Структура сети на основе стандарта UMTS

Приветствую вас, уважаемые читатели! Очередной записью в этом блоге я хочу рассказать вам некоторые сведения о структуре сети стандарта UMTS. Я уже писал, что технология UMTS является развитием GSM. Сети на основе этих двух стандартов похожи по своей структуре и тесно взаимодействуют между собой в условиях российских реалий. Однако в стандарте UMTS абсолютно иная сеть радиодоступа (аналог системы BSS в сети GSM). Вот о ней и поговорим немного.

Сеть радиодоступа в UMTS

Сеть радиодоступа структурно повторяет систему базовых станций стандарта GSM, но состоит из других компонентов. Поэтому для осуществления покрытия территорий этой сетью, операторам сотовой связи приходится заново проектировать и вводить в эксплуатацию сеть радиодоступа (параллельно с системой BSS). Основные ее элементы представлены на рисунке ниже. Кстати, называется эта сеть — UTRAN (UTRAN — UMTS Terrestrial Radio Access Network).

Сеть радиодоступа стандарта UMTS

Схему посмотрели. Теперь давайте разберем назначение каждого из элементов.

NodeB — базовая станция

Узел NodeB представляет собой базовую приемопередающую станцию в сети стандарта UMTS. Да-да, это аналог BTS в сети GSM.
NodeB осуществляет непосредственное взаимодействие с абонентским оборудованием (UE) по радиоканалу. Как и в BTS, основным модулем компонента NodeB является модуль приемопередатчика. Естественно, что базовая станция в этой сети будет работать на других, более высоких несущих частотах (про это поговорим в статье про частотный план UMTS). Поэтому и радиус обслуживаемых сот будет меньше.

Контроллер радиосети (RNC — Radio Network Controller)

По сути своей RNC – это аналог контроллера BSC в сети GSM. Он является управляющим элементом сети стандарта UMTS и выполняет следующие функции:

• Управление группой NodeB и радиоканалами к ним
• Управление радиоканалами между базовой станцией (NodeB) и абонентским оборудованием (UE)
• Управление интерфейсами ко всем элементам опорной сети
• Контроль за соединениями в сети UTRAN
• Мониторинг качества соединений
• Шифрование данных
• Управление процессом хэндовера внутри сети радиодоступа и между различными сетями UTRAN

Таким образом, в сети стандарта UMTS на RNC возложено больше функций, чем на контроллер BSC в сети GSM. Это снижает нагрузку на базовые станции, уменьшает число требуемых от них задач, что позволяет уменьшить их стоимость. Стоит упомянуть, что RNC могут быть связаны между собой напрямую по специальному интерфейсу, что дает возможность проводить процедуру т.н. «мягкого» хэндовера, тогда как в GSM-сети применяется только «жесткий» хэндовер. Но об это подробно расскажу в другой раз.

Абонентское оборудование

User Equipment (UE) — абонентское оборудование. Эта та же мобильная станция MS из сети GSM. Необязательно UE будет являться телефоном. Посмотрите вокруг. 3G модем, например, это тоже абонентское оборудование.

Core Network (CN)

Core Network — опорная (базовая) сеть. Упрощенная модель базовой сети похожа на систему коммутации в сети GSM. Но есть и ряд различий. Так, центр коммутации подвижной связи в UMTS-сети разделен на два отдельных элемента: MSC Server и MGW.

MGW (Media Gateway) – медиа-шлюз, представляет собой отдельное аппаратное устройство либо программную опцию, предназначенную для преобразования и коммутации мультимедийных потоков (например, голоса) между различными сетями радиодоступа (2G, 2.5G или 3G) и другими фиксированными сетями связи.

MSC Server – осуществляет управление MGW, выполняет функции сигнализации и коммутацию элементов опорной сети между собой.

Опорная сеть с коммутацией пакетов

Строго говоря, опорная сеть мобильной связи 3го поколения делится на сеть с коммутацией каналов (Channels Switching, о ней мы говорили выше) и сеть с коммутацией пакетов (Packets Switching). Что же такое сеть с коммутацией пакетов?

Я думаю, что все вы активно пользуетесь технологией пакетной передачи данных GPRS, которая в наше время уже стала неотъемлемой составной частью сети стандарта GSM и была разработана как ее надстройка. В статье про структуру GSM-сети специально не упоминал про GPRS, так как собирался рассмотреть этот вопрос отдельно. Что ж, здесь и рассмотрим.

Вернемся к UMTS и ответим на вопрос выше. Опорная сеть с коммутацией пакетов – это GPRS Core Network, сеть с пакетной передачей данных по технологии GPRS. Предлагаю рассмотреть на рисунке всю структуру сети на основе стандарта UMTS, а затем я расскажу про назначение элементов CN с пакетной передачей данных.

Структура сети сотовой связи стандарта UMTS

SGSN (Serving GPRS Support Node) — узел обслуживания GPRS. Можно сравнить с коммутатором MSC в GSM-сети. Выполняет все главные функции обработки пакетной информации. Приведу основные:

• контроль за правильной доставкой пакетов данных абонентам
• учет пользователей, находящихся в режиме online
• преобразование кадров с данными из формата, используемого в стандарте GSM, в форматы протоколов TCP/IP сетей
• шифрование данных
• сбор биллинговой информации

GGSN (GPRS Gateway Service Node) — представляет собой узел-шлюз, предназначенный для маршрутизации данных между опорной сетью и внешними сетями пакетной передачи данных (например, сетью Интернет либо другими GPRS-сетями). Также выполняет функции адресации данных, выдачи IP-адресов в динамическом режиме, мониторинг информации о домашних абонентах и других сетях, хранение основных баз данных с записями о маршрутизации и с адресами.

На сегодня думаю достаточно информации. В этой статье я привел довольно подробное описание общей структуры сети стандарта UMTS, перечислил ее компоненты и их назначение. Хотел бы только добавить, что GPRS Core Network в составе GSM-сети имеет такую же модель и аналогична приведенной здесь.

Скажите, статья была вам полезна? Что ж, теперь предлагаю отвлечься и посмотреть хорошее и доброе видео про танцующего Мэтта. Что ни говори, а чувак реально крут.

This movie requires Flash Player 9

Советую также прочитать статьи:

– Что такое технология TDMA?

– UMTS это что?

– Логические каналы в GSM

5 комментариев от “Структура сети на основе стандарта UMTS

  1. за доступное объяснение СПАСИБО! скопированная статья с википедии на многих сайтах уже достала

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *