Мультисервисные сети2

Исходя из характера трафика пользователя внутри базовой сети CN принято ее деление на два системных домена. В домене, поддерживающем коммутацию каналов, пропускная способность сети в плоскости пользователя распределяется между каналами в течение длительности услуги (например, телефонного звонка), в домене пакетной коммутации она распределена между пакетами данных. Эти особенности двух доменов базовой сети также отражены в различиях, обслуживающих их протоколов транспортной сети и в построении системно-сетевых протоколов UMTS.

Функциональное разделение сети UMTS, как сложной иерархической системы, на три уровня и три соответствующих субсистемных протокола позволяет проще осуществлять модернизацию сети UMTS по мере появления и внедрения новых технологий и услуг.

Транспортная служба UMTS играет ключевую роль в обеспечении качества предоставляемых услуг в цепочке конечный пользователь – конечный пользователь. Класс качества предоставляемых услуг, параметры обмена данными и их величина напрямую зависят от вида предоставляемых услуг и сетей, которые задействованы в цепи конечный пользователь – конечный пользователь [6].

Каждая услуга транспортировки данных на N-уровне сети предлагает обслуживание с индивидуальными характеристиками, основываясь на данных, поступающих с уровня (N – 1) и более нижних уровней.

11.4.Функции управления качеством услуг в плоскости управления сети

Функции управления QoS выполняемые службами обмена данных в плоскости управления сети (рис. 11.3) делятся на четыре группы [6-9]:

– Функции администрирования услуг координируют функции плоскости управления сети по установлению, измерению и поддержанию обслуживания за которые он отвечает. Они обеспечивают все функции управления QoS в плоскости пользователя с соответствующими характеристиками. Администратор услуг предоставляет услуги для других ступеней, он осуществляет сигнализацию в сети совместно с одноранговыми администраторами служб и использует данные других служб, предоставляемые на различных уровнях сети.

Администратор услуг может выполнять преобразования признаков для запроса данных от служб нижних уровней. Кроме того, он может запрашивать другие функции контроля и получать разрешение для предоставления обслуживания.

Функция преобразования осуществляет конвертирование потоков данных внутренних элементарных услуг для контроля транспортной службы UMTS и данных различных протоколов, используемых для контроля услуг взаимосвязанных внешних сетей. Преобразование включает конвертирование атрибутов транспортной службы UMTS и атрибутов QoS.

Рис. 11.3. Система управления качеством UMTS

Для протоколов контроля обслуживания внешних сетей администратор услуг может выполнять также функцию преобразования своих служебных атрибутов и атрибутов служб нижнего уровня, которые им используются.

–Функция контроля доступа обеспечивает поддержку сообщений о всех доступных ресурсах элементов сети и о всех ресурсах выделенных для служб обмена UMTS. Она определяет требования для каждой службы обмена данными UMTS или изменения запрашиваемых ресурсов, которые могут быть предоставлены этими элементами сети UMTS или резервирует эти ресурсы, если они выделены для транспортной службы UMTS. Функция проверяет также пропускную способность элементов сети, чтобы предоставить требуемую услугу, т.е. либо определенная услуга является осуществимой или нет, блокируемой по административным причинам. Контроль ресурсов, характеризуемый входным контролем, поддерживает также сохранение служебной информации.

–Функция абонентского контроля проверяет административные права пользователя службы обмена UMTS, чтобы запрашиваемая услуга использовалась с определенными характеристиками QoS.

–Функции управления качеством услуг в плоскости пользователя поддерживают сигнализацию и трафик передачи данных пользователя внутри соответствующих ограничений, определенных посредством специальных признаков качества. Транспортные услуги UMTS с раз-

личными атрибутами ценности поддерживаются при помощи функций управления QoS. Эти функции обеспечивают предоставление согласованного качества услуг для транспортной службы обмена данными.

В системе UMTS предусмотрено четыре функции управления транспортными услугами в плоскости пользователя, а именно:

Функция отображения, предоставляющая каждому блоку данных требуемую специфическую маркировку, чтобы получить желаемое качество услуг при преобразовании данных транспортной службой UMTS.

Функция классификации устанавливает элементы потока данных для определенных служб обмена в мобильных терминалах в соответствии

спризнаками, определяющими уровни QoS, если мобильный терминал определен для многоуровневого обмена данными транспортной службы UMTS. Информация о требуемых услугах обмена данными транспортной службы UMTS получается из заголовка элементов потока данных или из характеристик трафика этого потока данных.

