Ваш отзывЕще одним игроком па рынке технологий широкополосного доступа является семейство технологий, происходящее из сотовых сетей связи. Эти технологии занимают промежуточное положение. С одной стороны, формально они относятся к технологиям радиодоступа, которые рассматривались в разд. 3.6, поскольку в качестве среды передачи они используют радиоэфир. С другой стороны, в качестве основы для развертывания таких сетей используется существующая инфраструктура сотовых сетей, что роднит данный класс технических решений с рассмотренными проводными технологиями DSL , CATV и PLC . Кроме того, переход от технологии традиционных сотовых сетей, ориентированных на услуги телефонии, к технологии NGN придает этим технологиям свою специфику, так что они должны рассматриваться как отдельное явление и отдельный технически законченный компонент NGN . Развертывание сетей широкополосного доступа на базе сотовых сетей сохраняет все преимущества сетей радиодоступа (широкое проникновение, отсутствие капитальных затрат на абонентскую систему и пр.), более того, используются уже установленные базовые станции и существующая инфраструктура (системы авторизации, биллинга, AAA , сопряжение с сетями общего пользования и пр.), так что капитальные затраты при переходе к NGN составляют только расходы на модернизацию оборудования.
Вместе с тем передача высокоскоростного трафика NGN через сотовые сети пока очень сложна. Долгое время сотовые сети развивались
независимо от традиционных проводных сетей, так что архитектура, принципы построения и т.п. у сотовых сетей существенно отличаются от принятых в технологии NGN . Как следствие, технология доступа на основе сотовых сетей представляет собой отдельный технологический мир, живущий и развивающийся по своим законам. В кратком общем обзоре технологических решений NGN невозможно рассмотреть все нюансы этой технологии, можно лишь порекомендовать читателям ознакомится с монографиями [21-23], Здесь дадим самые общие сведения о развитии, сотовых сетей с точки зрения проблемы доступа. Изоляция технологии сотовых сетей привела к тому, что все обзоры, связывающие технологию сотовых сетей с пакетными сетями, всегда рассматривают проблему со стороны сотовых сетей, и никогда — со стороны NGN . Чаще всего идет речь об историческом развитии сотовых сетей, которое можно разделить условно на четыре поколения (рис. 3.24). Поколение 1 G — это первые опыты предоставления беспроводной сотовой связи. Сюда относятся стандарты AMPS , NTT , NMT и пр. Часто это поколение называют технологией аналоговых сотовых сетей. Поколение 2 G связывают с массовым внедрением сотовой связи, при этом требовалось решать вопросы конфиденциальности, эффективной загрузки спектра и пр. Это ознаменовалось переходом к цифровой технологии. В результате появились стандарты GSM , DAMPS , IS -95, PDC , PHS , CDMA . В процессе развития сетей этого поколения появились дополнительные услуги, связанные с передачей данных — GPRS , WAP , i - mode , EDGE , GERAN . Рис. 3.25. Скорость обмена данными в сетях сотовой связи на рынке Японии Переход к сетям третьего поколения 3 G знаменует переход к концепции NGN , так как здесь впервые было признано, что данные для пользователя важнее телефонного трафика. Как было показано в гл. 1, именно эта идея и лежит в основе идеологии NGN . В результате были разрабо
таны стандарты cdma 2000, W - CDMA , UMTS , 1МТ-2000, EV - DO , HSPDA и пр. Наконец, четвертое поколение 4 G связано с появлением широкополосных каналов и с использованием технологии IP в сотовых сетях. Таким образом, изучая технологии доступа NGN на основе сотовых сетей, следует уделить особое внимание технологиям 3 G и 4 G , впрочем и поколение 2,5 G также можно рассматривать как временные решения доступа. Следует подчеркнуть, что при всей сложности архитектуры сетей 3-го и 4-го поколений они представляют собой один из эффективных способов организации широкополосных сетей доступа. В качестве примера, доказывающего состоятельность сотовой технологии для NGN , на рис. 3.25 представлены данные о скоростях передачи на одного абонента на наиболее развитом в области информатизации