A Total Cost of Ownership (TCO) elemzését széles körben használják olyan tervezési és beszerzési döntések támogatására, amelyek jelentős beszerzési, karbantartási és üzemeltetési költségekkel járnak a hálózat élettartama során. Ez a TCO számítás a beruházást tőke kiadásként (CapEx) és üzemeltetési kiadásként (OpEx) aggregálja az eszköz teljes életciklusa során. Ez központi kérdés a költségvetés tervezésben és az eszközéletciklus gazdálkodásban, az akvizíciós javaslatok rangsorolásakor. A rádió hálózatok TCO értékelése széles körben használt megközelítés a különböző beruházási lehetőségek összehasonlítására.
Rádió hálózatok TCO kalkulációja és elemzése során egyre fontosabb szempontá válik a beruházás és fejlesztés költségeinek optimalizálása illetve a lehetőségekhez mérten való csökkentése szemelőtt tartva a vállalat vagy szolgáltató stratégiai vállalásiat és kötelezettségeit. A hálózat TCO csökkentése kihívást jelent az hálózat üzemeltetők számára, és nincs egyszerű megoldás. A költségek csökkenését a hálózat stratégiai céljaival, a meghatározott követelményekkel és SLA-kal összefüggésben érdemes elemezni. Ez egy többrétegű elemzés, ami nem csak a költségek egyszerű csökkentéséről szól. Azok a lehetőségek, amelyek segítenek csökkenteni a költségeket a rendszer egyik területén, költségnövekedését eredményezhetnek más területeken. Szükség van tehát kompromisszumos elemzésre, amely figyelembe veszi a teljes rendszerrel és infrastruktúrával kapcsolatos költségeket. Ehhez bizonyos feltételezéseket is alkalmazni kell a rendszer használatára és a tipikus terhelésekre vonatkozóan és egyensúlyt kell találni a legoptimálisabb megoldás eléréséhez.
TCO Kategoriák
A mobil hálózati TCO két kategóriába sorolható.
- Beruházási és beszerzési kiadások (CapEx)
- Üzemeltetési kiadások (OpEx)
Egy tipikus macro cellás mobilhálózatban a CapEx körülbelül 30%, míg az OpEx a TCO 70%-a.
Network CapEx és OpEx Elemzés
A hálózati CapEx és OpEx többféleképpen is elemezhető, de leggyakrabban az alábbi 5 főbb csoportra osztható fel:
1.Ábra. TCO CapEx and OpEx
A legtöbb publikált elemzés alapján a Radio Access Network (RAN) képezi mind a CapEx mind az OpEx legnagyobb részét. Ezért érdemes egy kicsit bővebben megvizsgálni a RAN költségének összetevőit.
RAN CapEx és OpEx
A RAN CapEx összetevői egy általános macro cellás hálózatot véve alapul leginkább a következő elemek lehetnek:
2.Ábra. RAN CapEx
A táblázat alapján egy általános macro cellás RAN hálózat főbb költségeit a site construction, a HW berendezések és a Spectrum alkotják.
A RAN OpEx egy általános macro cellás hálózatotban a következő elemekből állhat:
3.Ábra. RAN OpEx
A táblázatból látható, hogy a RAN hálózati OpEx fő összetevői leginkább a telephely (site) bérlés, az üzemeltetés és az energiafogyasztás lehetnek.
Ezek a számok és adatok egy általános macro cellás mobil hálózatra vonatkoznak és annak jellemzőit taglalják. Természetesen vannak különleges esetek és speciális hálózatok ahol ezek az adatok ne érvényesek. Ott az adott körülményeket alaposan elemzve kell a speciális számításoka elvégezni a legoptimálisabb megoldás megtalálásához.
Strategiák a RAN CapEx Optimalizálására
Mivel a RAN CapEx és OpEx alkotják a TCO legdominánsabb részét, így érdemes a RAN elemeit külön is megvizsgálni annak érdekében, hogy ezekenek az elemek hogyan jelennek meg a CapEx és OpEx költségekben illetve hogyan optimalizálhatóak ezek a költségek figyelembe véve a szolgáltatók és vállalatok lehetőségeit és kötelezettségeit.
