|
Русский |
||||
Сахно Оксана ВладимировнаФакультет: Компьютерных информационных технологий и автоматики (КИТА)Кафедра: Автоматики и Телекоммуникаций (АТ)Специальность: «Телекоммуникационные системы и сети»Тема магистерской работы: «Оптимизация передачи управления вызовом в сетях третьего поколения»Научный руководитель: доцент Турупалов Виктор Владимирович |
||||
|
Реферат |
Автореферат к магистерской работе
|
|||
СодержаниеАктуальностьПостановка задачиГрафическое изображениеОбзор по темеЛокальный обзорНациональный обзорМеждународный обзорВозможные решенияИсточники информации
|
||||
АктуальностьЕще не были полностью усовершенствованы, по сравнению с более ранними системами, беспроводные технологии второго поколения, а промышленность уже начала новые изыскания, рассчитывая получить еще больше возможностей при использовании технологий третьего поколения. 3G - это беспроводная технология глобальной коммуникации, делающая возможной пакетную передачу оцифрованного голоса, данных или видео. Несмотря на то, что мобильная связь по-прежнему используется почти исключительно для голосовых коммуникаций, возможность передавать через эфир различные виды данных интересна для коммерческого использования, например, предложения услуг постоянным пользователям Интернет, оплата товаров и услуг с помощью мобильного телефона, предоставление удаленного доступа к корпоративной сети. Существует много различных интерпретаций того, что представляет собой 3G, но единственным определением, принимаемым универсально, является определение, опубликованное Международным Институтом Электросвязи (ITU). ITU, работающий с промышленными организациями по всему миру, определяет и утверждает технические требования и стандарты, а также правила использования спектра для систем 3G в рамках программы IMT-2000 (International Mobile Telecommunications-2000). IMT-2000 - это рекомендации, разработанные ITU, касающиеся вопросов использования частотного спектра и технических особенностей для всего семейства стандартов 3-го поколения. Рекомендации описывают пути эволюции существующих в мире стандартов 2-го поколения в стандарты 3-го поколения. Семейство стандартов 3G включает в себя широкий спектр конкурирующих беспроводных технологий, таких как CDMA (Code Division Multiple Access) 2000, UMTS (Universal Mobile Telecommunications Service) и WCDMA (широкополосный CDMA). Различают два подхода к организации сетей 3G: революционный (UMTS) и эволюционный (разновидности CDMA - CDMA2000, CDMA2000 IX, CDMA2000 IX EvDo). Эволюционный путь подразумевает сохранение частот и постепенный переход к новым технологиям, путем наращивания технических мощностей оператора. UMTS – совершенно новый стандарт, в то время как разновидности CDMA, предложенные для 3G, являются развитием уже эксплуатирующейся в мире технологии второго поколения cdmaOne (IS-95). IMT-2000 рекомендации сводятся к тому, что сети третьего поколения должны обеспечивать: -- высокую скорость передачи данных как внутри помещений, так и на открытой местности; -- симметричную и асимметричную передачу данных; -- поддержку канальной и пакетной коммутации для обеспечения таких сервисов, как Internet Protocol (IP) и Real Time Video; -- высокое качество голоса, не уступающее качеству голоса при передаче по проводной линии; -- большую компактность спектра и более эффективное его использование; -- возможность глобального роуминга.
