Файл: Концепция создания и развития сетей 5Gimt2020 в Российской Федерации.pdf

70 сетевого слоя SST принимает как стандартное значения в соответствии с 3GPP (табл.
6.1), так и значения, определенные оператором по собственному усмотрению.
Таблица
6.1
-
Стандартные значения типов сетевых слоев
SST, определенные в 3GPP
Тип
сетевого
слоя (SST)
Значение
SST
Описание
eMBB
1
Слой для предоставления услуг передачи данных с высокими скоростями, например, потоковая передача высококачественного видео, файлов больших размеров и др.
URLLC
2
Слой для предоставления услуг с ультрамалыми задержками между оконечными устройствами, например, для автоматизации производств/индустрий, обеспечения удаленного управления системами.
MIoT
3
Слой для обеспечения взаимодействия огромного количества устройств IoT, размещенных с высокой плотностью.
Реализация сетевых слоев на базовых станциях gNB фактически означает гибкое распределение частотно-временных ресурсов между сетевыми слоями, учитывая особенности организации частотно-территориального покрытия (ЧТП).
Особенности реализации сетевых слоев eMBB, URLLC и MIoT на опорной сети 5GC приведены в табл.6.2.
Варианты развертывания сетей связи 5G/IMT-2020 должны также учитывать следующие особенности построения архитектуры сети 5G/IMT-2020:
1. Возможность локализации трафика за счет децентрализации пакетных шлюзов UPF и размещения их ближе к абоненту, в том числе и в составе оборудования базовой станции;
2. Гибкие режимы управления сессиями абонентов, в том числе обеспечение непрерывности сессий абонентов при смене обслуживающего пакетного шлюза UPF в процессе перемещения;
3. Возможность одновременного использования нескольких шлюзов UPF и раздельной маршрутизации трафика;
Схема варианта развертывания сети 5G/IMT-2020 в РФ, разработанная в соответствии с требованиями к сетевым слоям, представлена на рис. 6.2. Она подразумевает три уровня разделения по географическому признаку:
- Федеральный Округ РФ (макрорегиональный уровень);
- Субъект РФ: Область, Край, Республика, Город Федерального Значения
(региональный уровень);

71
- Город/Муниципальное образование (местный уровень).
На уровне Федеральных Округов в центрах обработки данных (ЦОД) развертываются виртуальные сетевые функции VNF плоскости «управления»:
- сервера аутентификации AUSF (Authentication Server Function);
- унифицированной базы данных UDM (Unified Data Management);
- выбора сетевого слоя NSSF (Network Slice Selection Function);
- управления доступом и мобильностью AMF (Core Access and Mobility
Management Function);
- управления сессиями SMF (Session Management Function);
- передачи данных абонентов UPF (User Plane Function);
- управления политиками PCF (Policy Control Function);
- системы хранения структурированных данных SDSF (Structured Data Storage network function);
- системы хранения не структурированных данных UDSF (Unstructured Data
Storage network function);
- управления сетью согласно требованиям приложений AF (Application
Function);
- обеспечения взаимодействия сети с внешними функциями NEF (Network
Exposure Function);
- репoзитория (хранилища) сетевых функций NRF (NF Repository Function.
Виртуальные сетевые функции AUSF, UDM, NSSF не относятся к сетевым слоям и являются общими. Виртуальные сетевые функции NRF, PCF обслуживают все сетевые слои (или могут быть распределены между сетевыми слоями в соответствии с технической политикой оператора). Виртуальные сетевые функции
AMF, SMF, UPF макрорегионального уровня обслуживают сессии и трафик сетевых слоев, не критичных к задержкам (eMBB, MIoT).