Функция администратора ресурсов распределяет доступные ресурсы между всеми службами на основе совмещения их использования. Администратор ресурсов распределяет ресурсы в соответствии с запрашиваемым качеством услуг. В качестве примера распределения ресурсов в сети UMTS может быть рассмотрено управление пропускной способностью канала или управление контролем мощности при радиодоступе.

Функция восстановителя трафика обеспечивает соответствие между согласованными требованиями к качеству услуг и блоками данных трафика. Формирование трафика можно представить в виде процесса восстановления передаваемого с разрывами трафика заданным правилам, определяемым принятым кодированием и придания ему исходной формы.

11.5.Функции управления QoS в плоскости контроля

Реализация функций управления качеством для обеспечения контроля обмена данными транспортной службой (BS UMTS) показана на рис. 11.4. Эти функции контроля поддерживают установление и модификацию обмена данными транспортной службы UMTS путем обеспечения сигнализации и согласования с внешним потоком данных других сетей и путем установления и совершенствования всех внутренних процедур обмена, в соответствии с запрашиваемыми характеристиками качества обслуживания QoS.

Функция преобразования в мобильном терминале и шлюзе базовой сети обеспечивает конвертирование потока данных, поступающих из внешних сетей с учетом их особенностей сигнализации в форматы потока данных, используемых внутренней службой обмена, включая преобразование служебных информационных атрибутов.

Администраторы обмена данными BS UMTS и UE, базовой сети ЕDGE и шлюза CN обмениваются сигналами друг с другом и, с использованием функции преобразования, с внешними сетями, чтобы устанавливать или изменять запрашиваемые услуги обмена данными транспортной службы UMTS. Кроме того, администратор службы обмена базовой сети EDGE сверяет, в соответствии с предписанным уровнем контроля, административные права на использование услуг транспортной сети.

Администратор МТ преобразует служебные атрибуты обмена данных транспортной службы UMTS в параметры местной службы обмена данными и запрашивает эту службу через администратора местной службы обмена.

Администратор транспортной службы базовой сети EDGE преобразует её служебные атрибуты в параметры службы обмена данных радиосети (RAB) и параметры службы обмена данных интерфейса Iu, а параметры BS UMTS в параметры службы обмена данных базовой сети. Также администратор BS UMTS базовой сети EDGE посылает запрос администратору службы обмена интерфейса Iu. Администратор базовой сети EDGE и администратор сети радиодоступа предоставляют требуемые услуги, которые запрашиваются у администратора службы обмена интерфейса Iu. Его администратор базовой сети и администратор сети радиодоступа предоставляют требуемые услуги.

Администратор службы обмена RAB UMTS опрашивает программу контроля доступа о возможности сетевых элементов поддерживать специально запрашиваемую услугу и о доступе к требуемым ресурсам. Он преобразует параметры службы обмена данными сети радиодоступа RAB в параметры службы обмена радиоинтерфейса и параметры обмена данными интерфейса Iu, а также запрашивает администратора BS радиообмена и BS интерфейса Iu, чтобы обеспечить обмен данными с требуемыми характеристиками.

Администратор службы обмена шлюза BS UMTS преобразует ее служебные атрибуты в параметры службы обмена базовой сети (CN) и требует от соответствующего администратора службы обмена данных предоставления услуг.

Администратор служб обмена данными сети радиодоступа интерфейса Iu и базовой сети используют услуги и службы, предоставленные более низкими уровнями управления.

11.6. Функции управления QoS в плоскости пользователя

Функции управления QoS с использованием транспортной службы UMTS в плоскости пользователя показаны на рис. 11.5. Эти функции поддерживают характеристики преобразования данных в соответствии с обязательствами, установленными функциями контроля BS

UMTS, и отражены соответствующими атрибутами службы обмена данными. Функции плоскости пользователя по управлению QoS, представлены соответствующими характеристиками функций контроля управления QoS.

Функции классификации QoS в шлюзе CN и в мобильном терминале определяют элементы данных пользователя, которые получены из внешних служб обмена данными или локальных служб обмена данными, для обработки транспортной службой UMTS в соответствии с требуемым качеством каждого из блоков данных пользователя. Функцией классификации в МТ является FFS.

