Ўқув қулланма Тошкент 2011 йил

3.3.5. LTE тармоқларида «роуминг» хизматини ташкил этиш

1. “Роуминг” хизматларига таъриф

Википедияда ““Роуминг” (ингл. Roaming, Roam – айланиб юрмоқ, шаҳар кезмоқ, кўчиб юрмоқ) – бу хизмат кўрсатиш доирасидан ташқарида “уй” тармоқларига “меҳмон” тармоғи ресурсларидан фойдаланган ҳолда абонентларга мобил алоқа хизматларини кўрсатиш” деб тариф берилган.
Техник нуқтаи назардан, «роуминг» деб мобил абонент бошқа коммутаторга рўйхатга олинган таянч станция хизмат доирасига ўтиши (ҳатто бир тармоқ ичида бўлса ҳам) ҳисобланади (масалан, Wi-Fi тармоқларида шундай тушинилади). Лекин, кўпинча, «роуминг» деганда бошқа оператор тармоғига ўтиш тушунилади. «Роуминг» хизматини кўрсатиш операторлар ўртасида олдиндан ўзаро имзоланган шартномага асосан амалга оширилади. Бунда абонент билан қабул қилувчи оператор ўртасида шартнома тузилиши талаб этилмайди, ва кўрсатилган хизмат учун абонентнинг маҳаллий оператор тармоғидаги ҳисобидан маблағ олинади. «Роуминг» жараёнида, қоидага асосан, абонентнинг телефон рақами сақланиб қолади.
GSM операторларининг халқаро ассоциациясининг (ингл. GSMA) сайтида абонент “уй” тармоғи географик қамров ҳудудидан ташқарида “меҳмон” мобил алоқа тармоғидан фойдаланган ҳолда автомат тарзда қандай «роуминг» амалга оширилиши ва овоз қўнғироқларини қандай қабул қилиши, маълумотларни узатиш ва қабул қилиш ёки бошқа хизматларга қандай уланиши ҳақида батафсил ёритилган.
Шундай қилиб, мобил алоқа тармоғида «роуминг» абонент қурилмасининг мобиллигини таъминлаш ҳамда қўшимча тарзда, узлуксиз мобилликни (“хэндовер”) таъминлаш имконини беради.
«Роуминг» хизматининг бир неча хиллари (автоматик ёки “қўл бола”) ҳамда турлари (тармоқ ичидаги, тармоқлараро, халқаро ва стандартлараро) мавжуд.
“Қўл бола роуминг” сотали алоқа тармоқларининг олдинги авлодларида, шунингдек, пейжинг тармоқларида қўлланилган. “Меҳмон” тармоқларда вақтинчалик хизмат кўрсатиш учун олдиндан «роуминг»га абонентдан ариза билан мурожаат қилиш талаб этилган, ҳамда уни керак бўлган муддатга “қўл бола” равишда рўйхатга олиниб, амалга оширилган.
“Автоматик роуминг” да абонентга “меҳмон” тармоқда хизмат кўрсатилиши юзасидан ариза билан мурожаат қилиш талаб этилмайди, рўйхатга олиш учун зарур бўлган барча жараёнлар автоматик тарзда амалга оширилади, ҳатто абонентга ушбу жараёнлар сезилмайдихам. «Роуминг»ни бундай хили бугунги кунда асосий ҳисобланади.
“Тармоқ ичидаги роуминг” (шунингдек, ҳудудий (регионал) «роуминг») абонентга бир оператор тармоғининг қамров ҳудуди доирасида бир ҳудуддан бошқасига ўтиб юриш имконини беради (оператор турли ҳудудлар учун турли тарифларни таклиф қилган ҳолларда). «Роуминг»ни бундай тури бугунги кунда фақат кенг ҳудудга эга мамлакатларда ишлатилмоқда (АҚШ, Россия, Хитой ва бошқалар).
“Тармоқлараро роуминг” (шунингдек, миллий «роуминг») бир мамлакат ичида бошқа мобил алоқа оператори тармоғи хизматидан фойдаланиш имконини беради.
Одатда бундай «роуминг», қачонки янги компания мобил алоқа хизматларини кўрсатиш учун лицензия олиб, хали ўзининг кенг қамровли тармоғига эга бўлмаган даврида бошқа операторлар билан «роуминг» бўйича ўзаро шартнома асосида амалга оширилади.
“Халқаро роуминг” чет эл мобил алоқа тармоқлари хизматларидан фойдаланиш имконини беради. «Роуминг»ни бу тури GSM стандартида жуда ривож топган бўлиб, ундан 80 фоиз халқаро мобил алоқа операторлари фойдаланади. Абонентнинг мобил телефони бошқа мамлакатда ишлай олиши учун, у ёки халқаро тармоқ билан бир частотада ишлаши керак, ёки ушбу мамлакатда ишлатиладиган барча частоталарда ишлашни қўллаб қувватлаши керак (шунингдек, кўп диапазонли бўлиши керак).
“Стандартлараро роуминг” турли стандартларда ишловчи тармоқлар орасида бемалол кўчиб юриш имконини беради. Мобил алоқа технологиялари турли қитъаларда бир-бирига боғлиқ бўлмаган ҳолда ривожланганлиги сабабли, бу каби «роуминг»ни амалга оширишда анча қийинчиликлар мавжуд. Шундай бўлсада мобил абонент, ҳатто ўзи ишлаётган стандартида тармоқ бўлмаган мамлакатларда ҳам, бошқа стандарт тармоғидан фойдалана олиши мумкин. Мисол учун, GSM абоненти CDMA тармоғи хизматларидан ёки сунъий йўлдош алоқаси (масалан, Thuraya) хизматларидан фойдаланиши мумкин. Бунинг учун унга турли стандартларда ишлай оладиган (кўп-режимли) аппарат керак бщлади, ёки у маҳаллий стандартда ишлайдиган телефонга ўз SIM-картасини ўрнатиб ишлайди.

