно только с помощью IP технологий. В новую эпоху профессиональной радиосвязи поставщики ПМР не могут полагаться на то, что сегодня общедоступно и используется десятилетиями. Вместе с тем, рынок узкополосных систем связи будет почти свободен от сильного влияния LTE еще минимум 10 лет, и только затем наступит фаза смешанного использования.

Одним из ключевых преимуществ решений ПМР - то, что конечные пользователи имеют контроль над своей собственной инфраструктурой и частотным спектром. Они не зависят от оператора мобильной связи: радиопокрытия и пропускной способности сети. Теоретически коммерческие операторы мобильной связи могли бы предоставить службам общественной безопасности больше возможностей по контролю над сетями мобильной связи, но на практике это крайне сложно реализуемо по техническим и юридическим причинам.

Можно сказать, что сектор систем радиосвязи для служб общественной безопасности ждут большие перемены. Но для реализации больших изменений необходимо разработать множество новых аппаратных и программных решений. Кроме того, службы общественной безопасности обычно имеют очень длинные циклы закупки, а значит пройдут годы (причем, не 2 – 3, а существенно больше), прежде чем новые технологии придут к этим пользователям.

Проблемы безопасности LTE

Реализация безопасности и защиты передаваемых данных в системах LTE в настоящий момент времени не определена. На рынке присутствует очень много программного обеспечения с открытым исходным кодом, такого как Android, и с ним придется работать. Правила и стандарты безопасности еще не сформированы для таких чувствительных пользователей как службы общественной безопасности, а кибербезопасность уже стала большой проблемой. Тем не менее, 4G\LTE (или возможно 5G) будет основным выбором для связи служб экстренного реагирования примерно с середины 2020-х, как только требуемые LTE стандарты будут формализованы и разработанная достаточно хорошая экосистема продуктов.

Гармонизация спектра частот для LTE сетей

Как много других пользователей последует за службами общественной безопасности в настоящий момент неизвестно. Отсутствие во многих частях мира свободного для LTE спектра частот, возможно, будет главным ограничением для тех пользователей, кто хочет заменить свои локальные сети ПМР на LTE, особенно в России. Но это проблема не только России – практически во всех странах работа по выделению отдельного спектра частот для LTE систем связи служб общественной безопасности проходит с большими трудностями.

Очень непростой является задача согласования интересов трех сторон, участвующих в процессе распределения и использования LTE спектра частот: служб общественной безопасности, которым необходима надежность и качество предоставляемых услуг - поэтому они уверены, что только выделенный спектр решает эти задачи; государственных регулирующих органов, которые хотят продать свободный частотный ресурс на аукционной основе; и операторов мобильной связи, которые будут защищать свои вложения любой ценой.

Конечно, если бы операторы мобильной связи взяли на себя обязательства о предоставлении услуг с гарантированным качеством сервиса и радиопокрытием, то тогда в ряде случаев было бы целесообразным покупать такой сервис у операторов связи. Однако в реальности, на юридическом уровне, операторы связи гарантированно не согласятся на оказание таких услуг, прежде всего, на финансовую ответственность за отсутствие сервиса в критических ситуациях, когда без оперативной радиосвязи можно сказать управление просто отсутствует, ущерб от этого измеряется цифрами с большим количеством нулей, а человеческие жизни бесценны.

В качестве вывода

LTE сейчас самая обсуждаемая тема на всех профессиональных конференциях\мероприятиях как в отрасли коммерческих операторских услуг, так и отрасли профессиональной мобильной радиосвязи. Спектр предлагаемых LTE решений по созданию систем передачи различных быстро увеличивается. Однако сервис критической передачи голоса VoLTE останется недоступным для широкого применения еще длительное время по причинам: 

  • отсутствия гарантий того, что существующий Mission Critical функционал сетей Tetra/APCO P25 / DMR будет в полной мере реализован в LTE;
  • невозможности использования коммерческих сотовых сетей 4G для создания систем связи с гарантированным радиопокрытием и качеством предоставляемых услуг, что является критически важным для общественной безопасности и служб быстро реагирования;
  • необходимости выполнения большого объема работ по выделению дополнительного спектра частот практически в каждой стране.

Комплексное решение этих вопросов потребует большого объема исследовательской и согласующей работы на международном и национальных уровнях, прежде чем «PTT over LTE» станет в полной мере проработанным и доступным системным решением.

Кроме того, все заказчики оценивают решения ПМР и с точки зрения экономики, а полная стоимость владений системой в течение 7-10 лет в стандарте DMR, например, еще долго будет оставаться недостижимой для широкополосных систем, особенно за пределами крупных городов.

эксперт В. Скворцов


Вернуться к списку

Отправка ссылки коллеге

Ссылка на документ Cистемы профессиональной радиосвязи – пора ли переходить на LTE? (новая публикация)

*
*
*
*
*
*
Защита от автоматического заполнения
Введите символы с картинки
*


* - Поля, обязательные для заполнения

 
| Российские рации ЕРМАК |Цифровые радиостанции | Mototrbo |Терминал TETRA |Радиостанция TETRA |Системы стандарта Tetra|Транк (Транкинг) |Транкинговая связь|Dimetra IP Compact|Система DMR Linked Capacity Plus|Система DMR IP Site Connect |