Применение цифровых систем коммутации в сетях связи с подвижными объектами

1. Применение цифровых систем коммутации в сетях связи с подвижными объектами

Ромашова Татьяна Ивановна

2. PLMN

Public Land Mobile Network
Сети связи общего
пользования наземных
подвижных объектов

3. ВИДЫ 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

4.

Все виды подвижной связи используют
радиоканалы в сети абонентского
доступа. Величина зоны радиопокрытия зависит от рельефа
местности, застройки населенного
пункта, высоты поднятия антенны,
мощности приемопередающей
радиостанции.

5. Общая структура ССПО

Центр
Общая структура ССПО
коммутации
подвижной
связи
Сота
(ячейка)
Базовая
приемпередающая
радиостанция
BS
ЦКПС
BS
Телефонная
сеть общего
пользования
BS
BS
BS
ЦКПС
BS
BS
MS
Мобильная
станция
ТФОП

6.

Особенности PLMN
1
Абонент
подключен к
Абонент
подключен к
мобильной связи
сети PLMN.
фиксированной связи
станции.

7. Особенности PLMN

2
Абонентская двухпроводная физическая
линия заменена на радиоканал.

8. Особенности PLMN

3
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.

9. 3 Фиксированная абонентская линия закрепляется за абонентом на длительное время (постоянно). Использование фиксированных АЛ низкое: 0,15 − 0,

Особенности PLMN
4
Радиоканал предоставляется
абоненту только на время сеанса связи
и является линией высокого использования, т.к. может предоставляться в
пользование разным абонентам.
Удельная нагрузка радиоканала в
среднем составляет 0,7 – 0,8 Эрл

10. Особенности PLMN

5
Число фиксированных абонентских
линий на стационарной сети
определяется числом абонентов.
Число радиоканалов на ССПО
определяется нагрузкой, создаваемой
мобильными абонентами.

11. Особенности PLMN

Особенности 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.

12. МЕТОДЫ МНОЖЕСТВЕННОГО (МНОГОСТАНЦИОННОГО) ДОСТУПА

Этапы развития ССПО
Первое поколение
ССПО (1G)
Аналоговые
стандарты
СТ−2
NMT−450
NMT-450i
NMT-900
AMPS
ETACS
Radiocom 2000
Второе поколение
ССПО (2G)
Третье поколение
ССПО (3G)
Цифровые
стандарты
Универсальные
ССПО
GSM
JDC
LMSS
D-AMPS (ADS)
CDMA
UMTS

13. МЕТОДЫ МНОЖЕСТВЕННОГО (МНОГОСТАНЦИОННОГО) ДОСТУПА

1G – аналоговые системы
мобильной связи
1. 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.

14. МЕТОДЫ МНОЖЕСТВЕННОГО (МНОГОСТАНЦИОННОГО) ДОСТУПА

Недостатки 1G:
1. Отсутствие защиты от прослушивания.
2. Низкое использование радиочастотных
ресурсов.
3. Отсутствие в стандарте 1G системы
сигнализации SS7.
4. Несовместимость национальных
стандартов.

15. МЕТОДЫ МНОЖЕСТВЕННОГО (МНОГОСТАНЦИОННОГО) ДОСТУПА

2G – цифровые системы
мобильной связи
1. Поколение 2G систем сотовой связи
основано на технологии коммутации
каналов с использованием технологий
разделения каналов TDMA/FDMA,
CDMA.
2. Расширен спектр приложений сотовой
связи дополнительными услугами при
передаче речи и услугами
низкоскоростной передачи данных.

16. МЕТОДЫ МНОЖЕСТВЕННОГО (МНОГОСТАНЦИОННОГО) ДОСТУПА

2G – 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.

17. Особенности усложнения радиодоступа на ССПО

3G – 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.

18.

3G – универсальные системы
мобильной связи
6. Расширенный спектр услуг:
- высококачественная передача речи
- скоростной доступ в Интернет
- обмен мультимедийными сообщениями MMS
- передача видео, музыки, фильмов, ТВпрограмм
- видеоконференции
- оплата покупок с использованием MS
- телепрезентации
- групповые электронные игры
и др.

19. 1G – аналоговые системы мобильной связи

Структура аналоговой ССПО
Базовая
приемопередающая
Мобильная
радиостанция
станция
Центр
коммутации
подвижной
связи
Телефонная сеть
общего
Цифровая сеть
пользования
интегрального
обслуживания
MTX
MS
PDN
BS
Аналоговый
радиоканал
Сеть
PSTN
передачи
данных
VLR
Гостевой
регистр
HLR
Домашний
регистр
ISDN

20. Недостатки 1G:

МТХ это цифровая АТС
со специальным ПО и изменённым составом оборудования абонентского доступа.
BS связана с МТХ проводными линиями по внутрисистемному интерфейсу.

21. 2G – цифровые системы мобильной связи

Выход на PSTN (ТФОП)
осуществляется с учетом типа
встречного оборудования.
База данных (VLR, HLR)
является индивидуальной для
каждого МТХ.

22. 2G – цифровые системы мобильной связи

Недостатки аналоговой ССПО
1. Наличие встроенного в МТХ
контроллера базовых станций,
выполняющего функции радиоинтерфейса, не свойственные
телефонным станциям.
2. Не поддерживает функции ОКС7.

23. 3G – универсальные системы мобильной связи

Недостатки 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.

24. 3G – универсальные системы мобильной связи

Структура цифровой ССПО
Базовая
Центр коммутации
приемпередающая
подвижной связи
радиостанцияКонтроллер
базовых
станций
Транзитный
шлюз
PSTN
BSC
MS
MSC
GMSC
PDN
BTS
VLR
Цифровой
радиоканал
ISDN
Гостевой
регистр
HLR
Домашний
регистр

25. Иллюстрация плавного перехода к сетям 3G

Радиоканал на участке BS MS
является цифровым.

26. Структура аналоговой ССПО

BS 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).

27. МТХ  это цифровая АТС со специальным ПО и изме-нённым составом оборудова-ния абонентского доступа. BS связана с МТХ провод-ными линиями по

BSC связан с MSC проводными
средствами связи цифровыми
потоками различных форматов
(Е1, Е2, STM1 и др.) с
использованием системы
сигнализации №7.

28.

Выход на PSTN (ТФОП)
осуществляется через транзитный шлюз
GMSC (CGW), предназначенный для
стыковки с оборудованием ТФОП
различных типов и различных
протоколов сигнализации.

29. Недостатки аналоговой ССПО

Наличие 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.

30. Недостатки аналоговой ССПО

База 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.

31. Структура цифровой ССПО

Сравнительные характеристики некоторых стандартов ССПО
Аналоговый стандарт
Цифровой стандарт
Характеристики
AMPS
NMT-450
NMT-900
GSM
D-AMPS
CDMA
Метод
доступа
FDMA
FDMA
FDMA
FDMA/
TDMA
FDMA/
TDMA
CDMA
935 – 960
890 – 915
890 – 915
935 – 960
Частоты
MS – BS
BS – MS
N
каналов
BS
T п/кл, мс
Сигнал/
шум, дБ
825 – 845 453 – 457
870 – 890 463 – 467
824 – 840 824 – 840
869 – 894 869 – 894
96
30
1000
160
124
50
250
1250
270
-
-
-
10
15
15
9
13
11

32.

Соотношение сигнал/шум влияет на
качество передаваемой информации:
Для передачи данных достоверность;
Для речевого канала громкость,
разборчивость, естественность речи,
отсутствие помех.

33.

ОСОБЕННОСТИ 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.

34.

ОСОБЕННОСТИ 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.

35.

ОСОБЕННОСТИ 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.

36.

ОСОБЕННОСТИ 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 абонентам предоставляется автоматически.

37.

GSM
Global System for Mobile Communication
ГЛОБАЛЬНАЯ СИСТЕМА МОБИЛЬНЫХ
СТАНЦИЙ
GSM – пример коммерческого успеха

38.

Общие характеристики стандарта
GSM:
• использование интеллектуальных
SIM-карт для обеспечения доступа
к радиоканалу и услугам связи;
• шифрование передаваемых
сообщений;
• закрытый от прослушивания
радиоинтерфейс;

39.

Общие характеристики стандарта
GSM:
• Аутентификация абонента и
идентификация абонентского
оборудования по криптографическим алгоритмам;
• Использование служб коротких
сообщений, передаваемых по
каналам сигнализации;

40. Сравнительные характеристики некоторых стандартов ССПО

Общие характеристики стандарта
GSM:
• Автоматический роуминг абонентов
различных сетей GSM в
национальном и международном
масштабах.
• Система сигнализации №7 для
связи в направлениях ТФОП и
BSC

41.

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:

42. ОСОБЕННОСТИ ССПО  handover

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.

43. ОСОБЕННОСТИ ССПО  handover

Особенности MSC по сравнению со
стационарными ЦСК
Оборудование абонентского доступа представляет 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).

44. ОСОБЕННОСТИ ССПО  handover

Особенности 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.

45. 4 варианта handover

Особенности 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.

46. 4 варианта handover

Особенности 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.

47. 4 варианта handover

Общая структура MSC
Базовая
Мобильная
MS
приемопередающая
станция
радиостанция
Транзитный
Система базовых
узел (шлюз) станций
MSC
ISDN
PDN
MS
BTS
BTS
BSC
PSTN
BSS
GMSC
ОП
СЛ
Центр
технической
поддержки
УВВ
ЦКП
УС
MSC
ОП
СЛ
ОП
СЛ
ОСИ
Домашний
регистр
УВВ
ЦКП
Billing
Centre
MANAGER
EIR
ОП
СЛ
Центр
коммутации
подвижной
Цифровое
связи
коммутационное
поле
ОСИ
Гостевой
регистр
База абонентских
УС
данных
Центр
Расчетно− Менеджер
Регистр
сервисныйаутентификации
(тарифный
OMC
HLR
идентификации
центр
модуль)
AUC
Контроллер
базовых
станций
VLR
DB

48. 4 варианта handover

Назначение 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.

49. ОСОБЕННОСТИ ССПО  roaming

Назначение оборудования MSC
Устройства ввода-вывода
УВВ – это видеотерминалы и принтеры
для выполнения всех операций по
технической эксплуатации.

50.

Назначение 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)

51. Общие характеристики стандарта GSM:

Назначение 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.

52. Общие характеристики стандарта GSM:

Назначение оборудования MSC
BSS – система базовых станций.
Оборудование системы BSS состоит
из двух типов функциональных блоков:
• Контроллер базовых станций BSC
• Базовые приемопередающие радиостанции BTS

53. Общие характеристики стандарта GSM:

Назначение оборудования MSC
BSS – система базовых станций.
BTS обеспечивает радиообмен
между базовой и мобильной станциями.

54.

Назначение оборудования MSC
BSS – система базовых станций.
Функции контроллера BSC:
1) управляет распределением
радиоканалов между MS
2) контролирует соединения и регулирует
их очередность

55.

Назначение 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.)

56. Особенности MSC по сравнению со стационарными ЦСК

Назначение 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

57. Особенности MSC по сравнению со стационарными ЦСК

Назначение оборудования MSC
BSS – система базовых станций.
8) обеспечивает контроль работоспособности всех узлов и блоков,
входящих в систему базовых станций

58. Особенности MSC по сравнению со стационарными ЦСК

Назначение оборудования MSC
ОМС – центр управления и обслуживания.
O&M – Operation & Maintain ( ТЭ и ТО).
ОМС позволяет вести централизованное 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 контролируют работу всего оборудования в своей
сети.

59. Особенности MSC по сравнению со стационарными ЦСК

Назначение 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

60. Общая структура MSC

Назначение оборудования MSC
DB – Data Base база абонентских данных ССПО
В составе DB применяется оборудование следующих типов:
HLR, VLR, AUC, EIR

61. Назначение оборудования MSC Цифровое коммутационное поле

Назначение оборудования MSC
HLR
HLR – домашний (опорный) регистр
местоположения. Он является банком
абонентских данных для одной или
нескольких сотовых систем.

62. Назначение оборудования MSC Оборудование подключения соединительных линий

Назначение 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.

63. Назначение оборудования MSC Оборудование сигнализации

Назначение 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

64. Назначение оборудования MSC Оборудование сигнализации

Назначение 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

65. Назначение оборудования MSC Оборудование сигнализации

Назначение 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

66. Назначение оборудования MSC Управляющая система

Назначение 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.

67. Назначение оборудования MSC Управляющая система

Назначение 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.

68. Назначение оборудования MSC Устройства ввода-вывода

Назначение 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

69. Назначение оборудования MSC Центр коммутации подвижной связи MSC

Назначение 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.

70. Назначение оборудования MSC Центр коммутации подвижной связи MSC

Назначение 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).

71. Назначение оборудования MSC Центр коммутации подвижной связи MSC

Назначение оборудования MSC
EIR
Процедура идентификации используется для выявления утерянных,
украденных или неисправных MS.
Регистр EIR содержит сведения
белого, серого и черного списков.

72. Назначение оборудования MSC Центр коммутации подвижной связи MSC

Назначение оборудования MSC
AUC
AUC – центр аутентификации
удостоверяет подлинность абонента
(законность, действительность, наличие
прав на пользование услугами сотовой
связи) и обеспечивает шифровку
сообщений.

73. Назначение оборудования MSC Центр коммутации подвижной связи MSC

Основные понятия и определения
зоны обслуживания сотовой сети
1) Сота – зона обслуживания одной BS.
2) 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.

74. Назначение оборудования MSC GMSC – транзитный узел подвижной связи.

Основные понятия и определения
зоны обслуживания сотовой сети
3) Зона обслуживания MSC часть
ССПО, покрываемая одним MSC.
4) Зона обслуживания ССПО
несколько MSC, составляющих
единую сеть одного оператора
сотовой связи.
5) Зона обслуживания глобальной
сотовой сети GSM все сети GSM
в общепланетном масштабе.

75. Назначение оборудования MSC BSS – система базовых станций.

Варианты организации соединительных
трактов для абонентов ССПО
А
ОТС
(РАТС)
АМТС
MSC
Б
B
S
C
BTS
Структура соединительного тракта при связи абонента ТФОП
с абонентом ССПО (по федеральному номеру)

76. Назначение оборудования MSC BSS – система базовых станций.

Варианты организации соединительных
трактов для абонентов ССПО
ТУ
А
ОТС
(РАТС)
Б
MSC
B
S
C
BTS
Структура соединительного тракта при связи абонента ТФОП
с абонентом ССПО (по местному номеру)

77. Назначение оборудования MSC BSS – система базовых станций.

Варианты организации соединительных
трактов для абонентов ССПО
А
MSC
B
S
C
BTS
Б
B
S
C
BTS
Структура соединительного тракта при связи абонентов ССПО

78. Назначение оборудования MSC BSS – система базовых станций.

Варианты организации соединительных
трактов для абонентов ССПО
А
MSC
ОТС
(РАТС)
Б
B
S
C
BTS
Структура соединительного тракта при связи абонента ССПО
с абонентом ТФОП

79. Назначение оборудования MSC BSS – система базовых станций.

UMTS
Universal Mobile
Telecommunications System
Универсальная система
мобильной связи

80. Назначение оборудования MSC BSS – система базовых станций.

Требования 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

81. Назначение оборудования MSC ОМС – центр управления и обслуживания.

Требования 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

82. Назначение оборудования MSC Тарифный модуль и центр тарификации

Широкополосный радиодоступ
в стандарте UMTS основан
на технологии
WCDMA
Wideband Code Multiple Access
Широкополосный
многостанционный доступ
с кодовым разделением каналов

83. Назначение оборудования MSC DB – Data Base база абонентских данных ССПО

Сетевая структура UMTS
Iu
Uu
БАЗОВАЯ СЕТЬ
UTRAN, nRNS
Область КК
RNC
UE
3G MSC/
VLR
3G
GMSC
ССОП
BS
Регистры
Iur-g
HLR / AUC / EIR
Um
Область КП
UE
BSC
MS
BTS
GERAN, nBSS
SGSN
GGSN
IP-сеть

84. Назначение оборудования MSC HLR

UTRAN – сеть радиодоступа с технологией WCDMA
GERAN – сеть радиодоступа с технологией GSM
BS – базовая станция
RNC – контроллер радиосети
RNS – подсистема радиосети
UE – оборудование пользователя
BTS – базовая приёмопередающая радиостанция
BSC – контроллер базовых радиостанций
BSS – система базовых радиостанций
MS – мобильная станция
3G MSC/VLR – центр коммутации подвижной связи
поколения 3G
3G GMSC – транзитный шлюз поколения 3G
SGSN – узел поддержки GPRS
GGSN – медиашлюз
Iu – интерфейс, связывающий системы UTRAN/GERAN с
базовой сетью
Uu – интерфейс между оборудованием пользователя и
системой UTRAN
Um – интерфейс между оборудованием пользователя и
системой GERAN
Iur-g – внутренний интерфейс сети радиодоступа
КК (CS) – коммутация каналов (Circuit Switched)
КП (PS) – коммутация пакетов (Packet Switched)

85. Назначение оборудования MSC HLR

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

86. Назначение оборудования MSC HLR

Особенности 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.

87. Назначение оборудования MSC HLR

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.

88. Назначение оборудования MSC HLR

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)

89. Назначение оборудования MSC VLR

Область КК включает в себя
оборудование GSM – MSC и
GMSC, в которых ПО
дополнено программными
пакетами 3G

90. Назначение оборудования MSC VLR

Область КП включает в
себя:
SGSN – Service GPRS
Support Node – управляющий
узел и коммутатор пакетов
GPRS
GGSN – Gateway GPRS
Support Node – шлюз сети
GPRS

91. Назначение оборудования MSC VLR

SGSN
SGSN обеспечивает управление
пакетной сетью GPRS.
GPRS – General Packet Radio
Service – многофункциональная
пакетная радиосеть.

92. Назначение оборудования MSC VLR

Функции SGSN
- Регистрация местоположения UE
- Хранение абонентских файлов 3G
- Временные данные о начале и
окончании сеанса передачи
пакетной информации
- IP-адреса UE
- Требования к качеству обслуживания QoS

93. Назначение оборудования MSC VLR

Функции SGSN
- Хранение адресов шлюзов GGSN
- Сервер доменных имён, переводящий имена компьютеров в
адреса IP
- Поддержка роуминга, обеспечивающего взаимодействие с
доменами КК и КП других
операторов UMTS

94. Назначение оборудования MSC EIR

Функции SGSN
- Интерфейс с сетями доступа
UTRAN
- Возможность соединения с
системой GERAN через интерфейс на основе технологии
Frame Relay
- Интерфейс с подсистемой IP-IMS
для усовершенствованных
мультимедийных услуг

95. Назначение оборудования MSC EIR

GGSN
В шлюзах GGSN хранится
информация:
- IP-адреса абонентов
- Местоположение абонентов
- Номер узла SGSN, в котором
зарегистрирован абонент

96. Назначение оборудования MSC AUC

Функции GGSN
- Обеспечение доступа абонента к
требуемым услугам
- Взаимодействие с контроллером
сессий сети IP-IMS
- Обеспечение конфиденциальности
связи с гарантией защиты
пользовательского трафика

97. Назначение оборудования MSC AUC

Регистры
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.

98. Назначение оборудования MSC AUC

Трафик в UMTS
1 класс трафика
Речевой трафик характеризуется
низкой допустимой задержкой и низким
джиттером. Скорости передачи в обоих
направлениях должны быть одинаковы.

99. ПРИМЕР ОРГАНИЗАЦИИ ПОДВИЖНОЙ СВЯЗИ

Трафик 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.

100. Комментарии к рисунку:

Трафик в UMTS
3 класс трафика
Потоковый трафик (потоковое
видео и аудио) относится к однонаправленным 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.

101. Комментарии к рисунку:

Трафик в UMTS
4 класс трафика
Фоновый трафик характеризуется невысокими требованиями к
задержке и джиттеру.
Пример – трафик электронной
почты или SMS.

102. Комментарии к рисунку:

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

103. Комментарии к рисунку:

Сотовые сети стандарта GSM по
своей структуре изначально не были
предназначены для мобильного ШПД.
В наши дни операторы сотовой
связи вынуждены с целью удовлетворения потребностей пользователей
вкладывать огромные средства в
модернизацию своих сетей до стандартов
3G (UMTS) и 4G (LTE).

104. Комментарии к рисунку:

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 мультимедийных сетей передачи информации.

105. Комментарии к рисунку:

В России первая сеть LTE
зарегистрирована 15.01.12г.
в Новосибирске (Мегафон).
На начало 2013г. мировой рынок
ШПД оценивается в 1,8 миллиарда
абонентов.

106. Основные понятия и определения зоны обслуживания сотовой сети

Системы связи 4G основаны на
пакетных протоколах передачи данных
со скоростями более 10 Мбит/с.
Для пересылки данных
используются протоколы IPv4 и IPv6.

107. Основные понятия и определения зоны обслуживания сотовой сети

Сети 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.

108. Основные понятия и определения зоны обслуживания сотовой сети

Достоинства 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;

109. Варианты организации соединительных трактов для абонентов ССПО

Достоинства 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).

110. Варианты организации соединительных трактов для абонентов ССПО

Сравнительная структура сетей
3G и 4G

111. Варианты организации соединительных трактов для абонентов ССПО

Условные 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)

112. Варианты организации соединительных трактов для абонентов ССПО

Особенности LTE
1. 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).

113. UMTS

Особенности LTE
3. 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 переключения пользователя между БС.

114. Требования к системе 3G

Общая
структура
сети LTE

115. Требования к системе 3G

Комментарии к рисунку:
1
SAE System Architecture Evolution
Это архитектура ядра сети,
разработанная консорциумом 3GPP
для стандарта LTE.

116. Требования к системе 3G

Комментарии 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.)

117. Широкополосный радиодоступ в стандарте UMTS основан на технологии

Отличия SAE от GPRS
1. Упрощенная архитектура SAE,
снижающая эксплуатационные и
капитальные расходы.
2. SAE целиком построена на IP.
3. 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.

118.

Отличия SAE от GPRS
4. SAE обеспечивает меньшую задержку
RAN — уровень задержки в районе 10 мс.
5. 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)

119.

Комментарии к рисунку:
2
EPC - Evolved Packet Core
Ядро пакетной сети
EPC является основным компонентом архитектуры SAE.
В состав ЕРС входят IASA, ММЕ,
UPE, SGW, PGW, PCRF.

120. Сетевая архитектура UMTS предусматривает 2 типа сетей доступа: 1 – UTRAN с технологией WCDMA. В состав этой сети входят подсистемы радиосети RNS. Каж

Понятие Anchor
Свойство Anchor (точка привязки “якорь”) используется для определения
способа автоматического изменения
параметров элемента управления при
изменении параметров базового элемента
управления.

121. Особенности UTRAN

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 обслуживания при перемещении абонента между
сетями, как соответствующим спецификациям 3GPP, так и не соответствующим
(WLAN и т.п.).

122. Сетевая архитектура UMTS предусматривает 2 типа сетей доступа: 2 – GERAN, состоящая из систем базовых станций BSS. Каждая BSS включает в себя один BSC

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.

123. Базовая сеть состоит из двух доменов: - домен коммутации каналов (на схеме обозначен как область коммутации каналов КК) - домен коммутации п

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.

124. Область КК включает в себя оборудование GSM – MSC и GMSC, в которых ПО дополнено программными пакетами 3G

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.

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

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

126. SGSN

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.