2. LTE тармоқларида «роуминг» асослари

LTE тармоқларида «роуминг»ни ташкил этишнинг асосий омиллари шундан иборатки, ушбу тармоқлар 3GPP нинг илгари ишлаб чиқарилган бошқа барча технологиялари (яъни, GSM, UMTS ва LTE) билан, шунингдек бошқа стандарт алоқа тармоқлари (масалан, 3GPP-2) ва кенг полосали симсиз уланиш тармоқлари (WiMAX и Wi-Fi) билан «роуминг»ни таъминлаши зарур.
«Роуминг» билан боғлиқ масалаларни ўрганиб чиқишда икки аспектга эътибор берилади: тижорат ҳамда технологик. Бугунги кунда ишлаб турган LTE тармоқлари сони камлиги туфайли тижорат нуқтаи назардан «роуминг» хизмати бўйича амалий тажриба оз бўлиб, бу ҳақда сўз юритиш бироз эрта.
Технологик нуқтаи назардан эса «роуминг»ни стандартлаштириш; уни ташкил қилиш учун фойдаланиладиган интерфейслар тузилмаси; 3GPP ҳамда «но-3GPP» (яъни, 3GPP станадартларига қарашли бўлмаган) тармоқларда «роуминг»нинг асослари каби масалалар кўриб чиқилади. Хусусан, LTE тармоқларида «роуминг»ни ташкил этиш технологик тарафдан қуйидаги жараёнларни ўз ичига олади:

• 
  LTE тармоқлари бўйича 3GPP техник спецификация талабларига асосан радиоуланиш тармоқлари даражасида тармоқлараро ҳамкорликни таъминлаш;
  
• 
  маҳаллий тармоқнинг радиоқамров ҳудудидан ташқарида LTE тармоқлари қўллаб-қууватлайдиган частота диапазонларини “сканинг” қилиш (излаш), соталарни танлаш, “меҳмон” тармоғида аутентификация ҳамда авторизация жараёнларини бажариш;
  
• 
  “меҳмон” тармоғида аутентификация амалга оширилганидан сўнг абонент ускунаси учун IP-манзил ажратиш ҳамда “маҳаллий” ва/ёки “меҳмон” тармоқлари хизматларига уланишни таъминлаш;
  
• 
  «роуминг» шароитида сигнализация трафигини маршрутлаш ҳамда тармоқлараро “биллинг” ни таъминлаш.
  

