Қатынау желілері

Жұмыс түрі: Дипломдық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 117 бет
Таңдаулыға:

5

6

7

8

Аңдатпа

Берілген дипломдық жобада М2М машинааралық өзара әсерлесу желісі

мен LTE желісінің тұтынушыға ақпарат таратудағы біріккен қолданылуы

қарастырылады. Дипломдық жобаның мақсаты - М2М желілерін құру кезінде

LTE желілерінің қолданылуын талдау.

Талдау жүргізу кезінде пайдаланушы талап еткен ақпаратпен қамтамасыз

ететін моделді құруға негіз болған LTE байланыс желісінің толық техникалық

көрсеткіштеріне талдау жүргізіледі. Сонымен қоса, иілгіш М2М трафигі бар

LTE желісінің сотасы зерттеледі.

Келесі

бөлімдерде

жобаның

қаржылық,

уақыттық

және еңбек

шығындарын көрсететін экономикалық құраушыларына есеп жүргізіледі және

өміртіршілік қауіпсіздігі мәселелері қарастырылады.

Аннотация

В данном дипломном проекте рассматривается совместное использование

сетей межмашинного взаимодействия М2М и LTE при передаче информации

пользователю. Целью дипломного проекта является анализ использования

сетей LTE при построении сетей М2М.

При анализе рассматриваются технические характеристики сети связи

LTE, на основе которой построена модель обеспечения пользователя

запрашиваемой информацией. А также производится анализ соты сети LTE с

эластичным трафиком типа М2М.

В следующих разделах

производится расчет экономическим

составляющим проекта, которые показывают расходы финансов, времени и

труда, а также рассматриваются вопросы безопасности жизнедеятельности.

9

Мазмұны

Кіріспе . . .

1 LTE және М2М желілерінің сипаттамалары . . . 8

1. 1 LTE желісінің құрылымы . . . 8

1. 2 LTЕ технологиясының негізгі көрсеткіштері . . .

1. 3 LTE желісінің радиоинтерфейсі . . . …. 16

1. 4 LTE технологиясының радиожиіліктік спектрі . . . 18

1. 5 Қазіргі таңдағы LTE инфрақұрылымы . . . 19

1. 6 Машинааралық өзара әрекеттесу технологиясы . . .

1. 7 М2М желілерінің құрылымы . . .

1. 8 M2M технологиясының негізіндегі байланыс қызметтері . . .

2 М2М технологиясы шарттарындағы LTE . . .

2. 1 М2М желілерін құру кезінде LTE желілерінің инфрақұрылымын

қолдану . . .

2. 2 LTE желісінде М2М типті қосылысты жүзеге асыру принципі . . .

2. 3 Инфрақұрылымдық облыстардағыМ2М-шешімдер . . .

2. 4 LTE байланыс желісін құру сұлбасы . . .

3 М2М трафигі бар LTE ұяшығын талдау . . . 43

3. 1 Зерттеудің есебін құру . . . 43

3. 2 Желінің өткізу қабілетін және потенциалды абоненттер санын

есептеу . . . 43

3. 3 Қамтуды талдау . . .

3. 4 LTE желісінің максималды мүмкін болатын жоғалтуларын есептеу. 52

3. 5 Қызмет көрсетудің ықтималды моделі. . 58

4 Тіршілік қауіпсіздігі . . . 63

4. 1 Еңбекті қорғау . . . 63

4. 2 Жұмыс орнын жарықтандыру . . . 65

4. 3 Өміртіршілік қауіпсіздігі . . .

. . 75

4. 4 Қоршаған ортаны қорғау . . . 79

5 Техника-экономикалық негіз . . .

5. 1 Жұмыстың мақсаты . . .

5. 2 Жұмыстың орындалу бағдарламасы . . .

5. 3 Жасалынған жұмыстың бағасын есептеу . . .

5. 4 Интеллектуалды еңбек бағасы . . .

Қорытынды . . .

Әдебиеттер тізімі . . .

Қысқартылған сөздер тізімі . . .

А қосымшасы . . . 97

Ә қосымшасы . . . 98

Б қосымшасы 99

В қосымшасы . . .

10

Кіріспе

Берілген дипломдық жобаның мақсаты - М2М желілерін құру кезінде

LTE желілерінің қолданылуын талдау.

Дипломдық жобаның бірінші бөлімі М2М желісін құру кезінде негіз

болып алынатын Long Term Evolution (LTE) желісінің және машинааралық

әрекеттесу желісінің сипаттамаларына арналған. Ал екінші бөлімінде М2М

желілерін құру кезінде LTE желілерінің қолданылуы сипатталады.

Дипломдық жобаның есептік бөлімінде

М2М технологиясы

шарттарындағы LTE желісінің сапа деңгейін бағалау үшін құрылған моделі

көрсетіледі және иілгіш М2М трафигі бар LTE желісінің сотасына талдау

жүргізіледі. Сонымен қатар, берілген жүйенің ықтималды сипаттамаларына

аналитикалық есептеу моделі құрылады және арнаның өткізу жолағының

минималды кеңдігіне әр түрлі шарттарда бұғатталу ықтималдылығына талдау

жүргізіледі.

