PS-домен

Дополнение к Релизу 99, реализуемое в будущих версиях

мультимедийная подсистема

Релиз 99 т

Рис. 9.5. Развитие архитектуры сети UMTS

S-домен

Будущая архитектура UMTS

мультимедийная подсистема

Вне11Гйяя IP-сеть

Рис. 9.6. Будущее развитие сетевой архитектуры UMTS

дийной IP-подсистемой. Основные требования R4, R5 включают: совместимость с R99, дополнение мультимедийными услугами, основанными на IP-протоколах, обеспечение высокой эффективности IP-телефонии для мультимедийных услуг.

Подсистема базовой сети, обеспечивающая передачу данных с коммутацией каналов, должна поддерживать и предоставлять 100%-ную совместимость с CS-доменом базовой сети, определенной R99. PS-домен должен поддерживать IP-протокол, а также предоставлять возможность модернизации подсистемы пакетной коммутации базовой сети для обеспечения мультимедийных услуг. Дополнительные IP-подсистемы должны предоставлять новые услуги мультимедиа, чтобы дополнить существующий набор услуг, обеспечиваемый CS-доменом.

Целью дальнейшего развития сетевой архитектуры системы UMTS является создание интегрированной сетевой платформы, базирую-

щейся на принципах пакетной коммутации каналов, а целью дальнейшего развития предоставляемых услуг должны быть переход большинства пользователей к услугам IP-мультимедиа и возможность доступа к этим услугам за пределами сетей UMTS.

Будущее развитие сетевой архитектура системы UMTS представлено на рис. 9.6.

9.6. Особенности построения сети радиодоступа UTRAN ,

Архитектура наземной сети радиодоступа UMTS (UMTS Terrestrial Radio Access Networit, UTRAN). Сеть радиодоступа UTRAN, управление которой осуществляется интегрированной системой упэав-ления, включает в себя совокупность технических и программных средств (рис. 9.7):

- базовые станции, называемые узлами В, по терминологии 3GPP (Node В);

- техническое оборудование соты (антенны, блоки питания и др.);

- контроллеры сети радиодоступа (Radio Network Controller, RNC);

- программное обеспечение UTRAN (радиосети и BS);

- систему эксплуатации сети радиодоступа.

Четыре главных интерфейса в сети радиодоступа 3G RAN:

- lu - интерфейс между RNC и базовой сетью;

- Uu - интерфейс между абонентским оборудованием и базовыми станциями;

Базовая сеть (CN)

Контроллеры (RNC)q

! (if, -

М Р lur

Система управления сетью UMTS Модуль управления базовой сетью (CN)

Модуль управления сетью радиодоступа (RAN)

Абонентское оборудование (UE)

БС 3g

Сеть радиодоступа (RAN)

Рис. 9.7. Управление сетью UTRAN

3G-MSC/VLR

Базовая сеть

3G-SGSN

Рис. 9.8. Пример архитектуры UTRAN

- lur - интерфейс между контроллерами сети радиодоступа;

- lub - интерфейс между базовыми станциями и контроллерами сети радиодоступа.

Ключевые функции, осуществляемые ими:

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

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

- управление емкостью сети;

- контроль радиоизлучений и интерфейсных каналов.

С помощью интерфейса lu в сети UTRAN несколько подсистем радиодоступа (RNS) соединяются с базовой сетью (CN). Данный интерфейс предоставляет возможность логического выбора базовых сетей 3G с коммутацией каналов (CS) или с коммутацией пакетов (PS) на основе разделения на физическом уровне на:

- lu-CS - интерфейс для потока данных с коммутацией каналов, базирующийся на использовании транспортных протоколов ATM;

- lu-PS - интерфейс для потока данных с коммутацией пакетов, базирующийся предпочтительно на использовании транспортных протоколов IP.

Как показано на рис. 9.8, в зависимости от вида услуг связи 3G, определяющих используемые скорости передачи данных и, соответственно, принципы коммутации, RNS может взаимодействовать как с системой коммутации 3G-MSC, так и с 3G-SGSN.

Подсистема радиодоступа включает контроллеры сети радиодоступа (RNC) и одну или более BS (узлы В). BS подключаются к контроллеру радиосети с помощью интерфейса lub, и обеспечивают работу в режиме FDD или TDD или комбинированный режим работы.

Базовая сеть

-- lu

и: lur

УПассивная RNC (Drift RNC) -1-Обслуживающая RNC (Serving RNC)

~ ~ uowa

Рис. 9.9. Обслуживающая и пассивная RNC

Контроллер радиосети RNC обеспечивает хендовер и обмен служебной и сигнальной информацией с абонентским оборудованием (UE). Он совмещает функции соединения/разъединения и обеспечивает многообразие подключаемых BS (узлов В). Контроллеры радиосети взаимодействуют друг с другом через логический интерфейс lur. Интерфейс lur может быть обеспечен путем прямого соединения контроллеров радиосети или с использованием любой транспортной сети.

