Презентация на тему Техническая эксплуатация информационных сетей в системах мобильной связи

(PTP, point-to-point) модель организации связи в отличие от модели

“точка — много точек” (PTM, point-to-multipoint) вещательных услуг, когда пакеты данных от одного источ-ника перелаются одновременно нескольким пользователям, объединённым в специальную вещательную группу. Вещание услуг оказы-вается эффективным и оправданным в том случае, когда большая группа пользователей заинтересована в получении идентичного со-держания (контента) услуги, как, например, при мобильном телевизи-онном вещании, причём эффективность вещания повышается не только в беспроводной инфраструктуре, но также затрагивает и базо-вую сеть.
Отметим, что вещательные услуги, в том числе, для мобильных пользователей, могут быть обеспечены посредством независимых ве-щательных сетей, таких как DVB-H (Digital Video Broadcast Handheld) или DMB (Digital Multimedia Broadcast), которые функционируют (при наличии специализированных ПТ) совместно с сотовыми сетями мобильной связи.

МУЛЬТИМЕДИЙНОЕ ВЕЩАНИЕ

(BA, Broadcast Area), т. е. части области покрытия сотовой

сети, которая в предельном случае может совпадать со всей территорией покрытия. Источником (провайдером) вещательных ус-луг может быть как сама сотовая сеть, так и независимый провайдер.

МУЛЬТИМЕДИЙНОЕ ВЕЩАНИЕ

вещательных услуг описаны в спецификации TS 23.246, а протоколы

и форматы представления таких услуг — в спецификации TS 26.346.
На рис. 1.20 представлена упрощённая структурная схема орга-низации вещательных услуг. Связь между сетью и провайдером осу-ществляется через центр вещательных услуг ((e)BM-SC, Evolved Broadcast Multicast Service Center), пакеты данных от которого посту-пают в шлюз мультимедийного вещания ((e)MBMS Gateway, MBMS-шлюз) и далее — на БС, находящиеся в зоне вещания. Понят-но, что необходима адаптация потоков данных, направляемых в веща-тельные услуги, приведением их в соответствие с возможностью ра-диосети. Услуги мультимедийного вещания передаются в нисходя-щем групповом управляющем канале MCCH (параметры физического канала, информация о доступе, наличие данной услуги в соседних со-тах и др.) и групповом трафиковом канале MTCH, по которому пере-даётся пользовательская информация.

МУЛЬТИМЕДИЙНОЕ ВЕЩАНИЕ

обычное вещание (broadcast mode) и групповое вещание (multicast mode).

В обоих режимах, где осуществляется ненаправленная, т. е. безотносительно к конкретным пользователям, передача мультимедийных данных (текст, звук, изображение, видео) по модели “точка — много точек”, обеспечивается достаточно эффективное использование сетевых радиоресурсов, поскольку данные передаются по общим каналам.
Отличие двух режимов вещания состоит в наличие либо отсутст-вии требований, налагаемых на пользователей, при организации дос-тавки к ним мультимедийного контента. В режиме группового веща-ния существует возможность селективной доставки услуг в отдельные соты (не обязательно смежные), входящих упорядоченным образом в соответствующую вещательную группу, на основании предваритель-ной подписки. Режим обычного вещания не предполагает каких-либо определённых требований, связанных с подпиской или активацией услуг.

МУЛЬТИМЕДИЙНОЕ ВЕЩАНИЕ

Broadcast Ser-vice), связанных с низкоскоростной передачей информации, мульти-медийное вещание

изначально ориентировано на передачу данных с высокой скоростью как в потоковом режиме, так и в режиме преры-вистых сеансов связи.

МУЛЬТИМЕДИЙНОЕ ВЕЩАНИЕ

Также, как и для передачи обычных (невещательных) мультиме-дийных сообщений источником услуг мультимедийного вещания мо-гут быть как обычные внешние интернет-серверы, так и специализи-рованные серверы, входящие в структуру данной или соседних сетей. Для доставки сетевым пользователям вещательного контента, а также

необходимой служебной информации организован

ряд логических интерфейсов.

