Рефарминг изнутри. Как меняется качество связи

Казалось бы, всего-то: вместо 3G на смартфоне теперь высвечивается LTE, — но за этим изменением стоит огромный труд технических специалистов. Рефарминг — один из важнейших инструментов операторов связи по улучшению качества голосового сервиса и увеличения скорости передачи данных. Как он устроен изнутри, рассказывает руководитель службы оптимизации сети радиодоступа Андрей Ланчиков.

Ответы на главные вопросы о рефарминге можно прочитать здесь 

Сегодня мы расскажем про алгоритм проведения рефарминга: почему этот процесс весьма трудоемкий и ответственный, и как технологические изменения влияют на клиентский путь. 

Что такое рефарминг и зачем он нужен?

Каждый оператор связи, проходя естественный процесс развития сети сотовой связи, стремится к предоставлению максимально качественного сервиса своим клиентам, в том числе обеспечивая их максимальными скоростями.

Однако каждая из используемых технологий, таких как GSM (2G), UMTS (3G), LTE (4G), имеет различную эффективность использования выделенного оператору радиочастотного спектра, что приводит к значительному отличию в скоростных характеристиках и объеме передаваемых данных. Так, например, на сети билайна зафиксированы следующие скорости передачи данных: около 0,2 Мбит/с в технологии GSM; до 40 Мбит/с — в UMTS; до 450 Мбит/с — в LTE.

Большинство современных смартфонов умеют работать в технологии LTE. Чтобы клиенты могли пользоваться быстрым интернетом, высоким качеством голосовой связи и технологией VoLTE, оператор развивает сеть LTE.  

Мобильная связь сегодня уже давно стала неотъемлемым атрибутом современного общества. Огромное количество абонентов приводит к нехватке емкости сети, что в свою очередь снижает скорость передачи данных. Для решения проблемы нехватки емкости мы проводим рефарминг. Он позволяет расширить сеть за счет перераспределения части спектра из старых технологий 2G и 3G в пользу 4G. 

Как рефарминг влияет на клиентский опыт?

Это можно сравнить со следующей аналогией: представим узкую тропинку в лесу — именно по ней вы попадете из точки А в точку Б. Но что если вам требуется переместить по ней тонну кирпичей? На фуре вы не проедете, а тележка или малогабаритный транспорт за раз не справятся с таким объемом. 

Возможные варианты:

1. Перевезти кирпичи с помощью тележки и потратить очень много времени. Эта ситуация иллюстрирует использование 2G с максимальными скоростями до 0.2 Мбит/с. 
2. Из маленькой тропинки сделать двухполосную грунтовку. По такой дороге можно отправить небольшой грузовичок, который неспешно (чтобы не разбить кирпичи) способен перевести всю тонну в 200 раз быстрее первого варианта. Это — сеть 3G с скоростями до 40 Мбит/с.
3. И наконец, рассмотрим многополосную асфальтированную автомагистраль, по которой можно запустить множество больших грузовиков, которые перевезут всю тонну в 11 раз быстрее второго варианта, и в 2250 раз быстрее первого. Это сеть 4G с зафиксированными пиковыми скоростями в 450 Мбит/с.

Таким образом, проводя рефарминг, мы увеличивает доступный для абонентов ресурс, что приводит к увеличению скорости передачи данных.

Но если продолжить аналогию, то ведь кто-то ходил по этой тропинке в лесу раньше — грибники или местные жители, — а теперь ее притеснила автомагистраль. Что делать? Оставить тропинку для пешеходов параллельно автомагистрали!

В реальности так же: часть ресурсов радиочастотного спектра отдается под использование сетью LTE, а значит, сокращается для GSM. 

Кто-то может подумать: «А зачем вообще нужно сохранять 2G, когда все уже давно пользуются LTE?» Но клиенты в 2G у билайна тоже есть — их в разы меньше, чем абонентов с LTE- телефонами, но забывать про них мы не можем. Это абоненты, пользующиеся кнопочными телефонами (которые не поддерживают современные стандарты связи), терминалы для оплаты, умные счетчики, банкоматы, вендинговые аппараты для продажи кофе или снеков и другие устройства телеметрии (которым не требуются новейшие технологии ввиду минимального трафика). 