Передача информации в сети UTRAN обеспечивается с использованием интерфейса Uu рядом активных RNC, называемых обслуживающими (Serving RNC), через них осуществляется передача на абонентское оборудование не только служебной информации, но и трафика. Ряд RNC, не обслуживающих в данный момент МТ, называются пассивными (Drift RNC). Пассивная RNC не связана непосредственно с базовой сетью, однако, взаимодействуя с обслуживающей RNC, способна предоставить свой радиоресурс, когда это потребуется для установления соединения с UE. Кроме того, в целях обеспечения мак-роразнесенного приема между пассивной и обслуживающей RNC осуществляется обмен с использованием протокола iur. Данный механизм взаимодействия представлен на рис. 9.9.

Информационные коды и функции UTRAN. Специальные информационные коды контроллеров сети радиодоступа определяются оператором и устанавливаются в контроллере с помощью системы управления и обслуживания. Данные коды используются для обеспечения алгоритмов управления системой UMTS.

Управление доступом к сети. Абоненты 3G подключаются к сети UMTS на основе процедур системного доступа. Абонентский доступ к сети может быть осуществлен как с использованием абонентского оборудования, так и сетевого оборудования базовых станций.

Контроль допуска в сеть и перегрузки сети. Система контроля допуска к сети обеспечивает допуск новых абонентов в сеть и возможность создания новых линий связи, исходя из загрузки сети и состояния BS. Задача системы контроля допуска - избежать перегрузки

9.7.1. Каналы радиоинтерфейса WCDMA в линии вверх UE-BS

Выделенные транспортные каналы. Выделенный канал (Dedicated Ciiannel, DCH):

используется для передачи средних и больших объемов данных (данные реального масштаба времени: речь, видеосвязь, видеоигры);

используется для передачи управляющей информации более высоких уровней;

не используется для передачи данных с импульсным характером; используется расширяющий код для максимальной скорости передачи данных;

- скорость передачи данных может изменяться по кадрам;

- используется быстрое управление мощностью;

- используется мягкий хендовер;

- пользовательские данные транспортного канала передаются по выделенному физическому каналу данных (Dedicated Physical Data Channel, DPDCH); управляющая информация транспортного канала DCH передается по выделенному физическому каналу управления (Dedicated Physical Control Channel, DPCCH);

- требуется покрытие всей площади соты.

Мощность канала DPCCH всегда меньше мощности канала DPDCH, когда по каналу DPDCH передаются данные. В табл. 9.2 показаны типовые разности в мощности каналов DPCCH и DPDCH для услуг разных кпассов в предположении об одинаковом требуемом отношении сигнал/помеха для всех скоростей передачи данных.

Принимаемая мощность канала DPCCH выше для более скоростных услуг. Чем выше мощность канала DPCCH, тем более точно можно оценить характеристики канала для приема DPDCH и тем меньшее отношение сигнал/помеха требуется для обеспечения того же качества услуги.

Общие транспортные каналы.

Канал случайного доступа (Random Access Channel, RACH):

- используется для передачи управляющей информации МТ для запроса на установление соединения;

Таблица 9.2. Типовые разности в мощности каналов

сети. Система принимает решения на основе данных измерения уровня помех в сети, излучаемой мощности и наличия свободного ресурса в сети радиодоступа. Кроме того, система используется при первичном вхождении абонентов в сеть, измерении и обновлении уровня ошибок в канале RAB и обеспечении хендовера. Обслуживающий контроллер RNC осуществляет контроль допуска с использованием интерфейса lu.

Система контроля перегрузки отслеживает, определяет ситуации перегрузки сети и управляет ими. В случаях, когда система радиодоступа приближается к состоянию перегрузки или находится в состоянии перегрузки, а пользователи остаются подключенными, система перераспределяет в сети имеющиеся радиочастотные ресурсы, ограничивая качество обслуживания, и восстанавливает утраченные связи.

9.7. Радиоканалы сети радиодоступа UMTS

Использование кодового разделения каналов в радиоинтерфейсеI цифрового широкополосного стандарта, охватывающего Интернет, мультимедиа, видео и прочие высокоемкие приложения (Wideband Code Division Multiple Access, WCDMA) обуславливает необходимость детального рассмотрения организации соответствующих ка- налов этого радиоинтерфейса и их взаимодействия на сетевои уровне. Организация каналов WCDMA выполнена в виде каналов трех уровней: логических каналов, транспортных и физических кана лов. Исходя из этого деления, логические каналы определяют ти Г информации, которая передается в сети, транспортные каналы оп ределяют, каким образом преобразуется и осуществляется обме1 информацией, циркулирующей в логических каналах между элемен тами сети, а физические каналы представляют платформу радиоин тефейса, на которой осуществляется реальная передача сигнале! между абонентским оборудованием и базовыми станциями сети ра диодоступа UMTS.

В отличие от базовых станций, работающих с физическими канг лами, контроллеры сети радиодоступа RNC различают и работай только с транспортными каналами. Транспортные каналы перенос различную информацию по интерфейсу Uu путем использование] элементов физических каналов (радиосигналов) создаваемых мея МТ и BS сети. Логические каналы не являются реальными каналам]] как упомянутые выше, и организуются в сети для выполнения тех \лщ иных задач в требуемые моменты. Ниже приведено описание основ ных каналов радиоинтефейса WCDMA, используемых в линиях связи UE-BS и BS-UE.