Применение цифровых систем коммутации в сетях связи с подвижными объектами презентация

Содержание

PLMN Public Land Mobile Network Сети связи общего пользования наземных подвижных объектов

Слайд 1Применение цифровых систем коммутации в сетях связи с подвижными объектами
Ромашова

Татьяна Ивановна

Слайд 2PLMN

Public Land Mobile Network

Сети связи общего пользования наземных подвижных объектов


Слайд 3ВИДЫ ПОДВИЖНОЙ СВЯЗИ
1 – Транковая связь (Trunking)
2 – Персональный радиовызов (поисковая

связь, или paging)
3 – Мобильная спутниковая связь
4 – WLL Беспроводный (бесшнуровой) телефон (в основном – DECT)
5 – Система PHS – сочетание технологий WLL и сотовой связи, использование микро– и пикосот.
6 – Сотовая связь

Слайд 4
Все виды подвижной связи используют радиоканалы в сети абонентского доступа. Величина

зоны радио-покрытия зависит от рельефа местности, застройки населенного пункта, высоты поднятия антенны, мощности приемопередающей радиостанции.

Слайд 5Общая структура ССПО
Центр коммутации подвижной связи
Телефонная сеть общего пользования
Сота
(ячейка)
Базовая приемпередающая радиостанция
Мобильная

станция

Слайд 6ПРЕИМУЩЕСТВА ССПО
Мобильная связь освобождает абонента от присутствия в строго определенном

месте при проведении сеанса связи, что позволяет ему получать услуги связи в любой точке в пределах зоны действия наземных или спутниковых сетей.
Благодаря прогрессу в технологии производства средств связи созданы малогабаритные универсальные абонентские терминалы, сопряженные с персональным микрокомпьютером и имеющие интерфейсы для подключения к сетям подвижной связи всех действующих стандартов.

Слайд 7Особенности PLMN
1

Абонент мобильной связи подключен к сети PLMN.
Абонент фиксированной связи подключен

к станции.


Слайд 8Особенности PLMN

2

Абонентская двухпроводная физическая линия заменена на радиоканал.


Слайд 93 Фиксированная абонентская линия закрепляется за абонентом на длительное время (постоянно).

Использование фиксированных АЛ низкое: 0,15 − 0,20 Эрл − это максимальная нагрузка, означающая, что линия занята в среднем в течение часа не более 15−20% времени.

Слайд 10Особенности PLMN
4

Радиоканал предоставляется абоненту только на время сеанса связи и является

линией высокого исполь-зования, т.к. может предоставляться в пользование разным абонентам.
Удельная нагрузка радиоканала в среднем составляет 0,7 – 0,8 Эрл



Слайд 11Особенности PLMN
5

Число фиксированных абонентских линий на стационарной сети определяется числом

абонентов.
Число радиоканалов на ССПО определяется нагрузкой, создаваемой мобильными абонентами.



Слайд 12МЕТОДЫ МНОЖЕСТВЕННОГО (МНОГОСТАНЦИОННОГО) ДОСТУПА
FDMA – частотное разделение каналов. Каждому абоненту

на время пользования связью выделяется один частотный радиоканал.
В зависимости от стандарта ширина частотного радиоканала составляет от 3,8 до 25 кГц.

Слайд 13МЕТОДЫ МНОЖЕСТВЕННОГО (МНОГОСТАНЦИОННОГО) ДОСТУПА
TDMA – временное разделение каналов. Частотный радиоканал

делится по времени на несколько частей (Time−slot) и по очереди предоставляется в пользование нескольким абонентам.
Количество Time−slot в радио-канале определяется стандартом.


Слайд 14МЕТОДЫ МНОЖЕСТВЕННОГО (МНОГОСТАНЦИОННОГО) ДОСТУПА
CDMA – кодовое разделение каналов с использованием

технологии коммутацией пакетов.
Применяются так называемые шумоподобные и хаосоподобные спектры частот, предоставляемые одновременно для множества абонентов.

Слайд 15МЕТОДЫ МНОЖЕСТВЕННОГО (МНОГОСТАНЦИОННОГО) ДОСТУПА
В одной полосе частот одновременно присутствуют до

50 абонентов.
У каждого абонента используется индивидуальный код в заголовке сообщения. Это позволяет в широкополосном спектре передавать множество сигналов, которые не мешают друг другу.


Слайд 16МЕТОДЫ МНОЖЕСТВЕННОГО (МНОГОСТАНЦИОННОГО) ДОСТУПА
На приемной стороне по заранее известному алгоритму

устраняются шумы и выделяются пользовательские сигналы.


Слайд 17Особенности усложнения радиодоступа на ССПО
Сложность оконечных абонентских устройств.
MS представляет

собой миникомпьютер,
выполняющий логические функции.
Интерфейс "пользователь – сеть" также более сложен, чем АМ в стационарном УК.
Нагрузка, исходящая от абонента: Речевая нагрузка незначительно изменяется по сравнению со стационарным абонентом. Сильно увеличивается нагрузка по передаче сигнальной информации.
Необходимость хранения данных об абонентах в выделенных специализированных базах данных.
Усложнен процесс установления соединений за счет усложнения протоколов сигнализации.

Слайд 18Этапы развития ССПО


Слайд 191G – аналоговые системы мобильной связи
Поколение 1G систем сотовой связи основано

на технологии коммутации каналов с использованием частотного разделения каналов FDMA.

2. По радиоинтерфейсу речь абонента передаётся в аналоговой форме.

3. Сигнализация по радиоинтерфейсу – низкоскоростная.


Слайд 20Недостатки 1G:
Отсутствие защиты от прослушивания.
2. Низкое использование радиочастотных ресурсов.
3. Отсутствие в

стандарте 1G системы сигнализации SS7.
4. Несовместимость национальных стандартов.