Сокращение радиочастотного спектра в GSM может приводить к ухудшению качества предоставляемого голосового сервиса в GSM. С целью исключения данного влияния в билайне был разработан способ расчета и назначения частотного ресурса для сети GSM, при котором весь частотный ресурс делится на части и назначается на базовую станцию таким образом, чтобы соседние базовые станции работали на частотах, принадлежащих разным частям спектра, тем самым минимизируя случаи негативного влияния друг на друга.

Регистрации права на данный способ распределения и назначения частотного ресурса для сети GSM в процессе производства рефармингов — сейчас в оформлении. Получение патента ожидаем уже летом 2024 года.

Алгоритм проведения рефарминга

Рефарминг для операторов становится технологической необходимостью, ведь трафик в 2G и 3G падает ежегодно, а вот в 4G, наоборот, растет. Спектр электромагнитных волн — это ценный и при этом ограниченный ресурс, которым нужно пользоваться эффективно и рационально. Именно поэтому мы высвобождаем частоты в старых стандартах связи и наполняем их новым (стандартом), чтобы как можно больше клиентов могли использовать LTE. За весь этот трудоемкий процесс в билайне отвечает Техническая дирекция. 

Как же устроен рефарминг и какой объем работ выполняют инженеры для каждого нового города

1. Перед тем как проводить рефарминг, мы оцениваем экономическую сторону каждого конкретного проекта. Необходимо учитывать множество различных факторов, среди которых текущая конфигурация сети, затраты на модернизацию оборудования, и даже особенности ландшафта. В быстрорастущей индустрии мобильного интернета требования к покрытию, стабильности и других показателей становятся все выше и выше. Для того чтобы все работало корректно, нам важно понять, сможет ли сама базовая станция или отдельные ее элементы поддерживать требуемые изменения. Например, у старых версий радиопередатчиков либо нет технической возможности поддерживать новый диапазон, либо может быть недостаточно мощностного ресурса для обеспечения всех диапазонов. Технологические изменения затратны для компании, но не для клиента. Тарифный план в зоне проведения рефарминга у клиентов не меняется, никаких дополнительных сборов из-за этого не производится. 
2. Оцениваем готовность нашей транспортной сети (ТС) справиться с теми нагрузками, которые могут возникнуть в результате рефарминга. Одного появления 4G на вышке недостаточно, чтобы мобильный интернет «летал». Если, например, на ТС узкий канал и не хватает его емкости для передачи всей запрашиваемой клиентами информации (поисковые запросы, содержание сайтов и так далее), то расширение на радиосети в пользу 4G не приведут к увеличению скорости передачи данных и моментальной загрузке веб-страниц. Важно, чтобы вся запрашиваемая информация без задержек передавалась от серверов по всему миру на транспортную сеть, затем на вышку, а от нее — к конкретному клиенту билайна. 
3. Так как мы перераспределяем часть спектра из старых технологий в пользу LTE, но все равно 2G до конца c базовых станций не убираем, случается так, что в одной зоне может оказаться много вышек, где, например, 2G работает на одних и тех же каналах. В результате эти каналы могут друг друга глушить, а 2G — работать с перебоями. Чтобы этого не происходило, мы уменьшаем число базовых станций в рамках одного частотного диапазона и строим компенсационные базовые станции смежного диапазона, которые и замещают «заглушенных коллег».
4. Если общий перечень потребностей для рефарминга понятен, можно переходить к реализации. Само высвобождение частот старых стандартов в пользу нового делается удаленно. Называется этот процесс «реконфигурация оборудования». На этом этапе инженер дистанционно подключается к базовой станции и для части частот выключает каналы 2G, запуская параллельно на высвободившихся частотах технологию LTE.
5. Когда инженер произвел настройку оборудования, выполнил все необходимые работы и тесты, радиопередатчик на базовой станции начинает работать в более широком спектре в существующей ранее технологии. В отдельных случаях абоненты начинают пользоваться сетью LTE там, где раньше ее не было. После того, как все проверки прошли успешно, рефарминг считается завершенным. 

Весь этот сложный процесс специалисты билайна проводят от Калининграда до Владивостока. В 2021 году билайн начал глобальную модернизацию сети и к концу 2023-го осуществил рефарминги в 60 субъектах РФ. Это позволило расширить используемый частотный диапазон в сети LTE и увеличить среднюю скорость мобильного интернета на треть. В отдельных регионах интернет стал быстрее на 60%. 

В 2024 году билайн продолжит оптимизировать сеть на основании запросов своих клиентов и реализовывать проекты рефарминга в оставшихся субъектах РФ.