Мультисервисные сети2

8.Гринько Д. Саякин В.Ю. Учет и контроль в сетях связи // LAN № 2, 2002.

9.Keeping your OSS up to date while moving to Next Generation Network. Document version 1.0. – Cap Gemini Ernst&Young, November 2001.

10.Слама Д., Гарбис Д., Рассел П. Корпоративные системы на основе CORBA. – М.: Вильямс, 2000.

11.Эммерих В. Конструирование распределенных объектов. Методы и средства программирования интероперабельных объектов в архитектурах OMG/CORBA, Microsoft/DCOM и Java/RMI. – М.: Мир, 2002.

12.Общие Технические Требования к АСР. Министерство Связи РФ, 1998

13.Дич Л.З. Развитие биллинговых систем // «Компьютер-ИНФО», № 21, 2000.

14.ITU-T Recommendation X.742. ITU-T, 1998.

15.Гребешков А.Ю. Стандарты и технологии управления сетями связи. – М.: ЭкоТ-

рендз, 2003.

Глава 9. Технические аспекты развития мобильных сетей связи третьего поколения

Ввод сетей 3G – один из важнейших факторов вступления в глобальное информационное сообщество, к которому готовятся мировые экономические империи, средства массовой информации, телекоммуникационные операторы, культурные и образовательные учреждения, а также политические институты. Пользователи будущих мобильных сетей получат кроме обычной голосовой связи широкий диапазон мультимедийных услуг.

Общий принцип развития мобильных сетей – плавная конвергенция и развитие существующих сетей к сетям 3G, 4G и WLAN. В процессе развития должны значительно усовершенствоваться общие параметры эффективности передачи данных и возможности управления качеством услуг для мультимедийных приложений. Системы мобильной связи будут предоставлять мультимедийные услуги в широком диапазоне скоростей передачи от 2 Мбит/с до 40 Мбит/с. В главах 9-15 рассмотрены технические, экономические и экологические аспекты внедрения сетей третьего поколения и беспроводные локальные сети, которые не являются альтернативой мобильным сетям, но могут сыграть немаловажную роль при их развертывании.

9.1. Стандартизация интерфейсов сетей IMT-2000

Одним из наиболее значительных проектов конца ХХ века является реализация концепции международной мобильной связи (International Mobile Telecommunications-2000, IMT-2000). В ее основу положе-

на идея создания нового поколения семейства систем подвижной связи, охватывающего технологии беспроводного доступа, наземной сотовой и спутниковой связи. С организационной точки зрения IMT2000 объединяет две предшествующие программы МСЭ: перспективную сухопутную подвижную телекоммуникационную систему общего пользования (Future Public Land Mobile Telecommunications System, FPLMTS) и глобальную персональную систему спутниковой связи

(Global Mobil Personal Communications by Satellite, GMPCS). Решение МСЭ о создании IMT-2000 явилось важнейшим шагом на пути принципиально нового направления развития телекоммуникаций – развертывания сетей подвижной связи 3-го поколения (3G) и открытия принципиально нового рынка интеллектуальных услуг. Ведущая роль в организации процесса глобальной стандартизации систем подвижной

связи 3-го поколения IMT-2000 принадлежит Международному союзу электросвязи (International Telecommunications Union, ITU).

Работа по стандартизации интерфейсов семейства систем IMT2000 в настоящее время завершена как в секторе радиосвязи, так и в секторе стандартизации телекоммуникаций. Глобальный подход ITU в разработке новых стандартов состоит в максимальной унификации соответствующих характеристик систем семейства IMT-2000, в основном радиоинтерфейса, для расширения возможностей работы оборудования разных радиотехнологий в различных средах радиодоступа и упрощения создания многорежимных абонентских терминалов. В результате этих работ по гармонизации в состав семейства сетей радиодоступа [1] ITU были включены 5 радиоинтерфейсов (табл. 9.1).

На рис. 9.1 показаны возможные варианты взаимодействия между различными интерфейсами сетей радиодоступа и базовыми сетями семейства 3G.

Для эффективной реализации идеи создания глобальных стандартов IMT-2000 в 1999 г. основные региональные и крупные национальные органы стандартизации, а также ряд международных общественных организаций объединились и учредили совместный международный проект партнерства третьего поколения (Third Generation Partnership Project, 3GPP), целью которого является выработка на основе технологий радиоинтерфейса UTRA FDD и TDD, первоначально разрабатываемого в Европе, единых технических спецификаций на системы 3G. Однако, этот партнерский проект не полностью учитывал интересы ряда американских производителей, продвигающих свои версии систем семейства IMT-2000, и вслед за 3GPP была учреждена аналогичная ей организация 3GPP2, в функции которой входит создание спецификаций 3G на основе американских радиотехнологий.

294 Глава 9. Технические аспекты развития мобильных сетей связи третьего поколения

Рис. 9.1. Взаимодействие сетей семейства 3G

Несмотря на взаимодействия 3GPP и 3GPP2, полностью унифицировать радиоинтерфейсы различных систем IMT-2000 не удалось, хотя и ряд взаимных существенных уступок позволил максимизировать сходство ключевых параметров радиоинтерфейсов разных радиотехнологий.

Работа в 3GPP и 3GPP2 направлена на своевременный выпуск соответствующих серий технических спецификаций (релизов), каждый из которых будет расширением и продолжением предыдущего и будет иметь с ним обратную совместимость. В 1999 г. данные организации выпустили первые релизы своих спецификаций на системы 3G, после чего в соответствии с мандатами ITU на их основе начался этап региональной и национальной стандартизации систем подвижной связи 3G в соответствующих институтах стандартизации: европейский институт стандартов телекоммуникаций (European Telecommunications Standards Institute, ETSI), ассоциация промышленников телекоммуникаций (Telecommunications Industry Association, TIA), японская ассоциация радиовещания (Association Radio Industry and Broadcasting, ARIB).

9.2. Распределение полос частот для IMT-2000

Вопрос о распределении полос частот для сетей 3-го поколения в рамках МСЭ рассматривался с середины 80-х годов. К 1992 г. МСЭ подготовил рекомендацию ITU-R M.687-2 по выделению полос частот для систем 3-го поколения. На основании данной рекомендации Всемирная административная конференция радиосвязи в 1992 г. (ВАКР92) распределила полосы частот 1885…2025 МГц и 2110…2200 МГц общей шириной 230 МГц для системы IMT-2000. При этом полосы ра-

Рис. 9.2. Распределение «корневых» полос согласно решению ВАКР-92

бочих частот 1885…1980 МГц, 2010…2025 МГц и 2110…2170 МГц бы-

ли определены для использования в наземном сегменте, а полосы 1980…2010 МГц и 2170…2200 МГц – для спутникового сегмента системы IMT-2000. Данные полосы частот, вследствие их изначальности получили обозначение «корневых» полос, однако в настоящее время этот термин не используется. Распределение полос частот, предложенное на ВАКР-92 по различным районам и отдельным государствам представлено на рис. 9.2.

Решения ВАКР-2000 по полосам «расширения» для сетей 3G. В

силу технических причин весь необходимый для реализации услуг системы 3G спектр должен быть найден в диапазоне ниже 3 ГГц. На конференции были подготовлены и утверждены два новых Примечания к территориальному разносу частот Регламента радиосвязи по полосам «расширения» наземного сегмента сетей IMT-2000 (рис. 9.3): S5.ХХХ – полоса 806…960 МГц и S5.ААА – полосы 1710…1885 и 2500…2690 МГц [3]. Указанные полосы, назначенные подвижной службе на первичной основе, определены для использования национальными Администрациями связи, желающими внедрять системы IMT-2000. Однако это не препятствует использованию этих полос другими системами радиосвязи, которым данные полосы распределены, и не создает приоритетности для развития системы IMT-2000.