Слайд 212G – цифровые системы мобильной связи
Поколение 2G систем сотовой связи основано

на технологии коммутации каналов с использованием технологий разделения каналов TDMA/FDMA, CDMA.
Расширен спектр приложений сотовой связи дополнительными услугами при передаче речи и услугами низкоскоростной передачи данных.


Слайд 222G – цифровые системы мобильной связи
3. Интерфейсы систем 2G основаны на

системе сигнализации SS7 (ОКС7).

4. Стандарты 2G дополнены элементами GPRS и MMS, обеспечивающими переход к универсальному стандарту UMTS.


Слайд 233G – универсальные системы мобильной связи
1. Совместное использование технологий коммутации каналов

и коммутации пакетов.
2. Поддержка услуг мультимедиа.
3. Применение технологий разделения каналов TDMA/FDMA, CDMA.
4. Использование медиа- и сигнальных шлюзов.
5. Совместимость с технологией NGN-IMS.


Слайд 243G – универсальные системы мобильной связи
6. Расширенный спектр услуг:
- высококачественная

передача речи
- скоростной доступ в Интернет
- обмен мультимедийными сообщениями MMS
- передача видео, музыки, фильмов, ТВ-программ
- видеоконференции
- оплата покупок с использованием MS
- телепрезентации
- групповые электронные игры
и др.


Слайд 25Иллюстрация плавного перехода к сетям 3G


Слайд 26Структура аналоговой ССПО
Центр коммутации подвижной связи
Телефонная сеть общего пользования
Цифровая сеть интегрального

обслуживания

Сеть передачи данных

Базовая приемопередающая радиостанция

Мобильная станция

Аналоговый радиоканал

Гостевой регистр

Домашний регистр


Слайд 27 МТХ − это цифровая АТС со специальным ПО и

изме-нённым составом оборудова-ния абонентского доступа. BS связана с МТХ провод-ными линиями по внутри-системному интерфейсу.

Слайд 28 Выход на PSTN (ТФОП) осуществляется с учетом типа встречного оборудования.

База данных (VLR, HLR) является индивидуальной для каждого МТХ.

Слайд 29Недостатки аналоговой ССПО
1. Наличие встроенного в МТХ контроллера базовых станций, выполняющего

функции радио-интерфейса, не свойственные телефонным станциям.
2. Не поддерживает функции ОКС7.

Слайд 30Недостатки аналоговой ССПО
3. Стык с ТФОП должен учитывать тип встречной станции

с т.з. сигнализации, что означает наличие на МТХ разнотипного сетевого оборудования.
4. База данных индивидуальна для каждого МТХ. Если у оператора сотовой связи имеется несколько МТХ, то сильно усложняется поиск абонентских данных.



Слайд 31Структура цифровой ССПО
Центр коммутации подвижной связи
Контроллер базовых станций
Базовая приемпередающая радиостанция
Цифровой радиоканал
Транзитный

шлюз

Домашний регистр

Гостевой регистр


Слайд 32Радиоканал на участке BS − MS является цифровым.


Слайд 33BS не связана непосредственно с МSC. Эта связь осуществляется через

контроллер базовых станций BSC, выполняющий функции радиоинтерфейса и содержащий транскодер ТС, обеспечивающий согласование физических, электрических и временных параметров сигналов, поступающих с MSC (64 Кбит/с) с такими же параметрами сигналов в радиоинтерфейсе (13 Кбит/с).

Слайд 34BSC связан с MSC проводными средствами связи цифровыми потоками различных форматов


(Е1, Е2, STM1 и др.) с использованием системы сигнализации №7.

Слайд 35Выход на PSTN (ТФОП) осуществляется через транзитный шлюз GMSC (CGW), предназначенный

для стыковки с оборудованием ТФОП различных типов и различных протоколов сигнализации.

Слайд 36Наличие шлюза позволяет иметь на MSC сетевое оборудование одного типа, не

учитывающее тип встречного оборудования. Тем самым сокращается время установления соединения, более эффективно используются ресурсы УУ и тем же самым объёмом оборудования можно обработать бóльший трафик.

Слайд 37База данных (VLR, HLR) на цифровой ССПО разделена:

визитный регистр VLR

организуется для каждого МSC,

домашний регистр HLR является общим для всей сети одного оператора сотовой связи и организуется на GMSC.

Слайд 38Выход на PSTN (ТФОП) осуществляется через транзитный шлюз GMSC (CGW), предназначенный

для стыковки с оборудованием ТФОП различных типов и различных протоколов сигнализации.

Слайд 39Наличие шлюза позволяет иметь на MSC сетевое оборудование одного типа.
Тем

самым сокращается время установления соединения, более эффективно используются ресурсы УУ и тем же самым объемом оборудования можно обработать бóльший трафик.

Слайд 40Сравнительные характеристики некоторых стандартов ССПО


Слайд 41 Соотношение сигнал/шум влияет на качество передаваемой информации:

− Для передачи данных −

достоверность;
− Для речевого канала − громкость, разборчивость, естественность речи, отсутствие помех.

Слайд 42ОСОБЕННОСТИ ССПО − handover

HANDOVER (эстафетная передача обслуживания, переключение) – процедура, обеспечивающая

переключение вызова на более качественный радиоканал.
Базовая станция, находящаяся примерно в центре соты, обслуживает всех подвижных абонентов в пределах своей соты.


Слайд 43ОСОБЕННОСТИ ССПО − handover
Во время движения абонента может быть:
а) нарушено

качество обслуживания вызовов из–за понижения уровня пользовательского сигнала (как внутри соты, так и за её пределами)
б) нарушен баланс нагрузки в MSC из–за чрезмерного скопления абонентов в одном месте.


Слайд 44ОСОБЕННОСТИ ССПО − handover
Обязательным условием передачи обслуживания из одной соты в

другую является более высокое качество канала связи во второй соте по сравнению с первой.
Качество канала связи постоянно измеряется подвижной станцией. Результаты измерений по каналам управления передаются через базовую станцию в BSC и далее в MSC, где принимается решение о запуске процедуры HANDOVER.


Слайд 454 варианта handover
1 вариант

Переключение внутри соты при снижении уровня пользовательского сигнала.


Эта операция выполняется контроллером базовых станций BSC без участия коммутационного оборудования MSC, который только уведомляется о произведённой операции.



Слайд 464 варианта handover
2 вариант

Переключение в разных сотах, но в зоне обслуживания

одного BSC одного MSC.
В этом случае в коммутационном оборудовании MSC может быть установлено новое соединение через ЦКП.



Слайд 474 варианта handover
3 вариант

Переключение в разных сотах, в зонах обслуживания разных

BSC одного MSC.
В этом случае в коммутационном оборудовании обязательно выполняется переключение на новое соединение через ЦКП.


Слайд 484 варианта handover
4 вариант

Переключение в разных MSC. Полностью меняется схема маршрутизации

вызова.
Самым сложным алгоритмом handover с технической точки зрения является 4−ый вариант.


Слайд 49ОСОБЕННОСТИ ССПО − roaming
Roaming − это процедура предоставления услуг сотовой связи

абоненту одного оператора сотовой связи в системе другого оператора. Иначе говоря, это предоставление абонентам сотовой сети возможности пользования связью за пределами зоны действия собственного MSC.
Roaming − это административная функция. Если операторы договариваются о разделении доходов, то Roaming або-нентам предоставляется автоматически.

Слайд 50
GSM

Global System for Mobile Communication

ГЛОБАЛЬНАЯ СИСТЕМА МОБИЛЬНЫХ СТАНЦИЙ
GSM

– пример коммерческого успеха


Слайд 51Общие характеристики стандарта GSM:
использование интеллектуальных SIM-карт для обеспечения доступа к радиоканалу

и услугам связи;
шифрование передаваемых сообщений;
закрытый от прослушивания радиоинтерфейс;

Слайд 52Общие характеристики стандарта GSM:
Аутентификация абонента и идентификация абонентского оборудования по крипто-графическим

алгоритмам;
Использование служб коротких сообщений, передаваемых по каналам сигнализации;



Слайд 53Общие характеристики стандарта GSM:
Автоматический роуминг абонентов различных сетей GSM в национальном

и международном масштабах.
Система сигнализации №7 для связи в направлениях ТФОП и BSC


Слайд 54 В стандарте GSM в радиоинтерфейсе информация представлена в цифровой форме и

передаётся с суммарной скоростью 13 Кбит/с.
Сообщения и данные группируются и объединяются в логические каналы двух типов:


Слайд 55 Каналы трафика предназначены для передачи кодированной речи или данных.

Скорость передачи информации составляет 9,6 Кбит/с.
Каналы управления предназначены для передачи сигналов управления и синхронизации (по ним также могут передаваться короткие сообщения). Скорость передачи информации составляет 3,4 Кбит/с.

Слайд 56Особенности MSC по сравнению со стационарными ЦСК
Оборудование абонентского доступа представ-ляет собой

систему базовых станций BSS.
В состав BSS входят контроллер базовых станций BSC и базовые приёмопередающие радиостанции BS (BTS).
Система BSS подключается к ЦКП MSC через сетевые модули или комплекты.
Пользовательские каналы на участке BSS−MSC организуются только в потоках Е1 или кратных им (Е2, STM1).

Слайд 57Особенности MSC по сравнению со стационарными ЦСК
Сигнализация на участке BSC –

MSC
– только ОКС7.
Один BSC обслуживает до нескольких десятков базовых приемопередающих радиостанций. Это зависит от мощности (производительности) контроллера BSC.

Слайд 58Особенности MSC по сравнению со стационарными ЦСК
Одна BTS может максимум обслуживать

до 20 частотных радиоканалов. Это соответствует 160 пользовательским радиоканалам, т.к. в одном частотном радиоканале организуется 8 time-slot для пользователей.



Слайд 59Особенности MSC по сравнению со стационарными ЦСК
База данных для мобильной сети

выделена в отдельное оборудование – HLR, VLR, AUC, EIR.
Обязательное оборудование:
– центр технической эксплуатации ОМС,
расчетно–сервисный центр Billing Center,
Manager.


Слайд 60Общая структура MSC
Мобильная станция
Система базовых станций
Базовая приемопередающая радиостанция
Контроллер базовых станций
Центр коммутации

подвижной связи

Транзитный узел (шлюз)

Цифровое коммутационное поле

База абонентских данных

Гостевой регистр

Домашний регистр

Центр аутентификации

Регистр идентификации

Центр технической поддержки

Расчетно−
сервисный центр

Менеджер (тарифный модуль)


Слайд 61Назначение оборудования MSC Цифровое коммутационное поле
ЦКП – используется для коммутации временных каналов.


Все устройства MSC включаются в ЦКП с помощью ИКМ трактов в том формате, который принят на конкретном MSC (2 МБит/с, 4 МБит/с,
8 МБит/с, STM1 и др.)

Слайд 62Назначение оборудования MSC Оборудование подключения соединительных линий
ОП СЛ (сетевое оборудование) – служит

для подключения ЦСЛ с ЦКП.
ОП СЛ включает в себя интерфейсы СЛ.
Через ОП СЛ к ЦКП подключаются BSC и СЛ или шлюз.

Слайд 63Назначение оборудования MSC Оборудование сигнализации
ОСИ – оборудование сигнализации используется для организации сигнали-зации

в пределах сотовой сети.

Слайд 64Назначение оборудования MSC Оборудование сигнализации
Самое массовое по количеству ОСИ на PLMN –

модули ОКС7, с помощью которых реализуется:
сигнализация между BSS и MSC;
обмен информацией между базой данных и управляющими устройствами;
информационный обмен с расчетно–сервисным центром.


