Laboratoriya ishi №6 lte tarmoq arxitekturasi ishning maqsadi

Laboratoriya ishi №6
LTE TARMOQ ARXITEKTURASI
1. Ishning maqsadi
LTE tarmog'ining arxitekturasini, shuningdek, turli darajadagi protokollar, kanallar va xizmatlar to'plamini o'rganish.


2. Vazifa
1. LTE standart tarmog‘i arxitekturasi bilan tanishish.
2. LTE standart tarmog'i elementlari bilan tanishish.
3. Radio kirish tarmog'ining funktsional tugunlarining ulanishlari bilan tanishish.
4. Foydalanuvchi tekisligida va boshqaruv tekisligida protokol steklari bilan tanishish.
3. Qisqacha nazariya
LTE tarmog'i arxitekturasi paketli trafikni “silliq” (“uzluksiz”, uzluksiz) harakatchanlik, paketlarni yetkazib berishning minimal kechikishlari va xizmat ko'rsatishning yuqori sifati bilan qo'llab-quvvatlash uchun mo'ljallangan.
Tarmoq funktsiyasi sifatida mobillik uning ikki turi bilan ta'minlanadi: diskret harakatchanlik (rouming) va uzluksiz harakatchanlik (topshirish). LTE tarmoqlari barcha mavjud tarmoqlar bilan rouming va uzatish tartiblarini qo'llab-quvvatlashi kerakligi sababli, LTE abonentlari (terminallari) simsiz keng polosali xizmatlarni hamma joyda qamrab olishi kerak.
Paketli uzatish sizga barcha xizmatlarni taqdim etish imkonini beradi, shu jumladan foydalanuvchi ovozli trafigini uzatish. Tarmoq tugunlarining xilma-xilligi va ierarxiyasi (tarqatilgan tarmoq mas'uliyati) mavjud bo'lgan oldingi avlodlarning aksariyat tarmoqlaridan farqli o'laroq, LTE tarmoqlarining arxitekturasini "tekis" deb atash mumkin, chunki deyarli barcha tarmoq o'zaro ta'siri ikki tarmoq o'rtasida sodir bo'ladi. tugunlar: texnik spetsifikatsiyalarda B-tugun (Node-B, eNB) deb ataladigan tayanch stantsiya (BS) va harakatlanishni boshqarish bo'limi BUM (MME, Mobility Management Entity) va qoida tariqasida tarmoqni o'z ichiga oladi. shlyuz W (GW, Gateway), ya'ni birlashtirilgan MME/GW bloklari mavjud.
E'tibor bering, oldingi avlod tarmoqlarida juda muhim rol o'ynagan radio tarmoq boshqaruvchisi ma'lumotlar oqimini boshqarishdan (aslida bu hatto blok diagrammalarda ham yo'q) va uning an'anaviy funktsiyalari - radio resurslarini boshqarish, sarlavhalarni siqish , shifrlash, ishonchli paket yetkazib berish va boshqalar BS to'g'ridan-to'g'ri uzatiladi.
BOOM faqat xizmat ma'lumotlari bilan ishlaydi - tarmoq signalizatsiyasi, shuning uchun foydalanuvchi ma'lumotlarini o'z ichiga olgan IP-paketlar u orqali o'tmaydi. Bunday alohida signalizatsiya blokiga ega bo'lishning afzalligi shundaki, tarmoqning o'tkazish qobiliyati foydalanuvchi trafiki uchun ham, qo'shimcha xarajatlar uchun ham mustaqil ravishda oshirilishi mumkin. MCU ning asosiy vazifasi bo'sh rejimda foydalanuvchi terminallarini (PT) boshqarish, shu jumladan qo'ng'iroqlarni qayta yo'naltirish va bajarish, avtorizatsiya va autentifikatsiya, rouming va topshirish, xizmat ko'rsatish va foydalanuvchi kanallarini o'rnatish va boshqalar.
Barcha tarmoq shlyuzlari orasida ikkitasi alohida ajralib turadi: xizmat ko'rsatuvchi OR shlyuzi (S-GW, xizmat ko'rsatish shlyuzi) va paketli tarmoq shlyuzi (P-GW, paketli ma'lumotlar tarmog'i shlyuzi) yoki qisqasi, paketli shlyuz (PN) . OR mahalliy harakatlanishni boshqarish bloki sifatida ishlaydi, u tomonidan xizmat ko'rsatadigan BS va TS bilan bog'liq ma'lumotlar paketlarini qabul qiladi va yo'naltiradi. PN BS to'plami va turli xil tashqi tarmoqlar o'rtasidagi interfeys bo'lib, shuningdek IP tarmoqlarining ba'zi funktsiyalarini bajaradi, masalan, manzillarni taqsimlash, foydalanuvchi siyosatini ta'minlash, marshrutlash, paketlarni filtrlash va boshqalar.
Ko'pgina uchinchi avlod tarmoqlarida bo'lgani kabi, LTE tarmog'ini qurish tamoyillari ikkita jihatni ajratishga asoslanadi: alohida tarmoq bloklarini jismoniy amalga oshirish va ular o'rtasida funktsional aloqalarni shakllantirish. Shu bilan birga, jismoniy amalga oshirish vazifalari domen (domen) kontseptsiyasi asosida hal qilinadi va funktsional munosabatlar qatlam (qatlam) doirasida ko'rib chiqiladi.
Jismoniy qatlamdagi asosiy bo'linma tarmoq arxitekturasini foydalanuvchi uskunalari domeniga (UED, foydalanuvchi uskunalari domeni) va tarmoq infratuzilmasi domeniga (ID, infratuzilma domeni) bo'linishi hisoblanadi. Ikkinchisi, o'z navbatida, (sub) radio kirish tarmog'iga (E-UTRAN, Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network) va asosiy (paketli) (sub) tarmoqqa (EPC, Evolved Packet Core) bo'linadi.
Foydalanuvchi uskunalari tarmoq abonentlari tomonidan LTE xizmatlariga kirish uchun foydalaniladigan turli darajadagi funksionallikka ega UTlar to‘plamidir. Bunday holda, foydalanuvchi terminali sifatida, masalan, ovozli trafik xizmatlaridan foydalanadigan haqiqiy ("jonli") abonent va ma'lum tarmoq yoki foydalanuvchi ilovalarini uzatish / qabul qilish uchun mo'ljallangan shaxsiy bo'lmagan qurilma paydo bo'lishi mumkin.
1-rasmda LTE tarmog'ining umumlashtirilgan tuzilishi ko'rsatilgan bo'lib, u ikki qatlamli funktsional ulanishlar mavjudligini ko'rsatadi: radio kirish qatlami (AS, Access Stratum) va radio kirish qatlamining tashqi ko'rinishi (NAS, NonAccess Stratum).
1-rasmda ko'rsatilgan o'qlari bo'lgan tasvirlar xizmatga kirish nuqtalarini ifodalaydi.
Foydalanuvchi uskunasining UE mintaqasi va UTRAN radio kirish tarmog'i hududi o'rtasidagi interfeys Uu interfeysi deb ataladi; radio kirish tarmog'i hududi va EPC asosiy tarmoq maydoni o'rtasidagi interfeys - S1 interfeysi. Uu va S1 interfeyslari bilan bog'liq turli xil protokollarning tarkibi va ishlashi ikkita deb ataladigan tekislikka bo'linadi: foydalanuvchi tekisligi (UP, User Plane) va boshqaruv tekisligi (CP, Control Plane).

Rasm. 1. LTE tarmog'ining umumlashtirilgan tuzilishi
Kirish qatlamidan tashqarida asosiy tarmoqda (EMM, EPC Mobility Management) harakatchanlikni boshqarish mexanizmlari mavjud.
Foydalanuvchi tekisligida foydalanuvchi ma'lumotlarini radiokanal orqali uzatishni ta'minlaydigan protokollar amalga oshiriladi. Boshqaruv tekisligi turli jihatlarda UT va tarmoq o'rtasida ulanishni ta'minlaydigan protokollarni o'z ichiga oladi. Ushbu samolyot shuningdek, turli xizmatlarni taqdim etish bilan bog'liq xabarlarni shaffof (shaffof) uzatish uchun mo'ljallangan protokollarni o'z ichiga oladi.