рынке Японии. Как следует из рисунка, уже к началу 2003 г. сотовые технологии обеспечивали абонентам скорость более 2 Мбит/с, а к 2005 г. скорость увеличилась до 14 Мбит/с, составляя конкуренцию даже проводным технологиям доступа. Рассмотрим кратко упомянутые выше технологии, опуская проблематику сотовых сетей как не имеющую существенного отношения к нашему исследованию. Это даст возможность ориентироваться в сложном аире сотовой технологии и одновременно не утонуть в многочисленных технических подробностях. Технологии GPRS , EDGE , GERAN . Первый опыт передачи данных на основе сотовых сетей связан с применением технологии GPRS . Используя цифровую по сути природу сотовых сетей GSM , технология GPRS во многом напоминала решения ISDN . Так же, как и в технологии ISDN , целью GPRS стало обеспечение капала передачи данных абоненту сотовой сети без каких-либо дополнительных аналого-цифровых
Рис. 3.26. Архитектура сети GPRS
преобразований сигналов. Сотовый телефон в таком случае рассматривался как обычный цифровой телефон, обеспечивающий канал передачи данных на основе использования канальных интервалов, формируемых по протоколу GSM . Б результате GPRS позволила предоставить каналы сравнительно низкой скорости (от 9,6 до 14,4 кбит/с). Архитектура сети GSM , поддерживающей услуги GPRS , представлена на рис. 3.26. Особенностью GPRS как услуги сотовых сетей поколений 2 G -2,5 G явилось то, что ее внедрение не требовало реконструкции традиционной сети GSM . Мобильные телефоны, базовые станции ( BTS ), контроллеры базовых станций ( BSC ) остаются без изменений. Не меняется и традиционная инфраструктура предоставления телефонной связи ( NSS ), куда входят коммутаторы MSC и шлюзы доступа в сети общего пользования ( GMSC ). Вся инфраструктура контроля местоположения абонента, процедур роуминга, биллинга и пр. ( HLR / VLR , А u С. EIR и т.д.) требовала лишь самых незначительных модификаций. Добавляется только опорная сеть GPRS , показанная на рис. 3.26, как средство сопряжения с сетями на основе IP . В стандартах GPRS не указано, какой тип инфраструктуры NGN должен поддерживаться сегментом передачи данных. В современных сетях в основе инфраструктуры сегмента GPRS используется технология Ethernet .
Как показано на рис. 3.26, основными компонентами сегмента GPRS современной сотовой сети выступают узел предоставления услуг SGSN ( Serving GPRS Support Node ), шлюз с сетями NGN GGSN ( Gateway GPRS Support Node ) и несколько серверов предоставления услуг ( SG , LIG , DNS ). SGSN обеспечивает функционирование услуги GPRS , биллинг, объединение потоков данных IP и пр. GGSN позволяет сопрягать сег
мент GPRS сети мобильного оператора с сетями Рис. 3.27. Интерфейсы сети GSM/GPRS
NGN других операторов. SGSN и GGSN объединяются через инфраструктуру сети GPRS , которая представлена па рисунке коммутатором второго уровня. Серверы приложений выполняют различные функции, необходимые для эффективной работы абонентов в сети передачи данных. Сервер LIG обеспечивает функции СОРМ на сети GPRS , сервер DNS обеспечивает присвоение адресов IP . что облегчает работу пользователей GPRS с сетью Интернет и т.д. Развитие технологии GPRS привело к появлению стандартов этой ли и детализации описания интерфейсов системы 2,5 G , включая интерфейсы традиционной сотовой системы и сегмента GPRS (рис. 3.27). 3 результате стандартизации технология GPRS получила распространение на сетях практически всех мобильных операторов и постепенно начала завоевывать рынок передачи данных. Несмотря на то что технология GPRS позволила решить проблему передачи данных в сетях сотовой связи, объем передаваемых данных, допускаемый этой технологией, оказался недостаточным для ее конкурентоспособности на рынке услуг NGN . По этой причине стандарты GPRS получили дальнейшее развитие в концепции EDGE ( Enhanced Data rates for Global / GSM Evolution ), которая позволила увеличить скорость передачи данных в сетях GSM до 60 кбит/с. Объединение технологий EDGE и традиционных сетей GSM привело к появлению концепции GERAN ( GSM / EDGE Radio Access Network ), где впервые в теории построения сотовых сетей было использовано понятие сети доступа. Архитектура сети GERAN (рис. 3.28) унаследовала общие черты технологии GPRS , хотя формально были приняты новые значения и новые спецификации интерфейсов. Технология GERAN легла в основу общей для всего мира концепции универсальной мобильной связи ( UMTS ) и получила широкое распространение в странах, где поддерживается стандарт GSM . Но несмотря на это уже к началу XXI века стало понятно, что в существующем виде эта технология едва ли сможет конкурировать с другими технологиями доступа в сетях NGN . Скорость, предоставляемая абонентам GERAN оказалась сопоставимой разве что со скоростью современных проводных модемов. По этой причине начался поиск новых решений, который привел к появлению концепции сотовых сетей поколения 3 G и формированию новой концепции IMT -2000. Технологии cdma 2000, EV - DO . Параллельно с развитием сетей стандарта GSM создавалась альтернативная технология на основе систем с кодовым разделением каналов ( CDMA ). Эта технология в основном развивалась в странах Азии. Первоначально технология CDMA напоминала сети GSM поколения 2 G , так как, подобно GSM , в ее основу были положены принципы цифровой передачи данных. Однако скорость передачи данных в системах CDMA оказалась выше GPRS и составила несколько сот кбит/с. Существенную роль в развитии технологии CDMA сыграл стандарт cdma 2000, который предусматривал передачу сигналов в диапазоне старых аналоговых сотовых сетей стандартов AMPS , NMT и IS -95 (рис. 3.29). В результате производители оборудования CDMA выступили с идеей перевооружения операторов NMT новыми системами связи. Ставка была сделана не только на конкуренцию с сетями GSM . но и на предоставление высокоскоростных каналов передачи данных.
Рис. 3.29. Эволюция стандарта cdma 2000
Уже в первых реализациях сетей CDMA ( cdma 2000 lxRTT ) пользователи получили возможность доступа со скоростью 153 кбит/с, а в последующих версиях этого же стандарта скорость была увеличена до 307 кбит/с. При этом сохранялась зона покрытия, созданная операторами NМТ, так как для технологии cdma 2000 использовались существующие мачты и базовые станции. Это произвело настоящий фурор технологии CDMA на рынке услуг передачи данных. Теперь для подключения к Интернету оказалось достаточным купить небольшую приставку на основе карты PCMCIA в ноутбук и работать в любой точке города с достаточно высокой скоростью. Стандарт cdma 2000 и соответствующая спецификация его интерфейсов представляются слишком сложными для описания в настоящей монографии. Но архитектура сети cdma 2000 во многом напоминает архитектуру сети GPRS (рис. 3.30). Здесь можно видеть разделение сети на две части, одна из которых взаимодействует с традиционными телефонными сетями через систему ОКС №7, а другая непосредственно подключается к сети IP через контроллер PDSN . Д
альнейшее развитие стандарта cdma 2000 шло по пути увеличения скорости передачи данных. В новой версии стандарта cdma 2000 lxEV - DO ( DO расшифровывается как Data Only и означает, что данная технология предполагает предоставление только услуг передачи данных) предлагается организация асимметричного доступа. От абонента к се
ти скорость передачи составляет 153 кбит/с, от сети к абоненту — до 2,4 Мбит/с. EV - DO стал первым серьезным шагом сотовых операторов к технологии NGN . Последующее развитие стандарта cdma 2000 lxEV - DV ( DV — Da а Voice , т.е. передача и данных, и речи) предусматривает уже скорость в 3,09 Мбит/с по линии «вниз».
Технология UMTS . Вызов технологии CDMA был принят операторами и разработчиками технологии GSM . Они также стали перестраивать стандарты и протоколы современных сетей GSM , приводя их к новой концепции сетей третьего поколения (3 G ). Архитектура сети UMTS версии 4 (рис. 3.31,а) почти не отличалась от архитектуры сетей GPRS хотя в ней повились универсальные терминалы пользователя ( UE ), которые работали па основе протокола IP и обеспечивали высокую скорость доступа. Новая, пятая, версия стандарта (рис, 3.31,6) предусматривает отказ от сегментов традиционной сотовой связи и перевод всей сотовой связи на формат передачи данных на основе IP .
Технология UMTS предусматривает три варианта доступа абонентов в сети с разными скоростями: основной - 144 кбит/с. расширенной — 384 кбит/с и со скоростью для узлов доступа ( hot - spot ) 2 Мбит/с. В последнем варианте подразумевается постепенная конвергенция между сетями 3 G и современными сетями радиодоступа. В технологии UMTS предусматриваются симметричный и асимметричный доступ, определенная политика в области контроля качества ( QoS ), дифференциальная политика авторизации и биллинга пользователей и пр. Это роднит технологию UMTS с современными технологиями радиодоступа. В то же время традиционные для сотовых сетей связи функции поддержки мобильности абонентов, работы через портативные терминалы, роуминга и пр. дают технологии UMTS дополнительные преимущества в качестве технологии доступа NGN . Так же как технология cdma 2000 приходит на сети аналоговой сотовой связи, так технология UMTS базируется на уже развернутых сетях GSM , что обеспечивает этой технологии быстрое проникновение на рынок и существенную зону покрытия территории современных городов. Концепция IMT -2000. В современных сетях сотовой связи бурно идет процесс конвергенции, связанный с развитием новых технологий широкополосных сетей доступа. В настоящее время под эгидой ITU - T была разработана концепция широкополосных сетей доступа на основе сотовых технологий, получившая название IMT -2000. Она не является какой-то новой технологией доступа, скорее это концепция системы сотовой связи 4 G . По замыслу создателей, в сети IMT -2000 пользователь может получить любой тип широкополосного доступа, сохраняя при этом традиционные для мобильных операторов преимущества сотовой связи. Основными чертами технологии сотовых сетей поколения 4 G являются:
- высокая скорость передачи, достаточная для предоставления услуг Triple Play ;
- интеграция в рамках единой сети внутриофисных радиосетей и вне-офисных сетей;
- возможность организации симметричного и асимметричного доступа;
- предоставление услуг с коммутацией каналов и коммутацией пакетов;
- повышение эффективности использования радиочастотного спектра;
- обеспечение качества телефонной связи на уровне проводных сетей;
- обеспечение глобального роуминга абонентов во всем мире;
- поддержка мультисервисной работы абонента, в первую очередь для обеспечения ему услуг Triple Play .
Рис. 3.32. Объединение высокоскоростных технологий сотовой сети в единую концепцию IMT -2000 Для выполнения этих функций было предложено объединить в рамках концепции IMT -2000 все существующие в настоящее время технологии широкополосного доступа в сотовых сетях. Помимо рассмотренных выше технологий cdma 2000 и UMTS , в концепцию IMT -2000 были включены новые ответвления технологии UMTS — UMTS TDD и TD - SCDMA , работающие на основе кодово-временного разделения каналов, технология сверхширокополосного CDMA — UWC -136 и, дополнительно, технология широкополосного DECT (рис. 3.32). Развитие сотовых сетей поколений 3 G и 4 G по замыслу создателей концепции IMT -2000 должно дополнить многообразие решений в области широкополосного доступа NGN . Но следует отметить, что привнесение специфики NGN в довольно сложный в технологическом отношении мир сотовых сетей сделало технологии IMT -2000 очень сложными и громоздкими. В качестве иллюстрации на рис. 3.33 представлена архитектура современных сетей 3 G с указанием интерфейсов, которые существуют в разных элементах сетей третьего поколения. Уже сейчас только узкий круг профессионалов может исследовать принципы работы таких сетей. С развитием концепции IMT -2000 ситуация еще более усложнится. Все это делает технологию доступа на основе сотовых сетей довольно спорной. Как следствие, практическое внедрение соответствующих концепций идет медленно. Процесс интеграции в рамках IMT -2000 пока обозначен только на бумаге. Развитие сетей поколения 3 G идет довольно медленно во всем мире. Тем не менее отказывать системам сотовой связи в месте в будущем мире NGN стратегически неправильно. Эти технологии обязательно будут развиваться и могут изменить характер развития сетей NGN . Такие положительные стороны, как использование существующих сотовых сетей в качестве инфраструктуры сети доступа и решенный вопрос с роумингом и мобильностью абонентов сети, делают технологии IMT -2000 очень привлекательными. Поэтому уже сейчас понятно, что в будущем эти технологии дадут свой ресурс значительной части пользователей NGN .
Рубрика:
