Сеть радиодоступа UTRAN

Сеть UTRAN представляет собой домен сетевого доступа с соот­ветствующими сетевыми интерфейсами и протоколами и включает в себя совокупность технических и программных средств. В сети UTRAN можно выделить четыре основных интерфейса (рисунок 6.7):

Iu - интерфейс между RNC и базовой сетью;

Uu - интерфейс между абонентским оборудованием и Node В;

Iur — интерфейс между контроллерами RNC;

Iub - интерфейс между Node В и контроллерами RNC.

Рисунок 6.7- Основные интерфейсы UTRAN

Ключевыми функциями, которыми управляют интерфейсы, явля­ются:

- контроль и измерение ошибок в канале между базовой сетью и абонентским оборудованием;

- обеспечение функций мобильности (хэндовер, поиск и определение сот, управление поиском, определение местоположения абонента);

- управление емкостью сети;

- контроль радиоизлучений и физических каналов.

Распределение функций UTRAN.Основные функции, возложенные­ на RNC:

- сопряжение UTRAN и CN (обычно один сектор MSC и один узел SGSN);

- управление радиоресурсами (управление загрузкой и переполнени­ем «своих» сот, а также регулирование доступа);

- управление радиолинией (распределение кодов для новых соеди­нений, устанавливаемых в сотах и др.);

- определение множества комбинаций транспортных форматов (функция централизованной базы данных);

- мультиплексирование (демультиплексирование) протокольных мо­дулей (PDU) более высокого уровня в транспортные блоки (из них), доставленные на физический уровень (с него) совместно исполь­зуемых выделенных транспортных каналов (используемых для мягкого перехода);

- выбор соответствующего транспортного формата для каждого транспортного канала в зависимости от мгновенной скорости пе­редачи данных источника (совместно с RRC);

- обработка приоритетов информационных потоков от пользователя.
Если в соединении «одна подвижная станция - сеть UTRAN» ис­пользуются ресурсы более одного RNC, то подключенные контроллеры­
RNC выполняют в отношении данного соединения две логические
функции (рисунок 6.8):

- обслуживающего контроллера (SRNC - Serving RNC), который для одной подвижной станции является контроллером RNC, обеспечивающего как интерфейсные линии Iu для пересылки данных пользователя, так и соответствующие сигнальные присоединения к базовой сети и от нее. В нем выполняется процедура обработки данных, поступающих на радиоинтерфейс. В контроллере выпол­няются операции распределения базовых ресурсов радиосвязи (BRRM), например, отображение параметров широкополосного ка­нала радиодоступа (RAB) в параметрах транспортного канала, ре­шение по эстафетному переходу и регулирование мощности излу­чения по внешней петле;

- дрейфового контроллера (DRNC - Drift RNC), которым является любой контроллер RNC (кроме контроллера SRNC), и пассивно управляет сотами, используемыми подвижной станцией. Контрол­лер DRNC может быть использован для макроразнесений. В контроллере DRNC не выполняется процедура обработки данных пользователя, но он в прозрачном режиме маршрутизирует дан­ные между интерфейсами tub и lur. С одной подвижной станцией может работать один, несколько или ни одного контроллера DRNC.

Рисунок 6.8 - Логические функции контроллера RNC

Основные функции, возложенные на Node В:

- планирование сообщений вещания, пейджинга и уведомления;

- разрешение конфликтных ситуаций в канале доступа - для умень­шения неконструктивного трафика через интерфейс tub и умень­шения задержек в обоих направлениях;

- мультиплексирование (демультиплексирование) протокольных модулей (PDU) более высокого уровня в транспортные блоки (из них), достав­ленные на физический уровень (с него) общих транспортных каналов;

- реализация процедуры регулирования мощности излучений.

Управление доступом к сети.Процедура управления доступом содержит две составляющих: контроль допуска в сеть и контроль пе­регрузки сети.

Система контроля допуска(Admission Control) к сети обеспечива­ет допуск новых абонентов в сеть и возможность создания новых со­единений, исходя из загрузки сети. Задача системы контроля допуска - избежать перегрузки сети. Система принимает решения на основе данных измерения уровня помех в сети, излучаемой мощности и наличия свободного ресурса в сети UNRAN. Кроме того, система используется при первичном вхождении абонентов в сеть, измерении и обновлении уровня ошибок в канале RAB и обеспечении хэндовера. Обслуживающий контроллер RNC осуществляет контроль допуска с использованием интерфейса Iu.

Система контроля перегрузки(Congestion Control) отслеживает (определяет) ситуации перегрузки сети и управляет ими. В случаях, когда сеть UTRAN приближается к состоянию перегрузки или нахо­дится в этом состоянии, а пользователи остаются подключенными, система перераспределяет в сети имеющиеся радиоресурсы, ограни­чивая качество обслуживания и восстанавливая утраченные связи.

Управление мощностью излучений.Управление мощностью излучений по замкнутой схеме в линии «вверх» регулирует мощность, передаваемую мобильной станцией для поддержания значения от­ношения сигнал/помеха (SIR) на требуемом уровне. Базовая станция оценивает мощность принимаемых сигналов в соотношении к сово­купным помехам и формирует команды управления (ТРС), которые передаются подвижной станции. Управление мощностью по внешней схеме настраивает требуемое значение SIR для каждого соединения в отдельности. Управление мощностью по замкнутой схеме в линии «вниз» регулирует мощность, передаваемую базовой станцией для поддержания требуемого значения SIR. Внешний цикл регулирует требуемое значение SIR с помощью управления мощностью по замкнутой схеме.

Базовая сеть CN

Элементы базовой сети UMTS были описаны выше. Отметим лишь некоторые ее характерные признаки. Логическая архитектура базовой сети предусматривает четкое разделение между доменами с коммутацией каналов (CS) и коммутацией пакетов (PS), при котором можно выделить следующие функ­циональные зоны:

- функциональные объекты, необходимые для поддержки услуг PS (например, 3G-SGSN, 3G-GGSN);

- функциональные объекты, необходимые для поддержки услуг CS (например, 3G-MSC/VLR);

- функциональные объекты, общие для обоих видов услуг (напри­мер, 3G-HLR).

К базовой сети также можно отнести:

- системы управления сетью (управление сетевыми элементами, биллинг и предоставление кредитов, управление услугами и т.д.);

- элементы интеллектуальных сетей (IN) (SCP, SSP, и т.д.);

- инфраструктуру коммутации/транспорта ATM/SDH/IP.

Внешние сети могут быть разделены на две группы:

- SC-сети (Сircuit Switched) - сети с коммутацией каналов, которые обеспечивают коммутацию каналов как и в существующих телефон­ных сетях общего пользования. Примерами таких сетей являются сети ISDN (цифровая сеть связи с интегрированными услугами) и PSTN (коммутируемая телефонная сеть общего пользования);

- PS-сети, которые обеспечивают услуги пакетной передачи данных (к примеру, сеть Интернет).

Перечисленные ранее элементы CN обеспечивают выполнение следующих функций:

- управление мобильностью - управление приложениями, аутенти­фикацией и обновлениями HLR, перемещением SRNS и межсис­темным переходом;

- управление вызовами - управление сообщениями вызова от UE и обратно;

- дополнительные услуги - управление дополнительными услугами вызова, такими как ожидание вызова;

- информационные услуги CS - адаптация скорости и трансляция сообщений для информационных услуг в канальном режиме;

- подключение ATM/AAL2 к сети UTRAN для транспортировки тра­фика пользователей через интерфейс Iu;

- физическое подключение ATM/AAL5 к сети UTRAN для транспор­тировки трафика плоскости пользователей через интерфейс lu с использованием туннельного протокола GPRS (GTP);

- передача коротких сообщений (SMS);

- регистрация визитных абонентов;

- управление сеансами - управление сообщениями организации се­ансов в направлении UE и GGSN и обратно, а также управляет доступом и механизмами QoS;

- физическое подключение ATM/AAL5 к сети UTRAN для транспор­тировки трафика плоскости пользователей;

- функция абонентской базы данных. Данная база данных (подобная VLR) размещается в 3G-SGSN и служит промежуточным храните­лем абонентской информации для поддержки мобильности або­нентов;

- сбор данных о соединениях, относящихся к использованию радио­сети пользователем;

- поддержка информации о местоположении на уровне SGSN (мак­ромобильность);

- взаимодействие с внешними сетями;

- фильтрация/безопасность пользовательских данных - эта функция может включать фильтрацию абонентской информации, управляе­мую на уровне пользователя или сети;

- распределение адресов на уровне пользователей;

- установление канала связи с сервисным центром;

- информационная защита сетей (аппаратно-программные средства межсетевой защиты - Firewall) от атак из внешних сетей. Безопас­ность магистральной информационной сети может обеспечиваться путем применения механизмов фильтрации пакетов на основе списков управления доступом (ACL) и других методов.

Сетевые интерфейсы

Стандарты системы UMTS построены так, что собственные функ­циональные возможности элементов сети детально не задаются. Вместо этого определены интерфейсы между логическими элемента­ми сети. Как было отмечено ранее, к основным из них относятся:

- Интерфейс Cu- электрический интерфейс между интеллектуаль­ной картой (или смарт-картой) USIM и оборудованием подвижной станции (абонентского терминала). Интерфейс соответствует стандартному формату для интеллектуальных карт;

- Интерфейс Uu - интерфейс, обеспечивающий доступ подвижной станции к фиксированной части сети, является наиболее важным открытым интерфейсом в системе UMTS;

- ИнтерфейсIu - открытый логический интерфейс. Посредством данного интерфейса сеть UTRAN подключается к сети CN. Со стороны UTRAN интерфейс lu заканчивается на RNC. Со стороны CN он заканчивается на MSC. Как и в соответствующих интер­фейсах системы GSM (А - коммутация каналов; Gb - пакетная коммутация), открытый интерфейс lu позволяет операторам UMTS приобретать аппаратуру для сетей UTRAN и CN у разных производителей.

Основные функции интерфейса:

- перенос информации общего управления работой радиосети UTRAN;

- перенос информации управления UTRAN в контексте каждой кон­кретной ячейки;

- перенос сигнальных сообщений управления вызовами пользова­телей и обеспечение мобильности (MМ).

Плоскость управления обслуживает два домена обслуживания ба­зовой сети: домен коммутации пакетов (PS) и домен коммутации каналов (CS). Домен CS поддерживает услуги с коммутацией каналов. Примером услуг CS является передача голосовых и факсимильных сообщений. Домен CS может также обеспечивать интеллектуальные услуги, такие как голосовая почта и бесплатный телефон. Домен CS соединяется с PSTN и ISDN. Предполагается, что домен CS будет развиваться из существующей наземной сети мобильной связи общего пользования 2G-GSM.

Интерфейс Iur - открытый интерфейс, обеспечивающий плавный эстафетный переход между контроллерами RNC. Обеспечивает сценарии мягкого перехода, когда различные потоки данных в од­ной линии связи поддерживаются Node В, принадлежащими раз­ным контроллерам RNC. Линия связи между одним котроллером RNC и одним Node В или двумя разными контроллерами RNC реа­лизуется через интерфейс Iur. Для этого определены три разных функции интерфейса:

- управление радиосетью;

- управление транспортной сетью;

- управление данными пользователей.

Интерфейс Iur используется для переноса:

- информации для управления радиоресурсами в контексте запроса конкретной услуги с подвижной станции;

- информации для управления транспортной сетью, используемой в UTRAN;

- голосовых и пакетированных пользовательских данных.

Интерфейс Iub - обеспечивает соединение Node В и контроллера RNC. UMTS является первой коммерческой системой, в которой интерфейс «контроллер - базовая станция» стандартизован в ви­де полностью открытого интерфейса. Функции интерфейса:

- управление радиосетью;

- управление транспортной сетью;

- управление данными пользователей.

Интерфейс lub используется для переноса:

- информации общего управления Node В для работы радиосети;

- информации управления радиоресурсами в контексте запроса на конкретную услугу с подвижной станции;

- информации управления транспортной сетью, используемой в UTRAN;

- пользовательских сигнальных сообщений;

- пользовательской голосовой информации и пакетных данных.