MBMS-контекста, формируемого в пользовательском терминале, обслуживающем шлюзе и центре

веща-тельных услуг. В качестве примера в табл. 1.1 представлен набор наи-более важных параметров и их описание для пользовательской части MBMS-контекста.

МУЛЬТИМЕДИЙНОЕ ВЕЩАНИЕ

MBMS-шлюзом (рис. 1.21) определёны SGmb-интерфейс1 (обмен служебной информацией) и

SGi-mb-интерфейс (доставка пользова-тельской информации). Обмен служебной информацией между БУМ и MBMS-шлюзом осуществляется через Sm-интерфейс; между MBMS-шлюзом и обслуживающим шлюзом — через Sn-интерфейс.

МУЛЬТИМЕДИЙНОЕ ВЕЩАНИЕ

мультимедийного вещания они классифицируются на четыре типа.
СТЕКИ ПРОТОКОЛОВ, КАНАЛЫ

И УСЛУГИ, РЕАЛИЗОВАННЫЕ НА РАЗЛИЧНЫХ УРОВНЯХ

Ÿ Ÿ Ÿ Потоковые услуги (streaming service), представляющие собой непрерывный поток данных, являются базовыми услугами мультиме-дийного вещания.
Ÿ Услуги по загрузке файлов.
Ÿ Карусельные (carousel) услуги, являющиеся комбинацией части потоковых услуг (текст и неподвижные изображения) и услуг по за-грузке файлов.
Ÿ Телевизионные услуги, состоящие из синхронизированных пото-ков звука и изображения.

с последовательным осуществлением следующих процедур:
СТЕКИ ПРОТОКОЛОВ, КАНАЛЫ И УСЛУГИ,

РЕАЛИЗОВАННЫЕ НА РАЗЛИЧНЫХ УРОВНЯХ

Ÿ Ÿподписка на услугу;
Ÿ объявление о существовании услуги;
Ÿ присоединение абонента к услуге;
Ÿ начало передачи услуги;
Ÿ уведомление абонентов о начале передачи услуги;
Ÿ передача данных, относящихся к услуге;
Ÿ отключение от услуги.

мобиль-ной связи 3-го и 4-го поколений, возможна либо односотовая

(инфор-мация передаётся в пределах одной соты), либо многосотовая (ин-формация передаётся в пределах нескольких сот) передача вещатель-ных мультимедийных услуг. При односотовой передаче данные — индивидуальный трафик — передаются по транспортному нисходя-щему совместному каналу DL-SCH, на который отображаются логи-ческие каналы MTCH и MCCH, и порядок следования пакетов данных определяется базовой станцией. ПТ могут быть назначены выделен-ные каналы в восходящем направлении для обратной связи в виде обычных ARQ или гибридных HARQ запросов на повторение, причём передача с HARQ производится с использованием группового (свя-занного с определённой услугой) временного идентификатора RNTI (Radio Network Temporary Identifier), скоординировано во времени по отношению к передаче по каналу MTCH.
Многосотовая передача выделенной услуги группового мульти-медийного вещания реализуется посредством одновременной переда-чи идентичных радиосигналов на территории нескольких сот. В этом случае логические каналы MTCH и MCCH отображаются на транс-портный канал MCH, обеспечивая передачу информации типа “точ-ка — много точек”. Такой режим передачи принято называть одно-частотной групповой вещательной сетью MBSFN (Multicast Broad-cast Single Frequency Network).

СТЕКИ ПРОТОКОЛОВ, КАНАЛЫ И УСЛУГИ, РЕАЛИЗОВАННЫЕ НА РАЗЛИЧНЫХ УРОВНЯХ

УРОВНЯХ
Рис. 1.5. Стек протокола S1 в пользовательской плоскости (а)

и плоскости управления (б)

Рассмотрим стеки протоколов, функционирующих в различных сетевых интерфейсах.

На рис. 1.5 и 1.6 представлены стеки похожих протоколов S1 и X2 соответственно. Интерфейс S1-U протокола S1 в пользовательской плоскости, определенный между БС и ОУ, использует протокол GTP-U (GPRS Tunneling Protocol) туннелирования пакетов, обеспечивая негарантированную доставку пользовательских данных. Будучи достаточно простым, этот IP-протокол позволяет установить несколько туннелей между каждым набором концевых узлов.

УРОВНЯХ
Рис. 1.6. Стек протокола X2 в пользовательской плоскости (а)

и плос-кости управления (б)

Как уже было сказано, в плоскости управления между БС и БУМ определён интерфейс S1-MM, использующий на транспортном уровне TCP-подобный протокол SCTP передачи потока служебной информации.
На уровне приложений используются протоколы S1-AP и X2-AP.

Большинство пользовательских приложений описываются набо-ром показателей качества обслуживания QoS. В любой пакетной сети должны быть заложены механизмы, обеспечивающие передачу па-кетных данных пользователей с различным приоритетом.

UMTS) вводится понятие сквозного канала (end-to-end bearer) между двумя

оконечными точка-ми: либо между двумя пользователями, либо, например, между поль-зовательским терминалом и каким-либо интернет-сервером. Соответ-ственно этому, возникают понятия части сквозного канала — на раз-ных уровнях и в различных сетевых узлах: радиоканал (radio bearer), внешний канал (external bearer) и др. В частности, имеет место поня-тие канала, переносящего ряд параметров качества обслуживания, ус-танавливаемого между ПТ и шлюзом пакетной сети (рис. 1.7); в LTE-спецификациях такой канал называется EPS-канал (EPS bearer, EPS — Evolved Packet System, выделенная пакетная система). Каждый 25 IP-поток, например, голосовой трафик, передаваемый посредством IP-протокола (VoIP), связан с индивидуальным EPS-каналом, и, в со-ответствии с этим, сеть способна устанавливать различным абонентам разные приоритеты. Когда IP-пакет приходит извне (внешняя IP-сеть, интернет), он классифицируется обслуживающим узлом по качеству обслуживания на основе предустановленных параметров, отобража-ется в соответствующий EPS-канал и далее передаётся по радиокана-лу между БС и ПТ. Таким образом, существует взаимно-однозначное соответствие между EPS-каналом и радиоканалом.

СТЕКИ ПРОТОКОЛОВ, КАНАЛЫ И УСЛУГИ, РЕАЛИЗОВАННЫЕ НА РАЗЛИЧНЫХ УРОВНЯХ

УСЛУГИ, РЕАЛИЗОВАННЫЕ НА РАЗЛИЧНЫХ УРОВНЯХ

различными уровнями) и “горизон-тальную” (между различными узлами) передачу информации.

На рис. 1.8 показано отображение физических, транспортных и логиче-ских каналов в нисходящем направлении.
Логические каналы определяются типом информации, которая в них содержится, и подразделяются на два класса: управляющие, пе-реносящие служебную информацию, и трафиковые, в которых содер-жится полезная пользовательская информация.

СТЕКИ ПРОТОКОЛОВ, КАНАЛЫ И УСЛУГИ, РЕАЛИЗОВАННЫЕ НА РАЗЛИЧНЫХ УРОВНЯХ

ПРОТОКОЛОВ, КАНАЛЫ И УСЛУГИ, РЕАЛИЗОВАННЫЕ НА РАЗЛИЧНЫХ УРОВНЯХ
Ÿ вызывной

управляющий канал PCCH (Paging Control Channel), предназначенный для поиска абонента (терминала) в сети посредст-вом передачи вызывной информации;
Ÿ вещательный управляющий канал BCCH (Broadcast Control Channel), используемый для передачи в сети служебной информации;
Ÿ общий управляющий канал CCCH (Common Control Channel), при использовании которого обеспечивается связь между сетью и ПТ, не имеющим соединения на RRC-подуровне (RRC-соединения);
Ÿ выделенный управляющий канал DCCH (Dedicated Control Chan-nel), также предназначенный для обеспечения связи между сетью и ПТ, но имеющим RRC-соединение;
Ÿ групповой управляющий канал MCCH (Multicast Control Channel), при помощи которого обеспечивается совместная (для не-скольких пользователей) передача мультимедийных услуг.

ПРОТОКОЛОВ, КАНАЛЫ И УСЛУГИ, РЕАЛИЗОВАННЫЕ НА РАЗЛИЧНЫХ УРОВНЯХ
Ÿ Ÿ

выделенный трафиковый канал DTCH (Dedicated Traffic Cha-nel), устанавливаемый между двумя абонентами для передачи пользо-вательской информации;
Ÿ групповой трафиковый канал MTCH (Multicast Traffic Chanel), устанавливаемый для передачи услуг мультимедийного вещания.

на более низкий уровень описывается в терминах отображения каналов:

логических — на транспортные, транспортных — на физические.
Логический канал PCCH в нисходящем направлении отображает-ся на транспортный вызывной канал PCH (Paging Channel), поддержи-вающий прерывистый (для экономии энергии) приём пакетов данных.
Логический канал BCCH отображается либо на транспортный вещательный канал BCH (Broadcast Channel), либо транспортный нисходящий совместный канал DL-SCH (Downlink Shared Channel). Канал BCH характеризуется фиксированной конфигурацией транс-портного блока, и именно на него настраивается ПТ после синхрони-зации в соте. В канале DL-SCH поддерживаются адаптивные методы модуляции и кодирования, управление мощностью, гибридные авто-матические запросы на повторение, многоантенные технологии и др.

СТЕКИ ПРОТОКОЛОВ, КАНАЛЫ И УСЛУГИ, РЕАЛИЗОВАННЫЕ НА РАЗЛИЧНЫХ УРОВНЯХ

транс-портный групповой канал MCH (Multicast Channel), либо в транспорт-ный

нисходящий совместный канал DL-SCH. Канал MCH поддержи-вает групповую передачу мультимедийных услуг от нескольких сот.
Логические каналы CCCH, DCCH и DTCH отображаются в транспортный канал DL-SCH.
Итак, семь логических каналов отображаются на четыре транс-портных канала. Далее, при переходе на физический уровень, проис-ходит отображение транспортных каналов на шесть физических кана-лов.

Транспортный канал BCH отображается в физический вещатель-ный канал PBCH (Physical Broadcast Channel), который передаётся во временном интервале длительностью 40 мс, называемый кадром.
Транспортные каналы PCH и DL-SCH отображаются в физиче-ский нисходящий совместный канал PDSCH (Physical Downlink Shared Channel).
Транспортный канал MCH отображается в физический канал группового вещания PMCH (Physical Multicast Channel).

СТЕКИ ПРОТОКОЛОВ, КАНАЛЫ И УСЛУГИ, РЕАЛИЗОВАННЫЕ НА РАЗЛИЧНЫХ УРОВНЯХ

формата PCFICH (Physical Control Format Indicator Channel), физический нисходящий

управляющий канал PDCCH (Physi-cal Downlink Control Channel) и физический канал индикатора гиб-ридного запроса на повторение PHICH (Physical Hybrid ARQ Indicator Channel) являются автономными, т. е. на них транспортные каналы не отображаются.
Каналы PDCCH и PCFICH используется для инфор-мирования ПТ о выделении ресурсов для транспортных каналов PCH и DL-SCH, а также параметров модуляции и кодирования. Канал PHICH, как следует из его названия, используется для передачи за-просов на повторную передачу.

СТЕКИ ПРОТОКОЛОВ, КАНАЛЫ И УСЛУГИ, РЕАЛИЗОВАННЫЕ НА РАЗЛИЧНЫХ УРОВНЯХ

в восходящем направлении (рис. 1.9), когда име-ют место три

логических канала, из которых два управляющих и один трафиковый, два транспортных канала и три физических.

СТЕКИ ПРОТОКОЛОВ, КАНАЛЫ И УСЛУГИ, РЕАЛИЗОВАННЫЕ НА РАЗЛИЧНЫХ УРОВНЯХ