Программа IMT-2000 базируется на ряде признаков, определяющих принципы построения систем 3-го поколения и их архитектуру. Уже на первом этапе развертывания они должны обеспечивать определенные значения скорости передачи для различных степеней мобильности абонента (т. е. разных скоростей его движения) в зависимости от величины зоны покрытия: -- до 2,048 Мбит/с при низкой мобильности (скорость менее 3 км/ч) и локальной зоне покрытия; -- до 144 кбит/с при высокой мобильности (до 120 км/ч) и широкой зоне покрытия; -- до 64 (144) кбит/с при глобальном покрытии (спутниковая связь). Постановка задачи3G-сети используют всю полосу частот в каждой соте, а значит, являются динамическими сетями с изменяющейся зоной покрытия. Операторы, разворачивающие такие сети, должны быть готовы к тому, что им придется столкнуться со специфическими для радиопередачи проблемами. Одна из сложнейших задач оптимизации сети – контроль радиочастотной интерференции. В сетях GSM такая интерференция снижает качество звукового сигнала, экранируя нижние несущие сигнала, в сетях CDMA интерференция истощает емкость, что повышает общий шумовой фон. Также для сетей CDMA необходимо учитывать то, что одна и та же частота используется для каждой соты. Внимательное частотное планирование сетей обеспечивает высокое качество передачи сигнала, однако поиск проблемных зон неизбежно приводит к необходимости локальной тонкой настройки. Особенности проектирования и эксплуатации 3G-сетей заключаются в том, что базовые станции имеют относительно низкий уровень мощности, а достаточно большой процент абонентов находится в режиме постоянного переключения между 2-мя и более сотами. Большое количество переключений между сотами можно объяснить следующим: Во время набора номера радиотелефон занимает один из свободных каналов, уровень сигнала базовой станции в котором в данный момент максимален. Качество связи ухудшается по мере удаления абонента от базовой станции, а также из-за влияния помех или при возникновении неисправностей коммутационного оборудования. Улучшение качества достигается путем автоматического переключения абонента на другой канал связи. Для этого используется специальная процедура, называемая передачей управления вызовом – handover (хэндовер) или эстафетной передачей, которая позволяет переключить разговор на свободный канал другой базовой станции, в зоне действия которой оказался в это время абонент. Передача управления вызовом может быть реализована между базовыми станциями одного оператора, то есть в пределах одной сети, между базовой станцией мобильного оператора и беспроводной локальной сетью стандарта IEEE 802.11, между базовыми станциями различных мобильных операторов (роуминг). Оптимизация хэндовера заключается в уменьшении излишнего перекрытия между зонами действия базовых станций, в разработке ряда процедур, позволяющих согласовывать стандарты сетей третьего поколения и стандарты IEEE 802.11, что позволит сэкономить ресурсы мобильных операторов. Графическое изображение
Рисунок 1.1 – Графическая интерпретация осуществления «мягкого хэндовера» (7 кадров, бесконечный цикл)
«Мягкий хэндовер» – гладкая передача управления вызовом между базовыми станциями. Данная технология подразумевает, что мобильной станции до момента переключения и некоторое время после него предоставляется одновременно два канала (старый и новый) связи, организуя тем самым своеобразный неразрывный во времени канальный "шлюз". Обзор по темеЛокальный обзорВ ДонНТУ проблем сетей третьего поколения с точки зрения маркетинга касался Подгайный А.И. в своей магистерской работе «Оценка конкурентоспособности и прогнозирование услуг сотовой связи в Украине». Что же касается технологий используемых в 3G сетях и ряда технических проблем, в частности проблем оптимизации передачи управления вызовом, то этот вопрос почти неизведанна студентами нашего вуза. Национальный обзорПервым оператором в Украине, который получил лицензию на предоставление услуг связи третьего поколения по стандарту UMTS, стал Укртелеком – монополист стационарной связи. Но лицензия была выдана лишь для того, чтобы подороже продать его, и потому руководство не особо спешило с построением сети. Тестовые старты оператора постоянно переносились и откладывались, очередной датой старта намечен июль 2007года. Но все же сеть строится, и на данный момент базовые станции устанавливаются в Киеве (оборудование Nokia) и в Одессе (оборудование Huawei). Тендер на получение лицензий на использование частот, соответствующих стандарту UMTS, состоится осенью 2007 года. НКРС