A RAN CapEx fő összetevői lehetnek a site construction, a HW berendezések és a Spectrum. Különféle lehetőségek léteznek a hálózatüzemeltetők és vállalatok számára, hogy optimalizálhassák ezeket a költségeket. Az alábbiakban néhány példa.
Site Construction
A Site Construction vagy telephely építés a RAN hálózatok kezdeti beruhásának egyik legmeghatározóbb eleme. Ez jelenti az egyik legnagyobb költséget bizonyos esetekben és ez okozhatja szintén az egyik legnagyobb gátját is a hálózat fejlesztéseknek. A jogi és egyébb adminisztrációs költségeken túl a telephely bekerülési költsége jelentős befolyással bír a RAN CapEx-re. Ha az adminisztrációs költségeket nem is, de a telephely beszerzésel kapcsolatos költségeket a szolgáltatá képes lehet optimalizálni.
A RAN hálózat megosztása lehet az egyik megvalósítható lehetőség az ilyen típusú költségek csökkentésére. A telephely építés költségeinek más mobilhálózat szolgáltatókkal való megosztása jelentősen csökkentheti ezt a költséget, azonban a jogi és adminisztrációs nehézségek ezt a lehetőséget kedvezőtlenebbé tehetik a mobilhálózat szolgáltatók számára.
Infrastruktúra bérlés. Egy másik lehetőség a TowerCo tulajdonában lévő telephely (torony) és a TowerCo által biztosított infrastruktúra (telephely, kábelek, energia, kabinet) bérlése vagy több szolgáltató közti megosztása. Az infrastruktúra bérlésnek több fajtája létezik. Hagyományos esetekben ez az infrastruktúra többnyire passzív elemekből áll, ami általában nem okoz jelentős költségcsökkentést a mobilhálózat szolgáltatók számára. A közelmúltban kezdeményezések indultak a TowerCo hálózatok aktív eszközeinek megosztására a szolgáltatók számára. Ezenkívül a szolgáltatók RAN sharing megállapodásokat is köthetnek egymás között antennák és/vagy BBU-k megosztására.
Neutral Hosting. Újabb kezdeményezések a Neutral Hosting hálózatok, amelyeket a TowerCo-k telepítenek és üzemeltetnek, és szélesebb körű szolgáltatásokat nyújtanak, mint például a NaaS vagy az Iaas a szolgáltatók számára. Ezek a lehetőségek már a legtöbb esetben aktív infrastruktúra megosztáson alapulnak. A Neutral Host bérbe adja a szolgáltatóknak a telephelyet, az antennákat, a kábelezést, az energiát és akár a BBU-t is. Bizonyos esetekben a Neutral Host rádióspektrumot is birtokolhat, és azt részben vagy egészben bérbe adja a szolgáltatóknak.
HW Berendezések
A HW berendezések jelentős költséggel járhatnak, különösen, ha egyedi korlátozások további kötöttséget okoznak. A nagyobb hálózati berendezés gyártók száma korlátozott, ami a HW-k és SW-k kiválasztásánál és az ártárgyalásoknál is hátrányos lehet a szolgáltatók számára. A hálózati HW eszközök virtualizálása segítheti a hálózat szolgáltatókat a szükséges HW és SW elemek számának csökkentésében illetve optimalizálásában, valamint megnyitja az utat több kisebb gyártó felé is.
Virtualizáció. A virtualizációval az SW elválasztható a HW-től, ami lehetővé teszi az üzemeltetők számára a hálózati elemek hatékonyabb tervezését és beszerzését. A Control Plane és a User Plane elválasztása az SDN technológiával tovább növeli a hálózati elemek virtualizációjából származó előnyöket. A Resource Pooling alkalmazása a virtualizált környezetben jobb erőforrás kihasználást és kevesebb erőforrást igényel.