Все полосы «расширения» IMT-2000 определены в пределах полос частот, выделенных сухопутной подвижной службе по районам, определенным в Регламенте радиосвязи. Резолюции закрепляют право администраций на внедрение других технологий сухопутной подвижной радиосвязи в пределах полос «расширения» IMT-2000.

298 Глава 9. Технические аспекты развития мобильных сетей связи третьего поколения

ного и горизонтального уровней. Деление системы UMTS на домены (структурные подсистемы), показанные на рис. 9.4, являются результатом выполнения требований по обеспечению эволюции существующей сетевой инфраструктуры. Домен базовой сети может стать результатом эволюции существующей инфраструктуры, например, инфраструктуры глобальной системы мобильной связи (Global System for Mobile Communications, GSM), инфраструктуры цифровых сетей интегрального обслуживания (Integrated Services Digital Network, ISDN), инфраструктуры сети персональной связи (Personal Communications Network, PCN).

Взаимодействие между подсистемами (доменами) сети UMTS в целях создания открытой многоуровневой системы (Open System Interconnection, OSI) обеспечивается путем введения опорных точек, определяющих точку входа и точку выхода взаимодействующих подсистем (доменов) и увязывающих их в единую систему по совокупности стандартизованных входных и выходных информационных, технических и сетевых параметров. Совокупность опорных точек сети UMTS включает:

Cu – опорную точку между доменом модуля идентификации або-

нента (Universal Subscriber Identity Module, USIM) и доменом оборудования подвижной связи (Mobile Equipment, ME);

Uu – опорную точку между доменом абонентского оборудования и доменом инфраструктуры;

Iu – опорную точку между доменом сети доступа и доменом сети обслуживания;

Yu – опорную точку между доменом сети обслуживания и доменом транзитной сети;

Zu – опорную точку между доменом сети обслуживания и доменом домашней сети.

Укрупненную декомпозицию сети UMTS можно выполнить, разделив ее на абонентское оборудование (терминалы) и сетевую инфраструктуру. Результатом данного деления UMTS являются два основных домена: домен абонентского оборудования и домен инфраструктуры.

Абонентское оборудование – это оборудование, используемое абонентом для доступа к услугам UMTS. Доступ абонента к сетевой инфраструктуре осуществляется через радиоинтерфейс UMTS (UMTS Terrestrial Radio Access, UTRA), определяемый семейством радиоин-

терфейсов 3-го поколения. Сетевая инфраструктура состоит из подсистем (доменов), выполняющих различные функции, необходимые для поддержки радиоинтерфейса с целью предоставления совокупности услуг связи 3G, запрашиваемых абонентами. Сетевая инфраструктура обеспечивает разделение ресурсов сети UMTS между пользователями, предоставляя услуги связи всем зарегистрированным в сети абонентам внутри зоны покрытия сети.

Опорная точка между доменом абонентского оборудования и доменом инфраструктуры называется опорной точкой Uu (радиоинтер-

фейс UMTS).

Домен абонентского оборудования (User Equipment, UE). Дан-

ный домен включает в себя различные типы абонентского оборудования с различным уровнем функциональных связей. Это оборудование может быть совместимо с одним или несколькими существующими радиоинтерфейсами доступа в сеть, например абонентское оборудование, работающее в двух стандартах (UMTS/GSM). Абонентское оборудование может включать съемную смарт-карту, которая может использоваться как в различных типах абонентского оборудования, так и в сетях различных стандартов. Домен абонентского оборудования в свою очередь подразделяется на домен оборудования подвижной связи (ME) и домен модуля идентификации пользователя (USIM).

Опорная точка между ME и USIM называется опорной точкой Сu.

