Что такое сеть UMTS, 3G? Для чего это и как работает? Плюсы и минусы – Informatique Mania

C / i расчеты и ‘q’

Значение «q» также зависит от C / I. «C» – это мощность принимаемой несущей от желаемого передатчика, а «I» – помехи в совмещенном канале, полученные от всех мешающих ячеек. Для схемы повторного использования из семи ячеек количество ячеек, создающих помехи в канале, должно быть шесть.

I = m2b∑Mz1I m

Потеря сигнала пропорциональна (расстоянию) –r

R – постоянная распространения.

c α Rr

R = радиус ячейки.

I α 6 Dr

D = расстояние между каналами

C / I = R – r / 6D –r = 1/6 × Dr / Rr = 1/6 (D / R) r

C / I = 1/6 qr, так как q = D / R и qr = 6 C / I

Q = [6 × C / I] 1 / r

На основании приемлемого качества голоса значение C / I оказалось равным 18 дБ.

Предполагая,

• Шаблон повторного использования из семи ячеек
• Всенаправленные антенны

Значение ‘q’ обычно может быть около 4.6.

Значение r принимается за 3.

Это идеальное условие, учитывая, что расстояние мобильных блоков от мешающих ячеек во всех случаях равно равно «D». Но практически подвижные ходы и расстояние «D» сокращаются до «D-R», когда он достигает границы ячейки, а C / I падает до 14,47 дБ.

Следовательно, схема повторного использования ‘freq’, равная 7, не соответствует критериям C / I для всенаправленных антенн.

Если N = 9 (или) 12,

N = 9q = 5,2C / I = 19,78 дБ

N = 12q = 6,0C / I = 22,54 дБ

Следовательно, схема с 9 или 12 ячейками должна быть со всенаправленными антеннами, но пропускная способность трафика снижается. Следовательно, они не являются предпочтительными.

Чтобы использовать N = 7 (или ниже), направленные антенны используются в каждой ячейке ячейки. Ячейка с 3 секторами очень популярна и будет выглядеть так, как показано на рисунке ниже.

Феномен антенной шрифта и обратной связи уменьшает количество потенциальных источников помех.

Например, если N = 7.

В случае всенаправленных антенн число мешающих ячеек должно быть шесть. С направленными антеннами и 3 секторами то же самое уменьшается до двух. Для N = 7 и трех секторов C / I улучшается с 14,47 дБ до 24,5 дБ даже в худших условиях.

Для городских приложений N = 4 и используется трехсекторная сота, так что получается большее количество несущих на соту, чем N = 7. Кроме того, C / I становится 20 дБ в худших случаях.

DAMPS использует 7/21 шаблон ячейки

GSM использует шаблон ячеек 4/21

Umts – hspa стандартизация

Давайте кратко рассмотрим график стандартизации и развертывания HSPA –

• Высокоскоростной пакетный доступ по нисходящей линии связи (HSDPA) был стандартизирован как часть 3GPP Release 5 с первой версией спецификации в марте 2002 года.

• Высокоскоростной пакетный доступ по восходящей линии связи (HSUPA) был частью 3GPP Release 6 с первой версией спецификации в декабре 2004 года.

• HSDPA и HSUPA вместе называются высокоскоростным пакетным доступом (HSPA).

• Первые коммерческие сети HSDPA были доступны в конце 2005 года, а коммерческие сети HSUPA были доступны в 2007 году.

• Пиковая скорость передачи данных HSDPA, доступная в терминалах, первоначально составляет 1,8 Мбит / с и увеличится до 3,6 и 7,2 Мбит / с в течение 2006 и 2007 гг., А затем – до 10 Мбит / с и более 10 Мбит / с.

• Пиковая скорость передачи данных HSUPA в начальной фазе составляла 1–2 Мбит / с, а во второй фазе – 3–4 Мбит / с.

Высокоскоростной пакетный доступ по нисходящей линии связи (HSDPA) был стандартизирован как часть 3GPP Release 5 с первой версией спецификации в марте 2002 года.

Высокоскоростной пакетный доступ по восходящей линии связи (HSUPA) был частью 3GPP Release 6 с первой версией спецификации в декабре 2004 года.

HSDPA и HSUPA вместе называются высокоскоростным пакетным доступом (HSPA).

Первые коммерческие сети HSDPA были доступны в конце 2005 года, а коммерческие сети HSUPA были доступны в 2007 году.

Пиковая скорость передачи данных HSDPA, доступная в терминалах, первоначально составляет 1,8 Мбит / с и увеличится до 3,6 и 7,2 Мбит / с в течение 2006 и 2007 гг., А затем – до 10 Мбит / с и более 10 Мбит / с.

Пиковая скорость передачи данных HSUPA в начальной фазе составляла 1–2 Мбит / с, а во второй фазе – 3–4 Мбит / с.

HSPA развернут в сети WCDMA на той же несущей или – для решения с высокой пропускной способностью и высокой скоростью – с использованием другой несущей, см. Рисунок выше. В обоих случаях WCDMA и HSPA могут совместно использовать все элементы сети в базовой сети и радиосети, содержащей базовые станции, контроллер радиосети (RNC), обслуживающий узел поддержки GPRS (SGSN) и узел поддержки шлюза GPRS (GGSN). WCDMA и HSPA также совместно используют антенны базовой станции и антенные кабели.

Обновление WCDMA HSPA требует нового программного обеспечения и, возможно, нового оборудования в базовой станции и RNC для поддержки скорости и большей емкости данных. Из-за общей инфраструктуры между WCDMA и HSPA стоимость обновления WCDMA HSPA очень низкая по сравнению со строительством новой автономной сети передачи данных.

Umts – расширяемый протокол аутентификации

Это общая структура, разработанная IETF (RFC 3748). Базовый механизм сигнализации поддерживает различные методы аутентификации сверху.

Специфичное использование EAP для взаимодействия с системой 3GPP определяется методом EAP-AKA. EAP-AKA уже используется в I-WLAN.

Основные шаги для аутентификации EAP приведены ниже –

• Аутентификатор EAP отправляет запрос аутентификации на целевое устройство / EU (L2); он получает ответ от целевого устройства / EU и передает его в инфраструктуру AAA.

• AAA-сервер выполняет метод EAP, что приводит к вызову на целевое устройство, которое отправляется аутентификатором.

• Целевое устройство должно соответствовать задаче; ответ передается на сервер ААА через аутентификатор.

• AAA-сервер сравнивает ответ на запрос с ожидаемым и принимает решение об успешной аутентификации. Индикация успеха или неудачи возвращается целевому устройству.

Аутентификатор EAP отправляет запрос аутентификации на целевое устройство / EU (L2); он получает ответ от целевого устройства / EU и передает его в инфраструктуру AAA.

AAA-сервер выполняет метод EAP, что приводит к вызову на целевое устройство, которое отправляется аутентификатором.

Целевое устройство должно соответствовать задаче; ответ передается на сервер ААА через аутентификатор.

AAA-сервер сравнивает ответ на запрос с ожидаемым и принимает решение об успешной аутентификации. Индикация успеха или неудачи возвращается целевому устройству.

При желании уведомления могут использоваться для передачи дополнительной информации; это используется для индикации выбора режима мобильности IP. Во время проектирования было принято важное решение для разделения областей безопасности сетей доступа не-3GPP в области безопасности 3GPP, а также для другого домена.

Практическим следствием является то, что идентификатор сети доступа не 3GPP входит в алгоритм безопасности, который требует спецификации варианта EAP-AKA, EAP-AKA (premium).

Umts – сеть радиодоступа

Более общий термин «развитая сеть радиодоступа» (eRAN) также может использоваться как часть протоколов сигнализации, так как может использоваться термин «уровень доступа» (AS). Сравнение показывает, что E-UTRAN состоит из одного типа узлов, а именно развитого узла B (eNodeB), и разнообразие соединений сведено к минимуму. eNodeB является базовой радиостанцией и передает / принимает через свою антенну в области (соте), ограниченной физическими факторами (уровень сигнала, условия помех и условия распространения радиоволн).

Указатель на ссылку ЕС (которая включает в себя интерфейс линии радиосвязи и границы стека протоколов мобильной сети) называется “LTE-U u”, чтобы указывать, что он отличается от унаследованного дублирующего соединения EU X2 соседних eNodeB. Они могут рассматриваться для большей части E-UTRAN и используются в большинстве случаев хэндоверов между радиоячейками.

Когда UE перемещается, подготовка к длительной передаче обслуживания выполняется посредством сигнализации, через X2 между двумя eNodeB данных, и затронутые пользователи могут передаваться между ними в течение короткого периода времени. Только в особых случаях может случиться, что X2 не настроен для eNodeB между двумя соседями.

Более подробно, функции, выполняемые eNodeB:

• Управление радиоресурсами: управление радиоканалом, управление радиоприемом, мобильность управления соединением, динамическое распределение ресурсов (т. Е. Планирование) для UES в качестве восходящей линии связи и нисходящей линии связи.

• Сжатие заголовка IP и шифрование потока пользовательских данных.

• Пересылка пакетов данных пользовательской плоскости в EPC (особенно, к услуге узла GW).

• Маркировка пакетов транспортного уровня в восходящей линии связи, например, установка кодовой точки DiffServ на основе индекса класса QoS (QCI) связанного канала-носителя EPS.

• Планирование и доставка пейджинговых сообщений (по запросу MS).

• Планирование и передача широковещательной информации (происхождение MME или O & M).

• Конфигурация измерений обеспечивает доставку и отчетность о степени мобильности и программирования.

Управление радиоресурсами: управление радиоканалом, управление радиоприемом, мобильность управления соединением, динамическое распределение ресурсов (т. Е. Планирование) для UES в качестве восходящей линии связи и нисходящей линии связи.

Сжатие заголовка IP и шифрование потока пользовательских данных.

Пересылка пакетов данных пользовательской плоскости в EPC (особенно, к услуге узла GW).

Планирование и доставка пейджинговых сообщений (по запросу MS).

Планирование и передача широковещательной информации (происхождение MME или O & M).

Конфигурация измерений обеспечивает доставку и отчетность о степени мобильности и программирования.

Umts – технология wcdma

Первый проект Партнерства третьего поколения с множественным доступом (3GPP) широкополосных сетей с кодовым разделением (WCDMA) был запущен в 2002 году. В конце 2005 года было открыто 100 сетей WCDMA и в общей сложности более 150 операторов с лицензиями на работу частот WCDMA.

В настоящее время сети WCDMA развернуты в диапазоне UMTS около 2 ГГц в Европе и Азии, включая Японию и Америку, Корею. WCDMA развернут в 850 и 1900 существующих частотных распределений, и новая полоса 3G 1700/2100 должна появиться в ближайшем будущем.

По мере увеличения проникновения мобильной связи WCDMA сети WCDMA несут большую долю голосового трафика и трафика данных. Технология WCDMA предоставляет оператору некоторые преимущества в том смысле, что она позволяет получать данные, но также улучшает голосовую базу.

WCDMA может предложить намного больше голосовых минут клиентам. Между тем, WCDMA может также улучшить широкополосную голосовую связь с помощью кодека AMR, который явно обеспечивает лучшее качество голоса, чем фиксированная телефонная связь. Короче говоря, WCDMA может предложить больше голосовых минут с лучшим качеством.

В дополнение к высокой спектральной эффективности WCDMA третьего поколения (3G) обеспечивает еще более существенное изменение пропускной способности базовой станции и эффективности оборудования. Высокий уровень интеграции в WCDMA достигается благодаря широкополосной несущей: для обеспечения одинаковой пропускной способности требуется большое количество пользователей, поддерживаемых этой несущей, и меньшее количество радиочастотных (РЧ) несущих.

С меньшим количеством радиочастотных частей и большим количеством цифровой обработки основной полосы частот WCDMA может воспользоваться преимуществами быстрого развития возможностей цифровой обработки сигналов. Уровень интеграции высокой базовой станции позволяет эффективно создавать сайты с высокой пропускной способностью, поскольку можно избежать сложности РЧ-сумматоров, дополнительных антенн или силовых кабелей.

WCDMA обеспечивает одновременную передачу голоса и данных, что позволяет, например, просматривать веб-страницы или электронную почту при проведении голосовых конференций или обмена видео в реальном времени во время голосовых вызовов.

Операторы также предлагают мобильное подключение к Интернету и корпоративной интрасети с максимальной скоростью передачи данных 384 кбит / с по нисходящей линии связи и по обеим каналам связи. Первые терминалы и сети были ограничены восходящей линией связи от 64 до 128 кбит / с, в то время как последние продукты обеспечивают восходящую линию связи 384 кбит / с.

Umts – успех и ограничения

История успеха GSM (2G) является исключительной. Чтобы облегчить передачу данных, некоторые расширения были сделаны в существующем GSM, но успех был ограничен. GPRS был введен для мобильных пользователей для пакетных данных, базовая скорость передачи данных выросла до 172 Кбит / с в теории, но вряд ли выделил максимум 8 логических каналов для пользователя. GPRS имеет концепцию двухступенчатого доступа к IP-соединению.

Первый шаг – подключиться и зарегистрироваться в сети. Для этого передача пользовательских данных требует создания среды PDP (Packet Data Protocol). На данный момент назначается только IP-адрес. GPRS также известен как сеть 2.5G.

Как для GSM / CS (коммутация каналов), так и для GPRS / PS (коммутация пакетов) были предприняты постоянные усилия по оптимизации на основе более высокой эффективности модуляции в рамках EDGE (расширенные скорости передачи данных для эволюции GSM), но ничего принципиально не изменилось.

Следующее поколение мобильных сетей 3G (UMTS) построено на новой технологии радиосвязи, известной как WCDMS (широкополосный CDMA), и это обеспечило две вещи –

• Большая пропускная способность благодаря новому радиоспектру;
• Более высокие пиковые скорости передачи данных для конечного пользователя.

Архитектура сети UMTS была разработана для параллельной работы как CS, так и PS. Позже был создан совершенно другой уровень обслуживания в виде подсистемы Интернета и мультимедиа (IMS). UMTS был последним улучшенным для более высоких скоростей передачи данных HSPA и HSPA .

Это было разделено на нисходящую линию / HSDPA и восходящую линию / HSUPA. 3GPP Rel 5 стандартизирован для HSDPA, а Rel 6 стандартизирован для HSUPA. HSPA относится к Rel. 7 стандарт 3GPP.

Непрерывное улучшение было достигнуто уже в рамках устаревшей технологии PS благодаря подходу Direct Tunnel. Однако было ясно, что для достижения этой цели требуется больше изменений в архитектуре. Другой аспект усовершенствования унаследованной технологии может быть идентифицирован с помощью сверхъестественной эффективности, эффективного количества битов, доставляемых на единицу радиочастоты и единицу времени.

Абонент umts к сети umts

И сеть, и мобильная станция поддерживают все механизмы безопасности UMTS. Соглашение об аутентификации и ключах выглядит следующим образом:

• Мобильная станция и базовая станция устанавливают соединение управления радиоресурсами (соединение RRC). Во время установления соединения мобильная станция отправляет свои возможности безопасности на базовую станцию. Функции безопасности включают в себя поддерживаемые алгоритмы целостности и шифрования UMTS и, возможно, возможности шифрования GSM.

• Мобильная станция отправляет свой временный идентификатор TMSI в сеть.

• Если сеть не может решить TMSI, он просит мобильную станцию ​​отправить свой постоянный идентификатор, а мобильные станции отвечают на запрос IMSI.

• Посещенная сеть запрашивает аутентификацию домашней сети данных мобильной станции.

• Домашняя сеть возвращает случайный вызов RAND, соответствующий токен аутентификации AUTN, аутентификация

• Ответ XRES, ключ целостности IK и ключ шифрования CK.

• Посещенная сеть отправляет запрос аутентификации RAND и токен аутентификации AUTN на мобильную станцию.

• Мобильная станция проверяет AUTN и вычисляет ответ аутентификации. Если AUTN исправлено.

• Мобильная станция игнорирует сообщение.

• Мобильная станция отправляет свой ответ аутентификации RES в гостевую сеть.

• Посещение сети проверяет, является ли RES = XRES, и решает, какие алгоритмы безопасности разрешено использовать радиоподсистеме.

• Посещенная сеть отправляет алгоритмы, принятые в радиоподсистему.

• Сеть радиодоступа решает разрешить использовать алгоритмы.

• Сеть радиодоступа информирует мобильную станцию ​​об их выборе в командном сообщении режима безопасности.

• Сообщение также включает в себя функции безопасности сети, полученные от мобильной станции на шаге 1.

• Это сообщение защищено целостностью с помощью ключа целостности IK.

• Мобильная станция подтверждает защиту целостности и проверяет точность функций безопасности.

Мобильная станция и базовая станция устанавливают соединение управления радиоресурсами (соединение RRC). Во время установления соединения мобильная станция отправляет свои возможности безопасности на базовую станцию. Функции безопасности включают в себя поддерживаемые алгоритмы целостности и шифрования UMTS и, возможно, возможности шифрования GSM.

Мобильная станция отправляет свой временный идентификатор TMSI в сеть.

Если сеть не может решить TMSI, он просит мобильную станцию ​​отправить свой постоянный идентификатор, а мобильные станции отвечают на запрос IMSI.

Посещенная сеть запрашивает аутентификацию домашней сети данных мобильной станции.

Домашняя сеть возвращает случайный вызов RAND, соответствующий токен аутентификации AUTN, аутентификация

Ответ XRES, ключ целостности IK и ключ шифрования CK.

Посещенная сеть отправляет запрос аутентификации RAND и токен аутентификации AUTN на мобильную станцию.

Мобильная станция проверяет AUTN и вычисляет ответ аутентификации. Если AUTN исправлено.

Мобильная станция игнорирует сообщение.

Мобильная станция отправляет свой ответ аутентификации RES в гостевую сеть.

Посещение сети проверяет, является ли RES = XRES, и решает, какие алгоритмы безопасности разрешено использовать радиоподсистеме.

Посещенная сеть отправляет алгоритмы, принятые в радиоподсистему.

Сеть радиодоступа решает разрешить использовать алгоритмы.

Сеть радиодоступа информирует мобильную станцию ​​об их выборе в командном сообщении режима безопасности.

Сообщение также включает в себя функции безопасности сети, полученные от мобильной станции на шаге 1.

Это сообщение защищено целостностью с помощью ключа целостности IK.

Мобильная станция подтверждает защиту целостности и проверяет точность функций безопасности.

Взаимодействие между epc и legacy

С самого начала было ясно, что система 3GPP Evolved будет беспрепятственно взаимодействовать с существующими системами 2G и 3G, широко используются 3GPP PS или, точнее, с базой GERAN и UTRAN GPRS (Для аспектов взаимодействия со старой системой CS для лечения оптимизированного голоса).

Вопрос базового архитектурного дизайна 2G / 3G в EPS заключается в расположении карты GGSN. Доступны две версии, и обе поддерживаются –

• Используемый GW – это нормальный случай, когда обслуживание GW завершает плоскость пользователя (как видно в существующей сети GPRS).

  План управления завершен в MME, согласно распределению пользователей и плоскости управления в EPC. Введены опорные точки S3 и S4, и они основаны на GTP-U и GTP-C соответственно. S5 / S8 связан с GW PDN. Преимущество заключается в том, что совместимость является гладкой и оптимизированной. Недостатком является то, что для такого типа взаимодействия SGSN должен быть обновлен до Rel. 8 (из-за необходимой поддержки новых функций на S3 и S4).

• PDN GW – в этом случае неизменное наследуемое контрольное значение Gn (при роуминге будет Gp) повторно используется между SGSN и PDN GW как для плоскости управления, так и для плоскости пользователя. Преимущество этого использования заключается в том, что SGSN может быть предварительно Rel. 8. Кроме того, он имеет определенные ограничения на версии IP, передачу и протокол S5 / S8.

Используемый GW – это нормальный случай, когда обслуживание GW завершает плоскость пользователя (как видно в существующей сети GPRS).

План управления завершен в MME, согласно распределению пользователей и плоскости управления в EPC. Введены опорные точки S3 и S4, и они основаны на GTP-U и GTP-C соответственно. S5 / S8 связан с GW PDN. Преимущество заключается в том, что совместимость является гладкой и оптимизированной.

PDN GW – в этом случае неизменное наследуемое контрольное значение Gn (при роуминге будет Gp) повторно используется между SGSN и PDN GW как для плоскости управления, так и для плоскости пользователя. Преимущество этого использования заключается в том, что SGSN может быть предварительно Rel. 8. Кроме того, он имеет определенные ограничения на версии IP, передачу и протокол S5 / S8.

Возможность двойного стека

Возможность двойного стека для PMIPv6 имеет две цели –

• Для поддержки домашних адресов IPv4

• Разрешить IPv4 только транспорт через сеть доступа; в этом случае MAG может также использовать частный адрес IPv4, и NAT может быть развернут вдоль пути к LMA.

Для поддержки домашних адресов IPv4

Разрешить IPv4 только транспорт через сеть доступа; в этом случае MAG может также использовать частный адрес IPv4, и NAT может быть развернут вдоль пути к LMA.

Эти две функции могут использоваться независимо. Для решения этих требований были сделаны следующие расширения:

В связующем кеше LMA –

• IPv4-адрес, назначенный мобильному узлу и зарегистрированный в шлюзе мобильного доступа (включая соответствующую маску подсети). Он поступает либо из статической конфигурации / профиля, либо динамически распределяется LMA.

• IPv4 адрес по умолчанию для маршрутизатора, назначенный мобильному узлу.

IPv4-адрес, назначенный мобильному узлу и зарегистрированный в шлюзе мобильного доступа (включая соответствующую маску подсети). Он поступает либо из статической конфигурации / профиля, либо динамически распределяется LMA.

IPv4 адрес по умолчанию для маршрутизатора, назначенный мобильному узлу.

В списке обязательных обновлений MAG –

• Домашний адрес IPv4, назначенный мобильному подключенному интерфейсу.

• Маршрутизатор IPv4 по умолчанию для мобильного узла. LMA и MAG должны реализовывать IPv6, а также им нужен адрес IPv4. MAG – Маршрутизатор IPv4 по умолчанию для UE на его линии доступа.

Домашний адрес IPv4, назначенный мобильному подключенному интерфейсу.

Маршрутизатор IPv4 по умолчанию для мобильного узла. LMA и MAG должны реализовывать IPv6, а также им нужен адрес IPv4. MAG – Маршрутизатор IPv4 по умолчанию для UE на его линии доступа.

Генеральная служба пакетной радиосвязи (gprs)

• GPRS вводит передачу пакетных данных мобильному абоненту.

• GPRS предназначен для работы в существующей инфраструктуре GSM с дополнительными узлами коммутации пакетов.

• Этот метод пакетного режима использует технологию нескольких слотов вместе с поддержкой всех схем кодирования (от CS-1 до CS-4) для увеличения скорости передачи данных до 160 кбит / с.

• Система GPRS использует физические радиоканалы, определенные для GSM. Физический канал, используемый GPRS, называется каналом пакетных данных (PDCH).

• PDCH могут быть выделены для GPRS (выделенный PDCH) или использоваться GPRS, только если их не требует соединение с коммутацией каналов (по требованию). Оператор может определить 0-8 выделенных PDCH на соту. Оператор может указать, где он хочет, чтобы его PDCH были расположены.

• Первый выделенный PDCH в ячейке всегда является главным PDCH (MPDCH). PDCH по требованию могут быть прерваны входящими вызовами с коммутацией каналов в ситуациях перегрузки в соте.

GPRS вводит передачу пакетных данных мобильному абоненту.