Radio kirish tarmog'i maydoni mantiqiy jihatdan ikki qatlamga bo'linadi: radiotarmoq qatlami (RNL, Radio Network Layer) va transport tarmog'i qatlami (TNL, Transport Network Layer). Radio kirish tarmog'i hududiga kiritilgan BS larning o'zaro ta'siri X2 interfeysi asosida amalga oshiriladi (2-rasm). Bundan tashqari, harakatchanlikni boshqarish bloki (S1-MM interfeysi) yoki xizmat ko'rsatuvchi tugun (S1-U interfeysi) orqali tayanch stansiyalar va asosiy tarmoq o'rtasida orqaga qaytish mavjud - 2-rasmda ko'rsatilmagan. Shunday qilib, S1 interfeysi BS to'plami va PCB / OClar o'rtasidagi bir nechta munosabatlarni qo'llab-quvvatlaydi, deb bahslashish mumkin.

Rasm. 2. Radio kirish tarmog'ining funktsional tugunlarini ulash
Turli interfeyslar va tekisliklarda aniqlangan LTE tarmoq protokollarini o'rganishga o'tishdan oldin, keling, radio kirish tarmog'ining funktsional bloklarining maqsadini ko'rib chiqaylik.
LTE tarmoqlaridagi BS quyidagi funktsiyalar uchun javobgardir:
• Radioresurslarni boshqarish: radiokanallarni taqsimlash, yuqori va quyi oqim yo'nalishlari bo'yicha resurslarni dinamik ravishda taqsimlash - resurslarni rejalashtirish (resurs rejalashtirish) deb ataladigan va hokazo.
• IP-paket sarlavhalarini siqish, foydalanuvchi ma'lumotlar oqimini shifrlash.
• Foydalanuvchi terminali tarmoqqa ulangan va o'tgan ulanish haqida ma'lumotga ega bo'lmaganida mobillikni boshqarish blokini tanlash.
• Ma'lumotlar paketlarining foydalanuvchi tekisligida xizmat ko'rsatish shlyuzi tomon yo'naltirish.
• BOOMdan olingan qo'ng'iroq va translyatsiya ma'lumotlarini jo'natish va uzatish.
• BOOMdan olingan PWS (Ommaviy ogohlantirish tizimi) xabarlarini jo'natish va uzatish.
• Mobillikni boshqarish va jo'natish bilan bog'liq o'lchash va hisobot berish.
Mobillikni boshqarish bo'limi quyidagi funktsiyalarni ta'minlaydi.
• Xizmatga kirish nuqtalari haqida xavfsiz ma'lumotlarni uzatish va kirish nuqtalarini xavfsiz boshqarish.
• Turli radio ulanish tarmoqlari o'rtasida harakatlanishni boshqarish uchun asosiy tarmoqqa ma'lumot uzatish.
• Bo'sh holatda BSlarni boshqarish, shu jumladan qo'ng'iroqlarni boshqa joyga yo'naltirish.
• PT kuzatuv zonalari ro'yxatini boshqarish.
• Turli standartlardagi radio ulanish tarmoqlari uchun xizmat ko'rsatish shlyuzi va paketli tarmoq shlyuzini tanlash.
• Tashishni amalga oshirishda yangi harakatchanlikni boshqarish blokini tanlash.
• Rouming.
• Autentifikatsiya.
• Radio kanallarini boshqarish, jumladan, maxsus kanalni o'rnatish.
• PWS xabarlarini qo'llab-quvvatlash.
Xizmat ko'rsatuvchi tugun quyidagi funktsiyalar uchun javobgardir:
• O'tkazish vaqtida mahalliy mobillik anchorini tanlash.
• Boʻsh turgan UT uchun moʻljallangan quyi oqim maʼlumotlar paketlarini buferlash va xizmat soʻrovi tartibini ishga tushirish.
• Foydalanuvchi ma'lumotlarini ruxsat etilgan ushlash.
• Ma'lumotlar paketlarini marshrutlash va qayta yo'naltirish.
• Transport qatlami paketlarini etiketlash.
• Billing uchun foydalanuvchi hisoblari va QoS sinf identifikatorini shakllantirish.
• Abonentlarni hisob-kitob qilish.
Nihoyat, paketli tarmoq shlyuzi quyidagi funktsiyalarni ta'minlaydi.
• Foydalanuvchi paketlarini filtrlash.
• Foydalanuvchi ma'lumotlarini ruxsat etilgan ushlash.
• PT uchun IP manzillarni taqsimlash.
• Pastki oqim yo'nalishida transport qatlami paketlarini etiketlash.
• xizmatlarni tariflash, ularni tanlash.