72
Таблица 6.2 - Особенности реализации сетевых слоев на опорной сети 5GC
Сетевой слой
Особенность реализации сетевых слоев на опорной сети 5GC
Наиме-
нование
SST
eMBB
1
Абонентский трафик централизован в ЦОД в точке пиринга с
Интернет-провайдерами ISP.
Пакетные шлюзы UPF с большой пропускной способностью и сессионной емкостью размещаются в ЦОД макрорегионального уровня. Диапазон допустимых задержек PDB между абонентским терминалом и интерфейсом N6 пакетного шлюза UPF составляет
100-300 мс.
Для обслуживания некоторых видов трафика с задержками PDB в диапазоне 50-75 мс пакетные шлюзы UPF могут размещаться географически ближе к базовым станциям gNB на региональном уровне.
Степень резервирования – высокая.
URLLC
2
Трафик децентрализуется на уровне сети доступа.
Пакетные шлюзы UPF с невысокой пропускной способностью и сессионной емкостью размещаются вблизи, либо вместе с базовыми станциями gNB. Диапазон допустимых задержек PDB между абонентским терминалом и интерфейсом N6 пакетного шлюза UPF составляет 5-30 мс.
Степень резервирования:
– высокая для систем автоматизации производства и услуг, критичных к доступности и непрерывности сервисов;
– не высокая для массовых услуг, не критичных к доступности и непрерывности сервисов.
MIoT
3
Абонентский трафик централизован в ЦОД макрорегионального уровня в точке расположения сервисной платформы MIoT.
Диапазон допустимых задержек PDB между абонентским терминалом и интерфейсом N6 пакетного шлюза UPF составляет до
300 мс.
Пакетные шлюзы UPF с небольшой пропускной способностью и большой сессионной емкостью размещаются в ЦОД макрорегионального уровня.
Степень резервирования – невысокая

73
gNB
DNN
Intranet
DNN
Private
DNN
Intranet
DNN
Private
UPF
UE
AMF
NSSF
NRF
PCF
UDM
AUSF
SMF
UPF
gNB
UE
UE
UE
AMF*
SMF*
AMF
NSSF
NRF
PCF
UDM
AUSF
SMF
SMF*
- сетевой слой URLLC
- сетевой слой eMBB
- сетевой слой MIoT
Город/Муниципальное
образование
Субъект РФ
Федеральный округ
AMF*
UPF
Центр обработки данных
Резервный центр обработки данных
Размещенные
на одной
площадке
DNN
Internet
Интернет
DNN
Private
DNN
Intranet
DNN
Private
DNN
Intranet
UPF
Локальная
СПД
DNN
Local
DNN
Internet
Внутренняя
СПД
оператора
DNN
Local
VAS URLLC
OTT
VAS eMBB,
VAS MIoT
Ведомственная
СПД
5GI PDB = 5
– 30 мс
5GI PDB = 50
– 75 мс
5GI PDB = 100
– 300 мс
MCPTT,
MIoT
URLLC
eMBB
MIoT
V2X
ОКС-7
ОКС-7
IMS
Ведомственная
СПД
Внутренняя
СПД
оператора
IM-MGW
VAS eMBB,
IMS SBC
MCPTT
UPF
UPF
N2
N2
N3
N3
N3
N3
N3
N3
N4
N4
N4
N4
N6
N6
N6
N6
N6
N6
N6
N6
N6
N6
N6
N6
Namf
Namf
Nnssf
Nausf
Nudm
Nsmf
Nnrf
Npcf
Nnssf
Nausf
Nudm
Npcf
Nnrf
Namf
Namf
Nsmf
Nsmf
Рисунок 6.2 - Вариант развертывания сети 5G/IMT-2020 в РФ

74
В зависимости от технических решений оператора ЦОДы некоторых
Федеральных Округов могут содержать только часть виртуальных сетевых функций, например, AMF, SMF, UPF, а такие виртуальные сетевые функции как NSSF, AUSF,
UDM, NRF, PCF обслуживать несколько Федеральных Округов.
В целях обеспечения высокой надежности (коэффициента готовности сети) возможно использование георезервирования – развертывание географически удаленного резервного ЦОДа. Резервный ЦОД может иметь меньшую производительность за счет отсутствия георезервирования отдельных виртуальных сетевых функций VNF, например, виртуальных сетевых функций сетевого слоя
MIoT. В таком случае надежность сетевого слоя MIoT определяется техническими решениями основного ЦОДа.
На уровне Субъектов РФ размещаются пакетные шлюзы UPF сетевого слоя eMBB и платформы приложений VAS, допускающие задержки передачи данных 50-
75 мс (например, игры в реальном времени, некоторые платформы V2X, трафик которых не требует ультрамалых задержек.
В случае размещения шлюзов UPF на уровне субъектов РФ и реализации голосовых услуг посредством подсистемы IMS целесообразно там же размещать оборудование коммутации голосового трафика (IMS SBC, IM-MGW).
На уровне городов/муниципальных образований размещаются пакетные шлюзы UPF сетевого слоя URLLC, обеспечивающие ультрамалые задержки передачи данных 5-30 мс. Для услуг URLLC, требующих хендовер, например, услуг интеллектуальных транспортных систем V2X, необходимо также на местном уровне размещать виртуальные сетевые функции AMF, SMF. Наличие виртуальных сетевых функций AMF, SMF не высокой производительности на локальном уровне уменьшает задержки в процессе хендовера.
Развёртывание сетей связи 5G/IMT-2020 может осуществляться по трем основным сценариям развития и использования сетевой инфраструктуры, а также возможны их комбинации:
- сценарий 1 - «Преимущественно самостоятельное развитие сетей операторами подвижной связи»;
- сценарий 2 - «Интенсивное совместное использование сетевой инфраструктуры операторами подвижной связи»;
- сценарий 3 - «Развитие сети единым инфраструктурным оператором (ЕИО)».
В соответствии с моделью миграции от сетей предыдущих поколений к сетям
5G/IMT-2020 целесообразно развертывание сети выполнять последовательным шагами (см. табл. 6.3).

75
Заключительный шаг, предусматривающий демонтаж опорной сети EPC, выполняется, когда все абонентские терминалы LTE поддерживают NAS сигнализацию с опорной сетью 5GC, голосовую связь посредством подсистемы IMS
(имеют IMS/SIP/SDP клиентское программное обеспечение, поддерживают необходимые сетевые процедуры управления потоками данных и сигнализацией согласно QoS Flow, обеспечивают обнаружение на сети элементов подсистемы IMS
(напрмер, P-CSCF), поддерживают вызов экстренных оперативных служб посредством VoNR.
Таблица
6.3
-
Предложения по последовательности развертывания сети 5G/IMT-2020
Шаг (этап
развертывания),
действия
Сценарий 1
Сценарий 2
Сценарий 3
Шаг 1 (первый этап миграции)
Строительство базовых станций en- gNB и подключение их к существующей опорной сети EPC
85-90 % собственных
БС оператора.
10-15 % совместных
БС.
30-50 % собственных
БС оператора.
50-70 % совместных
БС.
100 % БС единого оператора.
Подключение их к опорным сетям существующих операторов.
Реализация режима двойного подключения EN-DC для мультистандартных UE
Шаг 2 (первый этап миграции)
Строительство опорной сети 5GC
100 % опорной сети
5GC принадлежит оператору
Совместное использование AMF,
SMF, UPF.
100 % опорной сети 5GC принадлежит единому оператору
Модернизация существующих базовых станций eNB до ng-eNB.
Подключение модернизированных базовых станций ng-eNB к опорной сети 5GC.
Переключение базовых станций gNB с опорной сети EPC на опорную сеть 5GC.
Реализация режима двойного подключения NGEN-DC для мультистандартных UE
Второй этап строительства базовых станций gNB
85-90 % собственных
БС оператора.
10-15 % совместных
БС.
30-50 % собственных
БС оператора.
50-70 % совместных
БС.
100 % БС единого оператора
Шаг 3 (третий этап миграции)
Модернизация оставшейся части существующих базовых станций eNB до ng-eNB.
Переключение всех базовых станций с опорной сети EPC на опорную сеть 5GC.
Демонтаж опорной сети EPC.
Третий этап строительства базовых станций gNB
85-90 % собственных
БС оператора.
10-15 % совместных
БС.
30-50 % собственных
БС оператора.
50-70 % совместных
БС.
100 % БС единого оператора

