Эволюция сетей мобильной связи

Как уже отмечалось выше, переход к сетям подвижной связи третьего поколения будет сопровождаться увеличением спроса на доступ к мультимедийным услугам в любое время, в любом месте. Для того чтобы удовлетворить новые требования пользователей, в ряде регионов мира началось строительство сетей подвижной связи третьего поколения. В частности, в мире развертываются системы мобильной связи третьего поколения (3G) на базе технологии UMTS (Universal Mobile Telecommunications System), которые должны заменить в будущем системы на базе стандарта GSM.

Система UMTS обеспечивает пользователя персональной связью, поддерживая доступ к новым видам услуг, среди которых важную роль будут играть интерактивные приложения. Система UMTS включает в свой состав конструктивные элементы для конвергенции фиксированных сетей и мобильных систем третьего поколения, чтобы гарантировать пользователю одинаково высокий уровень мультимедийных услуг как в фиксированных, так и в мобильных сетях. Новое поколение систем мобильной связи предлагает массовому рынку персонализированную связь независимо от места расположения абонента, используемой сети или типа терминала.

Перечислим основные характеристики UMTS:

• достаточная пропускная способность для узкополосных и широкополосных услуг благодаря высокой эффективности использования радиоспектра и предоставлению полосы пропускания по требованию;
• скорость передачи, достаточная для мультимедийных услуг, характеризуемых пересылкой больших объемов информации и интерактивностью;
• качество речи, сопоставимое с качеством речи в фиксированных сетях, и высококачественные услуги при передаче данных;
• удобство доступа к услугам через виртуальную домашнюю среду, персонализированные услуги, усовершенствованный пользовательский интерфейс (например, на базе Web), повсеместное покрытие - от дома и офиса до любого места вне помещений.

Переход от GSM к UMTS. Система UMTS не будет абсолютно новой системой. Скорее всего, она может рассматриваться как развитие систем GSM, и при ее развертывании будет широко использоваться опыт систем второго поколения (рис. 2.7).

Фаза 2 GSM уже отвечает требованиям по поддержке мультимедийных услуг путем введения среднескоростных технологий с коммутацией каналов (HSCSD, EDGE) и эффективного метода коммутации пакетов (GPRS). Технология HSCSD комбинирует до восьми временных слотов GSM; технология EDGE представляет альтернативный радиоинтерфейс в пределах полосы частот GSM, что делает интерфейс EDGE совместимым с интерфейсом GSM. Однако из-за ограничений по полосе пропускания радиоинтерфейса ожидается, что эти услуги будут предлагаться на рынке не столь широко. Используя такие средства, как CAMEL, SIM Toolkit и Mobile Station Application Execution Environment (Мобильная среда выполнения приложений), стандарт GSM также обеспечивает базу для реализации концепции виртуальной домашней среды.

Два требования (которые в настоящее время пока не могут быть реализованы на базе стандарта GSM) должны быть выполнены для эффективного и массового продвижения мобильных мультимедийных приложений - достаточная полоса частот и гибкость служб транспортировки информации:

• требование к полосе пропускания связано с возможностями сети радиодоступа и магистральной сети по обеспечению в радиоинтерфейсе скоростей передачи до 2 Мбит/с;
• отделение управления вызовом от непосредственно соединения и управления переносом информации составляет существо второго требования. Вызов/сеанс могут включать в себя множество соединений и использовать один или несколько каналов. Необходимо обеспечить возможность добавлять или удалять соединения или каналы по запросу пользователя во время вызова (например, удалять участника конференции, изменять показатели качества обслуживания QoS) или контролировать события, происходящие в радиоканале (например, передачу управления в соту с меньшей пропускной способностью информационного канала).

Что касается поддержки услуг, в UMTS будут стандартизованы сервисные возможности, а не сами услуги (в отличие от GSM). Сервисные возможности включают в свой состав транспортные службы (службы ПД с коммутацией каналов и с коммутацией пакетов) и механизмы, необходимые для реализации услуг.

Эти стандартизированные возможности обеспечивают единую платформу, позволяющую поддерживать речь, видео, мультимедийный трафик, передачу сообщений, данных, пользовательские приложения и дополнительные услуги. Рынок услуг, комбинирующих эти возможности, определяется сервис-провайдерами и пользователями. Кроме того, такой подход уменьшает время, необходимое для развертывания новых видов услуг, давая операторам возможность конкурировать на уровне услуг.

В то же время уже сегодня все большее применение находят системы WiMAX, которые поддерживают существенно более высокие скорости передачи данных, чем в системах 3G (см. р. 2.1); на базе этой технологии могут быть организованы городские беспроводные сети с возможностями, превышающими потенциал сетей 3G. Наконец, активно идут разработки технологий для крупномасштабных беспроводных сетей нового поколения (4G), получивших название LTE (Long-Term Evolution). Эволюция мобильных систем иллюстрируется на Рис. 2.7.

Рис. 2.7. Эволюция cистем подвижной связи

2G, 2,5G, 3G – поколения систем сотовой связи; GSM - General System of Mobile Communications (стандарт цифровых сетей сотовой связи второго поколения); GPRS – General Packet Radio System, Общая услуга пакетной радиосвязи; EDGE – Enhanced Data Rates for GSM Evolution, Высокоскоростная передача данных для перспективных сетей GSM; DECT – Digital Enhanced Cordless Telecommunications, Усовершенствованная система беспроводной связи; WLAN - Wireless LAN, Беспроводная локальная сеть; UMTS FDD – Universal Mobile Telecommunications Systems, Frequency Division Duplex, Система UMTS с дуплексным частотным разделением; UMTS TDD – UMTS, Time Division Duplex, Система UMTS с дуплексным временным разделением; MMAC – Multimedia Mobile Access Communications, Мультимедийный мобильный доступ; BWA – Broadband Wireless Access, Широкополосный беспроводной доступ; BRAN – Broadband Radio Access Network, Сеть широкополосного радиодоступа; FWA - Fixed Wireless Access, Фиксированный беспроводный доступ

Термин ad hoc по отношению к компьютерной сети обычно относится к системе сетевых элементов, которые в совокупности образуют сеть, требующую незначительного планирования, или не требующую никакого планирования вообще.

LTE: эволюция сетей мобильной связи

В предстоящем десятилетии развитие сетей мобильной связи пойдет по пути расширения полосы пропускания, применения пакетной коммутации и упрощения архитектуры сетей, что в достаточной степени удовлетворит различные потребности в связи. Пропускная способность сетей значительно возрастет, а затраты на их содержание заметно снизятся. Кроме того, будет наблюдаться ускоренное проникновение систем мобильного телевизионного вещания и широкополосной беспроводной связи на мировой рынок и их объединение.В декабре 2004 г. рабочая группа 3GPP учредила программу LTE (Long-term Evolution – долгосрочное развитие). Изначально программа LTE задумывалась как мера обеспечения преимуществ в предстоящем десятилетии и как способ всестороннего улучшения, касающегося производительности, функций и затрат. По сравнению с архитектурой R6, предложенной той же 3GPP, эффективность спектра прямого канала LTE будет увеличена в 3 – 4 раза, а обратного канала – в 2 – 3 раза, пиковая скорость передачи данных в прямом канале достигнет 100 Мбит/с, в обратном – 50 Мбит/с. Кроме того, архитектура сетей будет упрощена до двух уровней – E-UTRAN (усовершенствованная UTRAN) и AGW, протоколы также будут значительно упрощены.

Работы над проектом LTE делятся на две стадии: SI (стадия изучения) и WI (стадия разработки). Главная цель стадии SI, которая полностью согласуется с тенденцией развития мобильной связи и является вполне реалистичной, заключается в том, чтобы после ее начала она была полностью поддержана участниками стандарта, которые будут рассматривать ее как наиболее важную задачу. Свыше 60% соответствующих предложений в пользу развития технологии LTE дают четкое обоснование постепенного улучшения и развития технологии LTE. К настоящему времени специалисты группы 3GPP рассмотрели практически все возможные варианты будущего развития LTE. Ожидается, что работа стадии WI завершится к сентябрю 2007 г. Сталкиваясь с состязательными настроениями форума WiMAX и группы 3GPP2, участники 3GPP напряженно работают над сокращением сроков согласования спецификаций стандарта LTE.

Плоская двухуровневая архитектура системы LTE показана на рисунке. Объект MME (оборудование управления мобильностью) управляет протоколами на уровне управления, такими как назначение идентификаторов UE, безопасность, проверка подлинности и управление роумингом. Объект UPE (оборудование пользовательского уровня) управляет протоколами пользовательского уровня, например, хранением текущего статуса UE, прерыванием состояния LET_IDLE на уровне пользователя и кодированием текущего состояния. Объект 3GPP Anchor управляет мобильными услугами между сетями 2G/3G и сетью LTE. И, наконец, объект SAE Anchor управляет мобильными услугами между сетями 3GPP и сетями, не относящимися к 3GPP (в частности, WLAN и WiMAX). До сих пор не оговаривалось, будет ли объект MME отделен от UPE. Скорее это вопрос конкретной реализации. В архитектуре E-UTRAN интерфейсы X2 используются между узлами NodeB, а интерфейсы S1 – между узлом NodeB и шлюзом доступа (AGW). Сейчас обсуждаются отдельные вопросы, связанные с передачей при помощи интерфейсов X2 и S1.

Поиск по сайту: