У даній статті, я постараюся розповісти про архітектуру протоколу транспортної мережі на прикладі UMTS (Universal Mobile Telecommunications System), (Універсальна Система Мобільних Телекомунікацій) - це один із стандартів, що розробляється Європейським Інститутом Стандартів Телекомунікацій (ETSI) для впровадження 3G в Європі.
Транспортна мережа UMTS фактично являє собою окрему мережі всередині UMTS. Як спосіб передачі даних через повітряний простір використовується технологія W-CDMA.
Мережа доступу UTRAN повністю відповідає за радіоресурс W-CDMA. Мережа UTRAN здійснює адміністрування і управління власними мережевими елементами і створює канали радіодоступу, що дозволяють встановити свзяь між обладнанням користувачів UE і базової мережею CN через всю інфраструктуру UTRAN.
Рис 1.Архітектура UMTS.
UE складається з двох частин:
- рухоме обладнання (ME) - радіотермінал, який використовується для радіозв'язку через інтерфейс Uu;
- модуль ідентифікації абонента UMTS (USIM), що представляє собою інтелектуальну плату, яка служить ідентифікатором абонента, виконує алгоритм аутентифікації і шифрування і деякі дані про послуги, якими має право користуватися абонент, необхідні при користуванні терміналом.
UTRAN також складається з двох елементів:
- вузол B забезпечує передачу і прийом сигналів в одній або більше клітинок. Вузол B також відповідає за контроль рівня потужності по внутрішній петлі;
- контролер радіомережі (RNC) володіє і управляє радиоресурсами в своїй області (до неї підключені вузли B). RNС є точкою доступу до сервісу для всіх послуг, які UTRAN надає CN. наприклад, управління з'єднаннями з UE.
CN складається з п'яти частин:
- HLR (реєстр домашнього місцезнаходження, за місцем реєстрації) - це база даних, що поміщається в домашню систему абонента, яка зберігає в пам'яті основний примірник профілю обслуговування абонента;
- MSC / VLR - це комутатор (MSC) і база даних (VLR), які надають послуги з поточного розташування UE по комутації каналів (CS);
- GMSC - це комутатор в точці, де UMTS з'єднуються з зовнішніми мережами CS;
- функції SGSN зазвичай використовуються для послуг з комутацією пакетів (PS);
-GGSN - вузол функціонально близький до GMSC, але пов'язаний з наданням послуг PS.
Зовнішні мережі можна розділити на дві групи:
- мережі PS. Вони забезпечують з'єднання з комутацією пакетів даних. Одним із прикладів мережі PS служить Інтернет.
Функції управління здійснюються за допомогою чотирьох головних інтерфейсів:
Uu - інтерфейсу між абонентськими і базовими станціями (радіо інтерфейс);
lub - інтерфейсу між базовими станціями і контролерами;
lur - інтерфейсу між контролерами;
lu - інтерфейсу між контролерами і базової мережею
Тепер безпосередньо перейдемо до протоколів, а точніше в до їх архітектурі. Розглянемо модель протоколу для наземних інтерфейсів UTRAN. У UTRAN структура протоколу розроблена таким чином, що рівні і площині логічно залежать один від одного і, в разі потреби, частини структури протоколів можуть змінюватися в майбутньому без впливу на інші частини.
Структура протоколів містить два основних рівня, радіосетевой рівень (RNL), і транспортний мережевий рівень (TNL). У RNL, всі, хто має відношення до UTRAN функції видимі, в той час як TNL має справу з технологією траспортування, відібраної для використання в UTRAN але без специфічних змін для UTRAN. Загальна модель протоколу для інтерфейсів UTRAN показана на малюнку 2
Мал. 2 Загальна модель протоколу для інтерфейсів UTRAN.
Площина управління включає протокол рівня додатка (наприклад, частина мережевого додатки радіодоступу (RANAP) в Iu, частина додатка підсистеми радіомережі (RNSAP) в Iur і частина додатка вузла В (NBAP) в Iuy
Призначена для користувача інформація переноситься в призначеній для користувача площині. Призначена для користувача площину включає потік даних (потоки даних), канал передачі (канали) даних для потоку (потоків) даних.
Транспортна мережева площину управління переносить всі сигнали управління в межах транспортного рівня. Вона не включає інформацію радіосетевого рівня. Вона містить частину програми управління доступу до зв'язку (ALCAP), необхідну для установки транспортних каналів передачі (каналів передачі даних) для користувальницької площині. Вона також включає канал передачі сигналів, необхідний в ALCAP. Транспортна площину лежить між площиною управління і призначеної для користувача площиною. Доповнення транспортної площини в UTRAN дозволяє протоколу прикладного рівня в площині управління радіомережі бути повністю незалежним від технології, обраної для каналу передачі даних в призначеній для користувача площині.
У транспортній мережевий площині управління, транспортні канали передачі в призначеній для користувача площині регулюються таким чином. Протоколом рівня додатки подається сигнал в площину управління, який ініціює установку каналу передачі даних за допомогою протоколу ALCAP, специфічного для технології користувальницької площині. Незалежність площині управління і призначеної для користувача площині передбачає те, що подається сигнал ALCAP. ALCAP може не використовуватися для всіх типів односпрямованих каналів передачі даних. Якщо не відбувається подача сигналу ALCAP, в площині транспортного мережевого рівня немає необхідності. Така ситуація має місце при використанні попередньо конфігурованих каналів передачі даних. Також, протоколи ALCAP в транспортній мережевий площині управління не використовуються для установки сигнального Окана передачі для протоколу рівня додатки або ALCAP при роботі в режимі реального часу.
Iu, інтерфейс UTRAN-CN
Інтерфейс Iu з'єднує UTRAN c CN. Інтерфейс Iu є відкритим інтерфейсом, який ділить систему орієнтовану на радіозв'язок UTRAN і CN, яка оперує комутацією, маршрутизацією і управлінням сервісом.Первоначальной ідеєю при стандартизації була ідея розробити тільки один інтерфейс Iu, але потім було визнано, що повністю оптимізовані засоби передачі (транспортний протокол ) площині користувача для послуг CS і PS можуть бути отримані, якщо дозволені різні технології передачі. Отже, площина управління транспортною мережею буде різною. Однією з основних установок при проектуванні все ще залишається установка на те, що площину управління повинна бути однією і тією ж для Iu CS і Iu PS, і відмінності повинні бути мінімальними.
Структура протоколу для Iu CS
Загальна структура для Iu CS показана на рис. 3. Три площини в інтерфейсі Iu використовують спільні кошти передачі в режимі ATM, які використовуються для всіх площин. Фізичний рівень являє собою інтерфейс з фізичним середовищем: волоконно-оптичними кабелями, радіоканалом або мідним дротом. Реалізація на фізичному рівні може вибиратися з великого ряду таких стандартних наявних на сьогоднішній день технологій передачі, як, наприклад, SONET або E1.
Мал. 3. Структура протоколу Iu CS
Пакет протоколів площині управління інтерфейсу Iu CS
Пакет протоколів площині управління складається з RANAP. накладеного на протоколи широкосмугового SS7 (системи сигналізації №7). Застосовуються рівні в частині сигналізації при управлінні з'єднаннями (SCCP), в частині передачі повідомлень (MTP3-b) і SAAL-NNI (рівень адаптації сигналізації ATM для інтерфейсів мережу-мережу). Рівень адаптації сигналізації ATM для інтерфейсів мережу-мережу потім ділиться за функціями координації, що залежать від сервісу (SSCF), протокол, орієнтований на встановлення з'єднань в залежності від сервісу (SSCOP), і рівень 5 адаптації ATM (AAL5). Рівні SSCF і SSCOP спеціально розроблені для передачі сигналізації в мережах ATM і забезпечують такі функції, як управління з'єднаннями для сигналізації. Рівень 5 адаптації ATM (AAL5) використовується для сегментування даних в осередках ATM.
Пакет протоколів площині управління транспортною мережею для інтерфейсу Iu CS
Пакет протоколів для площині управління транспортною мережею складається з протоколу сигналізації для встановлення з'єднань AAL2 (Q.2630.1 і рівень адаптації Q.2150.1), накладеного на протоколи широкосмугового SS7. Застосовуються протоколи широкосмугового (BB) SS7, описані вище, але без рівня SCCP.