Слайд 65Назначение оборудования MSC Оборудование сигнализации
При связи со стационарной сетью применяются те виды

сигнализации, которые приняты на встречных УК.
На межстанционных связях сигнальная нагрузка составляет примерно 0,001 долю от пользовательской нагрузки.
На участке MS – MSC сигнальный обмен соизмерим с пользовательским.


Слайд 66Назначение оборудования MSC Управляющая система
УС осуществляет все функции по обслуживанию вызовов и

ТО и ТЭ станции.
УС обеспечивает взаимодействие с DB, Billing-Center и BSS.


Слайд 67Назначение оборудования MSC Управляющая система
ПО УС изменено по сравнению с УК,

но все функции АТС сохранены.
В ПО программы обслуживания стационарных абонентов заменены на программы обслуживания мобильных абонентов и добавлено ПО взаимодействия с BSC.

Слайд 68Назначение оборудования MSC Устройства ввода-вывода
УВВ – это видеотерминалы и принтеры для выполнения

всех операций по технической эксплуатации.


Слайд 69Назначение оборудования MSC Центр коммутации подвижной связи MSC
Функции MSC:
все виды коммутации,
маршрутизация

вызовов
управление процессами обслуживания вызовов
периодическая модификация данных о местонахождении MS
переключение вызова на более качественный канал (handover)

Слайд 70Назначение оборудования MSC Центр коммутации подвижной связи MSC
MSC является интерфейсом между сетью

подвижной связи и стационарными сетями (PSTN, PDN, ISDN).


Слайд 71Назначение оборудования MSC Центр коммутации подвижной связи MSC
MSC строится на базе стационарного

УК, в котором изменен состав оборудова-ния.
В MSC вместо стационарных АМ применены BSS и добавлена база DB абонентских данных, специфичная для систем подвижной связи (HLR, VLR, EIR, AUC).

Слайд 72Назначение оборудования MSC Центр коммутации подвижной связи MSC
ПО дополнено функциями, специфичными для

подвижной связи.
В последние годы в связи с бурным развитием сотовых сетей производители средств связи разрабатывают и выпускают оборудование MSC на собственной платформе, не используя или мало используя коммутационное оборудование ТФОП.




Слайд 73Назначение оборудования MSC Центр коммутации подвижной связи MSC
Это связано с резко увеличившимся

объемом передаваемой информации, внедрением мультисервисных услуг и, как следствие, высокими скоростями передачи информации.
Этим скоростям не удовлетворяет существующее оборудование 2G.


Слайд 74Назначение оборудования MSC GMSC – транзитный узел подвижной связи.
Обеспечивает связь между

локальными сетями подвижной связи своего региона и стационарными сетями (местными, междугородной и международной).
Шлюз GMSC – это оборудование, поддерживающее разнородные протоколы.
GMSC не является обязательной принадлежностью MSC.


Слайд 75Назначение оборудования MSC BSS – система базовых станций.
Оборудование системы BSS состоит

из двух типов функциональных блоков:
Контроллер базовых станций BSC
Базовые приемопередающие радио-станции BTS

Слайд 76Назначение оборудования MSC BSS – система базовых станций.
BTS обеспечивает радиообмен между

базовой и мобильной станциями.



Слайд 77Назначение оборудования MSC BSS – система базовых станций.
Функции контроллера BSC:

1) управляет

распределением радиоканалов между MS
2) контролирует соединения и регулирует их очередность

Слайд 78Назначение оборудования MSC BSS – система базовых станций.
3) обеспечивает режим работы

со скачком частоты.
Скачок частоты – это изменение радионесущей в каждом соседнем цикле с сохранением того же ВИ. Скачкообразная перестройка частоты осуществляется для того, чтобы свести к минимуму нежелательные физические эффекты в радиоканале (интерференция радиоволн, замирания и др.), связанные с топографией местности (строения, неровная поверхность и др.)



Слайд 79Назначение оборудования MSC BSS – система базовых станций.
4) обеспечивает модуляцию и

демодуляцию сигналов
5) обеспечивает кодирование и декодирование сообщений и речи
6) обеспечивает адаптацию скорости передачи речи и данных в радио- и телефонном канале
7) Определяет очередность сообщений персонального вызова


Слайд 80Назначение оборудования MSC BSS – система базовых станций.
8) обеспечивает контроль работо-способности

всех узлов и блоков, входящих в систему базовых станций



Слайд 81Назначение оборудования MSC ОМС – центр управления и обслуживания.
O&M – Operation

& Maintain ( ТЭ и ТО).
ОМС позволяет вести централизован-ное ТЭ и ТО из единого эксплуатационно–технического центра и обеспечивает контроль качества работы ССПО.
ОМС обеспечивает дистанционный доступ к различным элементам сети. Операторы центрального пульта контроли-руют работу всего оборудования в своей сети.

Слайд 82Назначение оборудования MSC Тарифный модуль и центр тарификации
MANAGER – тарифный модуль.
BLLNG

– Billing Center центр тарификации.
Эти устройства обеспечивают:
сбор и обработку данных от тарифных счетчиков
выработку и посылку абонентам счетов на оплату услуг сотовой связи
контроль прохождения счетов


Слайд 83Назначение оборудования MSC DB – Data Base база абонентских данных ССПО
В составе

DB применяется оборудо-вание следующих типов:

HLR, VLR, AUC, EIR

Слайд 84Назначение оборудования MSC HLR
HLR – домашний (опорный) регистр местоположения. Он является банком

абонентских данных для одной или нескольких сотовых систем.

Слайд 85Назначение оборудования MSC HLR
HLR содержит сведения обо всех абонентах, зарегистрированных в системе

и о видах услуг, на которые абонентами заключены договоры.
Здесь же фиксируется местоположение абонента для организации его вызова и регистрируются фактически оказанные услуги.