76
включая вариант развертывания сети связи 5G/IMT-2020 единым
инфраструктурным оператором
6.2.1. Оценка затрат на развертывание сетей подвижной связи технологии
5G/IMT-2020
Результаты оценки финансово-экономических показателей для различных вариантов развертывания сетей подвижной связи технологии 5G/IMT-2020, включая вариант развертывания сети связи 5G/IMT-2020 единым инфраструктурным оператором в Российской Федерации, приведены ниже.
Исходные данные для моделирования затрат.
Моделирование затрат на развертывание сетей 5G/IMT-2020 в России на период до 2024 года осуществляется при следующих условиях:
- Сети связи 5G/ IMT-2020 в городах-миллионниках разворачивают четыре оператора связи.
- На рассматриваемом горизонте развития сети основной целью является обеспечение территориального покрытия, а не емкости сети связи.
- Исходя из практики создания опытных зон сетей 5G/IMT-2020, а также результатам первых аукционов на приобретение частот для сетей 5G/IMT-2020 одними из наиболее перспективных частотных диапазонов для сетей 5G/IMT-2020 являются 3,4-3,8 ГГц и 24,25-29,5 ГГц.
- Объем радиочастотного ресурса, выделяемый для каждого оператора подвижной связи при самостоятельном развитии сети связи – 50 МГц в диапазоне
3,4-3,8 ГГц, 400 МГц в диапазоне 24,25-29,5 ГГц.
- Объем радиочастотного ресурса, доступный единому инфраструктурному оператору – 190 МГц в диапазоне 3,4-3,8 ГГц, 400 МГц в диапазоне
24,25-29,5 ГГц.
- Плотность размещения базовых станций
5G/IMT-2020 согласно рекомендациям 3GPP (3GPP TR 38.913 V.16 2018.06) для плотной городской застройки – 29 макробазовых станций и 87 микробазовых станций на 1 кв. км, для городской застройки – 4,6 макробазовых станций на 1 кв. км. С учетом рекомендаций 3GPP при моделировании затрат принято, что макробазовые станции
5G/IMT-2020 работают в диапазоне 3,4-3,8 ГГц, а микробазовые станции работают в диапазоне 24,25-29,5 ГГц.
- Сеть радиодоступа, обеспечивающая устойчивое покрытие, развертывается на следующих территориях: деловой центр города, спальные районы, промышленные зоны и городские транспортные артерии. При моделировании радиопокрытия территории городов к плотной городской застройке относится

77 деловой центр города, к городской застройке относятся спальные районы, промышленные зоны и транспортные артерии. Площади территорий деловых центров, спальных районов, промышленных зон и транспортных артерий городов- миллионников определялись на основе картографического анализа.
- Стоимость макробазовых станций 5G/IMT-2020 в трехсекторной конфигурации на начальном этапе согласно существующим оценкам (Отчет МСЭ
«Setting the Scene for 5G: Opportunities & Challenges», 2018 г., Отчет компании
«ПрайсвотерхаусКуперс Консультирование» по исследовательской работе «5G в
России: перспективы, подходы к развитию стандарта и сетей», 2018 г.) и с учетом сопоставления данных по начальной стоимости базовых станций LTE на момент коммерческого запуска сетей в России составит около 30 тыс. долл. США. Однако, учитывая, что при заключении крупных контрактов операторам предоставляются значительные скидки, а также, то, что со временем стоимость базовых станций будет существенно снижаться по аналогии с сетями предыдущих поколений, при моделировании затрат используется стоимость макробазовых станций, равная 20 тыс. долл. США. Стоимость микробазовых станций 5G/IMT-2020 по аналогии с сетями LTE при моделировании берется равной 1/3 стоимости макробазовой станции – 7 тыс. долл. США.
- Курс доллара США для оценки затрат на приобретение оборудования –
68 рублей за доллар США для базового сценария и 69,9 рублей за доллар США для консервативного сценария
3
- Стоимость проектно-изыскательских и строительно-монтажных работ для базовых станций без учета общестроительных работ (строительство опор, вышек, подготовка помещений) согласно существующим на рынке средним расценкам для города Москвы: макро БС – 450 тыс. руб., микро БС – 300 тыс. руб., для других городов: макро БС – 350 тыс. руб., микро БС – 220 тыс. руб.
- Планирование транспортной сети мобильного оператора и единого инфраструктурного оператора осуществляется концептуально без привязки к конкретным объектам, без учета существующей инфраструктуры, для обеспечения требуемой пропускной способности на различных уровнях архитектуры сети.
- Стоимость узла доступа транспортной сети с 24 портами 10 Gigabit Ethernet,
8 портами 25 Gigabit Ethernet и 2 портами 100 Gigabit Ethernet согласно обобщенным расценкам производителей – 70 тыс. долл. США.
3
Базовый и консервативный сценарий – соответственно базовый и консервативный сценарий социально- экономического развития Российской Федерации, определенные Министерством Финансов Российской
Федерации.

78
- Стоимость узла предварительной агрегации транспортной сети с 36 портами
100 Gigabit Ethernet согласно обобщенным расценкам производителей – 1000 тыс. долл. США.
- Стоимость узла агрегации транспортной сети с 36 портами 100 Gigabit
Ethernet согласно обобщенным расценкам производителей
–
1000 тыс. долл. США.
- Стоимость узла ядра транспортной сети согласно обобщенным расценкам производителей – 2000 тыс. долл. США.
- Стоимость волоконно-оптического кабеля, обеспечивающего требуемую емкость, с прокладкой в существующей канализации, с учетом проектно- изыскательских работ, согласно существующим на рынке средним расценкам – 180 тыс. руб./км.
- Уровень проникновения подвижной связи в городах-миллионниках –
3 абонентских устройства на человека.
- Уровень проникновения устройств 5G/IMT-2020 к 2024 году с учетом прогнозов составит около 5% от общего количества мобильных устройств.
Моделирование затрат на развертывание сетей 5G/IMT-2020 произведено без учета затрат операторов связи в рамках мероприятий конверсии радиочастотного спектра, необходимого для внедрения сетей связи пятого поколения перераспределения или высвобождения частотного ресурса, в том числе компенсационных и иных возможных выплат операторам затронутых РЭС различного назначения.
Ниже приведены результаты моделирования затрат на развертывание сетей
5G/ IMT-2020. а) Оценка финансовых затрат на развертывание сетей 5G/IMT-2020 в Москве
(к 2024 году).
Расчеты показали, что для обеспечения устойчивого покрытия делового центра, городских транспортных артерий, спальных районов и промышленных зон
Москвы оператору мобильной связи нужно около 3 тыс. макробазовых станций и 1,2 тыс. микробазовых станций.
Развертывание транспортной сети отдельно взятым оператором 5G/IMT-2020 в Москве без учета существующей транспортной сети и при условии наличия существующих канализаций для прокладки ВОЛС включает строительство около
160 узлов доступа, 13 узлов предварительной агрегации, 4 узлов агрегации и 4 узлов ядра транспортной сети и прокладку порядка 5 тыс. км ВОЛС.

79
Общие затраты для развертывания сетей 5G/IMT-2020 в Москве по Сценарию
1 составят 41 млрд. руб., по Сценарию 2 – 29 млрд. руб., по Сценарию 3 – 16 млрд. руб.
При этом затраты оператора единой сети на развертывание сети радиодоступа и транспортной сети 5G/IMT-2020 определены с учетом обеспечения устойчивого покрытия и пропускной способности как в сценарии 1 в совокупности. б) Оценка финансовых затрат на развертывание сети 5G/IMT-2020 в Нижнем
Новгороде (к 2024 году).
Расчеты показали, что для обеспечения устойчивого покрытия делового центра, городских транспортных артерий, спальных районов и промышленных зон
Нижнего Новгорода оператору мобильной связи нужно 650 макробазовых станций и 150 микробазовых станций.
Развертывание транспортной сети отдельно взятым оператором 5G/ IMT-2020 в Нижнем Новгороде включает строительство 30 узлов доступа, 3 узлов предварительной агрегации, 2 узлов агрегации и 2 узлов ядра транспортной сети и прокладку около 1 тыс. км ВОЛС.
Общие затраты для развертывания сетей 5G/IMT-2020 в Нижнем Новгороде по Сценарию 1 составят 9 млрд. руб., по Сценарию 2 – 6 млрд. руб., по Сценарию 3
– 2,8 млрд. руб. в) Оценка финансовых затрат на развертывание сетей 5G/IMT-2020 во всех городах-миллионниках (к 2024 году).
Общие затраты отрасли на развертывание сетей 5G/IMT-2020 в городах- миллионниках представлены в табл.6.4.
Таблица 6.4 - Затраты на развертывание сетей 5G/IMT-2020 в России в городах- миллионниках к 2024 году
Величина затрат
Сценарий 1
Сценарий 2
Сценарий 3
Базовый сценарий социально-экономического развития
Затраты одного мобильного оператора, млрд. руб.
39 27
-
Общие затраты операторов (отрасли в целом), млрд. руб.
157,6 110 54,2
Консервативный сценарий социально-экономического развития
Затраты одного мобильного оператора, млрд. руб.
40 28
-
Общие затраты операторов (отрасли в целом), млрд. руб.
161 112 55,4
6.2.2. Оценка операционных расходов оператора сети 5G/IMT-2020 и
оператора единой сети 5G/IMT-2020