Open RAN. Az Open RAN koncepciója tovább javítja a hálózatüzemeltetők helyzetét azáltal, hogy megnyitja a hálózati eszközök közötti zárt interfészeket, amely lehetővé teszi az üzemeltetők számára, hogy a hálózaton belül kombinálhassák az eszközöket. Ez tovább csökkentheti a berendezések költségeit, és lehetővé teszi több HW és SW gyártó/fejlesztő megjelenését a piacon.
Antennák és Kiegészítők
Az antennák ugyan nem a RAN legdrágább részei, de a költségcsökkentési részei lehetnek. A multi-carrier képes antennák használata csökkentheti a eszközök mennyiségét. Továbbá az szolgáltatók megoszthatják az antennákat, amelyek támogatják a szolgáltatók által használt spektrumot.
massiveMIMO. A masszív MIMO technológia bizonyos funkciókkal támogatja az antenna cellák közötti felosztását és ezáltal kevesebb antenna szükséges a hálózat fejlesztési szakaszában, ami később, a forgalom növekedésével a massive MIMO antenna teljes kapacitására konfigurálható illetve további antennák telepíthetők, ha szükséges. Ezenkívül a kevesebb antenna kevesebb kábelezést és egyéb kiegészítőket igényel, ami tovább csökkenti a költségeket.
Spektrum
A spektrum az egyetlen része a RAN CapEx-nek, amelyet többnyire a hálózati szolgáltatók nem képesek érdemben befolyásolni. A spektrum lízing költsége az egyik legmagasabb része TCO-nak, és a legkevesebb lehetősége van a szolgáltatóknak ennek a költségnek az optimalizálására. Ezért a hálózati szolgáltatók számára a többi hálózati elemhez kapcsolódó CapEx-et optimalizálása jelentheti a megoldást.
Strategiák a RAN OpEx Optimalizálására
A RAN OpEx fő összetevői a telephelybérlés, az üzemeltetés és az energiafogyasztás lehetnek. Különféle stratégiák léteznek a szolgáltatók számára, hogy optimalizálják ezeket a költségeket. Néhány lehetóség a RAN OpEx optimalizálásra.
Telephelybérlés
RAN Sharing. A RAN Sharing lehet az egyik lehetőség, amikor a bérleti díjak csökkentéséről van szó. Az telephely megosztása más szolgáltatókkal az egyik megoldás lehet, de nem feltétlenül a legegyszerűbb vagy leggyorsabb. Jogi és egyéb problémák megnehezíthetik és lelassíthatják a megegyezést. A RAN Sharing modellnek több változata is létezik a megosztott hálózati eszközök számától függően. Az ismertebb RAN Sharing modellek: MOCN, MORAN és GWCN.
Infrastruktúra bérlés. A TowerCo-k egy vagy több mobilhálózat szolgáltató számára is bérbe adhatják a telephelyeiket, és a szolgáltatók között így megoszlik a bérleti költség. Ez a több bérlős (multi-tenancy) modell. Ezzel a modellel a hálózati eszközök mennyisége is csökkenthető a helyszínen.
Neutral Host. A Neutral Host modell hasonló a TowerCo modellhez, ahol a Neutral Hots teljes hálózatot kínálhat magánhálózatként megosztásra a szolgáltatók számára. Ez a modell inkább az aktív RAN Sharing-re épül, ahol az antennák és a BBU (vagy vBBU) is megoszthatóak, ha a hálózati elemek virtualizáltak. A Neutral Hots hálózatokban történő virtualizáció további költségcsökkentést biztosít, ahogyan az a CapEx optimalizálási startégiáknál ki lett fejtve. A Neutral Open Hosting hálózat megnyitja az interfészeket a RAN eszközök között, ami új, kisebb HW és SW gyártók és fejlesztők piacát nyithatja meg. Ez további versenyhez és innovációhoz vezethet, ami költségcsökkentést eredményezhet.
Üzemeltetés
Az üzemeltetési költségek fedezik a hálózat konfigurálásával, karbantartásával, bővítésével, frissítésével és a szolgáltatás megszüntetésével kapcsolatos összes üzemeltetési és karbantartási költséget.