Слайд 86Назначение оборудования MSC HLR
Данные HLR делятся на долговременные и временные.

 Состав долговременных

данных (пример):
IMSI – международный идентификационный номер подвижного абонента (для организации международного роуминга)
Номер подвижной станции
Категория подвижной станции

Слайд 87Назначение оборудования MSC HLR
График работы подвижной станции
Оповещение вызываемого абонента
Контроль сигнализации при соединении

абонентов
Максимальное количество абонентов в группе
Используемые пароли
Классы приоритетного доступа

Слайд 88Назначение оборудования MSC HLR
Пример временных данных, хранящихся в HLR:
Параметры аутентификации и шифрования
Временный

номер MS, который назначается на время сеанса связи
Адреса регистров перемещения VLR
Зоны перемещения MS
Номер соты при handover
Активность связи
 
 
Состав долговременных данных в VLR идентичен их составу в HLR.
 
VLR – гостевой регистр (регистр перемещения) для активных абонентов, зарегистрированных в другой системе, но пользующихся в текущем времени услугами сотовой сети в данной системе. Регистр перемещения обеспечивает контроль за перемещением чужого абонента из соты в соту. VLR постоянно обменивается сигнальной информацией с HLR, в котороМ зарегистрирован абонент. С его помощью обеспечивается функционирование MS за пределами зоны, контролируемой HLR.
 
Состав временных данных в VLR:
TMSI – временный международный идентификационный номер пользователя
Идентификаторы зоны расположения
Указания по использованию основных служб
Номер соты при handover
Параметры аутентификации и шифрования
 
VLR реализуется на оборудовании MSC и занимает в зависимости от типа коммутационного оборудования одну или несколько секций (кассет) на стативе или полностью статив.

EIR – регистр идентификации оборудования обеспечивает проверку полномочий абонента и осуществляет его доступ к сети связи. Идентификация – процедура отождествления подвижной станции (абонентского радиотелефонного аппарата), т.е. принадлежности к одной из групп, обладающих определенными свойствами пили признаками. Эта процедура используется для выявления утерянных, украденных или неисправных аппаратов. Регистр содержит сведения белого, серого и черного списков. EIR реализован на базе персонального компьютера.

AUC – центр аутентификации удостоверяет подлинность абонента (законность, действительность, наличие прав на пользование услугами сотовой связи) и обеспечивает шифровку сообщений. Реализован на базе ПК. Необходимость введения этой процедуры вызвана неизбежным соблазном получения несанкционированного доступа к услугам сотовой связи. Шифрование паролей–идентификаторов осуществляется с использованием специальных кодов, периодически передаваемых из MSC на MS. Алгоритм шифрования индивидуален для каждой мобильной станции и записан на SIM–карте. Шифрование производится и на MS, и на MSC. Затем по каналу управления оба результата сравниваются. Аутентификация считается успешной, если оба результата совпадают.







Слайд 89Назначение оборудования MSC VLR
VLR – гостевой (визитный) регистр (регистр перемещения) содержит сведения

об активных абонентах своей сети, а также об абонентах, зарегистрированных в другой системе, но пользующихся в текущем времени услугами сотовой сети в данной системе.








Слайд 90Назначение оборудования MSC VLR
Регистр перемещения обеспечивает контроль за перемещением абонента из соты

в соту.
VLR постоянно обменивается сигнальной информацией с HLR, в котором зарегистрирован абонент.
Состав долговременных данных в VLR идентичен их составу в HLR.


Слайд 91Назначение оборудования MSC VLR
Состав временных данных в VLR (пример):
TMSI – временный международный

идентификационный номер пользователя
Идентификаторы зоны расположения
Указания по использованию основных служб
Номер соты при handover
Параметры аутентификации и шифрования
 


Слайд 92Назначение оборудования MSC VLR
VLR реализуется на оборудовании MSC, который в этом случае

обозначается как MSC/VLR.
VLR занимает в зависимости от типа коммутационного оборудования одну или несколько секций на стативе или полностью статив.


Слайд 93Назначение оборудования MSC VLR
Если абонент активен, то его данные содержатся и в

HLR, и в VLR.
Если абонент не пользуется связью, например, 2 дня, то в VLR он отмечается как "возможно выключенный".
Если абонент не пользуется связью неделю, то его данные стираются из VLR и остаются только в HLR.
Если абонент не пользуется связью полгода, то информация о нём полностью стирается из HLR.

Слайд 94Назначение оборудования MSC EIR
EIR – регистр идентификации оборудования обеспечивает проверку полномочий абонента

и осуществляет его доступ к сети связи.
Идентификация – процедура отождествления подвижной станции по принадлежности к одной из групп, обладающих определенными свойствами (признаками).


Слайд 95Назначение оборудования MSC EIR
Процедура идентификации использу-ется для выявления утерянных, украденных или неисправных

MS.
Регистр EIR содержит сведения белого, серого и черного списков.

Слайд 96Назначение оборудования MSC AUC
AUC – центр аутентификации удостоверяет подлинность абонента (законность, действительность,

наличие прав на пользование услугами сотовой связи) и обеспечивает шифровку сообщений.


Слайд 97Назначение оборудования MSC AUC
Необходимость введения этой процедуры вызвана неизбежным соблазном получения несанкционированного

доступа к услугам сотовой связи.
Шифрование паролей–идентификаторов осуществляется с использованием специальных кодов, периодически передаваемых из MSC на MS.










Слайд 98Назначение оборудования MSC AUC
Алгоритм шифрования индивидуален для каждой MS и записан на

SIM–карте.
Шифрование производится и на MS, и в AUC. Затем по каналу управления оба результата сравниваются. Аутентификация считается успешной, если оба результата совпадают.


Слайд 99ПРИМЕР ОРГАНИЗАЦИИ ПОДВИЖНОЙ СВЯЗИ


Слайд 100Комментарии к рисунку:
На рисунке показана PLMN модификации 2G++.
На MSC организованы

следующие направления:
Через BSC к абонентам собственной ССПО
На ТФОП организованы 3 направления: на ГТС; АМТС; МТТ (Межрегиональный ТранзитТелеком)
Имеются направления на другие PLMN, например прямые пучки на Билайн и Мегафон

Слайд 101Комментарии к рисунку:
SMS − служба коротких сообщений. Направление организовано по

каналам управления. Служба позволяет передавать до 160 символов латинским шрифтом и до 80 символов − кириллицей
Vmail − служба голосовой почты
GPRS − General Packet Radio Service − система пакетной передачи данных.
Появление системы GPRS в поколении 2G вызвано чрезвычайной популярностью сети Internet. Следствием этого является возросший спрос к WEB−приложениям с помощью мобильных терминалов.

Слайд 102Комментарии к рисунку:
Internet − это сеть с коммутацией пакетов. GSM −

с коммутацией каналов.
Использование ресурсов сети с КК для передачи данных нецелесообразно, поскольку соединение в такой сети существует, даже когда данные не передаются.
Это приводит к неэффективности использования оборудования в сети GSM, а для потребителя это очень дорого.

Слайд 103Комментарии к рисунку:
Кроме того, GSM накладывает технические ограничения на использование

доступа к сети Internet:
Малая скорость передачи 9,6 Кбит/с
Ограничение количества символов одного сообщения (160)
Длительное время установления соединения
При ухудшении качества передачи данных через радиоинтерфейс ниже порогового значения абонент получает непригодные фрагменты вместо полных файлов.
 

Слайд 104Комментарии к рисунку:
На решение перечисленных проблем и направлена система GPRS.


В основу положен принцип отделения голосового трафика от трафика данных.
Трафик данных маршрутируется по внутренней сети ПД.
При использовании технологии GPRS в оборудовании 2G информация собирается в пакеты и передается в эфир либо по специально выделенным речевым каналам, либо в о время "пустот" в разговорных каналах.


Слайд 105Комментарии к рисунку:
GPRS − это протокол доступа, позволяющий передавать пользовательские данные,

не занимая речевые каналы, поэтому ресурсы сети используются более эффективно.
Передача информации является низкоскоростной (9600 бит/с или 51 Кбит/с).
WAP − это средство получения доступа к ресурсам Internet с помощью MS. WAP − это технический стандарт, описывающий способ получения информации из Internet на небольшой дисплей MS.




Слайд 106Основные понятия и определения зоны обслуживания сотовой сети
Сота – зона обслуживания

одной BS.
Зона местонахождения (поиска) –несколько сот, контролируемых одним BSC. В пределах зоны поиска абонент передвигается без обновления данных в регистре VLR. Передача адреса для поиска конкретной MS осуществляется широковещательным способом в пределах зоны поиска.

Слайд 107Основные понятия и определения зоны обслуживания сотовой сети
Зона обслуживания MSC −

часть
ССПО, покрываемая одним MSC.
Зона обслуживания ССПО − несколько MSC, составляющих единую сеть одного оператора сотовой связи.
Зона обслуживания глобальной сотовой сети GSM − все сети GSM в общепланетном масштабе.

Слайд 108Основные понятия и определения зоны обслуживания сотовой сети
Нагрузка на АМТС −

это собственно междугородная нагрузка + нагрузка к сотовым абонентам от стационарных абонентов, включенных в местные АТС.
 


Слайд 109Варианты организации соединительных трактов для абонентов ССПО


Слайд 110Варианты организации соединительных трактов для абонентов ССПО


Слайд 111Варианты организации соединительных трактов для абонентов ССПО


Слайд 112Варианты организации соединительных трактов для абонентов ССПО


Слайд 113UMTS
Universal Mobile Telecommunications System

Универсальная система мобильной связи


Слайд 114Требования к системе 3G
Все технические характеристики должны быть точно определены, а

основные интерфейсы должны быть стандартизованными и открытыми
UMTS должна быть совместимой
с GSM и ISDN
3G должна поддерживать мультимедийную среду со всеми её компонентами

Слайд 115Требования к системе 3G
Система 3G должна обеспечивать широкополосный радиодоступ
Пользовательские услуги

не должны зависеть от особенностей радиодоступа, а сетевая инфраструктура не должна ограничивать появление новых услуг

Слайд 116Требования к системе 3G
Полное разделение технологической базы и услуг, использующих эту

базу

Полномасштабное внедрение протокола IP в систему 3G


Слайд 117Широкополосный радиодоступ в стандарте UMTS основан на технологии
WCDMA
Wideband Code Multiple Access

Широкополосный многостанционный

доступ
с кодовым разделением каналов

Слайд 120 Сетевая архитектура UMTS предусматривает 2 типа сетей доступа: 1 – UTRAN с

технологией WCDMA. В состав этой сети входят подсистемы радиосети RNS. Каждая RNS состоит из одного контроллера радиосети RNC и нескольких десятков базовых радиостанций BS. UE - User Equipment – оборудование пользователя

Слайд 121Особенности UTRAN
Размер соты 3G не определяется стандартом и меняется в зависимости

от пользовательской нагрузки. Чем больше нагрузка, тем больше требуемая мощность RNS, тем меньше радиус соты.
Для выравнивания нагрузки и увеличения зоны радиопокрытия управляющие устройства RNC и SGSN перенаправляют речевую абонентскую нагрузку на MSC-3G.


Слайд 122 Сетевая архитектура UMTS предусматривает 2 типа сетей доступа: 2 – GERAN, состоящая

из систем базовых станций BSS. Каждая BSS включает в себя один BSC и несколько десятков BTS. ПО BSC дополнено программными модулями 3G. К BTS могут подключаться как MS, так и UE.

