Мультимедиялық хабар тарату
7
8
9
10
Аңдатпа
Дипломдық жоба LTE ұтқыр байланысының төртінші ұрпақты желісінің
құрылымдық ерекшеліктерін, транспорттық және логикалық арналарының
өзара байланысты құрылымын қарастырады.
LTE желілеріндегі дауыс және SMS тарату технологияларына жалпы
шолу жүргізілген. Ең жарамды әдістер жан-жақты зерттеліп, талданды.
Сондай-ақ жұмыста АЛТЕЛ компаниясының LTE мобильді
байланысына негізделген технологиясын эксперименттік зерттеу нәтижелері
келтірілген. LTE стандартының технологиялық сипаттамалары есептелген. LTE
желісіндегі дауыс қызметтерін және SMS таратуды ұйымдастыру мәселелерін
шешудің оңтайлы нұсқалары ұсынылады және іріктелген технологияны
енгізудің мақсатқа лайықтылығы негізделеді.
Аннотация
В дипломном проекте рассмотрены особенности архитектуры сетей
четвертого поколения мобильной связи LTE, взаимосвязанная структура
транспортных и логических каналов. Выполнен общий обзор технологий
передачи голоса и SMS в сетях LTE. Проведены анализ и подробное
исследования наиболее подходящих методов.
Также в работе приведены результаты экспериментального исследования
выбранной технологии на основе сотовой сети LTE компании АЛТЕЛ.
Представлены расчеты технологических характеристик стандарта LTE.
Предлагается оптимальный вариант решения проблемы организации голосовых
услуг и SMS в сети LTE и обосновывается целесообразность внедрения
выбранной технологии.
11
Мазмұны
Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...9
1 LTE технологиясы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .10
1.1 Сипаттау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .10
1.2 LTE желісінің архитектурасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..1 2
1.3 LTE дамуының ерекшеліктері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..1 5
1.4 LTE желілеріндегі қызмет көрсетулер ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 17
1.5 Дипломдық жобаның мақсаты ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..27
2 LTE желісінде дауыс және SMS таратуды жүзеге асыру ... ... ... ... ... ... ... ... ... 28
2.1 ОТТ-сервистер жағынан қауіп ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 28
2.2 Circuit Switched Fall-Back технологиясы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..29
2.3 Voice over LTE Generic Access технологиясы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 31
2.4 IMS-based Voice Services технологиясы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..34
2.5 Талдау және салыстыру ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 41
2.6 Тәжірибелік бөлім ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .44
3 Желінің технологиялық сипаттамаларының есебі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .48
3.1 Қуат тиімділігін және сигналшу деңгейін есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ..4 8
3.2 Жүктемеге тәуелді абоненттер санының есебі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...56
3.3 Қамту (покрытия) радиусының есептелінуі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...58
3.4 LTE желісіндегі сөйлесу трафигінің бағасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .66
3.5 Базалық станцияның максимальді саны ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..66
4 Еңбекті қорғау және өміртіршілік қауіпсіздігі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...67
4.1 Еңбекті қорғау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .67
4.2 Өміртіршілік қауіпсіздігі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..80
4.3 Қоршаған ортаны қорғау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..83
5 Техника-экономикалық негіз ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...86
5.1 Жұмыстың мақсаты ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...86
5.2 Жұмыстың орындалу бағдарламасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...86
5.3 Жасалынған жұмыстың бағасын есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 89
5.4Интеллектуалды еңбек бағасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..95
Қорытынды ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..96
Қысқартылған сөздер тізімі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..97
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .98
А Қосымшасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .100
Б Қосымшасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .101
В Қосымшасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .103
12
Кіріспе
Даму бағытында мәліметтерді тарату басты орында тұрса,онда барлық
әлемдік байланыс дамуы өзін мобильді өнеркәсіпте көрсетеді. Қазіргі уақытта
адамдар мобильді Интернеттің жоғары жылдамығына үйренген және ол
күнделікті өмірде қажетті.
Әлемдік телекоммуникациялық технологиялардың мобильді байланыс
аймағында әрі қарайғы қалыптастыруы мәліметтерді тарату жылдамдығының
үлкендігі және сәйкесінше,тұтынушыларға ұсынылатын қызмет сапасын
арттыратын 4G стандартын орнату және дамыту болып табылады.
Осы мәселені шешу тәсілінің бірі болып, Long Term Evolution (қысқаша,
LTE-технологиясы) технологиясын қолдану болып табылады. Сәйкесінше,
берілген стандарт негізінде жүзеге асырылатын ұялы байланыс желілерін LTE-
желілері деп атайды.
Қазіргі таңда LTE технологиясы кең жолақты мобильді байланыста
келешегі мол технология екеніне ешкімнің күмәні жоқ. Global mobile Suppliers
Association (GSA) ұйымының 2013 жылдың 5-желтоқсанындағы мәліметтері
бойынша әлемде 500-ден аса байланыс операторлары қолданады.Оның ішінде
260 операторлар 100-ден аса елге желіні таратты.Ал 2017 жылға қарай
абоненттердің саны 5 млрл.қа жетеді деген болжам бар.Яғни Жер бетіндегі
халықтың 50% -ы LTE желілерінің қызметін пайдалана алады. Қазақстанда LTE
желісін коммерциялық пайдалану сегіз қалада жүзеге асырылды. Олар
Астана,Алматы, Ақтау, Ақтөбе, Атырау, Шымкент, Өскемен, Қарағанды [1].
LTE желісі қазіргі уақытта ғаламторға мүмкіндік мақсатында қолданылса,
онда әрине, мәліметтерді тарату осы желіде көрсетілетін жалғыз қызмет түрі
болмайды. Операторлар,бұрынғысынша негізгі пайданы мәліметтер трафигінің
өсуіне қарамастан телефониядан және SMS қызметінен алады. Олар үшін
дауысты тарату және SMS қызметінің сақталынғаны маңызды. Қиындығы сол,
LTE All-IP келешек технологиясы GSMUMTS дәстүрлік желілеріндегі
сияқты дауысты тарату жүзеге аспайтынында.Теориялық тұрғыдан алып
қарасақ, желі алдыңғы технологияларда көрсетілген сөз сапасының деңгейін
қамтамасыз ете алады.
Жұмыстың мақсаты LTE желісінде дауыстық және SMS қызметтерін
жүзеге асыру жолдарын қарастыру.Берілген мақсатқа жету үшін жұмыста
келесілерді орындау қажет:
- LTE желісіндегі дауысты тарату және SMS жіберу технологиясы-
на жалпы шолу;
- неғұрлым сәйкес келетін технологияға талдау жасау және салыстыру;
- өндіріске әсер етуші,таңдап алынған технологияның кемшілікте-
рін қарастыра отырып, эксперименттік зерттеу жасау;
- қажетті есептеулерді жүргізу;
13
1 LTE технологиясы
1.1 Сипаттау
3GPP Long Term Evolution (LTE) - ІР-технологиялар базасында сымсыз
байланыс желілерін құрудың 3G-дан кейінгі ұрпақ технологиясы. Ақпарат пен
мәліметтердің көп мөлшерін таратуды қажет ететін қосымшаларды қолдану
үшін қажетті өткізу жолағы мен қызмет көрсету сапасын (QoS) қамтамасыз ету
үшін сәйкес стандарт 3GPP халықаралық әріптестік бірлестігімен дайындалған
және бекітілген [2].
LTE өзіне жетілдірілген дестелік ақпарат тарату жүйесін қосады, ол
жаңартылған UMTS жербетілік радиоқолжетімділік (E-UTRAN) желісінен және
жетілдірілген пакеттік коммутация орталығынан тұрады, сонымен қатар ол
жоғары өткізу қабілетімен, төмен кідірістер және үлкен өткізу жолағының
енімен қарапайымдандырылған ІР-архитектура арқылы ақпарат таратуды
қамтамасыз етеді.
Бұған қоса, мобильді байланыс провайдерлеріне өз желілерін ертеңгі
байланыс қажеттіліктеріне сәйкес өзгертуге көмектесу үшін, LTE болашақ
технологиясы ретінде барлық қолданыстағы желілермен үйлесімді жұмыс істеу
үшін жасақталған. Ол дауыстытық ақпарат үшін де, мәлімет тарату үшін де
әлдеқайда тиімді және сапалы сервисті қамтамасыз етеді.
LTE оған дейінгі ұялы байланыс стандарттарымен салыстырғанда
бірқатар ерекшеліктер мен артықшылықтарға ие [3]. Солардың ішінде:
а) Үлкен шектік жылдамдықтар (сурет 1.4-те салыстыру келтірілген):
1) 100 Мбитс-ке дейін төменгі бағытта (20 МГц, 2x2 MIMO);
2) 50 Мбитс-ке дейін жоғары бағытта (20 МГц,1x2);
ә) Әрбір 5МГц-ке кем дегенде 200 белсенді дауыстық қызмет көрсетуді
қолданушылар;
б) Аз кідірістер 5 мс;
в) 4G-дің өткзу жолағы қазіргі 3G жүйелердің өткізу жолағынан 4 есе
үлкен өткізу жолағын ұсынады;
г) Жетілдірілген спектрлік эффективтілік. Спектрлік тиімділік ретінде
өткізу жолағы сымсыз желіге қол жетімділік деңгейімен қаншалықты тар
қолданылатыны түсініледі. Жетілдірілген мән ақпараттың көп мөлшерін осы
өткізу жолағы арқылы таратуға мүмкіндік береді, осы кезде қолданушылар мен
сервистер саны артады. Таратылатын ақпарат мөлшері алдыңғы релизбен
салыстырғанда орташа есеппен 2-4 есе артады;
ғ) Сота (ара ұясы) шекарасында жетілдірілген жылдамдықтар. Спектрлік
тиімділік мәндері тек мачталар жанында ғана емес, сонымен қатар 12 сота
шекарасында да жақсарады. Жылдамдықтар алдыңғы стандартпен
салыстырғанда 2-3 есе артады;
д) Абонентке қызмет көрсетудің сапасын жақсырақ қолдау.
14
1.1-сурет.Ұялы байланыс стандарттарының шектік тарату
жылдамдықтары
1.2-сурет.LTE жүйесінің ерекшеліктері
LTE технологиясы сонымен қатар E - UTRA - кеңейтілген әмбебап жер
бетілік радио қол жетімділік және E-UTRAN - кеңейтілген әмбебап жер бетілік
қол жетімділік желісі деп те аталады. LTE стандартының желісін жаю үшін екі
жиілік жолағы бөлінген: олардың бірі - 700МГц диапазонында орналасқан, ал
екіншісі-2,1 ГГц. LTE радиоинтерфейсі каналдарды дуплексті бөлудің екі
тәсілін де қолдайды: жиілікті бөлінген дуплексті тәртіп (FDD) пен уақыттық
бөлінген дуплексті тәртіп (TDD), олар көп жағдайда сәйкесінше FD-LTE және
TD-LTE деп белгіленеді.
LTE желісінің төмен желісінің радиоинтерфейсінің ерекшелігі
Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA) көпшілік қолжетімділік
технологиясын қолдану болып табылады. Төмен желісіндегі тарату
уақытының интервалы (TTI) кадрасты интервалына сәйкес және 0.2 мс-ке тең.
Төмен желісінде келесі модуляцияның келесі түрлері қолданылады:
Quadrature Phase Shift Keying (QPSK), 16QAM (Quadrature Amplitude
Modulation) және 64QAM[4]. Сонымен қатар Multi-Input Multi-Output (MIMO)
технологиясы да қолданылады. MIMO
технологиысының негізгі
конфигурациясы базалық станция мен ұялы терминалдың екі таратушы және
екі қабылдаушы антенналарын қолдануды қарастырады[5].
Бәсеңдейтін арна бойынша ақпарат таратудың жылдамдығының 100
Мбитс, ал күйшейетін арна бойынша 50 Мбитс максималды мәндеріне
қарамастан спектр қолдану тиімділігін едәуір жоғарылату мен күту уақытын
біршама төмендету жоспарлануда.
15
1.2 LTE желісінің архитектурасы
LTE желісінің архитектурасы тегіс мобильділікті, дестелердің
минималды кідірістері және қызмет көрсету сапасының жоғары
көрсеткіштеріне ие дестелік трафикті қолдауды қамтамасыз ететіндей жасалған.
Мобильділік желі функциясы ретінде оның екі түрімен қамтамасыз
етіледі: дискретті мобильділік (роуминг) және үздіксіз мобильділік (хэндровер).
LTE желілері барлық қолданыстағы желілермен роуминг және хэндовер
процедураларын қолдау керек, LTE-абоненттер (терминалдар) үшін сымсыз
кеңжолақты қол жетімділік қызметтерінің барлық жерді қамтылуын
қамтамасыз етілуі керек.
Дестелік тарату барлық қызмет көрсетулерді, соның ішінде
қолданушылық дауыстық трафикті, қамтамасыз етуге ммкіндік береді. Желі
тораптарының әртиптілігі мен иерархиялылығы (былайша айтқанда желілік
жауапкершілік) байқалатын алдыңғы ұрпақ желілерінің көпшілігімен
салыстырғанда, LTE желілерінің архитектурасын жазық деп атауға болады,
өйткені барлық желілік әрекеттесу екі торап арасында жүреді: техникалық
спецификацияларда B-торап (Node-B, eNB) деп аталатын базалық станция және
мобильділікті басқару блогынан МББ (MME, Mobility Management Entity),
орындалуы жағынан ол өзіне, көп жағдайда, желілік шлюзді ЖШ (GW,
Gateway) де қосады, яғни MMEGW комбинирленген блоктары орын алады.
Алдыңғы ұрпақ желілерінде маңызды роль атқарған радиожелі
контроллерлары ақпараттар ағынын басқарудан шектетілген (ол құрылымдық
сұлбаларда тіпті көрсетілмейді), ал оның дәстүрлі функциялары
-
радиоресурстарды басқару және тақырыптарды қысу, шифрлеу, пакеттерді
сенімді жеткізу және т.б. тікелей БС берілген.
МББ тек қызметтік ақпаратпен - екінші атауы желілік сигнализациямен
жұмыс істейді, сондықтан қолданушылық ақпараты бар ІР-пакеттер ол арқылы
өтпейді. Мұндай дербес сигнализация блогы болуының артықшылығы желінің
өткізу қабілетін қолданушылық трафик үшін де, қызметтік ақпарат үшін де
тәуелсіз өсіруге болады. МББ-ның негізгі қызметі күту режиміндегі
қолданушылық терминалдарын (ҚТ) басқару болып табылады, соның ішінде
қоңырауларды бағыттау мен жүзеге асыру, авторизация мен аутентификацияны
жүргізу, роуминг пен хэндовер, қызметтік және қолданушылық каналдарды
орнату.
Барлық желілік шлюздер арасында екеуі жеке көрсетілген: қызмет
көрсетуші шлюз ҚШ (S-GW, Serving Gateway) және пакеттік желі шлюзі (P-
GW, Packet Data Network Gateway), немесе қысқаша айтқанда пакеттік шлюз
(ПШ). ҚШ БС және олар қызмет көрсететін ҚТ қатысты мәліметтер пакеттерін
қабылдап және жіберу арқылы локалды мобильділікті басқару блогы сияқты
қызмет көрсетеді. ПШ БС жиыны мен әр түрлі сыртқы желілер арасындағы
интерфейс болып табылады, сонымен қатар ол ІР-желілердің адрестерді
16
үлестіру, қолданушылық саясатты қамтамасыз ету, маршрутизация, пакеттерді
фильтрация сияқты қызметтерін атқарады.
Үшінші
ұрпақ желілерінің көпшілігіндегідей, LTE желісін құру
принциптерінің негізіне екі аспекті бөліп алынған: жеке желілік блоктарды
физикалық жүзеге асыру және олар арасында функционалдық байланыстарды
құру. Осы кезде физикалық жүзеге асыру мәселелері облыс (domain)
концепциясынан шыға отырып шешіледі, ал функциональді байланыстар қабат
(stratum) шегінде қарастырылады.
Физикалық деңгейде біріншілік бөлу желі архитектурасын
қолданушылық жабдықтама облысы (UED, User Equipment Domain) мен желілік
инфрақұрылым облысына (ID, Infrastructure Domain) бөлу болып табылады.
Соңғысы өз кезегінде радио қолжетімділік (кіші) желісі (E-UTRAN, Evolved
Universal Terrestrial Ra-dio Access Network) мен базалық (дестелік) (кіші)
желісіне (EPC, Evolved Packet Core) бөлінеді.
Қолданушылық жабдықтама - бұл LTE-қызметтерге қол жеткізу үшін
желілік абоненттер қолданнытын, функционалдық мүмкіндіктерінің деңгейлері
әр түрлі ҚТ жиынтығы. Осы кезде қолданушылық терминал ретінде, мысалға
дауыстық трафик қызметін қолданатын нақты (тірі) абонент те, белгілі-бір
желілік немесе қолданушылық мәліметтерді таратуқабылдауға арналған
жансыз құрылғы да бола алады.
1.3-суретте LTE желісінің жалпы құрылымы көрсетілген, одан біз
функционалды байланыстардың екі қабаты: радио қол жетімділік қабаты (AS,
Access Stratum) мен радио қол жетімділік қабатының сырт пішіні (NAS, Non-
Access Stratum) болатынын көре аламыз. 1.3-суретте көрсетілген бағытталған
эллипстер қызметтерге қол жетімділік орындарын білдіреді.
1.3-сурет.LTE жүйесінің жалпыланған құрылымы
UE қолданушылық жабдық облысы мен UTRAN радио қол жетімділік
желісі облысы арасындағы қиысу Uu-интерфейс деп аталады; радио қол
жетімділік облысы мен базалық желі EPC облысы арасындағы қиысу - S1-
интерфейс деп аталады. Uu және S1 интерфейстеріне жататын әр түрлі
хаттамалардың құрамы мен қызмет көрсетуі былайша айтқанда екі жазықтыққа:
17
қолданушылық жазықтық (UP, User Plane) және басқару жазықтығына (CP,
Control Plane) бөлінген.
Қол жетімділік қабатының сыртында базалық желіде мобильділікті
басқару механизмдері (EMM, EPC Mobility Management) жұмыс істейді.
Қолданушылық жазықтықта қолданушылық мәліметтерді радиоарна
бойынша таратуды қамтамасыз ететін хаттамалар жүзеге асырылған. Басқару
жазықтығына әр түрлі аспекттерде ҚТ және желі арасында байланысты
қамтамасыз ететін хаттамалар жатады.
Радиоқолжетімділік желі облысы келесідей екі деңгейге бөлінген:
радиожелі деңгейі (RNL, Radio Network Layer) және транспорттық желі деңгейі
(TNL, Transport Network Layer). Радио қол жетімділік желісінің облысына
кіретін БС-дың өзара әрекеттесуі Х2-интерфейс негізінде жүргізіледі (1.4-
сурет). Бұдан басқа базалық станциялар мен базалық желінің мобильділікті
басқару блогы (S1-MM-интерфейс) немесе қызмет көрсету торабы (S1-U-
интерфейс) арқылы байланысуы орын алады - сурет 1.2-де олар көрсетілмеген.
Осылайша S1-интерфейс БС жиыны мен МББОБ блоктары арасындағы
көпшілік қатынастарды қолдайды деп тұжырым жасауға болады.
1.4-сурет.Радио қол жетімділік желісінің функционалды тораптарын қосу
Әр түрлі интерфейстер мен жазықтықтарда анықталған LTE желісінің
хаттамаларын зерттеуді бастамас бұрын, радио қол жетімділік желісінің
функционалды блоктарының арналуын қарастырайық.
Радиоресурстарды басқару: көтерілу және төмендеу бағыттарында
ресурстарды динамикалық үлестіру
-
басқаша айтқанда ресурстарды
диспетчерлеу және т.б.
Қолданушылық
жазықтықта қолданушылық
мәліметтерді радиоарна бойынша таратуды қамтамасыз ететін хаттамалар
жүзеге асырылған.
18
1.3 LTE дамуының ерекшеліктері
Сымсыз байланыстың дамуы үздіксіз технологиялар алмасуымен қатар
жүреді, олардың негізінде GSM және CDMA ұялы байланыс стандарттары,
сонымен қатар IEEE 802 мәліметтер тарату жүйелерінің стандарттары жатыр.
1.5-сурет.Сымды және сымсыз байланыс дамуы
Үшінші ұрпақ (3G) ұялы байланыс желілеріндегі дестелік мәліметтер
көлемі дауыстық трафик көлемінен артық болатындығымен байланысты,
келесі, төртінші ұрпақ (4G) желілерінің түсінігінің өзі ақпаратты таратудың
әмбебап ұялы мультимедиялық желілерінің түзілуімен байланысты (егер
сининимдік болмаса). Бүгінде технологияның екі тобының әмбебап байланыс
қызметтерін көрсетуге айқын бағытталған. Бұл WiMAX (IEEE 802 желісінің
дамуы ретінде) және 4G ұрпақ ұялы байланыс технологиясы LTE. Сонымен
қатар олардың әрқайсысы сымсыз байланыстың көлемді нарығында өз орнына
ие. LTE технологиясын қолданыстағы 2 және 3 ұрпақ желілері базасында
дамытуға болады, бұл оны жаңадан құрумен салыстырғанда шығындарды
анағұрлым азайтады. 1.5-суретте[6] LTE және қолданыстағы UMTS желілерін
бірігіп қолдану шешімі келтірілген.
LTE технологиясын стандарт ретінде жасақтау ресми түрде 2004 жылдың
аяғында басталды. Бастапқы сатыда зерттеудің негізгі мақсаты мәлімет
таратудың жоғары жылдамдығын қамтамасыз ете алатын физикалық деңгей
технологиясын таңдау болды. Негізгі ретінде екі нұсқа ұсынылды:
қолданыстағы W-CDMA (HSPA-да қолданылады) радиоинтерфейсін дамыту
және OFDM технологиясы негізінде жаңа интерфейсті құру. Жүргізілген
зерттеулер нәтижесінде жалғыз жарамды технология OFDM болып шықты,
және 2006 жылдың 6 мамырында 3GPP-да Evolved UMTS Terrestrial Radio
Access (E-UTRA) радиоинтерфейсіне алғашқы спецификация құрылды.
19
1.6-сурет.UMTS және LTE ұялы байланыс технологияларының біріккен
шешімі
LTE-нің бірінші, алдын-ала спецификациялары 3GPP Release 7
шеңберінде жасалды. Ал 2008 жылдың желтоқсанында LTE жүйелеріне
архитектуралық және функционалдық талаптарды бекітетін 3GPP (Release 8)
стандарттан нұсқасы бекітілді. 2009 жылдың ортасында LTE негізіндегі
алғашқы тәжірибелік жүйелердің жарыққа шығуы күтілді, ал 2010 жылы -
алғашқы коммерциялық желілердің шығуы күтілді. Бұрынырақ жасақталған 3G
жүйелерімен салыстырғанда, LTE радиоинтерфейсі жақсартылған техникалық
сипаттамларды қамтамасыз етеді[7].
Жекелей айтсақ,LTE-да өткізу жолағының ені 1,4-тен 20 МГц-ке дейін
(бұдан ерте мәліметтер бойынша 1,25 МГц-тен) өзгеріп тұра алады, бұл әр түрлі
өткізу жолақтарына ие әр түрлі ұялы байланыс операторларының
қажеттіліктерін қанағаттандыруға мүмкіндік береді. Осы кезде LTE
жабдықтары әрбір 5 МГц ұяшыққа бір уақытта 200-ден кем емес белсенді
байланысты (яғни 200 телефондық қорыңауды) қолдауы керек. Сонымен қатар
LTE радиожиіліктік спектрді қолдануды жақсартады деп күтілуде, яғни
берілген жиіліктік диапазонда таратылатын мәліметтер көлемі артады. LTE
мәліметтер таратудың жоғары агрегаттық жылдамдықтарына - жоғарылайтын
(абоненттен базалық станцияға дейін) қосылу үшін 50 Мбитс дейін және
төмендейтін (базалықт станциядан абонентке дейін) қосылу үшін 100 Мбитс
қол жеткізуге мүмкіндік береді (20 МГц жолақта). Осы кезде 350 кмсағ
жылдамдықпен қозғалып келе жатқан абоненттер үшін қосылуды қолдау
қарастырылады. Бір БС жабу зонасы - штаттық режимде 30 км дейін, бірақ
радуысы 100 км-ден үлкен ұяшықтармен жұмыс істеу мүмкіндігі бар.
Сонымен қатар көп антенналы MIMO жүйелерін қолдау бар. LTE
радиоинтерфейсі операторлар 3GPP және 3GPP2 стандарттарынан біртіндеп
өтетін шешім ретінде позицяланады, ал оны жобалау 4G төртінші ұрпақ
жүйелеріне өту процесінде маңызды саты болып табылады. Шын мәнінде LTE
қазіргі уақыттың өзінде бастапқыда 4G-ға арналған функциялардың жартысына
ие, сондықтан оны кейде 3,9G технологиясы деп те атайды. LTE
20
технологиясының ары қарай дамуы келесі ұрпақ спецификациясының
құрылуына алып келді, оны LTE-Advanced деп те атайды, және ол төртінші
ұрпақ технологиясы болуы керек[8].
1.4 LTE желілеріндегі қызмет көрсетулер
Әртүрлі
қызметтердің көптеген санын көрсететін жаңа желілік
технологиялардың дамуы әлемдік телекоммуникациялық қоғамдастықты
байланыс қызметтер сапасы мен оларды басқару жүйесіне бәсекелестікке
қабілетті байланыс қызметтерін көрсету нарығының тиімді дамуының ең
маңызды факторларының бірі ретінде қарастыруына мәжбүрлейді.
Байланыс қызметінің сапасы (QoS, Quality of Service) түсінігі ресми түрде
Халықаралық электрбайланыс одағымен Е800 (жалпы қолдану телефондық
желілері мен интегральді қызмет көрсету сандық желілері үшін қолданылады)
нұсқаулықта бекітілген, және ол қолданушының байланыс қызмтетімен
қанағаттану дәрежесін анықтайтын, қызмет көрсету параметрлерінің соммалық
эффекті ретінде түсініледі.
Сапаны басқару жүйесі - қызмет көрсету сапасының орнатылған
талаптарға сәйкестігін қамтамасыз ететін параметрлер мен механизмдер
жиынтығы. Мұндай жүйені енгізудің мақсаты қызметке сұранысты арттыру
үшін,
көрсетілген қызметпен қолданушының қанағаттандырылуын
максимизация болып табылады.
Ұялы байланыс желілерінде сапаны басқару жүйесінің дамуының
басталуын 1997 жылға қоюға болады, бұл кезде пакеттік мәліметтерді тарату
мүмкіндігі бар, жетілдірілген GSMGPRS желісіне арналған, сәйкес Rel'9798
релиз шығарылды. Қызмет сапасын қамтамасыз ету негізінде понятие PDP-
контекст (PDP, Packet Data Protocol) түсінігі жатыр, ол мүмкін болатын
қызметтер мен оларды көрсету тәсілдеріне қатысты қолданушының немесе
терминалдың күйін сипаттайтын параметрлер жиыны болып табылады. ҚТ-дың
базалық пакеттік желімен қосылуы кезінде, тура және кері бағыттарда ІР-
пакеттерді тарату үшін ҚТ және әр түрлі желілік тораптар арасында логикалық
байланысты орнату мақсатымен, PDP-контекстті активтеу жүргізіледі.
Мысалы, GSM 07.07 спецификацияларына сәйкес жеке терминал мен
GPRS пакеттік желіні байланыстыруға арналған PDP-контекстті анықтау
жолағы келесі түрге ие болады:
[cid[,PDP_type[,APN[,PDP_add r[,d_comp[,h_comp[,pd1
[,...[,pdN]]]]]]]]].
Мұндағы cid - контекст идентификаторы, бүтін оң сан. PDP_type -
хаттама типі; қазіргі уақытта тек қана ІР нұсқасы жүзеге асырылған, яғни
Internet Protocol. APN (Access Point Name) - желілік оператормен анықталатын,
қызметке қол жеткізу нүктесінің аты. PDP_addr - кеңістіктегі терминатордың
жолдық идентификаторы, мысалы, темрималмен Интернетке немесе басқа
желіге қосылу кезінде қолданылатын статикалық ІР-адрес. d_comp -
21
мәліметтерді сығу: 0 - өшірулі (үнсіз келісім бойынша, егер мән көрсетілмеген
болса), 1 - қосулы. h_comp - тақырыпты сығу: 0 - өшірулі (үнсіз келісім
бойынша, егер мән көрсетілмеген болса), 1 - қосулы. pd1...pdN - PDP_type
хаттама типіне сипатты нольден N жолдық параметрлер (қазіргі уақытта бұл
параметрлер қолданылмайды).
Бастапқыда, Rel'9798 сәйкес, бір терминалға бір PDP-адреске бір PDP-
контекстке ие болуға рұқсат етілді. Ары қарай 3-ұрпақ ұялы желілер
концепциясын жобалау барысында жаңа талаптарды, дәлірек айтқанда бір PDP-
адрес үшін өзінің қызмет көрсету сапасының профильдеріне ие бірнеше PDP-
концепцияны қолдану мүмкіндігін қолдау үшін PDP-контекстің жаңа
концепциясы жасақталды. Осы кезде бірінші сәйкес PDP-адрес үшін ашылатын
PDP-контекст біріншілік контекст деп аталады, ал сол PDP-адрес үшін ашылған
келесі PDP-контексттер екіншілік контекст деп аталады. Алайда екіншілік PDP
контексттерді қолдану олардың біріншілік PDP контесттің APN желісімен қол
жетімділік нүктесімен байланысты болуын талап етеді.
Осындай басқару құрылымын құрудың негізгі ойы - PDP-контекст
параметрлерімен сәйкесқызмет көрсету сапасын дифференциалдау. Осылайша,
бір PDP-контекстті қолдануды қосатын абоненттің барлық қосымшалары
қызмет көрсету сапасының бірдей профиліне ие. Сипаттамалары бірдей
бірнеше ағын қызмет көрсету сапасының тұтас профилін түзеді. QoS
талаптарына сәйкес таратылатын пакеттерді дифференцияалды өңдеу үшін, бір
ҚТ үшін біріншілік және екіншілік контексттер активтелу керек. PDP-
контексттерді құру нұсқаларының мысалы 1.7-суретте келтірілген.
1.7-сурет.Әр түрлі PDP-контексттерді ұйымдастыру нұсқалары
Қолданушылық қызметтер нарығының дамуы ең алдымен дестелік
режимде ұсынылатын қызметтердің артуымен байланысты. Сонымен қатар,
бұрындары айтылып өткендей, 3-ші және 4-ші ұрпақ ұялы желілерінде
қызметтерді тарату, соның үшінде сөздік тілдесуді арналық коммутация
негізінде тарату мүлдем жоқ десе де болады; сөзді пакеттік таратуды жүзеге
22
асыру VoIP (Voice over IP) немесе PoC (Push-to-talk over Cellular)
технологияларына негізделеді.
Сөзді пакеттік таратумен қатар келесідей негізгі қызметтер бар:
а) интернет файлдарды тарату (web-browsing);
ә) электронды погтаны жеткізу;
б) мультимедиялық хабарламалар (MMS, Multimedia Messaging Ser-vice),
соның ішінде мультимедиялық хабар тарату;
в) ағындық видео (streaming);
г) нақты уақыттағы интерактивті ойындар.
1.4.1 Интернет - файлдарды тарату. Интернет - файлдарды тарату
фиксацияланған ІР-желілердегі негізгі трафик болып табылады, мұнда мәтіндік
ақпаратты іздеу мен жеткізу үшін HTTP (Hyper-Text Transfer Pro-tocol)
гипермәтіндік хаттама қолданылады. Болашақта бұл қызмет ұялы желілерде де
осындай орын алады.
Формальді тұрғыдан алып қарағанда интернет-файлдарды тарату әр түрлі
интернет беттерге бір немесе тізбектелген бірнеше қол жету болып табылады,
әдетте бұл беттерде бет құрылымы туралы ақпарат, мәтін, беттің және оған
кіретін объекттер: суреттер, кестелер және т.с.с. (URL, Universe Resource
Location) адрестерін қосады. Бір интернет-беттің орташа көлемі зерттеулер
бойынша 150 Кбайт құрайды.
1.8-суретте типтік интернет-бетті тарату процедурасын жүзеге асыру
кезінде желіде жүргізілетін әрекеттер реті көрсетілген, одан келесі сатыларды
бөліп көрсетуге болады.
1.8-сурет.Интернет-бетті тарату процедурасы
Әрбір жаңа сеанс басында қажетті және ҚТ мен желі арасындағы
байланыс параметрлерін қамтамасыз ететін PDP-контекстті активизация.
23
Домендік аттар сервері (DNS-сервер, Domain Name Server) арқылы
қызмет адресіне тапсырыс беру, ол сервер ІР-адресті жолдық адреске
айналдырады.
Транспорттық деңгейде ТСР-қосылуды (Transmission Control Protocol)
орнату. Осы кезде, қолданылатын HTTP-хаттама нұсқасы мен интернет-
браузерді жүзеге асыруға байланысты бірнеше ТСР-қосылуларды орнату қажет
болуы мүмкін.
- Интернет-беттің бірінші объекті (мәтін) серверіне тапсырыс беру;
- Интернет-беттің бірінші объектін (мәтінді) алу;
- Серверге интернет-беттің келесі объектілеріне тапсырыс беру;
- Интернет-беттің келесі объектілерін (мәтіндерін) алу;
- ТСР-қосылуды шешу.
1.4.2 Электронды поштаны жеткізу. Электронды пошта (e-mail) - кейінге
қалдырылған уақыт режимінде орындалатын кең тараған интернет-
қызметтердің бірі. Электронды хат тақырыптан тұрады және хаттың негізгі
мәніне ие хат денесінен тұрады. хат тақырыбы хат авторы, қабылдаушы, жүру
жолы туралы қызметтік мәліметке ие болады.
Электронды поштаның артықшылықтарына қарапайымдылық пен арзан
баға, сонымен қатар қосымша мәтіндік емес ақпаратты, мысалы, суреттерді
тарату мүмкіндігі жатады. Кемшіліктеріне - анықталмаған жіберу уақыты
(жалпы кепілденбеген жіберу уақыты), тарату кезінде үшінші жақтардың қол
жетімділігі, бірақ бұл алдын-ала криптоқорғау мүмкіндігімен
компенсацияланады.
Әр түрлі принциптерде құрылған және әр түрлі хаттамалармен
операциялар орындайтын желілердің көпшілігі электронды поштаға
стандартталған интерфейске (шлюз) ие болады.
Дәстүрлі ІР-протоколдар поштаны тарату үшін бірнеше хаттаманы
қолданады: SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) - тек қана хабарламаларды
жіберу үшін; POP 2 (Post Office Protocol Version 2) - тек қана хабарламаларды
қабылдау үшін; POP 3 (Post Office Protocol Version 3) және IMAP (Interactive
Mail Access Protocol) - хабарламаларды жіберу және қабылдау үшін.
SMTP протоколының жұмыс істеуін қысқаша қарастырайық; соған ұқсас
сценарий бойынша басқа да хаттамалар жұмыс істейді.
SMTP хаттамасы өзара әрекеттесуді келесі модель негізінде құрылады:
қолданушы тапсырысы бойынша жіберетін жақ (sender-SMTP) қабылдаушы
жақпен (receiver-SMTP) екіжақты арна орнатады, осы кезде қабылдаушы
аяқталған тағайындау хосты да, немесе аралық торып та бола алады. Ары қарай
жіберушімен SMTP-командалар генерацияланады және қабылдаушыға
жіберіледі, ол өз кезегінде жіберушіге қабылданған командаларды өңдеу
жауаптарын генерациялайды. SMTP-қосылу орнатылғаннан кейін транспорттық
хаттамалардың кез-келген біреуімен жіберуші пошта жіберушісінің
атрибуттарын, мысалы адресін идентификациялайтын MAIL командасын
жібереді.Егер қабылдаушы хабарламаны қабылдай алатын болса, ол жауап
24
ретінде ОК командасын жібереді. Хаттаманың жұмысының хаттамасының ең
қарапайым алгоритмі келесі түрде болады (1.9-сурет):
1.9-сурет.SMTP пошталық хаттамасының жұмысының ең қарапайым
алгоритмі
Жіберуші поштаны қабылдаушы атрибуттарын, мысалы, пошта жәшігінің
адресін идентификациялаушы RCPT командасын жібереді. Егер қабылдаушы
поштаны берілген пошта жәшігіне қабылдай алса, ол ОК командасымен жауап
береді, ал егер қабылдай аламаса - поштаны берілген пошта жәшігіне
қабылдаудан бас тартумен жауап береді. Егер жіберуші хабарламаны
орналастыру үшін бірнеше пошта жәшіктерін көрсеткен болса, қабылдаушы
олардың бір бөлігінен бас тарта алады, осы кезде қосылудың транзакциясы
аяқталмайды.
Жіберуші SMTP қабылдаушыға мәліметтерді жібереді. Егер қабылдаушы
барлық мәліметтерді табысты қабылдаса, ол Ок командасын жібереді.
Абоненттерді адресация дәстүрлі интернет-адрестерден кұрделілік
жағымен ерекшеленеді, өйткені хабарлама құрылғыға емес (бір компьютерге
бірнеше қолданушы жазыла алады), нақты тұлғаға бағытталады. Пошта
адресі қолданушылық ат пен домен деп аталатын хост-торап адресінен тұрады:
қолданушы аты @ хост торап адресі. Электронды поштаның дамуының
бастапқы сатысында қолданушылар арасында тек мәтіндік (ASCII-символдар
реттілігін) тарату жеткілікті болды, алайды бұл қызметтің танымалдылығының
артуына орай қызметті кеңейту қажеттілігі туды: әр түрлі тілдерде жазылған
хабарламаларды автоматты қайта кодтау; хатқа дыбысты, бейнені және басқа да
файлдық объекттерді саоу мен жіберу. Осы мақсаттарда MIME (Multipurpose
Internet Mail Extensions) электронды поштаны көпмақсатты кеңейту стандарты
жасақталды.
1.4.3 Мультимедиялық хабарламалар. Мультимедиялық хабарламаларды
қысқа хабарламалар қызметінің (SMS, Short Message Service) жетілдірілуі
ретінде қарастыруға болады. Осы кезде осындай қызметтің ерекшелктері
мәліметтердің шектелген көлемі (мысалға, ағындық қызметтермен
салыстырғанда) мен ол нақты уақытта орындалмайтындығы болып табылады.
Үшінші және төртінші ұрпақ желілерінде мультимедиялық хабарламаларды
жеткізу бойынша қызметтерді сипаттауға TS 22.140 және TS 23.140
25
сипаттамалары арналған. Мультимедиялық хабарламалар қызметі бар LTE
желісін ұйымдастырудың негізгі ерекшеліктерін қарастырайық.
1.10-сурет. Мультимедиялық хабарламаларды қолдайтын LTE желісінің
құрылымдық сұлбасы
1.10-суретте әр түрлі желілерді мультимедиялық хабарламалар қызметін
қолдайтын жалпы желіге ұйымдастырудың құрылымдық сұлбасы, ол үшін
бірқатар негізгі ұғымдар енгізіледі.
Мультимедиялық қызмет қоршаған ортасы (MMS-қоршаған орта, MMSE,
Multimedia Messaging Service Environment) - мультимедиялық хабарлардың
жіберілуіне жауап беретін және бір торап басқарылуында болатын желілік
элементтер жиынтығы. Роумингтің осы жағдайында қонақ желісі MMS-
қоршаған орта бөлігі ретінде қарастырылады, бірақ бұл желінің үй
қолданушылары басқа MMS-қоршаған ортаның бөлігі ретінде қарастырылады.
MMS-сервер кіріс және шығыс хабарламаларын басқаруға, сонымен
қатар, оларды әр түрлі тораптар арасында таратуды басқаруға арналған, бұл
жағдайда ол транзиттік MMS-сервер деп аталады. Өндіруші мен
қажеттіліктерге байланысты транзиттік сервер базалық MMS-сервермен немесе
одан жеке жүзеге асырылады. Бұдан басқа, MMS-серверлерге мультимедиялық
қызмет тарификациясы мен есептеулерді құру (CDR, Charging Data Record)
міндеттері жүктелген.
Қолданушылық мәліметтер базасы, онда мультимедиялық қызметтерге
жазылушылар туралы персональді мәліметтер сақталады.
Қолданушылық MMS-агент - ҚТ-да немесе оған қосылған басқа
құрылғыға орнатылған және мультиседиялық хабарламаларды қарау, құру және
басқару (қабылдау, жіберу, тарату) мүмкіндіктерін қамтамасыз ететін
бағдарламалық өнім.
MMS-қоршаған ортаның әр түрлі элементтерінің өзара әрекеттесуі
пошталық хаттамалар негізінде жүреді.
1.11-суретте мультимедиялық қызмет көрсетуді қамтамасыз ететін
жалпыланған хаттамалар стегі көрсетілген.
26
1.11-сурет.MMS-протоколдардың жалпыланған стегі
ҚТ (шын мәнінде қолданушылық MMS-агент) және MMS-сервер
арасында ММ1 сервер анықталған. Егер белгілі бір себептермен MMS-сервер
және сыртқы интернет-серверлер арасында ары қарай байланыс қажет болса, ол
сәйкес ММ3 интерфейс арқылы ұйымдастырылады. Сонымен қатар егер
базалық және транзиттік MMS-серверлер жеке блок ретінде жүзеге асырылған
жағдайда, оларды байланыстыратын ММ2 серверлер де анықталған. Бұдан
басқа, спецификациямен желіаралық байланыс кезінде мультимедиялық
қызметті ұйымдастыруға (ММ4,...,ММ11) интерфейстер жиыны анықталған.
1.4.4
Мультимедиялық хабар тарату.
Жоғарыда қарастырылған
мультимедиялық хабарламаларды тарату қызметі хабар таратудың нүкте - көп
нүкте (PTM, point-to-multipoint) моделімен салыстырғанда байланысты
ұйымдастырудың қоснүктелік (PTP, point-to-point) жүзеге асырады. Бұл кезде
мәліметтер пакеті бір көзден арнайы хабар тарату тобына біріктірілген бірнеше
қолданушыға бір мезетте таратылады. Қызмет тарату қолданушылардың үлкен
тобы қызметтің бірдей құрамын (контентін) алуға қызығушылық білдіргенде
тиімді болады, мысалы, ұялы телевизиялық хабар тарату кезінде, сонымен
қатар хабар тарату тиімділігі тек қана сымсыз инфрақұрылымда ғана емес,
базалық желіде де артады.
Хабар тарату қызметтері, соның ішінде ұялы қолданушылар үшін де
DVB-H (Digital Video Broadcast Handheld) немесе DMB (Digital Multimedia
Broadcast) сияқты тәуелсіз желілермен қамтамасыз етіле алады, олар
(мамандандырылған ҚТ болған жағдайда) мобильді байланыстардың ұялы
желілерімен бірге қызмет істейді.
Хабар тарату қызметін көрсету сәйкес хабар тарату зонасында (BA,
Broadcast Area) жүзеге асырылады, яғни ұялы желі жабатын облыс бөлігімен,
ол шекті жағдайда барлық жабын территориясымен сәйкес келе алады. Хабар
тарату қызметінің көзі (провайдер) ұялы желінің өзі де, тәуелсіз провайдер де
бола алады.
Хабар тарату мүмкіндіктері бар LTE желісінің архитектурасы мен
ерекшеліктері TS 23.246 спецификациясында, ал мұндай қызметтерді жеткізу
хаттамалары мен форматтары - TS 26.346 спецификациясында келтірілген.
27
1.12-сурет.Хабар тарату қызметін ұйымдастырудың
қарапайымдандырылған құрылымдық сұлбасы
1.12-суретте хабар тарату қызметін ұйымдастырудың қарапайым-
дандырылған құрылымдық сұлбасы келтірілген. Желі мен провайдер
арасындағы байланыс хабар тарату қызметі орталығы ((e)BM-SC, Evolved
Broadcast Multicast Service Center) арқылы жүзеге асырылады, одан пакеттік
ақпараттар мультимедиялық хабар тарату шлюзіне келіп түседі ((e)MBMS
Gateway, MBMS-шлюз) де, ары қарай тарату зонасында орналасқан БС-ға
жіберіледі. Хабар тарату қызметіне бағытталатын мәліметтер ағындарын
оларды радиожелінің мүмкіндіктеріне сәйкес келтіру арқылы адаптациялау
керек екендігі түсінікті. Мультимедиялық хабар тарату қызметі төмен
бағытталған топтық басқару МТСН (физикалық арна параметрлері, қол
жетімділік, бұл қызметтердің көрші ұяшықтарда бар-жоқтығы туралы ақпарат)
арнасында және қолданушылық ақпарат жіберілетін, топтық трафиктік МТСН
арнасында таратылады.
Спецификациялар мультимедиялық хабар тарату қызметін ұсынудың екі
режимін анықтайды: қарапайым хабар тарату (broadcast mode) және топтық
хабар тарату (multicast mode). Бағытталмаған, яғни нақты қолданушыларға
қатысты емес мультимедиялық мәліметтерді (мәтін, бейне, видео), нүкте - көп
нүкте моделі бойынша тарату жүретін екі режимде де радиоресурстарды
жеткілікті дәрежеде тиімді қолдану қамтамасыз етіледі, өйткені мәліметтер
ортақ арналар арқылы жіберіледі.
Таратудың екі режимінің ерекшеліктері оларға мультимедиялық
контентті қолданушыларға жеткізу кезінде оларға қойылатын талаптардың бар
жоқтығымен ерекшеленеді. Топтық хабар тарату режимінде, алдын-ала жазылу
негізінде, белгілі бір тәртіппен сәйкес хабар тарату тобына кіретін жеке
ұяшықтарға (аралас болуы міндетті емес) қызметті селективті жеткізу
мүмкіндігі болады.
Қарапайым хабар тарату режимі қызметке жазылу немесе активтеуге
байланысты ешқандай анықталған талаптарды қарастырмайды.
28
Ақпаратты төмен жылдамдықпен таратумен байланысты ұялы хабар
таратумен (CBS, Cell, Broadcast Ser-vice) салыстырғанда, мультимедиялық
хабар тарату бастапқыдан ағындық режимде де, үзікті байланыс сеанстары
кезінде де мәліметтерді жоғары жылдамдықпен таратуға бағдарланған.
Қарапайым
мультимедиялық хабарламаларды таратуға сияқты,
мультимедиялық хабар тарату қызметінің көзі әдеттегі сыртқы интернет
серверлер де, берілген немесе көршілес желі құрылымына кіретін арнайы
серверлер де бол алады. Желілік қолданушыларға хабар таратушылық
контентті, сонымен қатар қажетті қызметтік ақпаратты жеткізу үшін, логикалық
интерфейстер қатары ұйымдастырылған.
Мультимедиялық хабар тарату қызметін жеткізу қолданушылық
терминалда, қызмет көрсетуші шлюзде және хабар тарату қызметінің
орталықтарында қалыптастырылатын сәйкес MBMS-контекст негізінде
жүргізіледі.
1.4.5 Ағындық видео.Ағындық видео қызметін ұсынған кезде, мысалы
мультимедиялық хабар таратудың бөлігі ретінде, сәйкес сервер мобильді
қолданушымен байланыс орнатып, бейнені декодерда үздіксіз көрсетуге
қажетті жылдамдықпен ақпарат жібереді. Мұндай жылдамдық әр түрлі
факторлармен анықталады: видеосығу алгоритмдерімен, бояу тереңдігімен
(яғни, көрсетілетін түстер санымен), ҚТ экраны өлшемімен, шешімімен, кідіру
уақыты және т.б. осы кезде нәтиже экранда 1 с-тан артық емес кідіріспен
экранда көрсетілуі керек.
3-ші және 4-ші ұрпақ желілерінде ағындық видеоны таратуды қамтамасыз
ету үшін, IETF1 комиссиясы сәйкес хаттамалар қатарын жасақтады: ағындық
видеоны нақты уақытта тарату хаттамасы RTSP (Real-Time Streaming Protocol),
нақты уақытта таратудың транспорттық хаттамасы RTP (Real-Time Transport
Protocol), сеансты сипаттау протоколы SDP (Session Description Protocol).
Өзара әсерлесу 1. IETF (Internet Engineering Task Force) - интернет
мәселелерін шешу бойынша жұмыстық топ. Ағындық видео қызметін
ұйымдастыру мақсатындағы бұл хаттамалар жұмысының әрекеті TS 26.234
спецификациясында келтірілген. RTSP хаттамасы клиенттік серверлік қосымша
болып табылады, ол транспорттық деңгейде ТСР хаттамасын қолданады. Ол
оның атынан шығатындай, нақты уақыт режимінде мәліметтер ағынын жіберуді
басқару үшін қолданылады, ол белгілі сипаттамаларға ие бірнеше ағын құруға
мүмкіндік береді. RTSP хаттамасының көмегімен басқарушы командаларды
(қосу, пауза және т.б.) жіберу жүргізіледі, бірақ видеотасымалдаушы емес, олар
UDP хаттамасының үстінен қызмет көрсететін RTP хаттамасының көмегімен
таратылады.
SDP хаттамасы әр түрлі мәліметтер ағынының параметрлер жиынын, оған
қоса кодталған мәліметтер жіберу жылдамдығы менсәйкес ағындар үшін
қолданыла алатын порттар номерлерін сипаттау үшін қолданылады. Порттар
RTSP-адресс көмегімен идентификациялана алады, мысалы медиасерверге
көрсету кезінде. 1.13-суретте ҚТ мен сыртқы видеосервер арасындағы ағындық
видео жіберуді ұйымдастыру көрсетілген. Қызметті таратуды бастар алдында
29
біріншілік PDP-контекстті активтеу қажет, бұл жиі жағдайда абонент үнемі
дайындық (always on) режимінде болғанда қажет етіледі. Активтелген
біріншілік PDP-контекст кезінде ҚТжәне видеосервер арасында RTSP
хаттамасы негізінде қызметтік ақпарат алмасу сеансы орнатылады.
1.13-сурет.Ағындық видео таратуды ұйымдастыру
Бастапқыда серверге DESCRIBE тапсырысы жіберіледі, ол сервер
тапсырыс беріліп отырған ағындық видео қызметі туралы ақпаратты (кодтау
параметрлері, порт номерлері және т.б.) жеткізу керек екенін білдіреді.
Видеосервер 200 ОК командасымен жауап береді, ол қызметті SDP-хабарлама
түрінде сипаттайды.
Жауап хабарламаны алғаннан кейін ҚТ серверге SETUP командасын
жібереді, онда ақпараттар ағынын қабылдау жүргізілетін порттар немері
болады. Сервер қолданушыға 200 ОК командасын жібере отырып, қабылдауды
растайды.
PDP-контекстті екінші рет активтеу процедурасы жүргізіледі, оның
барысында ағындық видео жіберумен байланысты бірқатар қызмет көрсету
сапасы параметрлері QoS анықталады. QoS-параметрлерін анықтау мен жіберу
мәліметтерді нақты уақыт режимінде таратуды басқару протоколын (RTCP,
Real-time Transport Control Protocol) қолдана отырып жүзеге асырылуы мүмкін.
Сонымен қатар PDP-контекстті екінші рет активтеу процедурасы кезінде желі
видеоағынды тарату үшін қолданылатын физикалық ресурстарды резервтейді.
Активтеу процедурасы аяқталғаннан кейін ҚТ серверге PLAY командасын
жібереді, содан кейін сервер қолданушыға растау жібереді де, видеоағынды
30
нақты уақыт режимінде мәлімет тарату хаттамысын (RTP, Realtime Transport
Protocol) қолдана отырып, жіберуді бастай алады.
Алайда бейнені ҚТ-да көрсету бірден басталмайды. Қолданушыға
жеткізілетін пакеттердің уақыттық кідірістер мәндерін шашыратуды
компенсациялау үшін қолданбалы деңгейде видеобуфер жүзеге асырылған, ол
толғаннан кейін барып бейнені көрсету басталады. Жақсы қызмет көрсету
сапасы кезінде бейнені көрсету үздіксіз болу үшін, видео-буфер үздіксіз жаңа
пакеттермен толықтырылып отыруы керек екені түсінікті.
1.5 Дипломдық жобаның мақсаты
Дипломдық жобаның мақсаты - LTE желісінде дауыстық және SMS
қызметтерін жүзеге асыру жолдарын қарастыру.Берілген мақсатқа жету үшін
жұмыста келесілерді орындау қажет:
- LTE желісіндегі дауысты тарату және SMS жіберу технологиясына
жалпы шолу;
- Неғұрлым сәйкес келетін технологияға талдау жасау және салыстыру;
- Өндіріске әсер етуші, таңдап алынған технологияның кемшіліктерін
қарастыра отырып, эксперименттік зерттеу жасау;
- Қажетті есептеулерді жүргізу;
31
2 LTE желісінде дауыс және SMS таратуды жүзеге асыру
2.1 ОТТ-сервистер жағынан қауіп
Ары қарай VoLTE қызметінің ендірілуіне дауыстық ОТТ-қызметтерді
көрсету кедергі бола алады. Бүгінгі таңда ОТТ (Over-the-Top) серверлар арқылы
дауыстық байланыс тәсілдері қолданылады, мысалы Skype, Google Voice,
WhatsApp, Viber және т.б. Бұл сервистер толықтай тегін. Негізінде ІР жатқан
ақпаратты тарату желісі әр түрлі қызметтер үшін ыңғайлы транспорт береді
және оларды басқаруды оператор жауапкершілігі зонасынан, қолданушығынң
өзіне береді.
Технологиялардың дамуымен (4G-ға өтумен) ОТТ-провайдерлер
өздерінің сервистерінің тартымдылығын арттыруды, мысалы жоғары шешімді
(HD) бейне мен дауысты қолдауды қамтамасыз етеді, бұл мәселені одан ары
ушықтыра түседі.
Алайда мұндай тәсіл қолданушыларды қанағаттандырмайды, өйткені
мұндай серверлер тұрақты сапалы жұмысты қамтамасыз етпейді. бұл олар
толықтай интернетке жүгінетініне байланысты, ал пакеттерді интернет-жеткізу
"Best effort" (кепілсіз қосылуды ұсыну сервисі) принципі бойынша жүргізіледі.
