Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Тема 2. Занятие 2.
Система сотовой связи UMTS
В связи с широким распространением сети Интернет весьма актуальной проблемой является обеспечение подключения к сети «в любое время, в любом месте». Этот ключевой фактор будет главным стимулом развития телекоммуникационной индустрии на ближайшие годы. Сегодня одна из систем, решающих эту задачу, — универсальная система мобильной связи (Universal Mobile Telecommunication System, UMTS) — создана для обеспечения взаимодействия с Интернетом, при этом обеспечивается взаимодействие с действующими сетями поколения 2,5G.
К наиболее существенным аспектам UMTS относится достижение групповой скорости передачи данных до 2 Мбит/с в малой зоне обслуживания. В табл. 2.1 приведены основные сравнительные характеристики радиоинтерфейсов UMTS (WCDMA*) и GSM.
Таблица 2.1. Основные характеристики радиоинтерфейсов UMTS и GSM
|
Параметр сети |
UMTS |
GSM |
|
Разнос каналов |
5 МГц |
200 кГц |
|
Коэффициент повторного использования частоты |
1 |
1 ...18 |
|
Частота управления мощностью |
1500 Гц |
2 Гц или ниже |
|
Управление качеством |
Алгоритмы управления радиоресурсами |
Частотно-территориальное планирование |
|
Методы борьбы с многолучевостью |
Сложение лучей |
Скачкообразная перестройка частоты |
|
Пакетированные данные |
Планирование передачи пакетов в зависимости от нагрузки |
Кодирование в GPRS |
|
Разнесение (асимметрия) при передаче для нисходящего канала |
Обеспечивается для повышения пропускной способности нисходящего канала |
Стандартом не предусматривается, но может применяться |
Wideband Code Division Multiple Access
(широкополосный многостанционный доступ с кодовым разделением каналов).
В соответствии со спецификациями 3GPP стандарт UMTS прошел несколько фаз развития (Releases): Release 99, Release 4, Release 5, Release 6, Release 7. Главным требованием к каждой последующей стадии эволюции от сетей второго поколения к сетям третьего поколения является полная совместимость структурных элементов сети. В данной главе дается обзор архитектуры системы UMTS Release 99, Release 4 и основных ее компонентов.
1. Структурная схема и состав оборудования UMTS
Элементы сети UMTS могут группироваться на основе подсети, к которой они принадлежат, или на основе идентичности выполняемых функций. По своим функциям элементы сети группируются в сеть радиодоступа (Radio Access Network, RAN или UMTS территориального уровня — UTRAN), управляющую всеми функциями, относящимися к радиосвязи, и в базовую сеть (Core Network, CN), обеспечивающую коммутацию и маршрутизацию вызовов и каналов передачи данных во внешние сети. Также определяется оборудование пользователя (User Equipment, UE), которое посредством нового радиоинтерфейса Uu взаимодействует с UTRAN (рис. 2.1).
Uu lu
Рис.2.1. Архитектура высокого уровня сети UMTS
К основным характеристикам UMTS, в свое время определившим требования к архитектуре, функциям и протоколам, относятся: - повышение унификации при обработке данных с коммутацией пакетов (PS) и с коммутацией каналов (CS) при использовании уникального пакета протоколов радиоинтерфейса и одного и того же интерфейса для соединения UTRAN с такими областями обслуживания (доменами) как PS, так и CS базовой сети;
Стандарты UMTS построены таким образом, что функции внутри элементов сети подробно не определяются. Вместо этого определены открытые интерфейсы между логическими элементами сети:
Остановимся более подробно на функциональных характеристиках и элементах сети UTRAN (рис. 2.2).
Сеть UTRAN включает одну или несколько подсистем радиосети (Radio Network Subsystem, RNS), состоящих из контроллера радиосети (RNC) и одного или нескольких узлов В (Node В). Контроллер обеспечивает управление радиоресурсами UTRAN, сопрягается с базовой сетью (обычно с одним MSC и одним SGSN), а также реализует протокол управления радиоресурсами (RRC), который определяет сообщения и процедуры между мобильной станцией и UTRAN. Логически он соответствует контроллеру базовых станций (BSC) в GSM. Контроллеры радиосети могут соединяться друг с другом через интерфейс lur, а с Node В — с помощью интерфейса lub.