Домен оборудования подвижной связи (Mobile Equipment, ME). Домен оборудования подвижной связи осуществляет передачу и прием информации по радиоканалу и поддерживает различные приложения. Домен оборудования подвижной связи включает отдельные модули:

модуль, обеспечивающий прием/передачу радиосигналов (mobile termination, МТ);

модуль, обеспечивающий взаимодействие модулей МТ и ТЕ (terminal adapter, TA);

модуль оконечного оборудования (terminal equipment, ТЕ). Данное деление домена МЕ используется при описании функцио-

нальных связей основных подсистем.

Домен модуля идентификации абонента (Universal Subscriber Identity Module, USIM). Модуль идентификации абонента (USIM) содержит совокупность данных и алгоритмов распознавания, которые позволяют безошибочно идентифицировать абонента. Данные функции реализованы в отдельной смарт-карте. Это устройство связано с определенным пользователем и позволяет идентифицировать пользователя независимо от того, какое мобильное оборудование он использует.

Домен инфраструктуры (Infrastructure Domain, ID). Домен ин-

фраструктуры разделяется на домен сети доступа, который характеризуется прямым контактом с оборудованием пользователя, и домен базовой сети. Это разделение упрощает разграничение функций, связанных с радиодоступом, и функций, не связанных с радиодоступом, и соответствует общему принципу модульности, принятому в UMTS.

Домен сети доступа включает в себя функции, специфичные для технологии радиодоступа, в то время как функции домена базовой сети могут использоваться информационными потоками независимо от технологии доступа. Это разделение позволяет при различных

300 Глава 9. Технические аспекты развития мобильных сетей связи третьего поколения

подходах к домену базовой сети для каждого подхода специфицировать отдельный тип базовой сети, подключаемый к домену сети доступа, так же как при различных технологиях доступа специфицировать каждый тип сети доступа, подключаемой к домену ядра сети.

Опорная точка между доменом сети радиодоступа и доменом базовой сети называется опорной точкой Iu.

Домен сети доступа (Access Network, AN). Домен сети доступа состоит из физических модулей, которые управляют ресурсами сети радиодоступа (RAN) и предоставляет абоненту доступ к домену базовой сети через эфир посредством открытого радиопротокола Uu.

Домен базовой сети (Core Network, CN). Домен базовой сети состоит из физических модулей, которые обеспечивают поддержку сетевых возможностей и набора услуг связи 3G. Обеспечиваемая системная поддержка включает реализацию таких функций, как управление информацией о местоположении абонента, управление сетевыми функциями и услугами, коммутация и передача информации, формируемой по запросу пользователя.

Домен базовой сети в свою очередь подразделяется на домен сети обслуживания, домен домашней сети и домен транзитной сети.

Опорная точка между доменом сети обслуживания и доменом домашней сети называется «опорная точка Zu».

Опорная точка между доменом сети обслуживания и доменом транзитной сети называется «опорная точка Yu».

Домен сети обслуживания (Service Network, SN). Домен сети обслуживания представляет собой часть домена базовой сети, к которой подсоединяется домен сети доступа, обеспечивающий доступ пользователей.

Домен сети обслуживания отвечает за маршрутизацию вызовов и транспортировку данных пользователя от источника к получателю. Этот домен имеет возможность взаимодействовать с доменом домашней сети для того, чтобы обеспечивать услуги, связанные с пользователями, и с доменом транспортной сети для того, чтобы обеспечить услуги, не связанные с пользователями.

Домен домашней сети (Home Network, HN). Домен домашней се-

ти предоставляет функции базовой сети, которые выполняются в постоянном (определенном) месте, независимо от местоположения точки доступа пользователя. В домене домашней сети обслуживаются запросы модуля идентификации абонента USIM, связанные с подпиской на услуги связи 3G. Поэтому домен домашней сети постоянно хранит специфические данные пользователя и отвечает за управление информацией о наборе услуг 3G, предоставляемом конкретному абоненту (его подписке). Кроме того, он может выполнять специфические услуги домашней сети, потенциально не предлагаемые доменом сети обслуживания.