GPRS предназначен для работы в существующей инфраструктуре GSM с дополнительными узлами коммутации пакетов.

Этот метод пакетного режима использует технологию нескольких слотов вместе с поддержкой всех схем кодирования (от CS-1 до CS-4) для увеличения скорости передачи данных до 160 кбит / с.

Система GPRS использует физические радиоканалы, определенные для GSM. Физический канал, используемый GPRS, называется каналом пакетных данных (PDCH).

PDCH могут быть выделены для GPRS (выделенный PDCH) или использоваться GPRS, только если их не требует соединение с коммутацией каналов (по требованию). Оператор может определить 0-8 выделенных PDCH на соту. Оператор может указать, где он хочет, чтобы его PDCH были расположены.

Первый выделенный PDCH в ячейке всегда является главным PDCH (MPDCH). PDCH по требованию могут быть прерваны входящими вызовами с коммутацией каналов в ситуациях перегрузки в соте.

Диаметр

Диаметр – это общий протокол AAA с дополнительными функциями для доступа к сети, мобильности и обработки QoS. Хотя это в принципе одноранговая сеть общего характера, она используется в архитектуре 3GPP в режиме клиент-сервер. Он имеет встроенную расширяемость и поэтому прекрасно поддерживает структуры сообщений на интерфейсах, что требует некоторой гибкости.

Кроме того, он поддерживает несколько конфигураций серверов с обработкой отказов и отказов. Функционально он имеет сходство с радиусом предшественника, но сильно отличается по уровню сообщений и параметров. ДИАМЕТР предлагает возможность обнаружить мертвого пира с помощью пар сообщений сердцебиения. Он может быть запущен через SCTP или TCP и использует порт 3868.

Протокол DIAMETER широко используется в EPC –

• S6a для загрузки подписки и обновления между MME и HSS.

• S6d (между обновленным SGSN и HSS), который является аналогом S6a для унаследованного мира с возможностью взаимодействия с новой системой.

• S13 для проверки оборудования между MME и EIR.

• SWa для аутентификации между ненадежным доступом не-3GPP и сервером AAA.

• STa для аутентификации между доверенным доступом не-3GPP и сервером AAA и авторизацией.

• SWd для пересылки между прокси-сервером AAA и сервером AAA (пересылка между VPLMN и HPLMN).

• S6b для авторизации APN и мобильности между PDN GW и AAA-сервером.

• SWm для аутентификации и авторизации между ePDG и AAA-сервером.

• SWx для обмена вектором аутентификации и регистрационной информацией между сервером AAA и HSS.

• Gx для обработки сеанса IP-CAN и обработки сеанса GW-Control между PDN GW и PCRF.

S6a для загрузки подписки и обновления между MME и HSS.

S6d (между обновленным SGSN и HSS), который является аналогом S6a для унаследованного мира с возможностью взаимодействия с новой системой.

S13 для проверки оборудования между MME и EIR.

SWa для аутентификации между ненадежным доступом не-3GPP и сервером AAA.

STa для аутентификации между доверенным доступом не-3GPP и сервером AAA и авторизацией.

SWd для пересылки между прокси-сервером AAA и сервером AAA (пересылка между VPLMN и HPLMN).

S6b для авторизации APN и мобильности между PDN GW и AAA-сервером.

SWm для аутентификации и авторизации между ePDG и AAA-сервером.

SWx для обмена вектором аутентификации и регистрационной информацией между сервером AAA и HSS.

Gx для обработки сеанса IP-CAN и обработки сеанса GW-Control между PDN GW и PCRF.

Методы кодирования речи

Есть 3 класса методов кодирования речи

• Кодирование формы волны – Речь передается как можно лучше при кодировании формы волны. PCM является примером кодирования формы сигнала. Скорость передачи данных варьируется от 24 до 64 кбит / с, качество речи хорошее, и динамик можно легко распознать.

• Кодирование параметров – отправляется только очень ограниченное количество информации. Декодер, созданный в соответствии с моделью производства речи, регенерирует речь в приемнике. Для передачи речи требуется только от 1 до 3 кбит / с. Восстановленная речь понятна, но она страдает от шума, и часто говорящий не может быть распознан.

• Гибридное кодирование – гибридное кодирование представляет собой сочетание кодирования формы сигнала и кодирования параметров. Он объединяет сильные стороны обеих технологий, а GSM использует гибридную технику кодирования, называемую RPE-LTP (регулярное импульсное долгосрочное прогнозирование), что дает 13 Кбит / с на голосовой канал.

Кодирование формы волны – Речь передается как можно лучше при кодировании формы волны. PCM является примером кодирования формы сигнала. Скорость передачи данных варьируется от 24 до 64 кбит / с, качество речи хорошее, и динамик можно легко распознать.

Кодирование параметров – отправляется только очень ограниченное количество информации. Декодер, созданный в соответствии с моделью производства речи, регенерирует речь в приемнике. Для передачи речи требуется только от 1 до 3 кбит / с. Восстановленная речь понятна, но она страдает от шума, и часто говорящий не может быть распознан.

Гибридное кодирование – гибридное кодирование представляет собой сочетание кодирования формы сигнала и кодирования параметров. Он объединяет сильные стороны обеих технологий, а GSM использует гибридную технику кодирования, называемую RPE-LTP (регулярное импульсное долгосрочное прогнозирование), что дает 13 Кбит / с на голосовой канал.

Модернизация оборудования с gsm на gprs

• Мобильная станция (MS) – для доступа к услугам GPRS требуется новая мобильная станция. Эти новые терминалы будут обратно совместимы с GSM для голосовых вызовов. Доступны три типа телефонов. Тип A: GPRS & Речь (одновременно), Тип B: GPRS & Речь (автоматическое переключение), Тип C: GPRS или Речь (ручное переключение).

• BTS – требуется обновление программного обеспечения на существующем базовом сайте приемопередатчика.

• BSC – требует обновления программного обеспечения и установки нового оборудования, называемого блоком управления пакетами (PCU). PCU отвечает за обработку уровней управления доступом к среде (MAC) и управления линией радиосвязи (RLC) радиоинтерфейса и уровней BSSGP и сетевых служб интерфейса Gb. На BSC есть один PCU. Интерфейс Gb передает трафик GPRS / EGPRS от SGSN (обслуживающего узла поддержки GPRS) к PCU.

• Узлы поддержки GPRS (GSN) – развертывание GPRS требует установки новых элементов базовой сети, называемых обслуживающим узлом поддержки GPRS (SGSN) и шлюзом узла поддержки GPRS (GGSN).

• Базы данных (HLR, VLR и т. Д.). Все базы данных, задействованные в сети, потребуют обновления программного обеспечения для обработки новых моделей вызовов и функций, введенных GPRS.

Мобильная станция (MS) – для доступа к услугам GPRS требуется новая мобильная станция. Эти новые терминалы будут обратно совместимы с GSM для голосовых вызовов. Доступны три типа телефонов. Тип A: GPRS &

BTS – требуется обновление программного обеспечения на существующем базовом сайте приемопередатчика.

BSC – требует обновления программного обеспечения и установки нового оборудования, называемого блоком управления пакетами (PCU). PCU отвечает за обработку уровней управления доступом к среде (MAC) и управления линией радиосвязи (RLC) радиоинтерфейса и уровней BSSGP и сетевых служб интерфейса Gb.

Узлы поддержки GPRS (GSN) – развертывание GPRS требует установки новых элементов базовой сети, называемых обслуживающим узлом поддержки GPRS (SGSN) и шлюзом узла поддержки GPRS (GGSN).

Базы данных (HLR, VLR и т. Д.). Все базы данных, задействованные в сети, потребуют обновления программного обеспечения для обработки новых моделей вызовов и функций, введенных GPRS.

Помехи в совмещенном канале и разделение ячеек

Предполагается, что сотовая система имеет радиус ячейки «R» и расстояние между каналами «D» и размер кластера «N». Поскольку размер ячейки фиксирован, помехи в совмещенном канале не будут зависеть от мощности.

Интерференция Co-chl является функцией «q» = D / R.

Q = коэффициент снижения помех Co-chl.

Более высокое значение «q» означает меньше помех.

Меньшее значение «q» означает сильные помехи.

«Q» также относится к размеру кластера (N), так как q = 3N

q = 3N = D / R

Интерференция Co-chl является функцией «q» = D / R.

Q = коэффициент снижения помех Co-chl.

Более высокое значение «q» означает меньше помех.

Меньшее значение «q» означает сильные помехи.

«Q» также относится к размеру кластера (N), так как q = 3N

q = 3N = D / R

Для разных значений N q –

N =1347912
Q =1.7333.464.585.206.00

Более высокие значения «q»

• Уменьшает помехи в совмещенном канале,
• Приводит к более высокому значению «N» больше клеток / кластер,
• Меньшее количество каналов / ячеек,
• Меньшая пропускная способность.

Нижние значения «q»

• Увеличивает внутриканальные помехи,
• Приводит к снижению значения «n» меньше клеток / кластер,
• Больше количества каналов / ячеек,
• Большая пропускная способность.

Обычно N = 4, 7, 12.

Поток sms

• Когда пользователь отправляет SMS, запрос размещается через MSC.

• MSC пересылает SMS в SMSC, где он хранится.

• SMSC запрашивает HLR, чтобы узнать, где находится мобильный телефон назначения, и пересылает сообщение в MSC назначения, если мобильный телефон назначения доступен.

• Если мобильный телефон недоступен, сообщение сохраняется в текущем SMSC. В большинстве случаев, если мобильный телефон не доступен для доставки SMS, SMSC не повторяется. Вместо этого MSC назначения сообщает SMSC, когда мобильный телефон возвращается в зону действия. В отличие от USSD, обработка SMS – это операция хранения и пересылки.

• SMS имеет срок действия, в течение которого он будет ожидать, пока мобильный телефон назначения не станет доступным. По истечении этого времени SMSC удалит сообщение. Срок действия может быть установлен пользователем. Обычный срок действия – 1 день.

Когда пользователь отправляет SMS, запрос размещается через MSC.

MSC пересылает SMS в SMSC, где он хранится.

SMSC запрашивает HLR, чтобы узнать, где находится мобильный телефон назначения, и пересылает сообщение в MSC назначения, если мобильный телефон назначения доступен.

Если мобильный телефон недоступен, сообщение сохраняется в текущем SMSC. В большинстве случаев, если мобильный телефон не доступен для доставки SMS, SMSC не повторяется. Вместо этого MSC назначения сообщает SMSC, когда мобильный телефон возвращается в зону действия. В отличие от USSD, обработка SMS – это операция хранения и пересылки.

SMS имеет срок действия, в течение которого он будет ожидать, пока мобильный телефон назначения не станет доступным. По истечении этого времени SMSC удалит сообщение. Срок действия может быть установлен пользователем.

Сотовый подход

При ограниченном частотном ресурсе сотовый принцип может обслуживать тысячи абонентов по доступной цене. В сотовой сети общая площадь делится на более мелкие области, называемые «ячейками». Каждая ячейка может охватывать ограниченное количество абонентов мобильной связи в пределах своих границ. Каждая ячейка может иметь базовую станцию ​​с несколькими радиочастотными каналами.

Частоты, используемые в данной области ячейки, будут одновременно повторно использоваться в другой ячейке, которая географически разделена. Например, можно рассмотреть типичный шаблон из семи ячеек.

Общие доступные частотные ресурсы разделены на семь частей, каждая часть состоит из нескольких радиоканалов и выделена ячейке сотовой связи. В группе из 7 ячеек доступный частотный спектр расходуется полностью. Те же семь наборов частот можно использовать после определенного расстояния.

Группа ячеек, где доступный частотный спектр полностью используется, называется кластером ячеек.

Две соты, имеющие одинаковый номер в соседнем кластере, используют один и тот же набор радиочастотных каналов и, следовательно, называются «сотами совмещенного канала». Расстояние между сотами, использующими одну и ту же частоту, должно быть достаточным для поддержания помех в совмещенном канале (co-chl) до приемлемого уровня. Следовательно, сотовые системы ограничены помехами в совмещенном канале.

Следовательно, клеточный принцип позволяет следующее.

• Более эффективное использование доступного ограниченного источника RF.

• Изготовление каждого терминала абонентского терминала в пределах региона с одинаковым набором каналов, чтобы любой мобильный телефон можно было использовать в любом месте в пределах региона.

Более эффективное использование доступного ограниченного источника RF.

Изготовление каждого терминала абонентского терминала в пределах региона с одинаковым набором каналов, чтобы любой мобильный телефон можно было использовать в любом месте в пределах региона.

Суть технологии

Переход мобильных операторов на UMTS позволил улучшить скорость связи, повысить функциональность и количество услуг.

Для абонентов нововведение предоставило такие преимущества:

• Высокая скорость доступа к Интернету. В отличие от 2G, обеспечивающего прослушивание музыки, просмотр текста и изображений, новое поколение даёт возможность просмотра видео с разрешением 480p. Максимальная скорость соответствует требованиям для видео в формате HD (720p). Для просмотра FullHD понадобится выбирать уже более современные технологии.
• Улучшение качества сигнала. Вероятность того, что связь оборвётся, в несколько раз ниже, чем при использовании GSM.
• Повышенная безопасность. Риск перехвата данных меньше, чем у связи 2G – при прослушивании возможные злоумышленники услышать только шум.
• Снижение энергопотребления смартфонов и планшетов. Расстояние до передающей информацию вышки меньше, чем для GSM, поэтому мобильное устройство намного дольше работает на одном заряде аккумулятора.

Мобильным операторам связь UMTS позволила унифицировать разнообразные системы беспроводного доступа и увеличить ассортимент предложений для своих клиентов.

У компаний, которые ввели в список своих услуг новую технологию, получилось переманить часть клиентов у отстающих в этой области конкурентов. Хотя для перехода на 3G понадобились дополнительные капитальные вложения на модернизацию старых вышек и установку новых.

Недостатки здесь  тоже есть. Несмотря на необходимость таких систем для большинства пользователей, зона покрытия UMTS значительно меньше по сравнению с 2G. Так, отправляясь в отдалённые от центра России регионы, можно попасть в такие районы, где отсутствует поддержка 3G при наличии 2G.

В Европе разницы практически нет – если не считать страны Скандинавского полуострова, покрытие 3G и 4G практически стопроцентное.

Сценарий обновления местоположения

В следующем сценарии обновления местоположения предполагается, что MS входит в новую область местоположения, которая находится под контролем другого VLR (называемого «новым VLR»), чем та, где MS в настоящее время зарегистрирована (упоминается как “старый VLR”). На следующей диаграмме показаны шаги сценария обновления мобильного местоположения.

MS входит в новую область ячейки, прослушивает идентификатор области местоположения (LAI), передаваемый по широковещательному каналу (BCCH), и сравнивает этот LAI с последним LAI (сохраненным в SIM), представляющим последнюю область, где было зарегистрировано мобильное устройство. ,

• MS обнаруживает, что она вошла в новую область местоположения, и передает сообщение запроса канала по каналу произвольного доступа (RACH).

• Как только BSS принимает сообщение запроса канала, она выделяет автономный выделенный канал управления (SDCCH) и направляет эту информацию о назначении канала в MS по каналу предоставления доступа (AGCH). Именно через SDCCH MS будет связываться с BSS и MSC.

• MS передает сообщение запроса обновления местоположения в BSS по SDCCH. В это сообщение включены идентификатор временного мобильного абонента MS (TMSI) и старый абонент области расположения (старый LAI). MS может идентифицировать себя либо со своим IMSI, либо с TMSI. В этом примере мы будем предполагать, что мобильный телефон предоставил TMSI. BSS пересылает сообщение запроса на обновление местоположения в MSC.

• VLR анализирует LAI, предоставленный в сообщении, и определяет, что полученный TMSI связан с другим VLR (старым VLR). Чтобы приступить к регистрации, необходимо определить IMSI MS. Новый VLR получает идентификатор старого VLR, используя полученный LAI, предоставленный в сообщении запроса на обновление местоположения. Он также просит старый VLR предоставить IMSI для конкретного TMSI.

• Сценарий обновления-обновления HLR / VLR – это точка, в которой мы готовы сообщить HLR о том, что MS находится под контролем нового VLR и что MS может быть отменена из старого VLR. Этапы обновления фазы HLR / VLR:

  • Новый VLR отправляет сообщение в HLR, информируя его о том, что данный IMSI изменил местоположения и может быть достигнуто путем маршрутизации всех входящих вызовов на адрес VLR, включенный в сообщение.

  • HLR запрашивает старый VLR удалить запись подписчика, связанную с данным IMSI. Запрос подтвержден.

  • HLR обновляет новый VLR с данными абонента (профиль клиента абонентов мобильной связи).

MS обнаруживает, что она вошла в новую область местоположения, и передает сообщение запроса канала по каналу произвольного доступа (RACH).

Как только BSS принимает сообщение запроса канала, она выделяет автономный выделенный канал управления (SDCCH) и направляет эту информацию о назначении канала в MS по каналу предоставления доступа (AGCH). Именно через SDCCH MS будет связываться с BSS и MSC.

MS передает сообщение запроса обновления местоположения в BSS по SDCCH. В это сообщение включены идентификатор временного мобильного абонента MS (TMSI) и старый абонент области расположения (старый LAI). MS может идентифицировать себя либо со своим IMSI, либо с TMSI.

VLR анализирует LAI, предоставленный в сообщении, и определяет, что полученный TMSI связан с другим VLR (старым VLR). Чтобы приступить к регистрации, необходимо определить IMSI MS. Новый VLR получает идентификатор старого VLR, используя полученный LAI, предоставленный в сообщении запроса на обновление местоположения. Он также просит старый VLR предоставить IMSI для конкретного TMSI.

Сценарий обновления-обновления HLR / VLR – это точка, в которой мы готовы сообщить HLR о том, что MS находится под контролем нового VLR и что MS может быть отменена из старого VLR. Этапы обновления фазы HLR / VLR:

Новый VLR отправляет сообщение в HLR, информируя его о том, что данный IMSI изменил местоположения и может быть достигнуто путем маршрутизации всех входящих вызовов на адрес VLR, включенный в сообщение.

HLR запрашивает старый VLR удалить запись подписчика, связанную с данным IMSI. Запрос подтвержден.

HLR обновляет новый VLR с данными абонента (профиль клиента абонентов мобильной связи).

Улучшенная gtpv1-u

Только небольшое, но эффективное улучшение было применено к GTP-U, и для этого не было сочтено необходимым усиливать количество версий протокола. Таким образом, мы все еще ожидаем GTPv1-U, но, по крайней мере, это последняя версия Rel. 8.

Стек протоколов, по сути, такой же, как и для GTPv2-C, только с соответствующими названиями уровней и протоколов. Механизм расширения заголовка остается на месте; это позволяет вставить два элемента при необходимости.

• UDP-порт источника инициирующего сообщения (два октета);

• PDU PDU номер – относится к передаче характеристики без потерь; в этом случае пакеты данных должны быть пронумерованы в EPC (два октета).

UDP-порт источника инициирующего сообщения (два октета);

PDU PDU номер – относится к передаче характеристики без потерь; в этом случае пакеты данных должны быть пронумерованы в EPC (два октета).

Улучшение заключается в способности передавать «конечный рынок» в плоскости пользователя. Он используется в процедуре передачи обслуживания между eNodeB и дает указание на то, что путь активируется сразу после пакета данных, например, функция не является необходимой для предварительной версии 8, поскольку GTP-U не заканчивался в радиодоступе узел (то есть не в BS или NodeB) существует только несколько сообщений. GTPv1-U, и они перечислены в таблице выше.

Ясно, что на самом деле очень ограниченный тип передачи сигналов возможен через GTPv1-U (механизмы эха и маркировка конца). Единственное сообщение о том, что передача реальных пользовательских данных имеет тип 255, так называемое сообщение G-PDU; единственная часть информации, которую он несет, после заголовка – это исходный пакет данных от пользователя или внешнего оборудования PDN.

Не все экземпляры туннелей GTP-U перечислены в эталонной архитектуре (которая предназначена для захвата ассоциаций, которые больше не существуют между узлами сети); возможны временные тоннели –

• Между двумя обслуживающими GW, применимыми для передачи на основе S1, в случае, если услуга перемещена GW;

• Между двумя SGSN, соответствует предыдущему случаю, но в традиционной сети PS;

• Между двумя RNC, применимыми для перемещения RNC в сети 3G PS (никакого отношения к EPC, здесь упоминается только для полноты).

Между двумя обслуживающими GW, применимыми для передачи на основе S1, в случае, если услуга перемещена GW;

Между двумя SGSN, соответствует предыдущему случаю, но в традиционной сети PS;

Между двумя RNC, применимыми для перемещения RNC в сети 3G PS (никакого отношения к EPC, здесь упоминается только для полноты).

Шаги на этапе аутентификации

• Новый VLR отправляет запрос в HLR / AUC (Центр аутентификации), запрашивая «триплеты аутентификации» (RAND, SRES и Kc), доступные для указанного IMSI.

• AUC, используя IMSI, извлекает ключ аутентификации подписчиков (Ki). Затем AUC генерирует случайное число (RAND), применяет Ki и RAND как к алгоритму аутентификации (A3), так и к ключу шифрования, алгоритм генерации (A8) для создать подписанный ответ аутентификации (SRES) и ключ шифрования (Kc). AUC затем возвращает триплет аутентификации: RAND, SRES и Kc в новый VLR.

• MSC / VLR сохраняет два параметра Kc и SRES для последующего использования, а затем отправляет сообщение в MS. MS считывает свой ключ аутентификации (Ki) с SIM-карты, применяет принятое случайное число (RAND) и Ki как к своему алгоритму аутентификации (A3), так и к алгоритму генерации ключа шифрования (A8), чтобы создать ответ с подписью аутентификации (SRES) и шифр ключ (Kc). MS сохраняет Kc на потом и будет использовать Kc, когда получит команду для шифрования канала.

• MS возвращает сгенерированный SRES в MSC / VLR. VLR сравнивает SRES, возвращенный от MS, с ожидаемым SRES, полученным ранее от AUC. Если равен, мобильный телефон проходит аутентификацию. Если неравенство, все действия сигнализации будут прерваны. В этом случае мы будем предполагать, что аутентификация пройдена.

Новый VLR отправляет запрос в HLR / AUC (Центр аутентификации), запрашивая «триплеты аутентификации» (RAND, SRES и Kc), доступные для указанного IMSI.

AUC, используя IMSI, извлекает ключ аутентификации подписчиков (Ki). Затем AUC генерирует случайное число (RAND), применяет Ki и RAND как к алгоритму аутентификации (A3), так и к ключу шифрования, алгоритм генерации (A8) для создать подписанный ответ аутентификации (SRES) и ключ шифрования (Kc). AUC затем возвращает триплет аутентификации: RAND, SRES и Kc в новый VLR.

MSC / VLR сохраняет два параметра Kc и SRES для последующего использования, а затем отправляет сообщение в MS. MS считывает свой ключ аутентификации (Ki) с SIM-карты, применяет принятое случайное число (RAND) и Ki как к своему алгоритму аутентификации (A3), так и к алгоритму генерации ключа шифрования (A8), чтобы создать ответ с подписью аутентификации (SRES)

MS возвращает сгенерированный SRES в MSC / VLR. VLR сравнивает SRES, возвращенный от MS, с ожидаемым SRES, полученным ранее от AUC. Если равен, мобильный телефон проходит аутентификацию. Если неравенство, все действия сигнализации будут прерваны. В этом случае мы будем предполагать, что аутентификация пройдена.