LTE тармоқларида «роуминг»ни техник аспектлари 3GPP нинг бир нечта спецификацияси асосида тартибга солинади. Уларнинг асосийси 23-серия (TS 23.401 и TS 23.402), деб номланган, спецификациялар туркумига бирлашган.
TS 23.401 ҳамда TS 23.402 спецификацияларида мос равишда 3GPP ҳамда “но-3GPP” уланиш тармоқлари билан «роуминг»ни амалга ошириш масалалари келтирилган. TS 23.003 спецификациясида овоз хизматларида мобил «роуминг» рақами шакллантирилиши, мобил ёки кенг полосали симсиз уланиш IP-тармоқлари учун идентификаторлар аниқланиши бўйича маълумот келтирилган. TS 36.410 ҳамда TS 29.215 спецификациялари TS 23.401 ва TS 23.402 лар билан биргаликда «роуминг» жараёнида LTE тармоғи интерфейсларининг вазифаларини аниқлайди.
Юқорида айтиб ўтилганидек, LTE тармоқлари “узлуксиз” мобиллик концепциясига асосланади, яъни бугунги кунда мавжуд бўлган барча мобил кенг полосали алоқа тармоқлари билан “хэндовер” ва «роуминг» жараёнларини қўллаб-қувватлайди. Шунинг учун технологияда қуйидаги IP-тармоқларда мобилликни бошқариш протоколларини ишлатиш кўзда тутилган: хост асосида қурилган мобил IP-протоколлар (MIPv4, MIPv6 версиялари), шунингдек тармоқлар асосида қурилган протоколлар - PMIPv6 (мобил прокси-протоколлар). Хост асосидаги мобилликни бошқариш протоколлари - HBM бевосита АУ да ишлайди. Тармоқ асосидаги протоколлар - NBM эса мобилликни бошқариш вазифаларидан АУ ни имкон қадар озод қилишга йўналтирилган.
MIPv4 протоколи IPv4 протоколининг мобилликни таъминлашга қаратилган такомиллаштирилган тури хисобланади. Унга кўра АУ уланиш тармоғидан қатъий назар хар доим ўзининг «уй» IP-манзили бўйича идентификация қилинади, гарчи “мехмон” тармоғида у бошқа IP-манзил олсахам (мазкур номли «care-of»-манзил). IP-манзилларни белгилаш динамик конфигурация протоколи - DHCP (англ. Dynamic Host Configuration Protocol) томонидан бажарилади. MIPv4 протоколининг иши НА - “уй” тармоқлари агенти, FA - “меҳмон” тармоқлари агенти ҳамда CN (ингл. Correspondent Node) - корреспондент тугуни каби тармоқ элементларининг ўзаро ҳамкорлиги ёрдамида ташкил этилган.
НА-агент FA-агент ёрдамида “меҳмон” тармоқда рўйхатга олинган АУ нинг IP-манзили (“care-of”- манзили) ҳақидаги маълумотга эга. IP-сессияни аниқлаб, НА-агент АУ учун белгиланган маълумотларни махсус IP-туннелдан фойдаланган ҳолда унинг янги “care-of”-манзилига жўнатади.
“Сare-of”-манзил АУ га руйхатдан ўтиш жараёнида ажратилади ва икки турда бўлиши мумкин, яъни: “foreign agent care-of address” (FACoA) - “меҳмон” агентининг “care-of”-манзили ҳамда “co-located care-of address” (CLCoA) – бирга жойлашган “care-of”-манзил.
FACoA типидаги манзил IP-туннелларнинг охирги нуқталаридан бири бўлган FA-агентнинг IP-манзили деб ҳисобланади (IP-туннелнинг бошқа охирги нуқтаси эса НА-агентдир). FA-агент туннелдан маълумотларни олгач, пакетларни декапсуляция (ажратиб чиқариш) қилиб, АУ га узатади.
CLCoA типидаги манзил IP-туннелнинг охирги нуқтаси бўлган бевосита АУ нинг IP-манзили ҳисобланади. Бундай ҳолатда АУ мустақил равишда IP-туннел маълумотларини декапсуляция қила олади.
FA ҳамда HA агентларининг ўзаро ҳамкорлиги АУ ни рўйхатга олиш жараёнида “Agent Advertisement” хизмат хабари ёрдамида амалга оширилади. Бундан ташқари аутентификация жараёнида МАС-манзил асосида ARP (ингл. Address Resolution Protocol) манзилни аниқловчи протокол ишлатилиши ҳам мумкин. ARP-протоколи терминални МАС-манзилини унинг IP-манзили бўйича аниқлаш учун мўлжалланган канал сатхи протоколи ҳисобланади.
Абонент ускунасининг FA-агент билан ўзаро ҳамкорлиги “Agent Solicitation” хизмат хабари ёрдамида амалга оширилади. Ушбу хабар асосида АУ ўзининг жойлашган манзилини аниқлайди (“уй” ёки “меҳмон” тармоқда), ва FA ўрнатилиши бўйича исталган ўзгаришлар бўйича ахборот олади. АУ “меҳмон” тармоғидан ўз “уй” тармоғига қайтганида, “Registration Request” ҳамда “Registration Reply” жуфтлик хизмат хабарлари ёрдамида НА агентидаги ўзининг ташқи рўйхатдан ўтганлиги тўғрисидаги маълумотларини бекор қилади.
АУ “меҳмон” тармоқда рўйхатдан ўтган пайтида, CN-корреспондент тугунидан абонент ускунаси учун мўлжалланган маълумотлар пакети НА агенти ёрдамида “меҳмон” тармоққа йўналтирилади. Йўналтириш ёки аввал FA агентига кейин АУ га ёки “Care-of”-манзил турига боғлиқ ҳолда бевосита тўғридан-тўғри АУ га ўтказиш йўли билан амалга оширилади. АУ дан CN - корреспондент тугунига маълумотлар пакетини узатиш FA агенти орқали ёки тўғридан-тўғри амалга оширилади.
MIPv4 протоколи камчилиги - унинг тармоқ ресурсларидан самарасиз фойдаланиши эди. Ушбу камчиликни бартараф этиш учун MIPv6 протоколида функционали кенгайтирилган IPv6 протоколи ташкил қилинган. Тармоқ ресурсларидан самарали фойдаланиш оптимал маршрутизация - RO (ингл. Route Optimization) механизмини жорий қилиш ҳисобига амалга ошади. Оптимал маршрутизация жараёнида маълумотлар пакети CN корреспондент тугунидан бевосита АУ га жўнатилади. АУ нинг IP-манзили алмашгани тўғрисида CN тугунини огох қилиш учун махсус бошқарувчи хабар ишлатилади.
MIPv6 ни жорий қилиш кетма-кетлиги шундай ҳолатга олиб келадики, тармоқ қурилмасининг бир қисми MIPv4 манзилларидан, бошқаси эса, MIPv6 манзилларидан фойдаланади. Бундай ҳолатда мобилликни бошқариш учун хам MIPv4, хам MIPv6 протоколидан фойдаланган ҳолда туннел ҳосил қилувчи DSMIPv6 – иккиланган (дуал) протоколи ишлатилади.
PMIPv6 тармоғи негизидаги мобилликни бошқариш протоколи ўзининг функционаллиги бўйича кўпроқ MIPv6 га ўхшайди. Ушбу протоколларнинг асосий фарқи шундаки PMIPv6 протоколи, асосан, тармоқ сегментида ташкил этилган. Ушбу протоколнинг асосий ютуғи АУ ни мобилликни бошқариш вазифасидан анча озод қилганидир, ва шуни хисобига уланиш тармоғи хамда абонент ускунасининг ресурслари иқтисод қилинганидир. Бу каби ютуқлар радиоуланиш тармоқлари учун нихоятда долзарб ҳисобланади. 3GPP нинг TS 23.402 8 Релиз спецификациясига кўра PMIPv6 LTE тармоқларида нафақат “но-3GPP” тармоқлари билан, балки 3GPP тармоқлари билан хам уланишда GTP протоколига альтернатива сифатида мобилликни бошқарувчи асосий протоколлардан бири деб ҳисобланади.
Шундай қилиб, LTE тармоқлари бошқа стандарт тармоқлари билан ўзаро ҳамкорлиги жараёнида турли хил мобилликни бошқариш протоколларидан фойдаланиши мумкин. Айни бир протоколни танлаш АУ ҳамда уланиш тармоғига, аниқроғи, улар қўллаб-қувватлайдиган протоколларга боғлиқ. Бундай танлов механизми IPMS (ингл. IP-Mobility Management Selection) тармоқ процедураси кўринишида ташкил этилган.
IPMS процедураси фақатгина АУ “но-3GPP” уланиш тармоғида рўйхатдан ўтганида, ёки АУ “но-3GPP” уланиш тармоғига “хэндовер” бажарганида амалга ошади. АУ 3GPP уланиш тармоғи воситасида EPC таянч тармоғига уланганида IPMS процедураси ишлатилмайди.
«Роуминг»ни қўллаб-қувватловчи бир нечта таянч интерфейслар мавжуд. S1 интерфейси eNB - таянч станциянинг бошқарув сатхида MME (S1-MME) – мантиқий тугуни билан, абонент сатхида эса, S-GW (S1-U) шлюзи билан ўзаро ҳамкорлигини таъминлайди. S8 интерфейси “меҳмон” тармоғидан “уй” тармоғи йўналишида S-GW ҳамда P-GW шлюзларининг ўзаро ҳамкорлигини таъминлайди ва “уй” тармоғининг трафигини маршрутизациясини амалга оширади. S9 интерфейси QoS ни бошқариш учун “меҳмон” тармоғидан “уй” тармоғи йўналишида уланиш сиёсати ва тарификацияни бошқарувчи PCRF - мантиқий модуллар орасида ўзаро алоқани таъминлайди (3.17-расм).

3.17-расм. «Роуминг» жараёнида LTE тармоқларининг 3GPP тармоқлари билан PMIPv6 протоколи асосида ўзаро ҳамкорлиги
“Но-3GPP” тармоқлар билан «роуминг»ни амалга оширишнинг асослари шундан иборатки, бундай тармоқлар ишончли (яъни хавфсизликни таъминлаш чоралари кўрилган) ҳамда ишончсиз тармоқларга бўлинади. Ишончсиз тармоқларни ишончли тармоқ тоифасига ўтказиш учун махсус хавфсизлик протоколларидан фойдаланилади ва мос равишда “меҳмон” тармоғидан “уй” тармоғи йўналишида трафикни ўтказиш учун туннеллар ҳосил қилинади. AAA-серверлари орасида ўзаро алоқани ташкил қилишда Diameter протоколидан фойдаланилади. (3.18-расм).
Бугунги кунда мавжуд LTE тармоқларида «роуминг» хизматидан хали етарлича фаол фойдаланилмаяпди. Бунинг асосий сабаблари - турли мамлакатларда турлича частота диапазонларидан фойдаланилаётганлиги ҳамда кўп режимли ва кўп частотали абонент қурилмаларининг етишмаслигидир [28]. Лекин, шунга қарамасдан, LTE тармоқлари орасида «роуминг»ни таъминлаш бўйича кўплаб ишлар амалга оширилмоқда. Мисол учун, Ericsson ҳамда Qualcomm компаниялари SRVCC (ингл. Standardized Single Radio Voice Call Continuity) хизмати ёрдамида абонентнинг LTE тармоғидан WCDMA ёки GSM тармоқлари хизмат худудига ўтишда узлуксиз «роуминг»ни амалга ошириш имкониятини намойиш этишди. Ушбу технологиянинг афзаллиги шундаки, у нафақат маълумот узатишни, балки, овоз трафигини узатишни, SMS ҳамда мультимедиа хизматларини ҳам таъминлайди. LTE операторлари томонидан ушбу технологияни 2012 йилда фаол жорий қилиш кўзда тутилмоқда, илк тижорат мақсадларида ишга тушириш 2013 йилга мўлжалланган [29].

3.18-расм. «Роуминг» жараёнида LTE тармоқларининг “но-3GPP” тармоқлари билан PMIPv6 протоколи асосида ўзаро ҳамкорлиги

LTE тармоқларида «роуминг»ни жорий қилиш бўйича ишлар Ўзбекистонда ҳам жадал равишда олиб борилди. Масалан, 2010 йилда МТС компанияси (Россия) “МТС Узбекистон” ҳамда “ВиваСелл-МТС” (Арманистон) компаниялари орасида 2,6GGs диапазонида халқаро «роуминг»ни ташкил қилди. Синов жараёнида Samsung GT B3710 ҳамда Huawei E398 русумли модемлардан фойдаланилди. «Роуминг» хизматларини синовдан ўтказиш муваффақиятли амалга ошди ҳамда ўзаро «LTE-роуминг» ни қўллаб қувватлаш учун зарурий жараёнларни ташкил этиш мақсадида компаниялар ўзаро ҳамкорликни бошлашди [30].

5.