Слайд 123 Базовая сеть состоит из двух доменов: - домен коммутации каналов (на схеме

обозначен как область коммутации каналов КК) - домен коммутации пакетов (на схеме обозначен как область коммутации пакетов КП)

Слайд 124Область КК включает в себя оборудование GSM – MSC и GMSC,

в которых ПО дополнено программными пакетами 3G

Слайд 125 Область КП включает в себя: SGSN – Service GPRS Support Node –

управляющий узел и коммутатор пакетов GPRS GGSN – Gateway GPRS Support Node – шлюз сети GPRS

Слайд 126SGSN
SGSN обеспечивает управление пакетной сетью GPRS.
GPRS – General Packet Radio

Service – многофункциональная пакетная радиосеть.

Слайд 127Функции SGSN
Регистрация местоположения UE
Хранение абонентских файлов 3G
Временные данные о начале и

окончании сеанса передачи пакетной информации
IP-адреса UE
Требования к качеству обслужива-ния QoS

Слайд 128Функции SGSN
Хранение адресов шлюзов GGSN
Сервер доменных имён, перево-дящий имена компьютеров в

адреса IP
Поддержка роуминга, обеспечи-вающего взаимодействие с доменами КК и КП других операторов UMTS


Слайд 129Функции SGSN
Интерфейс с сетями доступа UTRAN
Возможность соединения с системой GERAN через

интер-фейс на основе технологии Frame Relay
Интерфейс с подсистемой IP-IMS для усовершенствованных мультимедийных услуг

Слайд 130GGSN
В шлюзах GGSN хранится информация:
IP-адреса абонентов
Местоположение абонентов
Номер узла SGSN, в

котором зарегистрирован абонент

Слайд 131Функции GGSN
Обеспечение доступа абонента к требуемым услугам
Взаимодействие с контроллером сессий сети

IP-IMS
Обеспечение конфиденциальности связи с гарантией защиты пользовательского трафика




Слайд 132Регистры
Регистры соответствуют подобной структуре в технологии GSM.
Для технологии КП это

оборудование обеспечивает статистический учёт и безопасность информации.
В UMTS область регистров постепенно заменяется на оборудование IMS.

Слайд 133Трафик в UMTS
1 класс трафика
Речевой трафик характеризуется низкой допустимой задержкой и

низким джиттером. Скорости передачи в обоих направлениях должны быть одинаковы.

Слайд 134Трафик в UMTS
2 класс трафика
Трафик интерактивных услуг составляют транзакции типа

«вопрос – ответ». Характеризуется высокими требованиями к вероятности ошибок. По сравнению с речевым трафиком менее чувствителен к задержкам и джиттеру.

Слайд 135Трафик в UMTS
3 класс трафика
Потоковый трафик (потоковое видео и аудио) относится

к одно-направленным услугам.
Используются разные скорости в направлениях передачи и приёма.
Чувствителен к ошибкам.
Менее чувствителен к задержкам и джиттеру, т.к. потоковые данные записываются в буфер, а затем воспроизводятся пользователю.

Слайд 136Трафик в UMTS
4 класс трафика

Фоновый трафик характери-зуется невысокими требованиями к задержке

и джиттеру.
Пример – трафик электронной почты или SMS.

Слайд 137LTE
Long Term Evolution
(долговременное развитие, или «долгосрочная эволюция»)
Беспроводный широкополосный доступ (БШПД)


Слайд 138
LTE – Технология построения сетей беспроводной связи поколения 4G на базе


IP-технологий, отличающаяся высокими скоростями передачи данных.
Стандарт LTE разработан международным партнерским объединением 3GPP в январе 2008г.
Разработка обусловлена увеличением объёмов передаваемых данных и невозмож-ностью для существующих технологий обеспе-чивать повышающиеся требования клиентов.
Объём широкополосного трафика увеличи-вается ежегодно почти в 2 раза.


Слайд 139
Сотовые сети стандарта GSM по своей структуре изначально не были предназначены

для мобильного ШПД.
В наши дни операторы сотовой связи вынуждены с целью удовлетво-
рения потребностей пользователей вкладывать огромные средства в модернизацию своих сетей до стандартов 3G (UMTS) и 4G (LTE).


Слайд 140
Как сотовая телефония позволила быть на связи всегда и везде, так

и системы 4G должны обеспечить всех и каждого надежным высокоскоростным доступом к различным сетям передачи данных.
4G предназначены для создания универсальных мобильных мульти-медийных сетей передачи информации.


Слайд 141
В России первая сеть LTE зарегистрирована 15.01.12г.
в Новосибирске (Мегафон).
На начало

2013г. мировой рынок ШПД оценивается в 1,8 миллиарда абонентов.


Слайд 142
Системы связи 4G основаны на пакетных протоколах передачи данных со скоростями

более 10 Мбит/с.
Для пересылки данных используются протоколы IPv4 и IPv6. 


Слайд 143Цели разработки LTE
Снижение стоимости передачи данных;
Увеличение скорости передачи данных;


Возможность предоставления большого спектра недорогих услуг;
Обеспечение широкого и качественного радиопокрытия для модемов и устройств с большим экраном


Слайд 144Цели разработки LTE
Расширение услуг наиболее востребованных приложений на базе сети

Internet, включая VoIP, HD IPTV, видеостриминг (потоковое видео со специальных серверов Internet, которое пополняется несколько раз в день).
Повышение гибкости использования уже существующих систем мобильной связи


Слайд 145Цели разработки LTE
Основная цель – наращивание скорости передачи данных, все

остальное является следствием решения этой задачи.
 


Слайд 146Сети LTE возможно строить в двух диапазонах:
LTE-800. Максимальные скорости в

секторе 37,5 Мбит/с. Подключение транспорта – до 63 Мбит/с.
LTE-2600. Максимальные скорости в секторе 75 Мбит/с. Подключение транспорта – до 250 Мбит/с.