выдать три лицензии, не считая лицензии Укртелекома. Это означает, что кто-то из четырех крупнейших операторов GSM связи, останется без лицензии. Поэтому чтобы встретить новый виток в развитии мобильной связи «во всеоружии», операторы постепенно обновляют свои базы данных и прочее оборудование. Как бы скрытно не пытались работать операторы, все же мобильные энтузиасты засекли их деятельность, и периодически появляется неофициальная информация об обнаружении новых 3G сетей. В отличие от других операторов, life:) во всеуслышание заявил о своем намерении построить сеть нового поколения. Оказалось, что life:) не стал размениваться по мелочам, и сразу замахнулся на HSDPA – один из стандартов нового поколения, который в народе называют 3,5G, он является эволюционным развитием UMTS сетей и обеспечивает на порядок выше скорости передачи данных. Отсутствие лицензии на UMTS не стало помехой для оператора life:), компания решила продемонстрировать весь свой потенциал и желание вести Украину вперед, предоставив ей то, чем уже пользуются в большинстве развитых стран не только Европы, а и всего мира. Но улыбчивый оператор не стал мелочиться, и сразу замахнулся на HSDPA – эволюционное развитие UMTS сетей, прозванное в народе 3,5G. Генеральный директор life:) Тансу Еэн прокомментировал: «Связь третьего поколения – это новейший коммерческий стандарт мобильной связи, который только начинает развиваться на наиболее продвинутых рынках Европейских и Азиатских стран. Мы хотим, чтобы Украина входила в эру новейших информационных и коммуникационных технологий одновременно с развитыми странами, и видим большие перспективы для развития 3G на украинском рынке. Преимущества связи третьего поколения для конечного пользователя очевидны – высокая скорость передачи данных и возможность одновременно передавать как голосовые, так и не-голосовые данные – позволяют превратить мобильный телефон в многофункциональное устройство, облегчающее жизнь человека, чтобы он не делал. Мы готовы предоставлять украинцам наиболее инновационные и технологичные сервисы, возможные благодаря 3G, и надеемся на поддержку государства в вопросе развития телекоммуникационного стандарта третьего поколения на украинском рынке». Выдержки из пресс-релиза от life:) «Все базовые станции, установленные life:), поддерживают технологию HSDPA, который считается технологией поколения 3,5G и теоретически позволяет достичь максимальной скорости передачи данных 14,4 Мбит/с. В ходе испытаний были совершены первый тестовый 3G звонок, первый тестовый видео-звонок, осуществлены передача данных и передача потокового видео с использованием технологии HSDPA, которые возможны только в сетях третьего поколения. В ходе тестирования специалистами life:) была достигнута максимальная скорость передачи данных 3,6 Мбитс. Нормальная рабочая скорость поддерживалась на уровне 2.7 Мбитс.» «Оборудование для базовых станций было предоставлено партнером life:) – компанией Nokia-Siemens Networks, но в дальнейшем life:) планирует провести аналогичные тесты и со вторым своим поставщиком оборудования для сети – компанией Ericsson.» В данный момент существует 5 сайтов покрытия 3G – в трех Киевских офисах оператора – в Мандарин-плаза, на Соломенке и на Подоле, а также в магазинах life:) на Крещатике, и в Арена-сити. Журналисты смогли протестировать связь нового поколения в Арена-сити. Так что любой желающий может лично проверить, как будет работать его мобильный телефон в вышеперечисленных местах покрытия. Пока другие операторы ожидают получения лицензий для UMTS сетей, компания «Телесистемы Украины» запустила первого 3G оператора в Украине - PEOPLEnet. Даже не смотря на то, что оператор работает в довольно экзотическом для Украины стандарте CDMA 2000 1xEV-DO, это не помешало ему всего за полгода построить и запустить сеть в трех крупнейших городах Украины (Киев, Днепропетровск, Одесса). В таком же стандарте начал устанавливать свои БС (базовые станции) оператор Интертелеком – первый CDMA оператор с национальным покрытием. PEOPLEnet – первый в Украине национальный оператор связи третьего поколения. Оператор предоставляет услуги высокоскоростного доступа в Интернет (до 2,4 Мб/с), голосовой связи и мультимедиа. Сегодня – Киеве, Одессе, Днепропетровске и Харькове. До конца 2007 года в развитие PEOPLEnet будет инвестировано 180 миллионов долларов, что позволит оператору предоставлять услуги во всех областных центрах Украины. К концу 2009 года PEOPLEnet планирует предоставить услуги связи третьего поколения 80% населения Украины. Как бы радужно все не выглядело, коммерческий запуск UMTS сетей состоится не раньше осени 2007 года, так как единственный владелец лицензии на 2100 МГц – Укртелеком не спешит запускать свою сеть, а остальные операторы будут сражаться за лицензии лишь осенью, к тому времени соответствующие частоты будут освобождены из под нужд военных. А пока что можно довольствоваться лишь тестовой эксплуатацией. Международный обзорРазговоры о сотовой связи третьего поколения в России активно ведутся на протяжении уже нескольких лет. Однако развертывание полноценных 3G сетей возможно не раньше 2008 года. 20 апреля 2007 года стали известны победители конкурса на 3G-лицензии – ими стали компании «МегаФон», МТС и «ВымпелКом». Перед тем как начать развертывание сетей третьего поколения, необходимо провести расчистку радиочастотного спектра. Кроме того, операторы должны определиться с поставщиками оборудования. Наиболее успешным в плане развития 3G-сетей является азиатско-тихоокеанский регион. В октябре 2001 года компания NTT DoCoMo (Япония) начала предоставление услуг 3G на основе технологии W-CDMA под брэндом FOMA – первая в мире служба IMT-2000 W-CDMA (между японской и европейской версиями W-CDMA имеются существенные различия, на первый взгляд — несущественные). В США 3G-связь развивается пока более скромными темпами. Для американцев все еще актуальна проблема модернизации сотовых сетей до уровня 2,5G. Многие операторы в США переходят к 3G, используя CDMA2000 1X. Технические характеристики этого стандарта соответствуют 2,75G, однако часто его по умолчанию приравнивают к 3G. В Европе отдается предпочтение технологии UMTS. Европейские операторы долгое время испытывали серьезные затруднения с развертыванием 3G-сетей. Дело в том, что европейским компаниям в свое время пришлось потратить на лицензии, позволяющие предоставлять услуги 3G-связи, более 100 миллиардов евро. После 2000 года акции таких компаний резко упали в цене, а процесс внедрения новых технологий застопорился. В итоге большую часть потраченных на лицензии средств пришлось списать, а некоторые специалисты тогда даже предположили, что 3G-сети так и не получат широкого распространения. Тем не менее, как сообщает EETimes со ссылкой на аналитическую компанию Informa Telecoms & Media, инвестиции, сделанные европейскими компаниями в 3G-технологии, начинают себя оправдывать. Спрос на данные услуги постоянно растет. В США 3G-связь развивается пока более скромными темпами. Для американцев все еще актуальна проблема модернизации сотовых сетей до уровня 2,5G. Многие операторы в США переходят к 3G, используя CDMA2000 1X. Технические характеристики этого стандарта соответствуют 2,75G, однако часто его по умолчанию приравнивают к 3G. В Китае планируется развертывание пробной 3G-сети собственного стандарта. Китайский оператор сотовой связи China Mobile открыл тендер на создание пробной 3G-сети стандарта TD-SCDMA, разработанного в Китае. Оператору предстоит выбрать одну из 10 компаний, которая построит сеть в 8 городах к октябрю 2007 года. Среди тех, к кому обратился China Mobile с предложением принять участие в тендере, фигурируют Nokia и Ericsson. Однако, по данным источников, близких к делу, по 30% контракта получат местные Datang Mobile и ZTE. Ещё 15%, скорее всего, достанется СП Huawei и Siemens — TD Tech; Huawei также намерена подать отдельную заявку на поставку оборудования для ядра сети. Таким образом, на долю Nokia и Ericsson может остаться максимум 10%. Предполагаемая общая стоимость сети — $2,5 млрд, не считая возможных расходов на покупку трубок на сумму $516,8 млн. Но ситуация осложняется тем, что правительство пока не выдало официально ни одной лицензии на 3G; в заявлениях официальных лиц говорилось, что операторы смогут получить разрешение на сеть одного из трёх стандартов: W-CDMA, cdma2000 и TD-SCDMA. Вице-председатель Ассоциации мобильной связи Китая Ши Джиксинь (Shi Jixing) сказал, что операторы на самом деле не хотят строить сеть стандарта TD-SCDMA — этот стандарт был внесён в список по инициативе правительства. Пока неизвестно, когда будут выпущены лицензии. Возможно, после того, как правительство увидит результаты тестирования сетей. Возможные решенияДля того, чтобы уменьшить интерференцию от соседних базовых станций, исключить избыточные переключения смежных базовых станций, а следовательно, и избежать общей хронической перегрузки сети, необходимо уменьшить излишнее перекрытие между соседними базовыми станциями за счет регулировки покрытия в зависимости от нагрузки на соту (число абонентов, объем трафика и т.д.). Для определения дальности конкретной базовой станции вводится концепция «дышащей соты», представляющая собой функцию от объема трафика данной базовой станции и числа пользователей, распределенных по соседним базовым станциям. При отсутствии соседних базовых станций или малом объеме трафика дальность в конкретной соте возрастает практически в полтора раза. Это позволяет оператору находить компромисс между необходимостью обеспечения достаточно большой зоны мягкого хэндовера (при уменьшении зоны хэндовера уменьшается параметр количества и качества предоставляемых услуг), и требуемого коэффициента использования емкости сети (т.е. объема трафика). Так, базовые станции, находящиеся в центре города, будут обычно иметь предел по емкости, а расположенные вдоль трассы – предел по дальности. Изменять покрытие базовой станции можно с помощью регулировки главного лепестка антенной диаграммы направленности. Однако необходим жесткий контроль радиочастотной энергии, передаваемой антенной, т.к. ложные боковые и задние лепестки диаграммы направленности могут устремиться в направлении соседних сот, создавая потенциал для интерференций. Специфика сетей третьего поколения заключается в необходимости организации динамического покрытия, которое бы позволило оптимизировать энергетическое параметры сети в зависимости от нагрузки. Такое покрытие предполагает использование принципиально новых антенн с дистанционным управлением углом наклона, позволяющих поддерживать оптимальный уровень мощности за счет динамического изменения площади покрытия в процессе эксплуатации, в частности, адаптировать мощность к нагрузке на отдельных участках покрытия в течение дня в часы «пик»;, а также подстраивать покрытие при существенном увеличении нагрузки без выезда специалистов на место. Так же применение антенн с электрически регулируемым углом наклона диаграммы направленности позволяет обеспечить более четкие границы вдоль зоны покрытия и, тем самым, уменьшить негативные эффекты от взаимного влияния соседних сот, предоставляет такие преимущества, как большая свобода в обозримом будущем для оптимизации сетей при увеличении абонентской базы или спроса на услуги, требующие высокой емкости сети. Антенны для 3G-сетей должны быть инсталлированы оптимальным образом с точки зрения сети в целом, однако этот оптимум меняется со временем. Антенны с регулируемым углом наклона с точки зрения перспективы развития сети являются прагматичным выбором, особенно учитывая тот факт, что со временем, обслуживание антенн для корректировки их диаграммы направленности будет становиться все более накладным по времени и материальным затрат. Успешную интеграцию сетей 802.11/3G можно достичь, используя такие проектные решения, как новый сетевой узел – шлюз доступа IOTA (Integration Of Two Access Technologies – 3G and 802.11) и программные средства, обеспечивающие доступ к общим услугам 802.11/3G на клиентских терминалах. Возможно два класса обслуживания конечных пользователей: сильно-связанное сетевое взаимодействие и слабо-связанное сетевое взаимодействие. Каждый класс характеризуется своей степенью интеграции двух сетевых инфраструктур. Кроме того, для каждого сценария разрабатывается свой шлюз IOTA. Это позволит использовать высокую производительность локальных сетей стандартов IEEE 802.11 при их относительно низкой стоимости. Источники информации1. Рекомендации Lucent Technologies по переходу к 3G http://www.mobilecomm.ru/view.php?id=184 2. Общие принципы функционирования сетей сотовой связи http://www.pbxlib.com.ua/mobile/article_130.html 3. Технология 3-го поколения http://www.pbxlib.com.ua/mobile/article_126.html 4. Антенны для базовых станций 3G - какими им быть http://www.3gnews.ru/articles/679/ 5. Крупнов А.Е., Скородумов А.И. «Перспективы формирования рынка услуг нового поколения и операторы виртуальных сетей подвижной связи» 6.Горностаев Юрий «Интеграция мобильных сетей 802.11 и 3G» http://www.nestor.minsk.by/sr/2003/06/30601.html 7. Колосков Сергей «Тестирование первой UMTS (3G) сети в Украине» http://mobilnik.ua/articles/152.html 8. «3G – беспроводная технология глобальной коммуникации» http://www.mport.ru/articles/phone/technology/tech_from_mport5/ 9. «Китай построит пробную 3G-сеть собственного стандарта» 10. «Связь 3G идет в Россию» http://www.cnews.ru/topics/body/index.shtml?2007/02/16/236212 11. «Популярность сотовых сетей 3G в Европе растет» http://www.glazok.ru/news/mobile/2006/01/25/10859/ 12. Солонин Виталий «Сети третьего поколения: состояние и перспективы» http://www.3gnews.ru/articles/1659/
|
||||
|
|
||||