ОТТ-қызметтер тауар маркалары мен иегер-компаниялардң танымалдылығына
қарамастан, тұтынушылар көп жағдайда олардың тұрақсыз жұмысы немесе
олардың ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
8
9
10
Аңдатпа
Дипломдық жоба LTE ұтқыр байланысының төртінші ұрпақты желісінің
құрылымдық ерекшеліктерін, транспорттық және логикалық арналарының
өзара байланысты құрылымын қарастырады.
LTE желілеріндегі дауыс және SMS тарату технологияларына жалпы
шолу жүргізілген. Ең жарамды әдістер жан-жақты зерттеліп, талданды.
Сондай-ақ жұмыста АЛТЕЛ компаниясының LTE мобильді
байланысына негізделген технологиясын эксперименттік зерттеу нәтижелері
келтірілген. LTE стандартының технологиялық сипаттамалары есептелген. LTE
желісіндегі дауыс қызметтерін және SMS таратуды ұйымдастыру мәселелерін
шешудің оңтайлы нұсқалары ұсынылады және іріктелген технологияны
енгізудің мақсатқа лайықтылығы негізделеді.
Аннотация
В дипломном проекте рассмотрены особенности архитектуры сетей
четвертого поколения мобильной связи LTE, взаимосвязанная структура
транспортных и логических каналов. Выполнен общий обзор технологий
передачи голоса и SMS в сетях LTE. Проведены анализ и подробное
исследования наиболее подходящих методов.
Также в работе приведены результаты экспериментального исследования
выбранной технологии на основе сотовой сети LTE компании АЛТЕЛ.
Представлены расчеты технологических характеристик стандарта LTE.
Предлагается оптимальный вариант решения проблемы организации голосовых
услуг и SMS в сети LTE и обосновывается целесообразность внедрения
выбранной технологии.
11
Мазмұны
Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...9
1 LTE технологиясы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .10
1.1 Сипаттау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .10
1.2 LTE желісінің архитектурасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..1 2
1.3 LTE дамуының ерекшеліктері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..1 5
1.4 LTE желілеріндегі қызмет көрсетулер ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 17
1.5 Дипломдық жобаның мақсаты ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..27
2 LTE желісінде дауыс және SMS таратуды жүзеге асыру ... ... ... ... ... ... ... ... ... 28
2.1 ОТТ-сервистер жағынан қауіп ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 28
2.2 Circuit Switched Fall-Back технологиясы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..29
2.3 Voice over LTE Generic Access технологиясы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 31
2.4 IMS-based Voice Services технологиясы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..34
2.5 Талдау және салыстыру ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 41
2.6 Тәжірибелік бөлім ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .44
3 Желінің технологиялық сипаттамаларының есебі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .48
3.1 Қуат тиімділігін және сигналшу деңгейін есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ..4 8
3.2 Жүктемеге тәуелді абоненттер санының есебі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...56
3.3 Қамту (покрытия) радиусының есептелінуі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...58
3.4 LTE желісіндегі сөйлесу трафигінің бағасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .66
3.5 Базалық станцияның максимальді саны ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..66
4 Еңбекті қорғау және өміртіршілік қауіпсіздігі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...67
4.1 Еңбекті қорғау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .67
4.2 Өміртіршілік қауіпсіздігі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..80
4.3 Қоршаған ортаны қорғау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..83
5 Техника-экономикалық негіз ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...86
5.1 Жұмыстың мақсаты ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...86
5.2 Жұмыстың орындалу бағдарламасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...86
5.3 Жасалынған жұмыстың бағасын есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 89
5.4Интеллектуалды еңбек бағасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..95
Қорытынды ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..96
Қысқартылған сөздер тізімі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..97
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .98
А Қосымшасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .100
Б Қосымшасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .101
В Қосымшасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .103
12
Кіріспе
Даму бағытында мәліметтерді тарату басты орында тұрса,онда барлық
әлемдік байланыс дамуы өзін мобильді өнеркәсіпте көрсетеді. Қазіргі уақытта
адамдар мобильді Интернеттің жоғары жылдамығына үйренген және ол
күнделікті өмірде қажетті.
Әлемдік телекоммуникациялық технологиялардың мобильді байланыс
аймағында әрі қарайғы қалыптастыруы мәліметтерді тарату жылдамдығының
үлкендігі және сәйкесінше,тұтынушыларға ұсынылатын қызмет сапасын
арттыратын 4G стандартын орнату және дамыту болып табылады.
Осы мәселені шешу тәсілінің бірі болып, Long Term Evolution (қысқаша,
LTE-технологиясы) технологиясын қолдану болып табылады. Сәйкесінше,
берілген стандарт негізінде жүзеге асырылатын ұялы байланыс желілерін LTE-
желілері деп атайды.
Қазіргі таңда LTE технологиясы кең жолақты мобильді байланыста
келешегі мол технология екеніне ешкімнің күмәні жоқ. Global mobile Suppliers
Association (GSA) ұйымының 2013 жылдың 5-желтоқсанындағы мәліметтері
бойынша әлемде 500-ден аса байланыс операторлары қолданады.Оның ішінде
260 операторлар 100-ден аса елге желіні таратты.Ал 2017 жылға қарай
абоненттердің саны 5 млрл.қа жетеді деген болжам бар.Яғни Жер бетіндегі
халықтың 50% -ы LTE желілерінің қызметін пайдалана алады. Қазақстанда LTE
желісін коммерциялық пайдалану сегіз қалада жүзеге асырылды. Олар
Астана,Алматы, Ақтау, Ақтөбе, Атырау, Шымкент, Өскемен, Қарағанды [1].
LTE желісі қазіргі уақытта ғаламторға мүмкіндік мақсатында қолданылса,
онда әрине, мәліметтерді тарату осы желіде көрсетілетін жалғыз қызмет түрі
болмайды. Операторлар,бұрынғысынша негізгі пайданы мәліметтер трафигінің
өсуіне қарамастан телефониядан және SMS қызметінен алады. Олар үшін
дауысты тарату және SMS қызметінің сақталынғаны маңызды. Қиындығы сол,
LTE All-IP келешек технологиясы GSMUMTS дәстүрлік желілеріндегі
сияқты дауысты тарату жүзеге аспайтынында.Теориялық тұрғыдан алып
қарасақ, желі алдыңғы технологияларда көрсетілген сөз сапасының деңгейін
қамтамасыз ете алады.
Жұмыстың мақсаты LTE желісінде дауыстық және SMS қызметтерін
жүзеге асыру жолдарын қарастыру.Берілген мақсатқа жету үшін жұмыста
келесілерді орындау қажет:
- LTE желісіндегі дауысты тарату және SMS жіберу технологиясы-
на жалпы шолу;
- неғұрлым сәйкес келетін технологияға талдау жасау және салыстыру;
- өндіріске әсер етуші,таңдап алынған технологияның кемшілікте-
рін қарастыра отырып, эксперименттік зерттеу жасау;
- қажетті есептеулерді жүргізу;
13
1 LTE технологиясы
1.1 Сипаттау
3GPP Long Term Evolution (LTE) - ІР-технологиялар базасында сымсыз
байланыс желілерін құрудың 3G-дан кейінгі ұрпақ технологиясы. Ақпарат пен
мәліметтердің көп мөлшерін таратуды қажет ететін қосымшаларды қолдану
үшін қажетті өткізу жолағы мен қызмет көрсету сапасын (QoS) қамтамасыз ету
үшін сәйкес стандарт 3GPP халықаралық әріптестік бірлестігімен дайындалған
және бекітілген [2].
LTE өзіне жетілдірілген дестелік ақпарат тарату жүйесін қосады, ол
жаңартылған UMTS жербетілік радиоқолжетімділік (E-UTRAN) желісінен және
жетілдірілген пакеттік коммутация орталығынан тұрады, сонымен қатар ол
жоғары өткізу қабілетімен, төмен кідірістер және үлкен өткізу жолағының
енімен қарапайымдандырылған ІР-архитектура арқылы ақпарат таратуды
қамтамасыз етеді.
Бұған қоса, мобильді байланыс провайдерлеріне өз желілерін ертеңгі
байланыс қажеттіліктеріне сәйкес өзгертуге көмектесу үшін, LTE болашақ
технологиясы ретінде барлық қолданыстағы желілермен үйлесімді жұмыс істеу
үшін жасақталған. Ол дауыстытық ақпарат үшін де, мәлімет тарату үшін де
әлдеқайда тиімді және сапалы сервисті қамтамасыз етеді.
LTE оған дейінгі ұялы байланыс стандарттарымен салыстырғанда
бірқатар ерекшеліктер мен артықшылықтарға ие [3]. Солардың ішінде:
а) Үлкен шектік жылдамдықтар (сурет 1.4-те салыстыру келтірілген):
1) 100 Мбитс-ке дейін төменгі бағытта (20 МГц, 2x2 MIMO);
2) 50 Мбитс-ке дейін жоғары бағытта (20 МГц,1x2);
ә) Әрбір 5МГц-ке кем дегенде 200 белсенді дауыстық қызмет көрсетуді
қолданушылар;
б) Аз кідірістер 5 мс;
в) 4G-дің өткзу жолағы қазіргі 3G жүйелердің өткізу жолағынан 4 есе
үлкен өткізу жолағын ұсынады;
г) Жетілдірілген спектрлік эффективтілік. Спектрлік тиімділік ретінде
өткізу жолағы сымсыз желіге қол жетімділік деңгейімен қаншалықты тар
қолданылатыны түсініледі. Жетілдірілген мән ақпараттың көп мөлшерін осы
өткізу жолағы арқылы таратуға мүмкіндік береді, осы кезде қолданушылар мен
сервистер саны артады. Таратылатын ақпарат мөлшері алдыңғы релизбен
салыстырғанда орташа есеппен 2-4 есе артады;
ғ) Сота (ара ұясы) шекарасында жетілдірілген жылдамдықтар. Спектрлік
тиімділік мәндері тек мачталар жанында ғана емес, сонымен қатар 12 сота
шекарасында да жақсарады. Жылдамдықтар алдыңғы стандартпен
салыстырғанда 2-3 есе артады;
д) Абонентке қызмет көрсетудің сапасын жақсырақ қолдау.
14
1.1-сурет.Ұялы байланыс стандарттарының шектік тарату
жылдамдықтары
1.2-сурет.LTE жүйесінің ерекшеліктері
LTE технологиясы сонымен қатар E - UTRA - кеңейтілген әмбебап жер
бетілік радио қол жетімділік және E-UTRAN - кеңейтілген әмбебап жер бетілік
қол жетімділік желісі деп те аталады. LTE стандартының желісін жаю үшін екі
жиілік жолағы бөлінген: олардың бірі - 700МГц диапазонында орналасқан, ал
екіншісі-2,1 ГГц. LTE радиоинтерфейсі каналдарды дуплексті бөлудің екі
тәсілін де қолдайды: жиілікті бөлінген дуплексті тәртіп (FDD) пен уақыттық
бөлінген дуплексті тәртіп (TDD), олар көп жағдайда сәйкесінше FD-LTE және
TD-LTE деп белгіленеді.
LTE желісінің төмен желісінің радиоинтерфейсінің ерекшелігі
Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA) көпшілік қолжетімділік
технологиясын қолдану болып табылады. Төмен желісіндегі тарату
уақытының интервалы (TTI) кадрасты интервалына сәйкес және 0.2 мс-ке тең.
Төмен желісінде келесі модуляцияның келесі түрлері қолданылады:
Quadrature Phase Shift Keying (QPSK), 16QAM (Quadrature Amplitude
Modulation) және 64QAM[4]. Сонымен қатар Multi-Input Multi-Output (MIMO)
технологиясы да қолданылады. MIMO
технологиысының негізгі
конфигурациясы базалық станция мен ұялы терминалдың екі таратушы және
екі қабылдаушы антенналарын қолдануды қарастырады[5].
Бәсеңдейтін арна бойынша ақпарат таратудың жылдамдығының 100
Мбитс, ал күйшейетін арна бойынша 50 Мбитс максималды мәндеріне
қарамастан спектр қолдану тиімділігін едәуір жоғарылату мен күту уақытын
біршама төмендету жоспарлануда.
15
1.2 LTE желісінің архитектурасы
LTE желісінің архитектурасы тегіс мобильділікті, дестелердің
минималды кідірістері және қызмет көрсету сапасының жоғары
көрсеткіштеріне ие дестелік трафикті қолдауды қамтамасыз ететіндей жасалған.
Мобильділік желі функциясы ретінде оның екі түрімен қамтамасыз
етіледі: дискретті мобильділік (роуминг) және үздіксіз мобильділік (хэндровер).
LTE желілері барлық қолданыстағы желілермен роуминг және хэндовер
процедураларын қолдау керек, LTE-абоненттер (терминалдар) үшін сымсыз
кеңжолақты қол жетімділік қызметтерінің барлық жерді қамтылуын
қамтамасыз етілуі керек.
Дестелік тарату барлық қызмет көрсетулерді, соның ішінде
қолданушылық дауыстық трафикті, қамтамасыз етуге ммкіндік береді. Желі
тораптарының әртиптілігі мен иерархиялылығы (былайша айтқанда желілік
жауапкершілік) байқалатын алдыңғы ұрпақ желілерінің көпшілігімен
салыстырғанда, LTE желілерінің архитектурасын жазық деп атауға болады,
өйткені барлық желілік әрекеттесу екі торап арасында жүреді: техникалық
спецификацияларда B-торап (Node-B, eNB) деп аталатын базалық станция және
мобильділікті басқару блогынан МББ (MME, Mobility Management Entity),
орындалуы жағынан ол өзіне, көп жағдайда, желілік шлюзді ЖШ (GW,
Gateway) де қосады, яғни MMEGW комбинирленген блоктары орын алады.
Алдыңғы ұрпақ желілерінде маңызды роль атқарған радиожелі
контроллерлары ақпараттар ағынын басқарудан шектетілген (ол құрылымдық
сұлбаларда тіпті көрсетілмейді), ал оның дәстүрлі функциялары
-
радиоресурстарды басқару және тақырыптарды қысу, шифрлеу, пакеттерді
сенімді жеткізу және т.б. тікелей БС берілген.
МББ тек қызметтік ақпаратпен - екінші атауы желілік сигнализациямен
жұмыс істейді, сондықтан қолданушылық ақпараты бар ІР-пакеттер ол арқылы
өтпейді. Мұндай дербес сигнализация блогы болуының артықшылығы желінің
өткізу қабілетін қолданушылық трафик үшін де, қызметтік ақпарат үшін де
тәуелсіз өсіруге болады. МББ-ның негізгі қызметі күту режиміндегі
қолданушылық терминалдарын (ҚТ) басқару болып табылады, соның ішінде
қоңырауларды бағыттау мен жүзеге асыру, авторизация мен аутентификацияны
жүргізу, роуминг пен хэндовер, қызметтік және қолданушылық каналдарды
орнату.
Барлық желілік шлюздер арасында екеуі жеке көрсетілген: қызмет
көрсетуші шлюз ҚШ (S-GW, Serving Gateway) және пакеттік желі шлюзі (P-
GW, Packet Data Network Gateway), немесе қысқаша айтқанда пакеттік шлюз
(ПШ). ҚШ БС және олар қызмет көрсететін ҚТ қатысты мәліметтер пакеттерін
қабылдап және жіберу арқылы локалды мобильділікті басқару блогы сияқты
қызмет көрсетеді. ПШ БС жиыны мен әр түрлі сыртқы желілер арасындағы
интерфейс болып табылады, сонымен қатар ол ІР-желілердің адрестерді
16
үлестіру, қолданушылық саясатты қамтамасыз ету, маршрутизация, пакеттерді
фильтрация сияқты қызметтерін атқарады.
Үшінші
ұрпақ желілерінің көпшілігіндегідей, LTE желісін құру
принциптерінің негізіне екі аспекті бөліп алынған: жеке желілік блоктарды
физикалық жүзеге асыру және олар арасында функционалдық байланыстарды
құру. Осы кезде физикалық жүзеге асыру мәселелері облыс (domain)
концепциясынан шыға отырып шешіледі, ал функциональді байланыстар қабат
(stratum) шегінде қарастырылады.
Физикалық деңгейде біріншілік бөлу желі архитектурасын
қолданушылық жабдықтама облысы (UED, User Equipment Domain) мен желілік
инфрақұрылым облысына (ID, Infrastructure Domain) бөлу болып табылады.
Соңғысы өз кезегінде радио қолжетімділік (кіші) желісі (E-UTRAN, Evolved
Universal Terrestrial Ra-dio Access Network) мен базалық (дестелік) (кіші)
желісіне (EPC, Evolved Packet Core) бөлінеді.
Қолданушылық жабдықтама - бұл LTE-қызметтерге қол жеткізу үшін
желілік абоненттер қолданнытын, функционалдық мүмкіндіктерінің деңгейлері
әр түрлі ҚТ жиынтығы. Осы кезде қолданушылық терминал ретінде, мысалға
дауыстық трафик қызметін қолданатын нақты (тірі) абонент те, белгілі-бір
желілік немесе қолданушылық мәліметтерді таратуқабылдауға арналған
жансыз құрылғы да бола алады.
1.3-суретте LTE желісінің жалпы құрылымы көрсетілген, одан біз
функционалды байланыстардың екі қабаты: радио қол жетімділік қабаты (AS,
Access Stratum) мен радио қол жетімділік қабатының сырт пішіні (NAS, Non-
Access Stratum) болатынын көре аламыз. 1.3-суретте көрсетілген бағытталған
эллипстер қызметтерге қол жетімділік орындарын білдіреді.
1.3-сурет.LTE жүйесінің жалпыланған құрылымы
UE қолданушылық жабдық облысы мен UTRAN радио қол жетімділік
желісі облысы арасындағы қиысу Uu-интерфейс деп аталады; радио қол
жетімділік облысы мен базалық желі EPC облысы арасындағы қиысу - S1-
интерфейс деп аталады. Uu және S1 интерфейстеріне жататын әр түрлі
хаттамалардың құрамы мен қызмет көрсетуі былайша айтқанда екі жазықтыққа:
17
қолданушылық жазықтық (UP, User Plane) және басқару жазықтығына (CP,
Control Plane) бөлінген.
Қол жетімділік қабатының сыртында базалық желіде мобильділікті
басқару механизмдері (EMM, EPC Mobility Management) жұмыс істейді.
Қолданушылық жазықтықта қолданушылық мәліметтерді радиоарна
бойынша таратуды қамтамасыз ететін хаттамалар жүзеге асырылған. Басқару
жазықтығына әр түрлі аспекттерде ҚТ және желі арасында байланысты
қамтамасыз ететін хаттамалар жатады.
Радиоқолжетімділік желі облысы келесідей екі деңгейге бөлінген:
радиожелі деңгейі (RNL, Radio Network Layer) және транспорттық желі деңгейі
(TNL, Transport Network Layer). Радио қол жетімділік желісінің облысына
кіретін БС-дың өзара әрекеттесуі Х2-интерфейс негізінде жүргізіледі (1.4-
сурет). Бұдан басқа базалық станциялар мен базалық желінің мобильділікті
басқару блогы (S1-MM-интерфейс) немесе қызмет көрсету торабы (S1-U-
интерфейс) арқылы байланысуы орын алады - сурет 1.2-де олар көрсетілмеген.
Осылайша S1-интерфейс БС жиыны мен МББОБ блоктары арасындағы
көпшілік қатынастарды қолдайды деп тұжырым жасауға болады.
1.4-сурет.Радио қол жетімділік желісінің функционалды тораптарын қосу
Әр түрлі интерфейстер мен жазықтықтарда анықталған LTE желісінің
хаттамаларын зерттеуді бастамас бұрын, радио қол жетімділік желісінің
функционалды блоктарының арналуын қарастырайық.
Радиоресурстарды басқару: көтерілу және төмендеу бағыттарында
ресурстарды динамикалық үлестіру
-
басқаша айтқанда ресурстарды
диспетчерлеу және т.б.
Қолданушылық
жазықтықта қолданушылық
мәліметтерді радиоарна бойынша таратуды қамтамасыз ететін хаттамалар
жүзеге асырылған.
18
1.3 LTE дамуының ерекшеліктері
Сымсыз байланыстың дамуы үздіксіз технологиялар алмасуымен қатар
жүреді, олардың негізінде GSM және CDMA ұялы байланыс стандарттары,
сонымен қатар IEEE 802 мәліметтер тарату жүйелерінің стандарттары жатыр.
1.5-сурет.Сымды және сымсыз байланыс дамуы
Үшінші ұрпақ (3G) ұялы байланыс желілеріндегі дестелік мәліметтер
көлемі дауыстық трафик көлемінен артық болатындығымен байланысты,
келесі, төртінші ұрпақ (4G) желілерінің түсінігінің өзі ақпаратты таратудың
әмбебап ұялы мультимедиялық желілерінің түзілуімен байланысты (егер
сининимдік болмаса). Бүгінде технологияның екі тобының әмбебап байланыс
қызметтерін көрсетуге айқын бағытталған. Бұл WiMAX (IEEE 802 желісінің
дамуы ретінде) және 4G ұрпақ ұялы байланыс технологиясы LTE. Сонымен
қатар олардың әрқайсысы сымсыз байланыстың көлемді нарығында өз орнына
ие. LTE технологиясын қолданыстағы 2 және 3 ұрпақ желілері базасында
дамытуға болады, бұл оны жаңадан құрумен салыстырғанда шығындарды
анағұрлым азайтады. 1.5-суретте[6] LTE және қолданыстағы UMTS желілерін
бірігіп қолдану шешімі келтірілген.
LTE технологиясын стандарт ретінде жасақтау ресми түрде 2004 жылдың
аяғында басталды. Бастапқы сатыда зерттеудің негізгі мақсаты мәлімет
таратудың жоғары жылдамдығын қамтамасыз ете алатын физикалық деңгей
технологиясын таңдау болды. Негізгі ретінде екі нұсқа ұсынылды:
қолданыстағы W-CDMA (HSPA-да қолданылады) радиоинтерфейсін дамыту
және OFDM технологиясы негізінде жаңа интерфейсті құру. Жүргізілген
зерттеулер нәтижесінде жалғыз жарамды технология OFDM болып шықты,
және 2006 жылдың 6 мамырында 3GPP-да Evolved UMTS Terrestrial Radio
Access (E-UTRA) радиоинтерфейсіне алғашқы спецификация құрылды.
19
1.6-сурет.UMTS және LTE ұялы байланыс технологияларының біріккен
шешімі
LTE-нің бірінші, алдын-ала спецификациялары 3GPP Release 7
шеңберінде жасалды. Ал 2008 жылдың желтоқсанында LTE жүйелеріне
архитектуралық және функционалдық талаптарды бекітетін 3GPP (Release 8)
стандарттан нұсқасы бекітілді. 2009 жылдың ортасында LTE негізіндегі
алғашқы тәжірибелік жүйелердің жарыққа шығуы күтілді, ал 2010 жылы -
алғашқы коммерциялық желілердің шығуы күтілді. Бұрынырақ жасақталған 3G
жүйелерімен салыстырғанда, LTE радиоинтерфейсі жақсартылған техникалық
сипаттамларды қамтамасыз етеді[7].
Жекелей айтсақ,LTE-да өткізу жолағының ені 1,4-тен 20 МГц-ке дейін
(бұдан ерте мәліметтер бойынша 1,25 МГц-тен) өзгеріп тұра алады, бұл әр түрлі
өткізу жолақтарына ие әр түрлі ұялы байланыс операторларының
қажеттіліктерін қанағаттандыруға мүмкіндік береді. Осы кезде LTE
жабдықтары әрбір 5 МГц ұяшыққа бір уақытта 200-ден кем емес белсенді
байланысты (яғни 200 телефондық қорыңауды) қолдауы керек. Сонымен қатар
LTE радиожиіліктік спектрді қолдануды жақсартады деп күтілуде, яғни
берілген жиіліктік диапазонда таратылатын мәліметтер көлемі артады. LTE
мәліметтер таратудың жоғары агрегаттық жылдамдықтарына - жоғарылайтын
(абоненттен базалық станцияға дейін) қосылу үшін 50 Мбитс дейін және
төмендейтін (базалықт станциядан абонентке дейін) қосылу үшін 100 Мбитс
қол жеткізуге мүмкіндік береді (20 МГц жолақта). Осы кезде 350 кмсағ
жылдамдықпен қозғалып келе жатқан абоненттер үшін қосылуды қолдау
қарастырылады. Бір БС жабу зонасы - штаттық режимде 30 км дейін, бірақ
радуысы 100 км-ден үлкен ұяшықтармен жұмыс істеу мүмкіндігі бар.
Сонымен қатар көп антенналы MIMO жүйелерін қолдау бар. LTE
радиоинтерфейсі операторлар 3GPP және 3GPP2 стандарттарынан біртіндеп
өтетін шешім ретінде позицяланады, ал оны жобалау 4G төртінші ұрпақ
жүйелеріне өту процесінде маңызды саты болып табылады. Шын мәнінде LTE
қазіргі уақыттың өзінде бастапқыда 4G-ға арналған функциялардың жартысына
ие, сондықтан оны кейде 3,9G технологиясы деп те атайды. LTE
20
технологиясының ары қарай дамуы келесі ұрпақ спецификациясының
құрылуына алып келді, оны LTE-Advanced деп те атайды, және ол төртінші
ұрпақ технологиясы болуы керек[8].
1.4 LTE желілеріндегі қызмет көрсетулер
Әртүрлі
қызметтердің көптеген санын көрсететін жаңа желілік
технологиялардың дамуы әлемдік телекоммуникациялық қоғамдастықты
байланыс қызметтер сапасы мен оларды басқару жүйесіне бәсекелестікке
қабілетті байланыс қызметтерін көрсету нарығының тиімді дамуының ең
маңызды факторларының бірі ретінде қарастыруына мәжбүрлейді.
Байланыс қызметінің сапасы (QoS, Quality of Service) түсінігі ресми түрде
Халықаралық электрбайланыс одағымен Е800 (жалпы қолдану телефондық
желілері мен интегральді қызмет көрсету сандық желілері үшін қолданылады)
нұсқаулықта бекітілген, және ол қолданушының байланыс қызмтетімен
қанағаттану дәрежесін анықтайтын, қызмет көрсету параметрлерінің соммалық
эффекті ретінде түсініледі.
Сапаны басқару жүйесі - қызмет көрсету сапасының орнатылған
талаптарға сәйкестігін қамтамасыз ететін параметрлер мен механизмдер
жиынтығы. Мұндай жүйені енгізудің мақсаты қызметке сұранысты арттыру
үшін,
көрсетілген қызметпен қолданушының қанағаттандырылуын
максимизация болып табылады.
Ұялы байланыс желілерінде сапаны басқару жүйесінің дамуының
басталуын 1997 жылға қоюға болады, бұл кезде пакеттік мәліметтерді тарату
мүмкіндігі бар, жетілдірілген GSMGPRS желісіне арналған, сәйкес Rel'9798
релиз шығарылды. Қызмет сапасын қамтамасыз ету негізінде понятие PDP-
контекст (PDP, Packet Data Protocol) түсінігі жатыр, ол мүмкін болатын
қызметтер мен оларды көрсету тәсілдеріне қатысты қолданушының немесе
терминалдың күйін сипаттайтын параметрлер жиыны болып табылады. ҚТ-дың
базалық пакеттік желімен қосылуы кезінде, тура және кері бағыттарда ІР-
пакеттерді тарату үшін ҚТ және әр түрлі желілік тораптар арасында логикалық
байланысты орнату мақсатымен, PDP-контекстті активтеу жүргізіледі.