Слайд 147Достоинства LTE:
Гибкость архитектуры, т.е. возможности динамического изменения топологии сети при подключении,

передвижении и отключении мобильных пользователей без значительных потерь времени;
Высокая скорость передачи информации;
Быстрота проектирования и развертывания сети;


Слайд 148Достоинства LTE:
Высокая степень защиты от несанкционированного доступа;

Отказ от дорогостоящей и не

всегда возможной прокладки или аренды оптоволоконного или медного кабеля;

Базовые сети LTE используют только протоколы IP (с переходом от IPv4 к IPv6).

Слайд 149Сравнительная структура сетей 3G и 4G



Слайд 150Условные обозначения:
RNC – контроллер радиосети
SGSN – узел поддержки GPRS
GGSN – медиашлюз
CN

– Core Network – ядро сети подвижной связи стандарта LTE
P/S-GW – packet/serving gateway (шлюзы пакетной передачи и услуг)
еNodeB – базовые станции LTE
AGW - Access Gateway (шлюзы доступа)
SAE – System Architecture Evolution (архитектура эволюционной системы)

Слайд 151Особенности LTE
P/S-GW служит общей опорной точкой для всех технологий

доступа.
Тем самым при разных технологиях доступа обеспечивается стабильная точка присутствия для всех пользователей на основе IP.
2. Управление радиочастотным ресурсом передано базовым станциям. Новый тип базовых станций получил название eNodeB (eNB).

Слайд 152Особенности LTE
Важная особенность SAE: пользовательские данные могут пересылаться между

БС (базовыми станциями) непосредственно, причем как с помощью проводной, так и беспроводной связи (интерфейс Х2).
Это особенно важно при Handover для быстрого бесшовного переклю-чения пользователя между БС.

Слайд 153Общая структура сети LTE



Слайд 154Комментарии к рисунку:
1
SAE System Architecture Evolution 
Это архитектура ядра сети, разработанная консорциумом

3GPP для стандарта LTE.

Слайд 155Комментарии к рисунку:
Цель и сущность концепции SAE – эффективная поддержка широкого

коммерческого использования любых услуг на базе IP и обеспечение непрерывного обслуживания абонента при его перемещении между сетями беспроводного доступа, которые не обязательно соответствуют стандартам 3GPP (GSM, UMTS, W-CDMA и т.д.)


Слайд 156Отличия SAE от GPRS
Упрощенная архитектура SAE, снижающая эксплуатационные и капитальные расходы.
SAE

целиком построена на IP.
SAE обеспечивает большую пропускную способность сети радиодоступа (radio access network — RAN).  Нисходящий канал (Down Link) будет работать со скоростью свыше 100 Мбит/с и основное внимание системы будет сосредоточено на мобильности полосы пропускания.


Слайд 157Отличия SAE от GPRS
4. SAE обеспечивает меньшую задержку RAN — уровень

задержки в районе 10 мс.
SAE поддерживает мобильность между несколькими гетерогенными RAN, включающим поддержку как систем типа GPRS, так и не-3GPP систем (например WiMAX).

Справка: 5G – гетерогенные сети (разнородные по существу или происхождению)



Слайд 158Комментарии к рисунку:
2
EPC - Evolved Packet Core
Ядро пакетной сети

EPC

является основным компонен-том архитектуры SAE.
В состав ЕРС входят IASA, ММЕ, UPE, SGW, PGW, PCRF.

Слайд 159Понятие Anchor
Свойство Anchor (точка привязки -“якорь”) используется для определения способа автоматического

изменения параметров элемента управления при изменении параметров базового элемента управления.

Слайд 160
Управление сетевыми ресурсами осуществляет оборудование IASA ( Inter Access System Anchor).


В состав IASA входит оборудование с функцией якоря (Anchor).
Оборудование SAE-якорь используется для поддержки непрерывности обслужива-ния при перемещении абонента между сетями, как соответствующим специфика-циям 3GPP, так и не соответствующим (WLAN и т.п.).



Слайд 161
ЗGРР-якорь выполняет функции шлюза между сетями 2G/3G и LTE.
Модуль управления абонентом

(User Plane Entity, UPE) отвечает за установление нисходящего соединения, шифрование данных, маршрутизацию и пересылку пакетов.



Слайд 162
Модуль управления мобильностью (Mobility Management Entity, MME) обеспечивает хранение служебной информации

об абоненте и управление ею, авторизацию терминальных устройств в наземных сетях мобильной связи и общее управление мобильностью.


Слайд 163
3
Serving Gateway (SGW) — обслуживающий шлюз сети LTE.
Входит в состав

IASA. Предназначен для обработки и маршрутизации пакетных данных, поступающих из/в подсистему базовых станций.
Выполняет функции MSC, MGW и SGSN сети UMTS.


Слайд 164
4
Public Data Network (PDN) SAE Gateway, или PDN Gateway (PGW) — шлюз

к/от сетей других операторов. Если информация (голос, данные) передаются из/в сети других операторов, то они маршрутизируются именно через PGW.
SGW и PGW могут объединяться: P/S-GW



Слайд 165
Home Subscriber Server (HSS) — сервер абонентских данных.
HSS представляет собой объединение

VLR, HLR, AUC, выполненных в одном устройстве.
Pjlicy and Charging Rules Function (PCRF) — узел выставления счетов абонентам за оказанные услуги связи.



Обратная связь

Если не удалось найти и скачать презентацию, Вы можете заказать его на нашем сайте. Мы постараемся найти нужный Вам материал и отправим по электронной почте. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Что такое ThePresentation.ru?

Это сайт презентаций, докладов, проектов, шаблонов в формате PowerPoint. Мы помогаем школьникам, студентам, учителям, преподавателям хранить и обмениваться учебными материалами с другими пользователями.


Для правообладателей

Яндекс.Метрика