5 Архитектура системы стандарта umts

Система UMTS состоит из ряда логических элементов сети, каждый из которых выполняет определенные функции.

По своим функциям элементы сети группируются в сеть радиодоступа (RAN, UMTS территориального уровня - UTRAN), которая оперирует всеми функциями, которые относятся к радиосвязи, и в базовую сеть (CN), которая обеспечивает коммутацию и маршрутизацию вызовов и каналы передачи данных во внешние сети. В состав архитектуры систем UMTS входит также оборудование пользователя (UE) и радиоинтерфейс (Uu). Архитектура системы UMTS высокого уровня показана на рис.4.

Рисунок 4 - Архитектура системы UMTS высокого уровня.

Абонентное оборудование (UE) и радиоинтерфейс(UTRAN) построены на технологии радиосвязи WCDMA.

Построение базовой сети (CN) взято с GSM. Это дает системе с новой технологией радиосвязи глобальную базу из известной и испытанной технологии CN, что оказывает содействие ускорению ее внедрения и разрешает использовать как глобальный роуминг.

Система UMTS есть модульной, т.е. возможно иметь несколько элементов сети одного и того же типа. В принципе, минимальным требованием для того, чтобы сеть работала и обеспечивала все свои функциональные возможности, есть наличие, по крайней мере, одного логического элемента сети каждого типа (отметим, что некоторые функции и даже, некоторые элементы сети являются необязательными). Возможность иметь несколько объектов одного и того же типа разрешает делить систему UMTS на подсети, что работают или самостоятельно, или вместе с другими подсетями, и которые являются тождественными друг другу. Такая сеть называется UMTS PLMN (наземная мобильная сеть общего пользования). По обыкновению, одна PLMN эксплуатируется одним оператором и соединяется с другими PLMN также, как и с другими типами сетей, например, ISDN, PSTN, Интернет и т.д. На рис. 5 показанные элементы PLMN и для того, чтобы проиллюстрировать внутренние соединения, - также и внешние сети.

В состав UE входят такие элементы:

- подвижное оборудование (ME);

- радио терминал, используемый для радиосвязи через интерфейс Uu;

- модуль идентификации абонента UMTS (USIM), что реализует алгоритм аутентификации и шифрование, и некоторые данные об услугах, которыми имеет право пользоваться абонент.

Рисунок 5 - Элементы сети в UMTS.

В состав UTRAN входят два элемента:

– узел B, что преобразует поток данных между интерфейсами Iub и Uu. Он также принимает участие в управлении радио ресурсами. (Отметим, что термин «Узел B» из соответствующих спецификаций 3GPP означает то же самое, что термин «Базовая станция» ).

- контролер радиосети (RNC) владеет и управляет радио ресурсами в своей области (к ней подключены узлы B). RNС является точкой доступа к сервису для всех услуг, которые UTRAN предоставляет CN, например, управление соединениями с UE.

Контролер RNС обеспечивает рациональное использование радио ресурсов и осуществляет хендровер. К каждому контролеру RNС через интерфейс Iub подключены один или несколько логических узлов B. В состав каждого из узлов B входят одна или несколько базовых станций.

Основными элементами базовой сети GSM, что используются в UMTS, есть следующие:

- HLR (регистр домашнего местонахождения, по месту регистрации). Это- база данных, которая сохраняет информацию об услугах, которые предоставляются абоненту, запрещенных районов роуминга и дополнительную сервисную информацию, например, о возможности переключения телефонного вызова и номера телефона, на который осуществляется переадресация;

- MSC/VLR - коммутатор (MSC) и база данных. Функция MSC используется для коммутации сообщений из сети CS, функция VLR обеспечивает обслуживание гостевого пользователя, а также информацию о местоположении абонентного терминала в системе обслуживания;

- GMSC (шлюзовой MSC) - он согласовывает UMTS PLMN с внешними сетями CS. Все входные и исходные соединения CS проходят через GMSC.

- SGSN (узел по обеспечению услуг GPRS), функции которого подобный функциям MSC/VLR, но, по обыкновению, используется для обеспечения услуг по коммутации пакетов;

- GGSN (узел по обеспечению межсетевого перехода GPRS) функционально близкий к GMSC, но связанный с предоставлением услуг.

Внешние сети разделяются на две группы:

- сети CS. Они обеспечивают соединение с коммутацией каналов, как это имеет место в существующей в данное время телефонной связи;

- сети PS. Они обеспечивают соединение с коммутацией пакетов данных. Одним из примеров сети PS служит Интернет.

В стандарте UMTS определены следующие основные открытые интерфейсы:

- интерфейс Cu. Это - интерфейс между интеллектуальной платой (смарт-картой) USIM (модуль идентификации абонента сети UMTS) и радио терминалом (ME);

- интерфейс Uu. Это - интерфейс, через который UE имеет доступ к стационарной части системы, и потому является важнейшим интерфейсом в UMTS;

- интерфейс Iu. Он соединяет UTRAN с базовой сетью CN.

Интерфейс Iu обеспечивает с помощью соответствующего протокола все процедуры взаимодействия между базовой сетью и сетью радиодоступа UTRAN. Передача сообщений между базовой сетью и абонентским оборудованием осуществляется без промежуточной обработки в радиосети UTRA4;

- интерфейс Iur. Интерфейс Iur разрешает осуществлять мягкий хендовер между RNC от разных производителей и потому он дополняет открытый интерфейс Iu. Интерфейс Iur определяет характер взаимодействия между обслуживающей и пассивной подсистемами RN. Информационные пакеты имеют кадры данных, текущие оценки качества услуг, синхропараметры и др. Потоки сигнализации содержат сообщение об исключении/добавление соты в пассивную RN, об использованных радио ресурсах и т.д.;

- интерфейс Iub, который соединяет узел B и RNC. Интерфейс Iub регламентирует характеристики стыка между контролером RNС и узлом B. Через интерфейс Iub передаются потоки сигнальной информации (добавление или исключение ячеек, контролируемых узлом B, данные радиообмена в линиях “вниз” и “вверх”, оценка качества каналов “вверх” и синхропараметры).