UMTS/HSPA/LTE үшінші және төртінші ұрпақты заманауи мобильді

байланыс желілерінің технологиялық мүмкіндіктерінің күрт дамуы және GSM

технологиясының жақсартылуы тұтынушылар тарапынан олардың қызмет

түрлеріне деген сұраныстарының көбеюіне алып келді. Және де

операторлардың назарын оған тектес нарықтарға аударып келеді. Бұндай

қызмет көрсету нарығына M2M нарығы айнала алады.

Машинааралық өзара әрекеттесу дегеніміз (M2M, Machine-to-Machine) -

машиналарға тек бір ғана бағытта немесе өзара бір-бірімен ақпарат алмасуға

мүмкіндік беретін технология.

M2M технологиясы адамның араласуын қажет етпейтін транспорттық

қондырғылар немесе басқару орталықтары арасындағы автоматты түрде

ақпарат алмасу түрінде көрінеді. Құрылғылар арасындағы байланыс сымсыз

жүйелер арқылы орнатылады.

M2M қосымшалары күнделікті өмірді жеңілдету және автоматтандыру

мақсатында жұмыс істейтін интеллектуалды жүйелерді дамытуға бағытталған.

LTE технологиясының негізіндегі M2M желілері қолданылатын облыстарға

тұрмыстық-коммуналды шаруашылық, банк жүйесі, адам денсаулығы күйінің

мониторингі, қауіпсіздік және бейнебақылау, автопаркты басқару және

қадағалау, жүйе автоматтандырылуы жатады.

11

1 LTE және М2М желілерінің сипаттамалары

1. 1 LTE желісінің құрылымы

3GPP жобасының қатысушыларының алдында WiMAX (IEEE 802. 16е

стандарты) мобильді байланыс желісі негізінде оған бәсекелес мобильді

байланыс желісінің технологиясын құру мәселесі тұрды. Осыдан кейін бұл

технология UMTS желісінің дамыған түрі OFDM технологиясының негізінде

ұйымдастырылып, LTE деп аталды. 3GPP жобасының желіге қойған негізгі

шарттары: желі құрылымын мүмкіндігінше максималды түрде қарапайым

қылдыру және UMTS желісіне тән желілік протоколдардың қайталанатын

қызметтерін жою болып табылады.

LTE технологиясының негізінде құрылған байланыс желісі 2 негізгі

бөліктерге бөлінеді: E-UTRAN радиоқатынау желісі және SAE (System

Architecture Evolution) базалық желісі (1. 1-сурет) .

MME/SAE

MME/SAE









SAE

(EPC)

eNodeB

eNodeB





 E-UTRAN



eNodeB

1. 1-сурет. LTE желісі құрылымының негізгі құраушылары

E-UTRAN радиоқатынау желісінде трафикті тарату уақытында SAE

(System Architecture Evolution) желісінің жүйелік құрылымының дамуы

барысында жолыққан негізгі мәселелері жүзеге асқан. E-UTRAN желісінің

құрылымы 1. 2-суретте көрсетілген. Ол EPC дестелік желінің ядросынан

(Evolved Packet Core), eNodeB базалық стансасының түйіндерінен, сонымен

қоса S1 және X2 интерфейстерінен тұрады .

12

1. 2-сурет. E-UTRAN желісінің базалық құрылымы.

E-UTRAN радиоқатынау желісі техникалық спецификациялар қатарының

қарастырылуы бойынша тек eNB (evolved Node В) базалық стансаларынан

тұрады. eNB базалық стансалары E-UTRAN желісінің толық байланысты

элементі болып табылады және өзара бір-бірімен «әрқайсысы әрқайсысымен»

принципі бойынша Х2 интерфейсінің көмегімен байланысқан.

EPC шартты түрде абоненттік терминалдарға қызмет көрсететін қатынау

шлюздарынан тұрады және кейіннен S-GW (Serving Gateway) шлюзына

айналады. eNodeB арналық ресурсты тағайындайтын және дестелік трафикті

өңдейтін желіде бар болып келетін Node B және RNC контроллерлерінің

қызметтерін жинақтайды. E-UTRAN желісінде маршрутты сигнализация

желілерін және мәліметтерді таратуды заңдылықты түрде бөлу принципі

тағайындалған. S1 интерфейсті басқару жазықтығының протоколдар стегі

(SCTP - S Common Transport Protocol) мен тұтынушылық жазықтығындағы

протоколдар стегі (L2 деңгейіндегі туннельдік протокол) 1. 3-суретте

көрсетілген. [1]

1. 3-сурет. S1 интерфейсінің протоколдар стегі

Әр базалық станса дестелік коммутация принципі бойынша құрылған

13

SAE базалық стансасымен Sic интерфейсін орнатқан. SAE [3] базалық стансасы

кейде ЕРС желісі деп аталады (Evolved Packet Core) . Ол станса MME/UPE [4, 7,

8] түйіндерінен тұрады, ал олар өз кезегінде ММЕ және UPE логикалық

элементтерінен құралған. ММЕ (Mobility Management Entity) логикалық

элементі абоненттік терминалдың мобильділігін басқару мәселесін шешумен

айналысады және E-UTRAN желісінің eNB базалық стансаларымен C-plane (Sl-

С интерфейсі) басқару жазықтығының протоколдары көмегімен өзара

әрекеттеседі. UPE (User Plane Entity) логикалық элементі U-plane тұтынушы

жазықтығының протоколдарына сәйкес тұтынушылардың мәліметтерінің

таратылуына жауап береді және eNB стансасымен S1-U интерфейсі арқылы

өзара әрекеттеседі.

1. 4-сурет. SAE базалық стансасының құрылымы

S1 интерфейсінің арқасында базалық стансалар бірнеше MME/UPE

түйіндерімен байланысқан. Бұл жағдай желілік қорды мейлінше тиімдірек әрі

икемдірек пайдалануға мүмкіндік береді. Бұндай интерфейс Sl-flex интерфейсі

деп аталады.

1. 4-суретте көрсетілген

SАE базалық стансасының құрылымын

ұйымдастырудың басты көздеген мақсаты болып «барлығы IP арқылы»

идеологиясы табылады. Сонымен қоса, LTE желісіне UTRAN және GERAN

желілері арқылы да, оған қоса Wi-Fi, WiMAX немесе сымды IP стандарттарын

қолданатын басқа желілер арқылы да қосылу мүмкіндігі бар.

1. 5-суретте LТE технологиясының С-plane және U-plane ортасында

орналасқан S1 интерфейсінің протоколдар стегі көрсетілген. [7]

14

eNB

Inter Cell RRM

Connection Mobility Control

Radio Admission Control

eNB Measurement

Configuration&Provision

MME

Dynamic Resource Allocation

NAS Security

RRC

PDCP

Idle State Mobility Hading

RLC

SAE Bearer Control

MAC-уровень

SAE Gateway

Физ. денгей

E-UTRAN

Mobility Anchoring

SAE (EPC)

1. 5-сурет. LTE желісінің S1 интерфейсінің протоколдар стегі

LTE желісінде UMTS желісінен ерекшеленетін келесі функционалдық

өзгешеліктері бар:

− eNB базалық стансалары радиоқорды басқару қызметін (Radio Resource

Management, RRM) : радиоарналарды басқару (Radio Bearer Control), қатынауды

басқару (Radio Admission Control), мобильділікпен басқару (Connection Mobility

Control), қорды динамикалық тағайындау (Dynamic Resource Allocation)

қызметтерін атқарады. E-UTRAN радиоқатынау желісінде eNB базалық

стансалары Node В базалық стансаларының және UMTS желісіндегі RNC

контроллерінің міндеттерін атқара отырып, радиоинтерфейс протоколдарын

басқарады;

− ММЕ мобильділікпен басқарудың желілік элементі eNB базалық

стансасына бағытталған шақыру хабарламаларын (paging) бөліп таратуға жауап

береді. ММЕ басқару жазықтығының протоколдарын басқарады: абоненттік

терминалдарға идентификаторлар тағайындау, желі қауіпсіздігін қамтамасыз

ету, абоненттердің хабарламаларының ақиқаттығын тексеру және роумингпен

басқару;

− UPE тұтынушы жазықтығының желілік элементі IP-протоколдардың

тақырыпшаларын сығу қызметін, мәліметтер ағынын шифрлеуін, тұтынушы

жазықтығының дестелер терминациясын, тұтынушы мобильділігін қамтамасыз

ету кезінде мәліметтердің дестелер коммутациясын жүзеге асырады. Одан

басқа, UPE тұтынушылық деңгейдің протоколдарымен басқарады, мысалы,

абоненттік терминалдың (АТ) ағымдағы статусын сақтап тұрады.

LTE желісіндегі басқару мәселелерінің ішіндегі маңыздыларының бірі -

15

радиоқорды максималды түрде тиімді пайдалану болып табылады. Берілген

мәселе келесі қызмет түрлерінің жиынтығы арқылы шешіледі: радиоқорды

басқару RRM (E-UTRAN желісінің радиоқорын басқару, радиоарнада

мәліметтерді тарату қызметімен басқару, мобильділікпен басқару, қатынаумен

басқару, қорды динамикалық бөлу) және радиоқорлармен басқару протоколы

RRC. Радиоқорлармен басқару қызметтеріне талаптарды TR 25. 913 қояды.

E-UTRAN (Inter Cell RRM) желісінің радиоқорларын басқару соталар

тобының қорын басқаруды қамтамасыз етеді. Ондағы мақсаты - жиіліктік

спектрді тиімді пайдалану мүмкіндігін жоғарылату және абоненттік

терминалдар мен базалық стансалардың кедергілік өзара әрекеттесуін

минималдау, сонымен қатар мобильділікті қолдау.

Радиоарнада жіберу қызметін басқару (RB Control) E-UTRAN желісінің

eNB базалық стансасында жүзеге асқан және ол орнатуды, қолдауды және E-

UTRAN желісінде