Мысалы, GSM 07.07 спецификацияларына сәйкес жеке терминал мен
GPRS пакеттік желіні байланыстыруға арналған PDP-контекстті анықтау
жолағы келесі түрге ие болады:
[cid[,PDP_type[,APN[,PDP_add r[,d_comp[,h_comp[,pd1
[,...[,pdN]]]]]]]]].
Мұндағы cid - контекст идентификаторы, бүтін оң сан. PDP_type -
хаттама типі; қазіргі уақытта тек қана ІР нұсқасы жүзеге асырылған, яғни
Internet Protocol. APN (Access Point Name) - желілік оператормен анықталатын,
қызметке қол жеткізу нүктесінің аты. PDP_addr - кеңістіктегі терминатордың
жолдық идентификаторы, мысалы, темрималмен Интернетке немесе басқа
желіге қосылу кезінде қолданылатын статикалық ІР-адрес. d_comp -
21
мәліметтерді сығу: 0 - өшірулі (үнсіз келісім бойынша, егер мән көрсетілмеген
болса), 1 - қосулы. h_comp - тақырыпты сығу: 0 - өшірулі (үнсіз келісім
бойынша, егер мән көрсетілмеген болса), 1 - қосулы. pd1...pdN - PDP_type
хаттама типіне сипатты нольден N жолдық параметрлер (қазіргі уақытта бұл
параметрлер қолданылмайды).
Бастапқыда, Rel'9798 сәйкес, бір терминалға бір PDP-адреске бір PDP-
контекстке ие болуға рұқсат етілді. Ары қарай 3-ұрпақ ұялы желілер
концепциясын жобалау барысында жаңа талаптарды, дәлірек айтқанда бір PDP-
адрес үшін өзінің қызмет көрсету сапасының профильдеріне ие бірнеше PDP-
концепцияны қолдану мүмкіндігін қолдау үшін PDP-контекстің жаңа
концепциясы жасақталды. Осы кезде бірінші сәйкес PDP-адрес үшін ашылатын
PDP-контекст біріншілік контекст деп аталады, ал сол PDP-адрес үшін ашылған
келесі PDP-контексттер екіншілік контекст деп аталады. Алайда екіншілік PDP
контексттерді қолдану олардың біріншілік PDP контесттің APN желісімен қол
жетімділік нүктесімен байланысты болуын талап етеді.
Осындай басқару құрылымын құрудың негізгі ойы - PDP-контекст
параметрлерімен сәйкесқызмет көрсету сапасын дифференциалдау. Осылайша,
бір PDP-контекстті қолдануды қосатын абоненттің барлық қосымшалары
қызмет көрсету сапасының бірдей профиліне ие. Сипаттамалары бірдей
бірнеше ағын қызмет көрсету сапасының тұтас профилін түзеді. QoS
талаптарына сәйкес таратылатын пакеттерді дифференцияалды өңдеу үшін, бір
ҚТ үшін біріншілік және екіншілік контексттер активтелу керек. PDP-
контексттерді құру нұсқаларының мысалы 1.7-суретте келтірілген.
1.7-сурет.Әр түрлі PDP-контексттерді ұйымдастыру нұсқалары
Қолданушылық қызметтер нарығының дамуы ең алдымен дестелік
режимде ұсынылатын қызметтердің артуымен байланысты. Сонымен қатар,
бұрындары айтылып өткендей, 3-ші және 4-ші ұрпақ ұялы желілерінде
қызметтерді тарату, соның үшінде сөздік тілдесуді арналық коммутация
негізінде тарату мүлдем жоқ десе де болады; сөзді пакеттік таратуды жүзеге
22
асыру VoIP (Voice over IP) немесе PoC (Push-to-talk over Cellular)
технологияларына негізделеді.
Сөзді пакеттік таратумен қатар келесідей негізгі қызметтер бар:
а) интернет файлдарды тарату (web-browsing);
ә) электронды погтаны жеткізу;
б) мультимедиялық хабарламалар (MMS, Multimedia Messaging Ser-vice),
соның ішінде мультимедиялық хабар тарату;
в) ағындық видео (streaming);
г) нақты уақыттағы интерактивті ойындар.
1.4.1 Интернет - файлдарды тарату. Интернет - файлдарды тарату
фиксацияланған ІР-желілердегі негізгі трафик болып табылады, мұнда мәтіндік
ақпаратты іздеу мен жеткізу үшін HTTP (Hyper-Text Transfer Pro-tocol)
гипермәтіндік хаттама қолданылады. Болашақта бұл қызмет ұялы желілерде де
осындай орын алады.
Формальді тұрғыдан алып қарағанда интернет-файлдарды тарату әр түрлі
интернет беттерге бір немесе тізбектелген бірнеше қол жету болып табылады,
әдетте бұл беттерде бет құрылымы туралы ақпарат, мәтін, беттің және оған
кіретін объекттер: суреттер, кестелер және т.с.с. (URL, Universe Resource
Location) адрестерін қосады. Бір интернет-беттің орташа көлемі зерттеулер
бойынша 150 Кбайт құрайды.
1.8-суретте типтік интернет-бетті тарату процедурасын жүзеге асыру
кезінде желіде жүргізілетін әрекеттер реті көрсетілген, одан келесі сатыларды
бөліп көрсетуге болады.
1.8-сурет.Интернет-бетті тарату процедурасы
Әрбір жаңа сеанс басында қажетті және ҚТ мен желі арасындағы
байланыс параметрлерін қамтамасыз ететін PDP-контекстті активизация.
23
Домендік аттар сервері (DNS-сервер, Domain Name Server) арқылы
қызмет адресіне тапсырыс беру, ол сервер ІР-адресті жолдық адреске
айналдырады.
Транспорттық деңгейде ТСР-қосылуды (Transmission Control Protocol)
орнату. Осы кезде, қолданылатын HTTP-хаттама нұсқасы мен интернет-
браузерді жүзеге асыруға байланысты бірнеше ТСР-қосылуларды орнату қажет
болуы мүмкін.
- Интернет-беттің бірінші объекті (мәтін) серверіне тапсырыс беру;
- Интернет-беттің бірінші объектін (мәтінді) алу;
- Серверге интернет-беттің келесі объектілеріне тапсырыс беру;
- Интернет-беттің келесі объектілерін (мәтіндерін) алу;
- ТСР-қосылуды шешу.
1.4.2 Электронды поштаны жеткізу. Электронды пошта (e-mail) - кейінге
қалдырылған уақыт режимінде орындалатын кең тараған интернет-
қызметтердің бірі. Электронды хат тақырыптан тұрады және хаттың негізгі
мәніне ие хат денесінен тұрады. хат тақырыбы хат авторы, қабылдаушы, жүру
жолы туралы қызметтік мәліметке ие болады.
Электронды поштаның артықшылықтарына қарапайымдылық пен арзан
баға, сонымен қатар қосымша мәтіндік емес ақпаратты, мысалы, суреттерді
тарату мүмкіндігі жатады. Кемшіліктеріне - анықталмаған жіберу уақыты
(жалпы кепілденбеген жіберу уақыты), тарату кезінде үшінші жақтардың қол
жетімділігі, бірақ бұл алдын-ала криптоқорғау мүмкіндігімен
компенсацияланады.
Әр түрлі принциптерде құрылған және әр түрлі хаттамалармен
операциялар орындайтын желілердің көпшілігі электронды поштаға
стандартталған интерфейске (шлюз) ие болады.
Дәстүрлі ІР-протоколдар поштаны тарату үшін бірнеше хаттаманы
қолданады: SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) - тек қана хабарламаларды
жіберу үшін; POP 2 (Post Office Protocol Version 2) - тек қана хабарламаларды
қабылдау үшін; POP 3 (Post Office Protocol Version 3) және IMAP (Interactive
Mail Access Protocol) - хабарламаларды жіберу және қабылдау үшін.
SMTP протоколының жұмыс істеуін қысқаша қарастырайық; соған ұқсас
сценарий бойынша басқа да хаттамалар жұмыс істейді.
SMTP хаттамасы өзара әрекеттесуді келесі модель негізінде құрылады:
қолданушы тапсырысы бойынша жіберетін жақ (sender-SMTP) қабылдаушы
жақпен (receiver-SMTP) екіжақты арна орнатады, осы кезде қабылдаушы
аяқталған тағайындау хосты да, немесе аралық торып та бола алады. Ары қарай
жіберушімен SMTP-командалар генерацияланады және қабылдаушыға
жіберіледі, ол өз кезегінде жіберушіге қабылданған командаларды өңдеу
жауаптарын генерациялайды. SMTP-қосылу орнатылғаннан кейін транспорттық
хаттамалардың кез-келген біреуімен жіберуші пошта жіберушісінің
атрибуттарын, мысалы адресін идентификациялайтын MAIL командасын
жібереді.Егер қабылдаушы хабарламаны қабылдай алатын болса, ол жауап
24
ретінде ОК командасын жібереді. Хаттаманың жұмысының хаттамасының ең
қарапайым алгоритмі келесі түрде болады (1.9-сурет):
1.9-сурет.SMTP пошталық хаттамасының жұмысының ең қарапайым
алгоритмі
Жіберуші поштаны қабылдаушы атрибуттарын, мысалы, пошта жәшігінің
адресін идентификациялаушы RCPT командасын жібереді. Егер қабылдаушы
поштаны берілген пошта жәшігіне қабылдай алса, ол ОК командасымен жауап
береді, ал егер қабылдай аламаса - поштаны берілген пошта жәшігіне
қабылдаудан бас тартумен жауап береді. Егер жіберуші хабарламаны
орналастыру үшін бірнеше пошта жәшіктерін көрсеткен болса, қабылдаушы
олардың бір бөлігінен бас тарта алады, осы кезде қосылудың транзакциясы
аяқталмайды.
Жіберуші SMTP қабылдаушыға мәліметтерді жібереді. Егер қабылдаушы
барлық мәліметтерді табысты қабылдаса, ол Ок командасын жібереді.
Абоненттерді адресация дәстүрлі интернет-адрестерден кұрделілік
жағымен ерекшеленеді, өйткені хабарлама құрылғыға емес (бір компьютерге
бірнеше қолданушы жазыла алады), нақты тұлғаға бағытталады. Пошта
адресі қолданушылық ат пен домен деп аталатын хост-торап адресінен тұрады:
қолданушы аты @ хост торап адресі. Электронды поштаның дамуының
бастапқы сатысында қолданушылар арасында тек мәтіндік (ASCII-символдар
реттілігін) тарату жеткілікті болды, алайды бұл қызметтің танымалдылығының
артуына орай қызметті кеңейту қажеттілігі туды: әр түрлі тілдерде жазылған
хабарламаларды автоматты қайта кодтау; хатқа дыбысты, бейнені және басқа да
файлдық объекттерді саоу мен жіберу. Осы мақсаттарда MIME (Multipurpose
Internet Mail Extensions) электронды поштаны көпмақсатты кеңейту стандарты
жасақталды.
1.4.3 Мультимедиялық хабарламалар. Мультимедиялық хабарламаларды
қысқа хабарламалар қызметінің (SMS, Short Message Service) жетілдірілуі
ретінде қарастыруға болады. Осы кезде осындай қызметтің ерекшелктері
мәліметтердің шектелген көлемі (мысалға, ағындық қызметтермен
салыстырғанда) мен ол нақты уақытта орындалмайтындығы болып табылады.
Үшінші және төртінші ұрпақ желілерінде мультимедиялық хабарламаларды
жеткізу бойынша қызметтерді сипаттауға TS 22.140 және TS 23.140
25
сипаттамалары арналған. Мультимедиялық хабарламалар қызметі бар LTE
желісін ұйымдастырудың негізгі ерекшеліктерін қарастырайық.
1.10-сурет. Мультимедиялық хабарламаларды қолдайтын LTE желісінің
құрылымдық сұлбасы
1.10-суретте әр түрлі желілерді мультимедиялық хабарламалар қызметін
қолдайтын жалпы желіге ұйымдастырудың құрылымдық сұлбасы, ол үшін
бірқатар негізгі ұғымдар енгізіледі.
Мультимедиялық қызмет қоршаған ортасы (MMS-қоршаған орта, MMSE,
Multimedia Messaging Service Environment) - мультимедиялық хабарлардың
жіберілуіне жауап беретін және бір торап басқарылуында болатын желілік
элементтер жиынтығы. Роумингтің осы жағдайында қонақ желісі MMS-
қоршаған орта бөлігі ретінде қарастырылады, бірақ бұл желінің үй
қолданушылары басқа MMS-қоршаған ортаның бөлігі ретінде қарастырылады.
MMS-сервер кіріс және шығыс хабарламаларын басқаруға, сонымен
қатар, оларды әр түрлі тораптар арасында таратуды басқаруға арналған, бұл
жағдайда ол транзиттік MMS-сервер деп аталады. Өндіруші мен
қажеттіліктерге байланысты транзиттік сервер базалық MMS-сервермен немесе
одан жеке жүзеге асырылады. Бұдан басқа, MMS-серверлерге мультимедиялық
қызмет тарификациясы мен есептеулерді құру (CDR, Charging Data Record)
міндеттері жүктелген.
Қолданушылық мәліметтер базасы, онда мультимедиялық қызметтерге
жазылушылар туралы персональді мәліметтер сақталады.
Қолданушылық MMS-агент - ҚТ-да немесе оған қосылған басқа
құрылғыға орнатылған және мультиседиялық хабарламаларды қарау, құру және
басқару (қабылдау, жіберу, тарату) мүмкіндіктерін қамтамасыз ететін
бағдарламалық өнім.
MMS-қоршаған ортаның әр түрлі элементтерінің өзара әрекеттесуі
пошталық хаттамалар негізінде жүреді.
1.11-суретте мультимедиялық қызмет көрсетуді қамтамасыз ететін
жалпыланған хаттамалар стегі көрсетілген.