Рис. 2.2. Архитектура сети UMTS
Node В преобразует поток данных между интерфейсом lub и радиоинтерфейсом Uu. Основная функция Node В — осуществление обработки на уровне L1 на радиоинтерфейсе (канальное кодирование и перемещение, адаптация скорости, расширение спектра и т.д). Также Node В выполняет одну из основных операций по управлению радиоресурсами — управление мощностью во внутреннем контуре.
2. Архитектура сети UMTS/Release 99
Release 99 (R99) представляет собой первый этап в развитии UMTS (рис. 2.3). Главным изменением, по сравнению с системой GSM, является новый тип радиоинтерфейса (WCDMA), сопряжение которого обеспечивается подсистемой UTRAN. Основное требование к R99 — минимизация влияния базовой сети (Core Network) при включении UTRAN. К функциям UTRAN относятся шифрование/дешифрование радиоканала, процедуры хэндовера, функции установления и разрыва соединений, управление мощностью и т.п.
Сигнализация и передача данных
Рис. 2.3. Архитектура сети UMTS/Release 99 в соответствии со спецификацией 3GPP TS 23.002 V3.6.0
UMTS R99 включает два домена поддержки сетей с коммутацией каналов (CS) и коммутацией пакетов (PS). Примером сетей с коммутацией каналов в настоящее время служит сеть телефонной связи общего пользования (ТфОП), а сеть Интернет — пример сети с коммутацией пакетов.
К главным проблемам в UMTS/Release 99 относятся следующие:
3. Архитектура сети UMTS/Release 4
Следующей фазой развития системы UMTS является Release 4 (R4), где функции установления и контроля соединения, за которые ранее отвечал мобильный центр коммутации, разделены между двумя устройствами (рис. 2.4). Данные абонентов передаются через медиа-шлюз (Media Gateway, MGW) — новый элемент в опорной сети, а контроль соединения осуществляется сервером коммутации (MSC Server), шлюзовый мобильный центр коммутации (Gateway MSC, GMSC) также был разделен на GMSC-сервер (GMSC Server) и медиа-шлюз (Circuit Switched Media Gateway, CS- MGW). Благодаря данным изменениям домен коммутации каналов становится легко масштабируемым: если требуется дополнительная коммутационная емкость, необходимо добавить MGW-элементы; в том случае, если требуется дополнительная управляющая емкость, следует добавить сервер коммутации. Один MSC-сервер может контролировать несколько медиа- шлюзов.
Сигнализация и передача данных
Рис. 2.4. Архитектура сети UMTS/Release 4 в соответствии со спецификацией 3GPP TS 23.002 V4.7.0
4 Дальнейшее развитие системы UMTS: Release 5-Release 7
UMTS/Release 5
Основные изменения в UMTS/R5 касаются домена коммутации пакетов. Домен коммутации каналов базовой сети может быть взят от MSC/GMSC Release99 или MSC-server/MGW из архитектуры Release 4.
В домене коммутации пакетов базовой сети Release 5 осуществлены следующие изменения:
Release 5 является IP-сетью и позволяет оператору мобильной связи предоставить ряд новых услуг: мультимедиа конференции, сетевые игры, интерактивные приложения и услуги, связанные с определением местоположения пользователя. Например, если абонент сети UMTS/Release 5 устанавливает сеанс видеоконференции с другим абонентом, находящимся в пределах зоны обслуживания сети UMTS/Release 99. В этом случае подсистема мультимедийной поддержки Интернета должна обеспечить сетевую функциональность для обоих абонентов, а именно: определить типы кодеков и скорость передачи информации, а также создать файлы, необходимые для тарификации услуг (Call Detail Records, CDR).
UMTS/Release 6
Release 6 не вносит существенных изменений в архитектуру сети и в основном направлен на повышение емкости и улучшение качества услуг сети UMTS. Кроме того, в подсистему мультимедийной поддержки сети Интернет добавятся дополнительные функции: распознавание речи, взаимодействие сетей Wi-Fi/UMTS, оптимизация радиосети и др.
UMTS/Release 7
Содержание и сроки реализации Release 7 еще формально не определены и существует лишь общее видение предполагаемых дополнений:
Вопросы для самопроверки
Преподаватель Н.Майлов