Automatizálás. Az életciklus menedzsment (lifecycle management) az egyik legfontosabb tevékenység az 5G hálózatok üzemeltetésében, ahol a különböző hálózati szeletekben (Network Slices) a szolgáltató különböző szolgáltatásokat tud nyújtani ügyfelei számára. Ezeket a szolgáltatásokat gyakran kell konfigurálni vagy újra konfigurálni, ami szakértelmet, tudást és időt igényel. Ezen management funkciók automatizálása a fejlesztők és gyártók egyik legfontosabb célja.
Zero Touch Management. A különböző szervezetek ezen use case-ek specifikációin is dolgoznak, hogy javítsák a funkciók közötti együttműködést és a felhasználói élményt. A Zero Touch Management az egyik ilyen kezdeményezés az operatív tevékenységek és az életciklus management költégeinek optimalizálására.
Energiafogyasztás
Az energiafogyasztás az egyik legtöbbet vitatott téma minden telekommunikációs fórumon és médiaplatformon. Az energiaárak folyamatos emelkedésével az OpEx is növekszik. Azonban nem csak az energia ára növelheti a kapcsolódó OpEx-et, hanem a folyamatosan növekvő adatforgalmi és szolgáltatási minőségi követelmények is. Az 5G hálózatban a telephely sűrűség és annak folyamatos növelése is releváns oka az energiafogyasztás növekedésének.
RAN Sharing. A RAN Sharing lehet az egyik megoldás a szükséges hálózatsűrítés okozta energiafogyasztás növekedés optimalizálására. A RAN Sharing kevesebb hálózati eszközt igényel, ezért kevesebb energiát is fogyaszt.
Virtualizálás. Az energiafogyasztás optimalizálásának másik lehetősége a hálózati eszközök virtualizálása. Ez a megoldás elválasztja a HW-t az SW-től, míg az SDN technológia a control plane-t a user plane-től. Az SDN és NFV technológiákkal történő virtualizáció rugalmasságot biztosít az üzemeltetők számára, hogy kevesebb hálózati elemet tervezhessenek és telepítsenek. Az erőforrás Pooling funkciót alkalmazva az erőforrások megosztására, amiket ott és akkor használhatnak ahol és amikor szükségesek (például túlterhelt cellákban, tömeges eseményeknél).
Cell Sleeping Technológia. A MIMO technológia és hálózati funkciók alkalmazásával deaktiválhatók az erőforrások, amikor az erőforrásoknem hordoznak adatot, majd újra aktiválhatók ezek amikor a cellákban ismét adatforgalom generálódik.
AI és ML modellek alkalmazása. Az AI és ML támogatásával ezek a funkciók minden eddiginél pontosabbak és hasznosabbak. Ezért ezek nagy segítséget jelenthetnek az szolgáltatóknak.
Összegzés
A TCO csökkentése általában kihívásokkal teli és bonyolult feladat. A költségoptimalizálást a vállalat stratégiai céljaival, szabályzatokkal és SLA-kal összhangban kell elemezni. Azok a lehetőségek, amelyek segítenek csökkenteni a költségeket a rendszer egyik területén, a költségek növekedését eredményezhetik más területeken. Az optimális konfiguráció és megoldás megtalálásához kompromisszum elemzésre van szükség, amely figyelembe veszi az teljes rendszer infrastruktúrájával kapcsolatos költségeket.
A fent említett területek és költségoptimalizálási lehetőségek csak a legelterjedtebb és legismertebb területeket és azok lehetséges stratégiai megoldásait célozzák meg általános macro cellás hálózatokban. Vannak azonban további finomhangolási technikák a hálózat TCO-jának további javítására. Ilyen terület például az energiafogyasztás és az üzemeltetés, ahol az AI és ML modellekkel biztató eredményeket lehet elérni. Továbbá speciális hálózatok esetén egyedi elemzésre és kalkulaciókra van szükség, ami a fenti esetektől eltérő megoldésokat eredményezhet. Természetesen ezekre az esetekre is léteznek költség optimalizálási lehetőségek.