Функция восстановителя трафика в домене МТ обеспечивает приведение в соответствие потока данных пользователя в линии «вверх» на основе атрибутов QoS относящихся к транспортной службе UMTS. В домене шлюза базовой сети восстановитель трафика обеспечивает преобразование потока данных по линии «вниз» на основе атрибутов QoS транспортной службы UMTS, т.е. в целях обеспечения принципов пакетной коммутации (PDP). Пакетно-ориентированная передача потока данных пользователя по линии «вниз» производится от внешней службы обмена данных к системе UMTS. Далее пакеты буферизуются в входном шлюзе UMTS, чтобы иметь возможность не подтверждать с помощью атрибутов QoS разрывы в потоке данных пользователя. Таким образом, восстановитель трафика обеспечивает непрерывность потока данных пользователя в линии «вниз», формируя его в соответствии с заданными атрибутами QoS.

Восстановители трафика не обязательно имеют раздельные функции. Например, администратор ресурсов мог бы также обеспечивать приведение в соответствие атрибутов относящихся к QoS на основе соответствующей структуры блоков данных. Или, если фиксированные ресурсы определены для одной службы обмена данными, то ресурсы безоговорочно ограничиваются условиями передаваемого трафика.

Функция отображения помечает каждый блок данных специальной меткой, относящейся к управлению QoS, и используемой службой обмена данных в целях преобразования этого блока.

Каждый из администраторов ресурсов в соответствующем элементе сети отвечает за специальные ресурсы. Администратор ресурсов распределяет эти ресурсы между всеми службами с учетом требований преобразования этих ресурсов. Таким образом, администратор ресурсов пытается предоставить атрибуты QoS для каждой службы обмена данными.

11.7. Классы качества предоставления услуг UMTS

В системе UMTS предусмотрены четыре класса QoS в зависимости от параметров трафика: речевой, потоковый, интерактивный и фоно-

вый. Главным дифференцирующим фактором между этими классами является их чувствительность к задержке передаваемых в сети потоков данных. Этот подход позволяет реализовать различные классы QoS для различных видов услуг 3G. Речевой и потоковый классы обеспечиваются работой сети в реальном масштабе времени с использованием радиоинтерфейса WCDMA, в то время как интерактивный и фоновый классы могут быть обеспечены передачей жестко организованного, но не привязанного к реальному масштабу времени потока данных.

Имеется возможность для некоторых услуг UMTS определить требования по качеству предоставления услуг к сетям посредством запрашиваемого обмена данными только для определенного типа трафика, характеристик трафика, максимальным задержкам преобразования, изменениям задержки получения данных и BER.

В табл. 11.1 показаны диапазоны значений параметров обмена данными, которые должны поддерживаться в сетях UMTS. Эти требования действительны для связанного и несвязанного трафика.

Речевой класс. Требования в этом классе определяются порогом человеческого восприятия задержки в передаче речи при обычном или сопровождаемом видиоизображением разговоре абонентов. Максимальная задержка передачи речи в цепочке конечный пользователь – конечный пользователь не должна превышать 400 мс. Основные технические требования, обеспечивающие этот класс QoS, опре-

делены в Рекомендациях 3GPP TS 123 107 [8],TS 129 208 [9] и МСЭ-Т H.323 [10] и H.324 [11] и приведены в табл. 11.2.

Таблица 11.1. Требования к величине BER и временной задержке

сообщений для систем IMT-2000

Потоковый класс. Поток данных при оказании мультимедийных услуг будет характеризоваться существенной несимметричностью. Этот поток будет делиться на два целевых сегмента: «прием/передача web-информации» и «прием/передача информации по запросу». Оба сегмента используют общую технологию сжатия изображения.

Другой характеристикой этого потока является передача информации в реальном масштабе времени в одном направлении и его ориентация на необходимость человеческого восприятия. В этом случае требования, характеризующие качество услуг, должны налагать ограничения на временные соотношения между информационными объектами. Кроме того, временная расстановка и относительное положение пакетов внутри потока данных должны жестко сохраняться. Однако в настоящее время нет опубликованных требований к допустимой величине задержки информационных блоков, обеспечивающих QoS. Приемлемые изменения задержки информации не должны быть больше задержки, которая определяет порог человеческого восприятия для получаемой конечным пользователем информации. Основные требования к характеристикам передачи данных для услуг потокового класса, обеспечивающие заданное QoS приведены в табл. 11.3.