Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

- более высокая скорость загрузки данных;

- возможность передачи голоса по IP/IMS;

- более высокое качество обслуживания;

- больше каналов мобильного ТВ;

- улучшенное качество изображения мобильного ТВ;

-OFDMA на линии от базовой станции с модуляцией 64QAM;

- полностью IP e2e сеть;

- ширина канала до 20 МГц;

-TDD, и FDD профили;

- гибкая сеть доступа;

- улучшенная техника антенн [15].

2.4 Архитектура сети LTE

Сеть LTE состоит из двух важнейших компонентов: сети радиодоступа E-UTRAN и базовой сети SAE (System Architecture Evolution) или EPC (Evolved Packet Core Network).

Основным достижением такой архитектуры, по сравнению с предыдущими поколениями являются меньшие задержки при передаче как пользовательских данных, так и управляющей информации в связи с прохождением через меньшее число промежуточных элементов.

Обмен данными в сети EPC происходит только по IP протоколу с коммутацией пакетов, что существенно отличает сеть LTE от сетей предыдущих поколений, в которых использовалась коммутация каналов между отдельными элементами. В данную сеть входят элементы, отвечающие за управление, маршрутизацию, коммутацию и хранение различных данных, о которых далее будет рассказано более подробно.

Рисунок 2.1 - Архитектура сети LTE

Сеть E-UTRAN, состоящая из базовых станций(eNodeB) берет на себя функции радиоинтерфейса и является связующим звеном между пользовательскими терминалами(UE) и сетью EPC. Основной особенностью, отличающей сеть LTE от сетей других поколений, является то, что базовые станции eNodeB могут обмениваться между собой информацией по протоколу X2 и осуществлять функции управления. В отличие от стандарта GSM, где подсистема базовых станций BSS состояла из базового приемопередатчика BTS и контроллера базовых станций BSC в сети LTE в одном элементе eNodeB объединены функции передатчика и контроллера.

В сети LTE существует два вида трафика: передача пользовательских данных (UP – User Plane) и передача сигнальной информации [10].

Назначение основных элементов сети

БС (EnodeB) в сети LTE выполняет следующие функции:

управление радиоресурсами (RRM-Radio Resource Management): распределение радиоканалов, динамическое распределение ресурсов в восходящих и нисходящих направлениях — так называемое диспетчеризация ресурсов (scheduling);

выбор блока управления мобильностью (MME) при включении в сеть пользовательского терминала при отсутствии у того информации о прошлом подключении;

- измерение и составление соответствующих отчётов для управления мобильностью и диспетчеризации;

- маршрутизация в пользовательской плоскости пакетов данных по направлению к обслуживающему шлюзу(S-GW);

- диспетчеризация и передача вызывной и вещательной информации, полученной от блока управления мобильностью(MME);

- диспетчеризация и передача сообщений PWS (Public Warning System, система тревожного оповещения), полученных от блока управления мобильностью(MME);

- сжатие заголовков IP-пакетов, шифрование потока пользовательских данных;

MME (Узел Управления Мобильностью — Mobility Entity) - основной управляющий элемент в сети LTE. Он осуществляет только функции управления и не работает с пользовательскими данными. Имеет непосредственную связь с UE через протокол сигнализации вне уровня доступа (NAS –Non Access Stratum ).

MME отвечает за выполнение следующих функций:

- сигнализация между сетью EPC и UE;

- сигнализация в случае если выполняет хэндовер между различными сетями;

- выбор SGSN в случае, когда осуществляется хэндовер в сети 2G или 3G;

- роуминг;

- законный перехват сигнализации;

- аутентификация: при регистрации UE в сети MME сравнивает его постоянный регистрационный номер с номером находящемся в базе данных HSS (Home Subscription Server) для проверки его подлинности.

- управление каналами на интерфейсах к другим элементам сети [10].

S-GW (Serving Gateway — обслуживающий шлюз): предназначен для обработки и маршрутизации пакетных данных поступающих из/в подсистему базовых станций. SGW маршрутизирует и направляет пакеты с пользовательскими данными, в то же время выполняя роль узла управления мобильностью (mobility anchor) для пользовательских данных при хэндовере между базовыми станциями (eNodeB), а также как узел управления мобильностью между сетью LTE и сетями с другими технологиями 3GPP. Когда UE свободен и не занят вызовом, S-GW подключает нисходящий канал данных (DownLink — DL) и производит пейджинг, если требуется передать данные по DL в направлении UE. Он управляет и хранит состояния UE (например, требования по пропускной способности для IP-сервисов, внутреннюю информацию по сетевой маршрутизации). Он так же предоставляет копию пользовательских данных при узаконенном перехвате.

S-GW отвечает за выполнение следующих функций:

выбор точки привязки (“якоря”) локального местоположения (Local Mobility Anchor) при хэндовере;

буферизация пакетов данных в нисходящем направлении, предназначенных для UE, находящихся в режиме ожидания, и инициализация процедуры запроса услуги;

санкционированный перехват пользовательской информации;

маршрутизация и перенаправление пакетов данных;

отправляет различные события в PCRF (начало соединения, завершение соединения);

формирование учётных записей пользователей и идентификатора класса качества обслуживания для тарификации;

тарификация абонентов.

PGW (Пакетный шлюз — Packet Data Network Gateway). Пакетный шлюз обеспечивает соединение от UE к внешним пакетным сетям данных, являясь точкой входа и выхода трафика для UE. UE может иметь одновременно соединение с более чем одним P-GW для подключения к нескольким сетям. PGW выполняет функции защиты, фильтрации пакетов для каждого пользователя, поддержку биллинга, узаконенного перехвата и сортирование пакетов. Другая важная роль P - GW — являться узлом управления мобильностью между 3GPP и не-3GPP технологиями, такими как WiMAX и 3GPP2 (CDMA 1X и EvDO).

P - GW обеспечивает выполнение следующих функций:

- фильтрация пользовательских пакетов;

- санкционированный перехват пользовательской информации;

- распределение IP-адресов для UE;

- маркировка пакетов транспортного уровня в нисходящем направлении;

- тарификация услуг, их селекция;

PCRF (Узел выставления счетов абонентам — Policy and Charging Rules Function) выполняет несколько функций.

Policy Function (управление политикой) также может быть разделено на 2 функции: контроль шлюза (gating control) и контроль качеством. Под контролем шлюза (gating control) понимается своевременность и безошибочность определения таких событий как начало предоставления, изменение параметров, завершение предоставления услуги и т.п. Управление качеством включает в себя непрерывный мониторинг и поддержание заданных абонентскими параметрами характеристик качества предоставления услуг (QoS) причем не только для голосовых соединений, но и для пакетных сессий.
Charging Function (управление начислением платы) обязательно предусматривает on-line тарификацию, т.е. абонент и оператор могут в реальном времени отслеживать состояние счета. PCRF должен поддерживать несколько моделей начисления платы: по предоставленному объему услуг, по затраченному на услугу времени, по факту предоставления услуги, а также комбинированные модели.

PCRF должен выполнять указанные выше функции даже когда абонент находятся за пределами операторской сети.

HSS (Home Subscriber Server — сервер абонентских данных сети):
HSS представляет собой большую базу данных и предназначен для хранения данных об абонентах. HSS фактически заменяет набор регистров (VLR, HLR, AUC, EIR), которые использовались в сетях 2G и 3G.

HSS служит для хранения следующей информации:

- пользовательских идентификаторов, номеров и адресной информации;

- данные безопасности абонентов: информация для контроля доступа в сеть, аутентификации и авторизации;

- информация о местоположении абонента на межсетевом уровне, т.е. если даже абонент покинет текущую сеть LTE оператора, то в HSS сохранится информация о том в какую сеть он перешел для его поиска в случае входящего звонка;

- информация о профиле абонента.

Генерирует данные, необходимые для осуществления процедур шифрования, аутентификации и т.п.

Сеть LTE может включать один или несколько HSS. Количество HSS зависит от географической структуры сети и числа абонентов.

2.6 Архитектура базовой сети SAE

Архитектура базовой сети SAE позволяет осуществлять дальнейшую эволюцию сетей 3G в направлении получения более высоких скоростей передачи данных, обеспечения низких задержек, а также оптимизации передачи данных на основе разнообразных технологий радиодоступа. Основным отличием базовой сети SAE от базовой сети системы UMTS является максимально упрощенная структура и отсутствие дублирующих функций сетевых протоколов.

Архитектура базовой сети SAE представляет собой PS- домен системы LTE, который предоставляет как голосовые услуги, так и всю совокупность IP-услуг на основе технологий пакетной коммутации данных. В основу построения базовой сети SAE положена концепция «всё через IP» (all-IP или AIPN-ALLoverIPNetwork) и то обстоятельство, что доступ к базовой сети SAE может осуществляться как через сети радиодоступа второго и третьего поколений (например сети UTRAN, GERAN), так и через сети радиодоступа неевропейских технологий, не стандартизованные проектом 3GPP ( сети не-3GPP),например сети IEEE; Wi-Fi, WiMAX, а так же через сети, использующие проводные IP-технологии (например, сети ADSL+, FTTH и др.) [14].

Эталонная архитектура базовой сети SAE с указанием интерфейсов взаимодействия с внешними сетями показана на рисунке 2.3. Согласно этой архитектуре функции протоколов плоскости управления узла SGSN сети UMTS становятся функциями элемента управления мобильностью MME. Функции контроллера RNC, которые не выполняет базовая станция eNB сети E-UTRAN, и функции протоколов плоскости пользователя узлов SGSN и GGSNреализуются модулем UPE и шлюзовым узлом «привязки» 3GPPAnchor сети SAE. Этот узел предназначен для присоединения сети 2G/3G к сети LTE. В состав SAE входит также шлюзовый узел привязки SAEAnchor, который служит для присоединения к сети SAE сетей стандартов 3GPP (GSM/UMTS) и стандартов не-3GPP (Wi-Fi и WiMAX). Узлы привязки 3GPPAnchor и SAEAnchor образуют единый узел привязки IASA (InterAccessSystemAnchor) для присоединения внешнихIP-сетей.

Рисунок 2.3 – Основные компоненты архитектуры SAE

Совокупность логических сетевых элементов MME/UPE, IASA, состоящего из узлов SAEAnchor и 3GPPAnchor, образует базовую пакетную сеть (EvolvedPacketCore-EPC). Данные логические элементы рассматривались в основном на начальных стадиях разработки стандартов сети LTE. Далее были разработаны новые сетевые элементы, направленные на практическую реализацию архитектуры EPC:

- обслуживающий шлюз S-GW (ServingGW);

- шлюз взаимодействия с пакетными сетями P-GW (PDNGW);

- логический элемент MME, функционирующий отдельно от элемента UPE.

Шлюзы S-GW и P-GW физически могут быть реализованы в составе одного сетевого элемента aGW (AccessGW) [14].

2.6.1 Основные интерфейсы сети SAE

- S1 (интерфейс, предоставляющий доступ к сети радиодоступа E-UTRAN при передачи данных протоколов плоскостей пользователя и управления. Позволяет иметь реальную и комбинированную аппаратную реализацию элементов MME и UPE);

- S2a (интерфейс между узлом IASA и фиксированными IP-сетями стандарта не- 3GPP. Обеспечивает передачу данных протоколов плоскости пользователя и поддержку функции управления и мобильности. Включает в себя интерфейсы S2a, S2b и S2c);

- S3(интерфейс между элементами MME/UPE и узлом SGSN.Обеспечивает управление межсетевым хэндовером абонентских терминалов в сетях E-UTRAN и UTRAN);

- S4 (интерфейс между узлом 3GPPAnchor и SGSN. Обеспечивает передачу данных плоскости пользователя и поддержку функциям управления и мобильности. Основан на интерфейсе Gn между узлами SGSN и GGSN сети UMTS);

- S5a (интерфейс между элементом MME/UPE и узлом 3GPPAnchor. Обеспечивает передачу данных протоколов плоскости пользователя и поддержку функций управления мобильности);

- S5b (интерфейс между узлами 3GPPAnchor и SAEAnchor. Обеспечивает передачу данных протоколов плоскости пользователя и поддержку функций управления и мобильности);

- S6 (интерфейс, обеспечивающий доступ к домашней базе данных пользователя (HSS) для аутентификации и авторизации пользователя (интерфейс ААА));

- S7 (интерфейс, обеспечивающий управление установлением соединений с заданными параметрами QoS на основе политики сети и тарификацию (PolicyandChargingRulesFunction-PCRF));

- SGi (интерфейс между узлом IASA внешними сетями с пакетной передачей данных. Эти сети могут принадлежать как разным операторам, так и одному оператору сотовой связи для предоставления, например, услуг подсистемы IMS. Этот интерфейс основан на интерфейсе Gi между узлами GGSN и внешними IP-сетями) [14].

3 Технология MIMO (Multiple Input Multiple Output)

MIMO (MultipleInputMultipleOutput – множественный вход множественный выход) – это технология, используемая в беспроводных системах связи, позволяющая значительно улучшить спектральную эффективность системы, максимальную скорость передачи данных и емкость сети. Главным способом достижения указанных выше преимуществ является передача данных от источника к получателю через несколько радио соединений, откуда данная технология и получила свое название [24].

Характеристики

Список файлов ВКР