26
1.11-сурет.MMS-протоколдардың жалпыланған стегі
ҚТ (шын мәнінде қолданушылық MMS-агент) және MMS-сервер
арасында ММ1 сервер анықталған. Егер белгілі бір себептермен MMS-сервер
және сыртқы интернет-серверлер арасында ары қарай байланыс қажет болса, ол
сәйкес ММ3 интерфейс арқылы ұйымдастырылады. Сонымен қатар егер
базалық және транзиттік MMS-серверлер жеке блок ретінде жүзеге асырылған
жағдайда, оларды байланыстыратын ММ2 серверлер де анықталған. Бұдан
басқа, спецификациямен желіаралық байланыс кезінде мультимедиялық
қызметті ұйымдастыруға (ММ4,...,ММ11) интерфейстер жиыны анықталған.
1.4.4
Мультимедиялық хабар тарату.
Жоғарыда қарастырылған
мультимедиялық хабарламаларды тарату қызметі хабар таратудың нүкте - көп
нүкте (PTM, point-to-multipoint) моделімен салыстырғанда байланысты
ұйымдастырудың қоснүктелік (PTP, point-to-point) жүзеге асырады. Бұл кезде
мәліметтер пакеті бір көзден арнайы хабар тарату тобына біріктірілген бірнеше
қолданушыға бір мезетте таратылады. Қызмет тарату қолданушылардың үлкен
тобы қызметтің бірдей құрамын (контентін) алуға қызығушылық білдіргенде
тиімді болады, мысалы, ұялы телевизиялық хабар тарату кезінде, сонымен
қатар хабар тарату тиімділігі тек қана сымсыз инфрақұрылымда ғана емес,
базалық желіде де артады.
Хабар тарату қызметтері, соның ішінде ұялы қолданушылар үшін де
DVB-H (Digital Video Broadcast Handheld) немесе DMB (Digital Multimedia
Broadcast) сияқты тәуелсіз желілермен қамтамасыз етіле алады, олар
(мамандандырылған ҚТ болған жағдайда) мобильді байланыстардың ұялы
желілерімен бірге қызмет істейді.
Хабар тарату қызметін көрсету сәйкес хабар тарату зонасында (BA,
Broadcast Area) жүзеге асырылады, яғни ұялы желі жабатын облыс бөлігімен,
ол шекті жағдайда барлық жабын территориясымен сәйкес келе алады. Хабар
тарату қызметінің көзі (провайдер) ұялы желінің өзі де, тәуелсіз провайдер де
бола алады.
Хабар тарату мүмкіндіктері бар LTE желісінің архитектурасы мен
ерекшеліктері TS 23.246 спецификациясында, ал мұндай қызметтерді жеткізу
хаттамалары мен форматтары - TS 26.346 спецификациясында келтірілген.
27
1.12-сурет.Хабар тарату қызметін ұйымдастырудың
қарапайымдандырылған құрылымдық сұлбасы
1.12-суретте хабар тарату қызметін ұйымдастырудың қарапайым-
дандырылған құрылымдық сұлбасы келтірілген. Желі мен провайдер
арасындағы байланыс хабар тарату қызметі орталығы ((e)BM-SC, Evolved
Broadcast Multicast Service Center) арқылы жүзеге асырылады, одан пакеттік
ақпараттар мультимедиялық хабар тарату шлюзіне келіп түседі ((e)MBMS
Gateway, MBMS-шлюз) де, ары қарай тарату зонасында орналасқан БС-ға
жіберіледі. Хабар тарату қызметіне бағытталатын мәліметтер ағындарын
оларды радиожелінің мүмкіндіктеріне сәйкес келтіру арқылы адаптациялау
керек екендігі түсінікті. Мультимедиялық хабар тарату қызметі төмен
бағытталған топтық басқару МТСН (физикалық арна параметрлері, қол
жетімділік, бұл қызметтердің көрші ұяшықтарда бар-жоқтығы туралы ақпарат)
арнасында және қолданушылық ақпарат жіберілетін, топтық трафиктік МТСН
арнасында таратылады.
Спецификациялар мультимедиялық хабар тарату қызметін ұсынудың екі
режимін анықтайды: қарапайым хабар тарату (broadcast mode) және топтық
хабар тарату (multicast mode). Бағытталмаған, яғни нақты қолданушыларға
қатысты емес мультимедиялық мәліметтерді (мәтін, бейне, видео), нүкте - көп
нүкте моделі бойынша тарату жүретін екі режимде де радиоресурстарды
жеткілікті дәрежеде тиімді қолдану қамтамасыз етіледі, өйткені мәліметтер
ортақ арналар арқылы жіберіледі.
Таратудың екі режимінің ерекшеліктері оларға мультимедиялық
контентті қолданушыларға жеткізу кезінде оларға қойылатын талаптардың бар
жоқтығымен ерекшеленеді. Топтық хабар тарату режимінде, алдын-ала жазылу
негізінде, белгілі бір тәртіппен сәйкес хабар тарату тобына кіретін жеке
ұяшықтарға (аралас болуы міндетті емес) қызметті селективті жеткізу
мүмкіндігі болады.
Қарапайым хабар тарату режимі қызметке жазылу немесе активтеуге
байланысты ешқандай анықталған талаптарды қарастырмайды.
28
Ақпаратты төмен жылдамдықпен таратумен байланысты ұялы хабар
таратумен (CBS, Cell, Broadcast Ser-vice) салыстырғанда, мультимедиялық
хабар тарату бастапқыдан ағындық режимде де, үзікті байланыс сеанстары
кезінде де мәліметтерді жоғары жылдамдықпен таратуға бағдарланған.
Қарапайым
мультимедиялық хабарламаларды таратуға сияқты,
мультимедиялық хабар тарату қызметінің көзі әдеттегі сыртқы интернет
серверлер де, берілген немесе көршілес желі құрылымына кіретін арнайы
серверлер де бол алады. Желілік қолданушыларға хабар таратушылық
контентті, сонымен қатар қажетті қызметтік ақпаратты жеткізу үшін, логикалық
интерфейстер қатары ұйымдастырылған.
Мультимедиялық хабар тарату қызметін жеткізу қолданушылық
терминалда, қызмет көрсетуші шлюзде және хабар тарату қызметінің
орталықтарында қалыптастырылатын сәйкес MBMS-контекст негізінде
жүргізіледі.
1.4.5 Ағындық видео.Ағындық видео қызметін ұсынған кезде, мысалы
мультимедиялық хабар таратудың бөлігі ретінде, сәйкес сервер мобильді
қолданушымен байланыс орнатып, бейнені декодерда үздіксіз көрсетуге
қажетті жылдамдықпен ақпарат жібереді. Мұндай жылдамдық әр түрлі
факторлармен анықталады: видеосығу алгоритмдерімен, бояу тереңдігімен
(яғни, көрсетілетін түстер санымен), ҚТ экраны өлшемімен, шешімімен, кідіру
уақыты және т.б. осы кезде нәтиже экранда 1 с-тан артық емес кідіріспен
экранда көрсетілуі керек.
3-ші және 4-ші ұрпақ желілерінде ағындық видеоны таратуды қамтамасыз
ету үшін, IETF1 комиссиясы сәйкес хаттамалар қатарын жасақтады: ағындық
видеоны нақты уақытта тарату хаттамасы RTSP (Real-Time Streaming Protocol),
нақты уақытта таратудың транспорттық хаттамасы RTP (Real-Time Transport
Protocol), сеансты сипаттау протоколы SDP (Session Description Protocol).
Өзара әсерлесу 1. IETF (Internet Engineering Task Force) - интернет
мәселелерін шешу бойынша жұмыстық топ. Ағындық видео қызметін
ұйымдастыру мақсатындағы бұл хаттамалар жұмысының әрекеті TS 26.234
спецификациясында келтірілген. RTSP хаттамасы клиенттік серверлік қосымша
болып табылады, ол транспорттық деңгейде ТСР хаттамасын қолданады. Ол
оның атынан шығатындай, нақты уақыт режимінде мәліметтер ағынын жіберуді
басқару үшін қолданылады, ол белгілі сипаттамаларға ие бірнеше ағын құруға
мүмкіндік береді. RTSP хаттамасының көмегімен басқарушы командаларды
(қосу, пауза және т.б.) жіберу жүргізіледі, бірақ видеотасымалдаушы емес, олар
UDP хаттамасының үстінен қызмет көрсететін RTP хаттамасының көмегімен
таратылады.
SDP хаттамасы әр түрлі мәліметтер ағынының параметрлер жиынын, оған
қоса кодталған мәліметтер жіберу жылдамдығы менсәйкес ағындар үшін
қолданыла алатын порттар номерлерін сипаттау үшін қолданылады. Порттар
RTSP-адресс көмегімен идентификациялана алады, мысалы медиасерверге
көрсету кезінде. 1.13-суретте ҚТ мен сыртқы видеосервер арасындағы ағындық
видео жіберуді ұйымдастыру көрсетілген. Қызметті таратуды бастар алдында
29
біріншілік PDP-контекстті активтеу қажет, бұл жиі жағдайда абонент үнемі
дайындық (always on) режимінде болғанда қажет етіледі. Активтелген
біріншілік PDP-контекст кезінде ҚТжәне видеосервер арасында RTSP
хаттамасы негізінде қызметтік ақпарат алмасу сеансы орнатылады.
1.13-сурет.Ағындық видео таратуды ұйымдастыру
Бастапқыда серверге DESCRIBE тапсырысы жіберіледі, ол сервер
тапсырыс беріліп отырған ағындық видео қызметі туралы ақпаратты (кодтау
параметрлері, порт номерлері және т.б.) жеткізу керек екенін білдіреді.
Видеосервер 200 ОК командасымен жауап береді, ол қызметті SDP-хабарлама
түрінде сипаттайды.
Жауап хабарламаны алғаннан кейін ҚТ серверге SETUP командасын
жібереді, онда ақпараттар ағынын қабылдау жүргізілетін порттар немері
болады. Сервер қолданушыға 200 ОК командасын жібере отырып, қабылдауды
растайды.
PDP-контекстті екінші рет активтеу процедурасы жүргізіледі, оның
барысында ағындық видео жіберумен байланысты бірқатар қызмет көрсету
сапасы параметрлері QoS анықталады. QoS-параметрлерін анықтау мен жіберу
мәліметтерді нақты уақыт режимінде таратуды басқару протоколын (RTCP,
Real-time Transport Control Protocol) қолдана отырып жүзеге асырылуы мүмкін.
Сонымен қатар PDP-контекстті екінші рет активтеу процедурасы кезінде желі
видеоағынды тарату үшін қолданылатын физикалық ресурстарды резервтейді.
Активтеу процедурасы аяқталғаннан кейін ҚТ серверге PLAY командасын
жібереді, содан кейін сервер қолданушыға растау жібереді де, видеоағынды
30
нақты уақыт режимінде мәлімет тарату хаттамысын (RTP, Realtime Transport
Protocol) қолдана отырып, жіберуді бастай алады.
Алайда бейнені ҚТ-да көрсету бірден басталмайды. Қолданушыға
жеткізілетін пакеттердің уақыттық кідірістер мәндерін шашыратуды
компенсациялау үшін қолданбалы деңгейде видеобуфер жүзеге асырылған, ол
толғаннан кейін барып бейнені көрсету басталады. Жақсы қызмет көрсету
сапасы кезінде бейнені көрсету үздіксіз болу үшін, видео-буфер үздіксіз жаңа
пакеттермен толықтырылып отыруы керек екені түсінікті.
1.5 Дипломдық жобаның мақсаты
Дипломдық жобаның мақсаты - LTE желісінде дауыстық және SMS
қызметтерін жүзеге асыру жолдарын қарастыру.Берілген мақсатқа жету үшін
жұмыста келесілерді орындау қажет:
- LTE желісіндегі дауысты тарату және SMS жіберу технологиясына
жалпы шолу;
- Неғұрлым сәйкес келетін технологияға талдау жасау және салыстыру;
- Өндіріске әсер етуші, таңдап алынған технологияның кемшіліктерін
қарастыра отырып, эксперименттік зерттеу жасау;
- Қажетті есептеулерді жүргізу;
31
2 LTE желісінде дауыс және SMS таратуды жүзеге асыру
2.1 ОТТ-сервистер жағынан қауіп
Ары қарай VoLTE қызметінің ендірілуіне дауыстық ОТТ-қызметтерді
көрсету кедергі бола алады. Бүгінгі таңда ОТТ (Over-the-Top) серверлар арқылы
дауыстық байланыс тәсілдері қолданылады, мысалы Skype, Google Voice,
WhatsApp, Viber және т.б. Бұл сервистер толықтай тегін. Негізінде ІР жатқан
ақпаратты тарату желісі әр түрлі қызметтер үшін ыңғайлы транспорт береді
және оларды басқаруды оператор жауапкершілігі зонасынан, қолданушығынң
өзіне береді.
Технологиялардың дамуымен (4G-ға өтумен) ОТТ-провайдерлер
өздерінің сервистерінің тартымдылығын арттыруды, мысалы жоғары шешімді
(HD) бейне мен дауысты қолдауды қамтамасыз етеді, бұл мәселені одан ары
ушықтыра түседі.
Алайда мұндай тәсіл қолданушыларды қанағаттандырмайды, өйткені
мұндай серверлер тұрақты сапалы жұмысты қамтамасыз етпейді. бұл олар
толықтай интернетке жүгінетініне байланысты, ал пакеттерді интернет-жеткізу
"Best effort" (кепілсіз қосылуды ұсыну сервисі) принципі бойынша жүргізіледі.
ОТТ-қызметтер тауар маркалары мен иегер-компаниялардң танымалдылығына
қарамастан, тұтынушылар көп жағдайда олардың тұрақсыз жұмысы немесе
олардың ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz