Глава первая: Обзор сети UMTS

Описание базовых принципов построения мобильных сетей связи 3-го поколения на базе UMTS

Стандарт мобильной связи 3-го поколения - UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) или 3G - это большой шаг вперед в области ускорения передачи данных и обеспечения возможностей объединения

речевого сигнала и данных на новом уровне, позволяющего предоставлять мультимедийные широкополосные услуги. В то же время UMTS ставит перед производителями и операторами подвижной связи большие проблемы, связанные со сложностью технической реализации и огромными затратами на инфраструктуру.

Данные материалы компании NetTest представляют собой характеристику новейших технологий. В тоже время они могут использоваться в качестве краткого справочного руководства по многим сложным вопросам, касающимся UMTS.

В главах 1 - 3 рассматривается технология UMTS и подробно описывается структура сетевых интерфейсов и протоколов, а также функциональные возможности сети и процедуры сигнализации.

В главах 4 и 5 рассматриваются ключевые аспекты UMTS: обеспечение секретности и качество обслуживания.

В главе 6 кратко изложены предложения компании NetTest по контролю и оптимизации сети UMTS,

призванные помочь клиентам почувствовать себя увереннее в условиях жесткой конкуренции, позволяя операторам подвижной связи решать вопросы диагностирования неисправностей и оптимизации эксплуатационных характеристик сети.

1. Обзор сети UMTS

1.1 Введение

Связь всегда имела большое значение для человечества. Когда встречаются два человека, для общения им достаточно голоса, но при увеличении расстояния между ними возникает потребность в специальных инструментах. Когда в 1876 году Александр Грэхем Белл изобрел телефон, был сделан значительный шаг,

позволивший общаться двум людям, однако для этого им необходимо было находиться рядом со стационарно установленным телефонным аппаратом! Более ста лет проводные линии были единственной возможностью организации телефонной связи для большинства людей. Системы радиосвязи, не зависящие от проводов для организации доступа к сети, были разработаны для специальных целей (например, армия, полиция, морской флот и замкнутые сети автомобильной радиосвязи), и, в конце концов, появились системы, позволившие людям общаться по телефону, используя радиосвязь. Эти системы предназначались главным образом для людей, ездивших на машинах, и стали известны как телефонные системы подвижной связи.

В начале 1980-х годов во многих Европейских странах начался быстрый рост телефонных систем подвижной связи первого поколения (1G), основанных на аналоговой технологии. В каждой стране была разработана собственная система, несовместимая с остальными с точки зрения оборудования и функционирования. Это привело к тому, что возникла необходимость в создании общей европейской системы подвижной связи с высокой пропускной способностью и зоной покрытия всей европейской территории. Последнее означало, что одни и те же мобильные телефоны могли использоваться во всех Европейских странах, и что входящие вызовы должны были автоматически направляться в мобильный телефон независимо от местонахождения пользователя (автоматический роуминг). Кроме того, ожидалось, что единый Европейский рынок с общими стандартами приведет к удешевлению пользовательского

оборудования и сетевых элементов независимо от производителя. И, наконец, использование современной цифровой технологии должно было привести к уменьшению габаритов портативных устройств и улучшению функциональных возможностей и качества.

В 1982 году CEPT (Европейская конференция почтовых и телекоммуникационных ведомств) сформировала рабочую группу, названную специальной группой по подвижной связи (GSM) для изучения и разработки пан-Европейской наземной системы подвижной связи общего применения - второе поколение систем

сотовой телефонии (2G). Название рабочей группы GSM также стало использоваться в качестве названия системы подвижной связи. В 1989 году обязанности CEPT были переданы в ETSI (Европейский институт стандартов в телекоммуникации). Первоначально GSM предназначалась только для стран-членов ETSI. Однако многие другие страны также имеют реализованную систему GSM, например, Восточная Европа, Средний Восток, Азия, Африка, Тихоокеанский регион и Северная Америка (с производной от GSM, названной PCS1900). Название GSM теперь означает "глобальная система для подвижной связи", что соответствует ее сущности.

Эволюция мобильной телефонии

1G 2G 3G

Аналоговая

телефония

Мобильность

Базовые услуги

Несовместимость

Цифровая телефония и

передача сообщений

Мобильность и роуминг

Поддержка передачи данных

Дополнительные услуги

Полуглобальное решение

Широкополосная передача данных и передача

речи по протоколу IP (VoIP)

Мобильность и роуминг

Сервисная концепция и модели

Глобальное решение

c 1980г. c 1990г. c 2000г.

Начав с десятка, системы GSM имели колоссальный успех и были широко развернуты в большинстве частей мира. Эта система хорошо подходит для организации телефонной связи, а также широко используется для передачи информации службой коротких сообщений (SMS). Система GSM также предоставляет услуги передачи данных с коммутацией каналов, поскольку интегрированный беспроводный доступ к услугам телефонии и передачи данных был одной из целей этой системы. Однако предлагаемая скорость доступа (максимум 9600 бод) ограничила возможности использования системы GSM

для передачи данных. ETSI определил несколько решений для усовершенствования системы подвижной связи для передачи данных, часто называемых 2.5G. Это было сделано для того, чтобы показать движение вперед по сравнению с GSM, но эти системы еще достаточно тесно связаны с GSM: HSCSD (высокоскоростная передача данных с коммутацией каналов), GPRS (общие услуги пакетной радиосвязи) и EDGE (передача данных с увеличенной скоростью для эволюции глобальной системы/GSM).

Система HSCSD является простейшей модернизацией системы GSM, предназначенной для передачи

данных. Как и GSM, эта система базируется на соединениях с коммутацией каналов, но лучшее использование доступной полосы пропускания и назначение более одного временного интервала на соединение позволяет повысить скорость передачи данных - теоретически до 57.6 кбит/с. Однако метод коммутации каналов системы HSCSD является неэффективным при передаче данных, т.к. трафик данных ориентирован на пакетную передачу.

Система GPRS разработана как система пакетной передачи данных с теоретической максимальной

скоростью передачи порядка 170 кбит/с. GPRS сосуществует с сетью GSM, повторно используя базовую структуру сети доступа. Система GPRS является расширением сетей GSM с предоставлением услуг передачи данных на существующей инфраструктуре, в то время как базовая сеть расширяется за счет наложения новых компонентов и интерфейсов, предназначенных для пакетной передачи. Система GPRS поддерживает комбинированные услуги телефонии и передачи данных и предоставляет услуги мультимедиа.

Система EDGE является модернизацией системы GSM/GPRS, использующей новый метод модуляции для радио интерфейса, который позволяет значительно увеличить скорость передачи на радио интерфейсе. Система EDGE увеличит теоретическую максимальную скорость передачи данных до 384 кбит/с.

Рис. 1 Взаимосвязь между сетями GSM (2G), GPRS (2.5G) и UMTS (3G)

Универсальная система подвижной связи (UMTS) является сотовой телефонной системой третьего поколения (3G), предназначенной не только для улучшения и ускорения подвижной связи. Система UMTS также обеспечивает новый способ предоставления комбинации услуг телефонии и передачи данных, например, способствуя внедрению мультимедийных и сквозных широкополосных услуг. В итоге UMTS будет означать следующее для операторов и их клиентов:

UMTS для потребителей:

Радио доступ по всему миру с помощью одного миниатюрного телефона

Широкий набор мультимедийных услуг с соответствующими уровнями качества

Стандарты подвижной связи третьего поколения позволят пользователям на полную мощность использовать возможности Интернета за счет эффективной высокоскоростной передачи радиосигнала, оптимизированной для мультимедиа

UMTS превратит мечту о всеобъемлющей связи в реальность

UMTS для операторов:

Унификация разнообразных систем беспроводного доступа, существующих в настоящее время, в гибкую инфраструктуру радиосвязи

Эволюция из ранних "существующих" систем, гарантирующая глобальную экономию при наращивании и поставке, в

то же время обеспечивая: o Широкие возможности для дифференциации продукции и услуг o Выбор методов радио доступа и базовых сетей для гибкой реализации и развития систем, основанных на требованиях регулирования, рынка или бизнеса для каждого региона или страны

Что касается операторов, то существует огромная разница в капиталовложениях, требующихся для обеспечения системы 2.5G (GPRS) по сравнению с системой 3G. Для реализации системы 2.5G требуются незначительные вложения для модификации сети радио доступа и дополнительного оборудования (для базовой сети с коммутацией пакетов), устанавливаемого поверх существующих сетей GSM, тогда как для систем UMTS требуются очень большие капиталовложения, так как основная часть сеть должна быть создана с самого начала. Для системы EDGE также требуются гигантские вложения, поскольку необходимо создать новую сеть радио доступа.

Для существующих операторов GSM технологии 2.5G привлекательнее, так как они могут быть реализованы на базе тех лицензий, которыми операторы уже обладают, тогда как для UMTS требуются новые лицензии (и в нескольких областях). Для пользователей система GPRS станет важных шагом по направлению к новым услугам, тогда как UMTS служит главным образом для расширения этих услуг. Поэтому успех GPRS и предлагаемых ею услуг станет важным показателем того, какие услуги приведут к успеху будущие сети UMTS 3G.

1.2 Стандартизация

Одной из движущих сил для UMTS является требование создания действительно универсальной системы. Вот почему работа по стандартизации была выделена из ETSI в новую организацию "Проект сотрудничества по созданию системы третьего поколения" (3GPP) с участием региональных и национальных организаций по стандартизации. Соображения о состоянии рынка обрабатываются дополнительной компанией - "Участники-представители рынка" (MRP).

Рис. 2 Организации, входящие в 3GPP

Организация 3GPP создает общий стандарт, основываясь на данных, получаемых от организаций-участниц. Группа по гармонизации операторов (OHG) была основана для того, чтобы находить вынужденные компромиссы в случае, когда организации в 3GPP не способны прийти к соглашению. Помимо этих организаций существует организация "Проект сотрудничества по созданию системы третьего поколения номер 2" (3GPP-2), которая гарантирует принятие в расчет систем, основанных на североамериканской технологии радиосвязи IS-95.

Хотя система UMTS базируется на существующих сетях GSM/GPRS, она добавляет некоторые новые компоненты и интерфейсы к базовой сети. Сеть радио доступа совершенно новая, основанная на новой технологии WCDMA (широкополосный множественный доступ с кодовым разделением каналов), предоставляющей лучшее использование спектральной полосы по сравнению с сегодняшней технологией GSM. Это позволяет обеспечивать более высокие скорости передачи данных, большую пропускную способность, а, следовательно, и обслуживать большее количество абонентов. В конечном счете, UMTS приведет к полной перестройке базовой сети GSM/GPRS/UMTS, так как будет создана универсальная IP-технология.

1.3 Версии UMTS

В процессе стандартизации UMTS в 3GPP система была определена набором этапов - или версий. Пока определено три версии: UMTS версии 1999 года (R99 - иногда называемая версией 3/Rel-3), UMTS версии 4 (Rel-4) и UMTS версии 5 (Rel-5). На рисунке в разделе 1.5, представляющем архитектуру сети, показано влияние версий на сеть. Версии UMTS - это три основных представителя утвержденных требований от 3GPP.

Основные черты каждой версии:

R99

Определяет универсальную наземную сеть радио доступа (UTRAN) UMTS

К существующей сети GSM/GPRS добавляется подсистема сети радиосвязи (RNS)

Базовая сеть (CN) - это существующая сеть GSM/GPRS с некоторыми усовершенствованиями

Rel-4

Версия 4 вводит шлюза среды (MGW), сервер центра коммутации подвижной связи (MSC) и шлюз сигнализации

(SGW). Это позволит логически разделять пользовательские данные и информацию сигнализации в MSC

Проводятся усовершенствования UTRAN, которые включают поддержку высоких скоростей передачи данных даже в локальных областях, до 2 Мбит/с

Rel-5

Добавляется подсистема IP-мультимедиа (IMS)

Домашний регистр (HLR) заменяется/дополняется сервером собственных ("домашних") абонентов (HSS)

Вводятся усовершенствования UTRAN, обеспечивающие эффективные услуги мультимедиа на базе IP в UMTS

Введение IubFlex (обеспечивает контроллеры сети радиосвязи (RNC) для подключения более одного комплекта Узлов B)

Усовершенствование услуг по определению местоположения (LCS)

Универсальная IP-сеть, в конечном счете, становится реальностью

Версия 5 основана на протоколе IP версии 6 (IPv6)

Вышеуказанные версии находятся в "замороженном" состоянии. Это означает, что версии признаются, если необходима коррекция (т.е. новые функциональные возможности больше не добавляются). Планируется версия 6 и выше со следующими особенностями: они касаются областей, подобных усовершенствованиям IMS, интеграции беспроводных локальных сетей (WLANI), конвергенции Интернета (касающейся протоколов и услуг), широковещательных/многоадресных мультимедийных услуг (MBMS) и эволюции в сети только в пределах области пакетной коммутации (PS).

Данные заметки обращаются главным образом к версии 4. Однако другие версии будут упоминаться в некоторых случаях для того, чтобы выделить основные отличия от версии 4.

1.4 Услуги, предоставляемые в сети UMTS

Поскольку сеть UMTS развивается, будет предоставляться все больше и больше услуг. Сеть подвижной связи UMTS версии 5 будет предоставлять услуги, подобные тем, которые известны сегодня из Интернета,

например, потоковое видео, передачи речи по протоколу IP (VoIP), видеоконференция и интерактивные службы. Часть сети, осуществляющая коммутацию каналов, будет заменена технологией пакетной передачи (очень напоминающей IP) для поддержания более высоких скоростей передачи данных и повышения гибкости сети. Часть сети, осуществляющая коммутацию пакетов, останется без изменения, но будет добавлен новый пакетный домен: подсистема IP-мультимедиа (IMS).

1.4.1 Общие услуги

Базовые услуги, предоставляемые UMTS, подобны услугам, известным из GSM и ISDN (цифровая сеть с интеграцией служб). Используя определения из МСЭ-Т, услуги можно разделить на службы переноса, телеслужбы и дополнительные услуги. Основной базовой услугой, предоставляемой UMTS, является телефония. Подобно другим передаваемым данным, выполняется цифровое кодирование речи, которая затем передается по сети в виде цифрового потока. Предлагается множество услуг передачи данных, реализованных как передача данных с коммутацией пакетов. Также будет доступна служба коротких

сообщений (SMS), вводимая совместно с GSM. Дополнительные услуги предоставляются поверх телеслужб, например:

· Переадресация/исключение/установка вызова на ожидание/удержание · Служба трехсторонней связи · Информация об оплате · Идентификация вызывающего абонента · Группы закрытых пользователей

1.4.2 Качество обслуживания

Одно из достижений сетей 2.5G и 3G - обеспечение более качественной передачи данных. Для достижения

этого и в GPRS, и в UMTS введена концепция качества обслуживания (QoS) как интегрированная часть системы. Наличие эффективного механизма QoS "на местах" позволит операторам подвижной связи экономично предоставлять высококачественные, дифференцированные приложения и услуги на базе IP. Вопрос QoS подробно обсуждается в главе 5.

1.4.3 Возможности UMTS в предоставлении услуг

Способ организации UMTS предполагает отделение, насколько это возможно, части сети, выполняющей фактические соединения, от части, обеспечивающей предоставление услуг. Это способствует большей открытости и повышению потенциала в условиях рынка, обеспечивает концепцию раздельных

поставщиков (провайдеров) информации, услуг и телекоммуникационных компаний. Некоторые из этих услуг приводятся ниже.

1.4.3.1 Услуги, основанные на местоположении

Географическое положение оборудования пользователя (UE) может быть определено путем измерения уровня радиосигналов. Функции позиционирования для оптимизации эксплуатационных характеристик системы радиосвязи могут использоваться внутри сети UTRAN, дополнительными сетевыми услугами, самим UE или на всем протяжении сети и услугами "третьей стороны". К типичным коммерческим услугам относятся следующие услуги:

Информация о движении городского транспорта

Управление парком автотранспорта

"Следуй за мной"

"Ближайшая услуга"

Услуги экстренных вызовов

Планировщики сети UMTS также могут использовать эту информацию.

Услуги, основанные на местоположении, могут быть реализованы в сетях GSM/GPRS на базе передачи информации сигнализации между сетью и подвижной станцией (MS является эквивалентом UE в сетях GSM/GPRS).

1.4.3.2 Услуга WAP

Протокол прикладного уровня для радиосвязи (WAP) - является протоколом доступа к Интернету, оптимизированным для мобильной телефонии. Он обеспечивает пользователю подвижной связи доступ к информации и услугам Интернета в любом месте и в любое время, например, электронная почта, расписание полетов и др. Услуга WAP предоставляет пользователю web-браузер, который использует язык маркировки радиосвязи (WML) вместо гипер-текстового языка маркировки (HTML), обычно применяемого в Интернете. Язык WML разработан для использования с мобильными терминалами. Шлюзы в системе заботятся о преобразовании между форматом WAP и обычным форматом Интернета.

1.4.3.3 Служба обмена мультимедийными сообщениями (MMS)

Служба обмена мультимедийными сообщениями (MMS) используется для доставки мультимедийных сообщений в UE из любого другого UE, из стационарного пункта в Интернете или от поставщика дополнительных услуг (VAS). Дополнительными услугами могут быть новости, прогнозы погоды, информация с фондовой биржи и др. Кроме текста мультимедийные сообщения могут содержать все типы мультимедиа, например, речь, видео, аудио и статические изображения.

1.4.3.4 CAMEL

Расширенная логика специализированных приложений для сетей подвижной связи (CAMEL) является общей платформой для множества услуг для потребителей. Она обеспечивает сеть UMTS функциями интеллектуальной сети (IN) подобными следующим:

Предоплата

Фильтрация вызовов

Наблюдение (контроль)

CAMEL предоставляет информацию, необходимую для осуществления обмена между сетями (функции IN обычно являются специфическими сетевыми функциями). Традиционные решения IN создают услуги на базе коммутации каналов. CAMEL будет делать тоже самое, а также осуществлять взаимодействие с соединениями на базе пакетной коммутации.

1.4.4 Виртуальная домашняя среда (VHE)

VHE - это концепция предоставления услуг в пределах UMTS, которая позволяет пользователю иметь один

и тот же персональный интерфейс с сетью, не обращая внимания на доступную сеть. Требуется, чтобы сети переносили информацию о профилях пользователей, о тарифах, услугах и множественной совместимости, которая, принимая во внимание сложность сетей, является непростой задачей. Там где для

VHE требуется межсетевое взаимодействие, будет использоваться CAMEL.

1.5 Сетевые компоненты сети UMTS

Рис. 3 Архитектура сетей GSM/GPRS/UMTS

На рисунке выше показаны некоторые из подсистем в сетях GSM/GPRS/UMTS, так как они будут развиваться вместе с версиями UMTS. На стороне сети доступа есть подсистема базовых станций (GERAN) для GSM/GPRS и RNS (UTRAN) для UMTS. Базовая сеть (CN) строится на основе базовой сети GSM/GPRS, но как показано, в сетях UMTS версии 4 и 5 будут модернизированы некоторые подсистемы и компоненты, а также добавятся новые. Это позволит операторам существующих сетей GSM/GPRS извлечь выгоду из улучшенной экономичной UMTS, в то же время защищая свои капиталовложения в систему 2G и снижая риски от внедрения. В сети есть также другие элементы, такие как элементы услуг определения местоположения, которые используются для расчета местоположения.

Сеть GSM/GPRS/UMTS взаимодействует с другими наземными сетями подвижной связи общего пользования (PLMN), включая сети, предшествующие версии 4, коммутируемые телефонные сети общего пользования (PSTN) и другие мультимедийные сети на базе IP.

1.5.1 Элементы сети доступа

Для сети GSM/GPRS/UMTS определяется два типа сети доступа: BSS - используется для сетей доступа GSM, GPRS и EDGE (GERAN), а RNS - используется для доступа WCDMA.

1.5.2 Архитектура сети радио доступа GSM/EDGE (GERAN)

GERAN - это сеть доступа, определенная для GSM, GPRS и EDGE. GERAN подключается к базовой сети (CN) GSM Этап 2+ либо через два традиционных интерфейса (A-интерфейс и интерфейс Gb), либо через интерфейсы Iu. Интерфейс между GERAN и доменом PS базовой сети (Iu-PS или традиционный интерфейс Gb) используется для передачи данных методом коммутации пакетов, а интерфейс между GERAN и доменом коммутации каналов (CS) базовой сети (Iu-CS или традиционный интерфейс A) используется для передачи речевого сигнала или данных методом коммутации каналов.

Рис. 4 Архитектура GERAN

1.5.2.1 Подсистема базовых станций (BSS)

BSS или GERAN - это система оборудования базовых станций (приемопередатчики, контроллеры и т.д.), которая отвечает за взаимодействие с мобильными станциями в определенной зоне. BSS подключается к

MSC с помощью одного интерфейса A или Iu-CS. Подобным же образом в сетях PLMN, поддерживающих GPRS, BSS подключается к обслуживающему узлу поддержки GPRS (SGSN) с помощью одного интерфейса Gb или Iu-PS.

Оборудование радиосвязи BSS может поддерживать одну или более ячеек. BSS может включать одну и более базовых станций. Там где реализован интерфейс Abis, BSS включает один контроллер базовых станций (BSC) и одну или более базовых приемопередающих станций (BTS). Взаимодействие BTS и BSC осуществляется через интерфейс Abis.

1.5.2.2 Базовая приемопередающая станция (BTS)

BTS включает в себя радиопередатчики и приемники (приемопередатчики - TRX), покрывающие определенную географическую зону сети GSM (зона базовой станции, включающая одну или более радио ячеек). BTS обрабатывает протоколы радио звена с помощью MS.

1.5.2.3 Контроллер базовых станций (BSC)

BSC управляет группой BTS при настройке радиоканала, управлении уровнем мощности, скачкообразной перестройке частоты и передаче обслуживания - переносе установленного соединения из одного радиоканала в другой обычно в результате перемещения MS из зоны действия одной базовой станции в зону действия другой. BSC - это соединение между мобильной станцией и MSC.

1.5.2.4 Мобильная станция GSM (MS)

Мобильная станция GSM включает в себя оборудование подвижной связи (терминал) и карту модуля

идентификации абонента (SIM). SIM-карта обеспечивает персональную мобильность, предоставляя пользователю доступ к подписанным услугам, независимо от конкретного терминала. Международный идентификатор оборудования подвижной связи (IMEI) идентифицирует оборудование подвижной связи уникальным образом. SIM-карта включает Международный идентификатор абонента подвижной связи (IMSI), используемый для идентификации абонента в системе, секретный ключ для аутентификации и другую информацию. IMEI и IMSI являются независимыми, таким образом, обеспечивая персональную мобильность. MS взаимодействует с сетью GSM по радио интерфейсу (интерфейс Um).

Что касается UMTS, мобильная станция должна работать в одном из двух режимов:

Режим, основанный на интерфейсах A/Gb между BSS и CN, например, для:

o терминалов версии, предшествующей версии 4 o терминалов версии 4 при подключении к BSS без интерфейса Iu в направлении к CN

Режим, основанный на интерфейсах Iu-CS и Iu-PS между BSS и CN для: o терминалов версии 4 при подключении к BSS с помощью интерфейсов Iu в направлении к CN

1.5.3 Архитектура универсальной наземной сети радио доступа (UTRAN)

Для UMTS R99 была введена новая сеть радио доступа UTRAN. Сеть UTRAN основана на технологии WCDMA, введенной для того, чтобы добиться более эффективного использования пропускной способности по сравнению с методами, используемыми в GSM/GPRS. Сеть UTRAN подключается к базовой сети GSM Этап 2+ через интерфейс Iu; интерфейс между UTRAN и доменом PS базовой сети (Iu-PS) используется для передачи данных методом коммутации пакетов, а интерфейс между UTRAN и доменом CS базовой сети (Iu-CS) используется для передачи данных методом коммутации каналов. Фактически существует третий домен - домен широковещательной передачи (BC), который может использоваться для трансляции короткого сообщения в заданной географической зоне ("зона обслуживания", состоящая из одной или более ячеек). Интерфейс с областью BC называется Iu-BC. Он не показан на рисунке в разделе 1.5.2 и далее не будет описываться.

1.5.3.1 Подсистема сети радиосвязи (RNS)

Сеть UTRAN включает в себя одну или более RNS, подключаемых к CN через интерфейсы Iu. Каждая RNS состоит из контроллера сети радиосвязи (RNC) и одного или более Узлов B (Node B). Узлы B подключаются к RNC через интерфейс Iub. Узлы B обеспечивают радио доступ (т.е. антенны) к сети. Контроллеры RNC каждого RNS могут взаимодействовать через интерфейс Iur.

Рис. 5 Архитектура UTRAN

1.5.3.2 Контроллер сети радиосвязи (RNC)

Каждый RNC отвечает за управление радио ресурсами набора ячеек. RNC является эквивалентом BSC сети GSM/GPRS, но более самоуправляемый. Роли RNC в сети UTRAN могут различаться:

Управляющий RNC o Каждый RNC отвечает за ресурсы своего набора ячеек и за Узлы B в RNS. В этой роли RNC называется управляющим RNC (CRNC)

Обслуживающий RNC o Для каждого подключенного UE контроллеры RNC могут играть дополнительную роль: обслуживающий RNC (SRNC), обеспечивающий подключенное UE радио ресурсами. SRNC является окончанием Iu в направлении к CN

Рис. 6 Обслуживающий RNC

Дрейфующий RNC

o Чтобы минимизировать влияния от передачи обслуживания, контроллеры RNC могут играть третью роль: Дрейфующий RNC (DRNC). DRNC предоставляет ("дает во временное пользование") ресурсы контроллеру SRNC для конкретного UE. Обычно DRNC также действуют как SRNC (или DRNC) для других UE.

Рис. 7 Дрейфующий RNC

1.5.3.3 Узел B

Узел B обеспечивает передачу и прием сигналов в одной или более ячеек наподобие BTS в сети GSM. Узел B также отвечает за контроль уровня мощности по внутренней петле. Пожалуйста, обращайтесь к разделу 3.5 за подробной информацией о контроле уровня мощности.

1.5.3.4 Оборудование пользователя (UE)

Оборудование пользователя (UE) является эквивалентом мобильной станции (MS) в GSM, т.е. это терминал, с помощью которого пользователь получает доступ к сети. UE состоит из оборудования подвижной связи (терминала) и универсального модуля идентификации обслуживания (USIM). Оборудование подвижной связи идентифицируется уникальным образом с помощью IMEI. Для того чтобы разрешить дополнительную модернизацию, оконечное оборудование должно иметь интерфейс прикладного программирования (API). USIM обеспечивает персональную мобильность, предоставляя

пользователю доступ к услугам, на которые абонент подписан. В отличие от SIM-карты в GSM карта USIM может поддерживать набор профилей. Каждый профиль будет иметь конкретную цель. Он может использоваться для регулирования доступных услуг в зависимости от возможностей терминала, в котором установлена карта USIM. И пользователь, и сеть могут регулировать профили.

1.5.4 Элементы базовой сети

Рис. 8 Архитектура сети UMTS

Базовая сеть (CN) логически разделяется на домен CS и домен PS. Кроме того, используется набор баз данных (регистров - "Registers") для сохранения информации, необходимой системе. Ниже описываются разные элементы в доменах.

1.5.5 Элементы базовой сети - домен коммутации каналов (CS)

Рис. 9 Элементы базовой сети - домен CS

1.5.5.1 Центр коммутации подвижной связи/Шлюзовой центр коммутации подвижной связи (MSC/GMSC)

Центральным компонентом домена CS в CN является MSC. MSC - это коммутационная станция, которая

выполняет все функции коммутации и сигнализации для MS, расположенных в географической зоне, назначенной в качестве зоны MSC. Основное различие между MSC и коммутационной станцией в стационарной сети состоит в том, что MSC должен принимать в расчет влияние распределения радио ресурсов и подвижность абонентов. Это означает, что MSC должен выполнять такие процедуры, как:

Процедуры, необходимые для регистрации местоположения

Процедуры, необходимые для передачи обслуживания

MSC/GMSC представляет интерфейс между системой радиосвязи и стационарными сетями. MSC выполняет все функции, необходимые для обработки услуг с коммутацией каналов в направлении к и от мобильных станций. MSC отвечает за управление соединением (настройка, маршрутизация, управление и завершение соединений), управление передачей обслуживания между MSC и управление дополнительными услугами, а также за сбор информации об оплате/учете пользователей. MSC подключается к регистрам местоположения и оборудования и другим MSC в той же сети.

GMSC действует в качестве шлюза для соединения с другими сетями подвижной связи и коммутируемыми сетями общего пользования (телефонная сеть, ISDN, сети передачи данных).

Чтобы обеспечить радио покрытие заданный географической зоны, обычно требуется несколько базовых станций; т.е. каждый MSC должен взаимодействовать с несколькими базовыми станциями. Кроме того, для обеспечения покрытия страны может потребоваться несколько MSC.

1.5.5.2 Шлюз среды/сервер центра коммутации подвижной связи (MGW/сервер MSC)

Чтобы обеспечить в версии 4 сетевую архитектуру CS, не зависящую от носителя (а, следовательно, обеспечить универсальные IP-сети), MSC разделяется на шлюз среды (MGW), обеспечивающий передачу пользовательских данных, и сервер MSC для обеспечения сигнализации. Сервер MSC состоит, главным

образом, из двух частей: управления соединениями (CC) и управления мобильностью MSC. Разделение на MGW и сервер MSC также приводит к созданию более независимой среды для обслуживания. Новые функциональные возможности CAMEL извлекают выгоду из этой концепции, когда управление обслуживанием становится независимым от устройства коммутации.

MGW является оконечным пунктом транспортной сети PSTN/PLMN и связывает UTRAN с CN через интерфейс Iu. MGW может служить окончанием каналов-носителей (B-каналов) в сети с коммутацией

каналов и потоков данных разных форматов в сети с коммутацией пакетов (например, потоки RTP (транспортный протокол реального времени) в IP-сети).

1.5.5.3 Шлюз сигнализации (SGW)

Шлюз сигнализации (SGW) преобразует информацию сигнализации (в обоих направлениях) на транспортном уровне между сигнализацией на базе SS7, используемой в сетях до версии 4, и сигнализацией на базе протоколов IP, которая вероятно будет использоваться в пост-R99 сетях (т.е. между SCTP/IP Sigtran и MTP SS7). SGW не интерпретирует сообщений прикладного уровня (например, MAP, CAP, BICC, ISUP), но может интерпретировать нижележащий уровень SCCP (подсистема управления соединениями сигнализации) или SCTP (протокол передачи управления потоком), чтобы гарантировать правильную маршрутизацию сигнализации. Шлюз SGW будет необходим для обеспечения универсальной IP-сети UMTS.

Функцию шлюза сигнализации можно реализовать как отдельный элемент или внутри другого элемента.

Рис. 10 Функция шлюза сигнализации

1.5.6 Элементы базовой сети - домен коммутации пакетов (PS)

Рис. 11 Элементы базовой сети - домен PS

1.5.6.1 Обслуживающий узел поддержки GPRS (SGSN)

SGSN действует как пакетный коммутатор и маршрутизатор в домене PS базовой сети. SGSN управляет доступом мобильной станции к сети и маршрутизирует пакеты в правильный BSC/RNC. Он выполняет

функции управления мобильностью (MM), как это делает MSC в домене CS базовой сети, такие как регистрация местоположения, корректировки зоны маршрутизации (RAU) и пейджинг. SGSN также обрабатывает функции обеспечения секретности, такие как аутентификация и шифрование (между MS/UE и SGSN).

1.5.6.2 Шлюзовой узел поддержки GPRS (GGSN)

GGSN действует как пакетный маршрутизатор в домене PS базовой сети и является шлюзом между маршрутизацией пакетов IP в сети подвижной связи GPRS/UMTS и маршрутизацией пакетов IP в стационарных сетях Интернета. Он выполняет перенос пакетов между сетями IP-мультимедиа и соответствующим SGSN, который в текущий момент обслуживает MS/UE. Если MS меняет SGSN в течение режима готовности, GGSN используется в качестве буфера пакетов данных. GGSN сохраняет данные абонента для активных MS/UE и выполняет функции обеспечения секретности, такие как система защиты доступа и фильтрация.

1.5.7 Элементы базовой сети (CN) - Регистры

1.5.7.1 Домашний регистр (HLR)

Домашний регистр (HLR) является независимым элементом базовой сети до и включая версию 4. В сети версии 5 HLR заменяется HSS (сервер абонентов домашней сети - см. следующий раздел), который является расширенным вариантом HLR. HLR включает в себя всю административную информацию по каждому абоненту, зарегистрированному в определенной сети, информацию о разрешенных услугах и текущем местоположении мобильной станции. Местоположение мобильной станции обычно представляется в форме адреса сигнализации гостевого регистра (VLR), связанного с MS. Логически существует один HLR на сеть, хотя он может быть реализован как распределенная база данных.

HLR обеспечивает следующие функциональные возможности:

Поддержка элементов в домене PS, таких как SGSN и GGSN через интерфейсы Gr и Gc. Это необходимо для того,

чтобы обеспечить доступ абонента к услугам области PS

Поддержка элементов в домене CS, таких как MSC/сервер MSC, через интерфейсы C и D. Это необходимо для того, чтобы обеспечить доступ абонента к услугам домена CS и роуминг в традиционных сетях GSM/домене CS сети UMTS.

1.5.7.2 Сервер абонентов домашней сети (HSS)

Рис. 12 HSS - расширенный вариант HLR

В сети UMTS версии 5 HSS заменяет HLR. HSS является расширенным вариантом HLR и включает все функциональные возможности HLR плюс дополнительные функции для поддержки функций IM подсистемы IP-мультимедиа (IMS). Пожалуйста, обращайтесь к разделу 1.5.8.

HSS является общим элементом доменов PS и CS. HSS - это основная база данных для заданного пользователя и содержит информацию, связанную с подпиской, чтобы поддерживать сетевые компоненты, обрабатывающие вызовы/сеансы, например, поддержка серверов управления соединениями для

выполнения процедур маршрутизации/роуминга путем решения взаимозависимостей аутентификации, авторизации, разрешение присваивания имен/ адресации и определения местоположения.

Сеть UMTS может включать один или несколько HSS в зависимости от количества абонентов подвижной связи, пропускной способности оборудования и организации сети.

В HSS предусматриваются следующие функциональные возможности:

Функциональные возможности IM для обеспечения поддержки управляющих функций IMS, таких как функция

управления состоянием соединения (CSCF). Это необходимо для обеспечения доступа абонента к услугам подсистемы IM CN

Расширенное множество функций HLR, требующееся для домена PS

Расширенное множество функций HLR, требующееся для домена CS, если требуется обеспечить доступ абонента к домену CS или обеспечить роуминг в традиционных сетях GSM/домене CS сети UMTS.

HSS включает следующую информацию, относящуюся к пользователю:

Информация идентификации пользователя, нумерации и адресации

Информация по обеспечению защиты пользователя o Информация управления доступом к сети для аутентификации и авторизации

Информация о местоположении пользователя на межсистемном уровне o HSS обеспечивает регистрацию пользователей и сохраняет информацию о местоположении на межсистемном уровне и др.

Информация о профиле пользователя (т.е. установки параметров для определенных целей)

1.5.7.3 Гостевой регистр (VLR)

Гостевой регистр содержит выборочную административную информацию, полученную от HLR, необходимую для управления соединением и предоставления подписанных услуг каждому абоненту подвижной связи, находящемуся в настоящий момент в зоне местоположения (LA), управляемой VLR. Каждый раз при выполнении MS роуминга в новой LA гостевой регистр, охватывающий эту LA, информирует HLR о новом местоположении абонента. Затем HLR информирует VLR об услугах, доступных данному абоненту. VLR также управляет процессом присваивания TMSI.

Регистры HLR и VLR вместе с MSC обеспечивают возможности маршрутизации вызовов и роуминга в сети. В большинстве реализаций VLR интегрирован с MSC, а в UMTS версии 4 будет являться частью сервера MSC.

1.5.7.4 Центр аутентификации (AuC)

Центр аутентификации - это защищенная база данных, которая включает в себя индивидуальные идентификационные ключи абонентов (которые также включены в SIM) и предоставляет данные абонента

в HLR и VLR (через HLR), используемые для аутентификации (проверки подлинности) и шифрования соединений.

1.5.7.5 Регистр идентификации оборудования (EIR)

Регистр EIR - это база данных, которая включает в себя перечень всего оборудования, действующего в сети подвижной связи, и в которой каждая MS идентифицируется с помощью IMEI. Идентификатор IMEI помечается как неправильный, если был представлен отчет о краже мобильной станции или если MS несанкционированного типа.

1.5.8 Подсистема IP-мультимедиа (IMS)

Рис. 13 Подсистема IP-мультимедиа

Подсистема IMS является основным отличием сети UMTS версии 4 от версии 5. IMS включает все элементы CN для обеспечения мультимедийных услуг. Услуги IP-мультимедиа (IM) базируются на возможности управления сеансом, определенной Рабочей группой инженерных проблем Интернета (IETF). Услуги IM вместе с мультимедийными носителями используют домен PS - возможно включая эквивалентный набор услуг в соответствующем подмножестве услуг CS.

Подсистема IMS позволяет операторам PLMN предлагать мультимедийные услуги своим абонентам, базируясь на встроенных приложениях, услугах и протоколах Интернета. 3GPP не стремиться стандартизировать такие услуги в пределах IMS. Цель состоит в том, чтобы эти услуги были развернуты операторами PLMN и независимыми поставщиками (посредниками), включая услуги в пространстве Интернета, использующие механизмы, обеспечиваемые Интернетом и IMS. Подсистема IMS должна обеспечить для пользователей радиосвязи конвергенцию и доступ к различным технологиям: телефония,

видео, передача сообщений, передача данных и технологии на базе web, а также объединить развитие Интернета с развитием подвижной связи.

Далее описываются специфические функциональные элементы IMS.

CSCF, который играет три роли:

Полномочный (Proxy)-CSCF (P-CSCF) - это первая контактная точка для UE в пределах IMS. Функция управления стратегией (PCF) является логическим элементом P-CSCF

Опрашивающий CSCF (I-CSCF) - это контактная точка в пределах сети оператора для всех соединений IMS, предназначенных пользователю этого конкретного сетевого оператора

Обслуживающий CSCF (S-CSCF) выполняет услуги управления сеансом для UE

Функция управления шлюзом среды (MGCF) выполняет преобразование протоколов между ISUP (подсистема

пользователей ISDN) и протоколами управления соединениями IMS (например, преобразование ISUP/SIP (протокол инициирования сеанса))

Функция множества ресурсов (MFR) выполняет функции коллективных соединений и проведения мультимедийных

конференций

Шлюз среды IP-мультимедиа (IM-MGW) завершает каналы-носители из сети с коммутацией каналов и потоки мультимедиа из сети с коммутацией пакетов. Шлюз IM-MGW может поддерживать преобразование среды, управление носителем и обработку загрузки (например, кодек, эхо-компенсатор, мост конференц-связи)

Глава вторая: Сетевые интерфейсы и протоколы UMTS

2.1 Обзор

На рисунке ниже приводится упрощенная схема архитектуры UMTS. На ней система UMTS разделена на 3 важные части: оборудование пользователя (UE), сеть доступа (UTRAN) и базовая сеть (CN).

Рис. 14 Упрощенная структура UMTS с представлением трех важных частей.

Потоки информации, проходящие через UTRAN, логически делятся на две части:

Слой доступа (access stratum) - информация, необходимая для взаимодействия UE и UTRAN

Слой без доступа (non-access stratum, NAC) - информация, переносимая между CN и UE через UTRAN

Причина такого разделения состоит в необходимости переноса информации между CN и UE независимо от обработки радиосигналов в UTRAN.

2.2 Общая архитектура протоколов интерфейсов UTRAN

Протоколы интерфейсов UTRAN состоят из 3-х параллельных стеков протоколов:

Плоскость управления (control plane), которая среди прочего сопровождает информацию сигнализации, обеспечивающей

транспортирование пользовательских данных

Плоскость пользователей (user plane) - это плоскость, в которой фактически осуществляется транспортирование

пользовательских данных

Плоскость управления транспортной сетью (TNCP) o Транспортные каналы в плоскости пользователей являются динамичными. Плоскость TNCP позволяет

организовывать и удалять транспортные каналы на заданном интерфейсе UTRAN

Рис. 15 Три стека протоколов, осуществляющих связь UE с CN через UTRAN.

2.2.1 Плоскость управления

Плоскость управления используется для организации сигнализации между UE и сетью. Плоскость управления включает в себя прикладной (верхнего уровня) протокол (RANAP/RNSAP/NBAP) и носитель сигнализации (нижнего уровня) для транспортирования сообщений прикладного протокола.

Прикладной протокол используется, например, для настройки носителей (например, носитель для радио доступа (RAB) или звено радиосвязи) на уровне сети радиосвязи, управляющий различными ресурсами передачи и передачей обслуживания. В трехплоскостной структуре параметры носителей в прикладном протоколе непосредственно не связаны с технологией плоскости пользователей; они являются общими параметрами носителей. Протоколы плоскости управления включают в себя механизм прозрачного переноса сообщений NAS.

Более низкий уровень для прикладного протокола - носители сигнализации - является частью плоскости пользователей транспортной сети. К действиям управления, требуемым для настройки носителей сигнализации, относятся действия эксплуатации и технического обслуживания (O&M).

2.2.2 Плоскость пользователей

Плоскость пользователей включает в себя потоки данных и носителей данных для потоков данных. Потоки данных характеризуются одним или более кадровыми протоколами, определенными для данного интерфейса. Протоколы плоскости пользователей реализуют услугу носителя радио доступа, т.е. переносят пользовательские данные в слое доступа.

Более низкий уровень в плоскости пользователей - носители данных - является частью плоскости пользователей транспортной сети. Плоскость управления транспортной сетью непосредственно управляет носителями данных в плоскости пользователей транспортной сети в процессе работы в режиме реального времени.

2.2.3 Плоскость управления транспортной сетью (TNCP)

Многие носители в сети UTRAN создаются динамически по требованию (в форме виртуального канала ATM) и впоследствии закрываются. TNCP осуществляет обработку данного процесса.

Плоскость TNCP не имеет уровня сети радиосвязи. Она включает протоколы ALCAP, необходимые для настройки транспортных носителей (носителя данных) для плоскости пользователей и носителя сигнализации для

протоколов ALCAP. Плоскость TNCP позволяет сделать прикладной протокол в плоскости управления сети радиосвязи независимым от технологии носителя данных в плоскости пользователей.

Когда используется TNCP, транзакция сигнализации прикладного протокола плоскости управления запускает протокол ALCAP для настройки носителя данных. Протокол ALCAP является специфическим для используемой технологии плоскости пользователей. Однако ALCAP не используется для всех типов носителей данных. Если нет

транзакции сигнализации ALCAP, плоскость TNCP не нужна вовсе. Это имеет место, когда используются предварительно сконфигурированные носители данных.

Носитель сигнализации для ALCAP всегда настраивается подуровнем O&M и может быть или того же типа, что и носитель сигнализации для прикладного протокола, или другого.

2.2.4 Сквозное представление протоколов UTRAN

Рис. 16 Плоскость управления UE - PS базовой сети (3G-SGSN)

Рис. 17 Плоскость управления UE - CS базовой сети (MSC)

В верхней части плоскости управления переносятся управляющие сообщения NAS. Эти сообщения используются для управления мобильностью GPRS/управления сеансом и управления мобильностью/управления соединениями (GMM/SM, соответствующие MM/CC): GMM/SM и MM/CC описываются в 3GPP TS 24.008. На Рисунке 2.5 приведена сводная информация о функциональных возможностях MM/GMM/SM/CC:

Управление мобильностью в режиме коммутации каналов и в режиме коммутации пакетов

Коммутация каналов Коммутация пакетов

Управление мобильностью (MM)

Регистрация

o Индикация открепления IMSI o Обновление местоположения

Обеспечение защиты

o Аутентификация o Идентификация o Перераспределение TMSI

Управление соединением o Услуга CM

o ПрерываниеСмешанный o Информация/статус MM

Управление мобильностью GPRS (GMM)

Прикрепление и открепление

Перераспределение P-TMSI

Аутентификация и шифрование

Запрос идентификации/ответ

Обновление зоны маршрутизации

Состояние/информация GMM

Запрос/Принятие/Отказ в предоставлении услуги

Управление соединениями (СС) в режиме коммутации каналов

Выполнение соединения o Уведомление o Обработка/подтверждение вызова

o Соединение/подтверждение соединения o Ход выполнения o Настройка

Информационная фаза соединения o Модификация

o Информация пользователя o Очистка соединения o Разъединение o Освобождение/завершение освобождения

Управление дополнительными услугами

o Оборудование o Удержание o Поиск

Смешанные функции o Управление перегрузкой

o Уведомление o Обработка DTMF o Статус

Управление сеансом GPRS (SM)

Активизация контекста протокола пакетных данных (PDP)

Активизация контекста вторичного PDP

Запрос активизации контекста PDP

Модификация запроса контекста PDP

Деактивизация контекста PDP

Статус SM

SMS поддерживает службу коротких сообщений (SMS) для передачи исходящих и входящих сообщений подвижной связи, как описано в 3GPP TS 23.040. Информация по уровням протоколов слоя доступа дается в описании протоколов для конкретных интерфейсов.

Рис. 18 Плоскость пользователя UE - PS базовой сети.

Рис. 19 Плоскость пользователя UE - CS базовой сети.

2.3 Интерфейсы UTRAN

Для UTRAN определено четыре интерфейса: два внутренних (Iur и Iub) и два внешних (Iu и Uu). Каждый интерфейс переносит данные пользователя и информацию сигнализации. Данный документ сфокусирован на протоколах (сигнализации) плоскости управления.

2.3.1 Общая архитектура протоколов для интерфейсов UTRAN

Протоколы на каждом из интерфейсов UTRAN имеют общую структуру, как показано ниже.

Рис. 20 Общая структура интерфейсов UTRAN.

Каждый стек протоколов делится на верхний уровень (уровень сети радиосвязи) и нижний уровень (уровень транспортной сети). Верхние уровни используются для приложений и информации, которая выходит за пределы определенного интерфейса, тогда как нижний уровень гарантирует и выполняет транспортирование информации на определенном интерфейсе.

2.3.2 Интерфейс Iu

Интерфейс Iu соединяет UTRAN с CN. Интерфейс Iu разделяется на интерфейсы трех функциональных типов. Интерфейс Iu по направлению к домену CS называется Iu-CS. Интерфейс Iu по направлению к домену PS называется Iu-PS. Последний домен базовой сети - это домен BC, а интерфейс по направлению к домену BC - интерфейс Iu-BC. Интерфейс Iu-BC не рассматривается в этом документе. UTRAN отвечает за все аспекты, связанные с радиопередачей, включая мобильность UE в подключаемом режиме на уровне ячеек.

Рис. 21 Интерфейс Iu подключает UTRAN к CN

Базовая сеть (CN) отвечает за аспекты, относящиеся к обслуживанию оконечного пользователя, включая отслеживание UE в нерабочем режиме на уровне определения местоположения/маршрутизации.

Интерфейс Iu поддерживает общий набор услуг, предлагаемых UTRAN узлам CN, не обращая внимания на их тип.

2.3.3 Стек протоколов Iu-CS

Рис. 22 Стек протоколов плоскости управления Iu-CS.

Стек протоколов плоскости управления Iu-CS состоит из уровня носителя сигнализации, уровня транспортной сети и прикладного протокола на уровне сети радиосвязи.

В качестве носителя сигнализации для прикладного протокола сети радио доступ а (RANAP) используется широкополосная система сигнализации № 7. Это означает, что RANAP использует SCCP. Используются обе процедуры - с установлением соединения и без установления соединения. Подсистема переноса сообщений 3b (MTP3b) используется в SCCP. Протоколами обмена данными (интерфейсными протоколами) между протоколами ATM и SS7 являются SSCF-NNI, SSCOP и AAL5.

2.3.3.1 Уровень прикладного протокола сети радио доступ а (RANAP)

Протокол RANAP инкапсулирует и переносит информацию сигнализации более высокого уровня, обрабатывает информацию сигнализации между 3G-SGSN и UTRAN, управляет соединениями GTP на интерфейсе Iu.

Протокол RANAP обеспечивает специфическое управление/сигнализацию для UTRAN, включая:

Общее управление RAB, такое как настройка, освобождение и техническое обслуживание

Транспортирование информации NAS между UE и CN, подобной информации MM и ретрансляции (широковещательной

передачи)

Запросы пейджинга в UE

Информация о местоположении UE

Обработка ошибок

Обработка перегрузки

Управление соединениями Iu

Протокол RANAP определяется в 3G TS 25.413.

2.3.3.2 Уровень носителя сигнализации

Уровень носителя сигнализации состоит из нескольких уровней протоколов:

SCCP обеспечивает услуги без установления соединения и с установлением соединения для более высоких уровней. Соединения выполняются на базе мобильная станция - мобильная станция. SCCP определяется в рекомендации МСЭ-Т Q.716

MTP3b обеспечивает функции, подобные маршрутизации сообщений, управления звеном сигнализации, распределения

нагрузки, переключения между звеньями. MTP3b определяется в рекомендации МСЭ-Т Q.2210

Специфическая функция координации услуг (SSCF-NNI). SSCF преобразует требования вышележащего уровня к

требованиям SSCOP. SSCF-NNI определяется в рекомендации МСЭ-Т Q.2140

Специфический протокол услуг с установлением соединения (SSCOP) обеспечивает механизмы для установления и освобождения соединений и надежного обмена информацией между элементами сигнализации. SSCOP определяется в рекомендации МСЭ-Т Q.2210

Уровень адаптации ATM (AAL5) адаптирует протокол верхних уровней к требованиям более низкого уровня ячеек ATM. AAL5 определяется в рекомендации МСЭ-Т I.363.5

SSCF, SSCOP и SSCOP вместе известны также как уровень адаптации сигнализации ATM - межсетевой интерфейс (SAAL-NNI).

Уровни носителей сигнализации ниже RANAP определяются в 3G TS 25.412.

2.3.4 Стек протоколов Iu-PS

Стек протоколов Iu-PS немного отличается от стека протоколов Iu-CS. Оператор должен выбрать для сигнализации из двух стеков: оператор может использовать тот же стек, что и для Iu-CS, или альтернативный стек, основанный на протоколе IP через ATM, используя M3UA (специальный протокол адаптации MTP3 для использования поверх IP), SCTP и IP.

Рис. 23 Стек протоколов Iu-PS.

На рисунке в разделе 2.2.4 показана связь между стеками протоколов Iu-PS и стеками протоколов на других интерфейсах UMTS.

2.3.4.1 Протокол туннелирования GPRS для плоскости пользователей (GTP-U)

Этот протокол туннелирует пользовательские данные между UTRAN и 3G-SGSN, а также между узлами поддержки GPRS (GSN) в магистральной сети. GTP должен инкапсулировать все протокольные блоки данных PDP (PDU). GTP определяется в 3G TS 29.060. GTP-U определяется в той же рекомендации, что и уровень

протокола GTP-C, упомянутый в разделе 2.4.2. Однако для приложений плоскости управления (GTP-C) и плоскости пользователей (GTP-U) используются разные сообщения, определенные в рекомендации.

2.3.4.2 Протокол дейтаграмм пользователей/межсетевой протокол (UDP/IP)

UDP/IP являются протоколами магистральной сети, используемыми для маршрутизации пользовательских данных и информации управляющей сигнализации.

2.3.5 Интерфейс Iub

Интерфейс Iub используется CRNC (или DRNC) для запроса настройки, добавления или удаления звеньев радиосвязи в Узлах B. Также используется DRNC для осуществления управления доступом к радио ресурсам и управления аппаратными ресурсами.

2.3.6 Стек протоколов Iub

Рис. 24 Стек протоколов Iub.

Носитель сигнализации, используемый прикладной подсистемой узлов B (NBAP), состоит из SSCF-UNI поверх SCCOP и AAL5. Все вместе три уровня носителя сигнализации называются уровнем адаптации сигнализации ATM (SAAL). На рисунках в разделе 2.2.4 показана взаимосвязь между стеками протоколов Iub и стеками протоколов на других интерфейсах UMTS.

2.3.6.1 Уровень протоколов прикладной подсистемы Узлов B (NBAP)

Протокол NBAP, определенный в 3G TS 25.433, используется на интерфейсе Iub. Здесь он обеспечивает специфическую информацию сигнализации/управления UTRAN, например:

Обработка и управление измерениями, выполняемыми UE

Управление звеньями радиосвязи и общим каналом и ресурсами

Синхронизация

Обработка ошибок

2.3.6.2 Протоколы уровня сети радиосвязи плоскости пользователей

Уровень сети радиосвязи плоскости пользователей на интерфейсе Iub включает в себя множество протоколов. Структура отражает способ организации информации на радиоинтерфейсе, т.е. потоков данных, которые переносятся через интерфейс Uu. Перечень этих протоколов приведен ниже.

Однако детализация информации по этим каналам выходит за рамки рассмотрения данного документа:

Протокол формирования кадров общего канала пакетной передачи (CPCH FP)

Протокол формирования кадров совместно используемого канала восходящего звена (USCH FP)

Протокол формирования кадров совместно используемого канала нисходящего звена (DSCH FP)

Протокол формирования кадров пейджингового канала (PCH FP)

Протокол формирования кадров канала прямого доступа (FACH FP)

Протокол формирования кадров канала случайного доступа (RACH FP)

Протокол формирования кадров выделенного транспортного канала (DCH FP)

2.3.7 Интерфейс Iur

Интерфейс Iur используется SRNC для запроса настройки, добавления или удаления звеньев радиосвязи в DRNC. Он также поддерживает передачу обслуживания и синхронизацию. Для минимизации эквивалента

передачи обслуживания между BSC, известного из GSM/GPRS, используется интерфейс Iur, чтобы разрешить гибкую передачу обслуживания между RNC. Это снова сделано для того, чтобы скрыть функции сети радиосвязи от CN и в частности для того, чтобы избежать эффектов попеременных переключений (пинг-понга), например, для UE, часто перемещающихся между двумя ячейками, в CN.

2.3.8 Стек протоколов Iur

Рис. 25 Стек протоколов Iur.

Подсистема уровня транспортной сети протоколов плоскости управления для Iur аналогична подсистеме для Iu-PS. У оператора снова есть возможность выбора из двух стеков. Уровень сети радиосвязи в стеке протоколов Iur включает в себя протокол прикладной подсистемы сети радиосвязи (RNSAP).

2.3.8.1 Уровень протоколов прикладной подсистемы сети радиосвязи (RNSAP)

Протокол RNSAP используется на интерфейсе Iur, где он обеспечивает специфическое управление/сигнализацию UTRAN, например:

Перераспределение SRNC

Транспортирование информации NAS между UE и CN, наподобие информации MM или широковещательной передачи

Запросы пейджинга в UE

Управление ресурсами транспортного канала (звенья радиосвязи и физические линии)

Гибкая передача обслуживания

RNSAP определяется в 3G TS 25.423.

2.3.9 Интерфейс Uu

Рис. 26 Архитектура протоколов радиоинтерфейса (пункты доступа к услугам помечены окружностями).

Интерфейс Uu - это радиоинтерфейс между UE и сетью UMTS. На рисунках в разделе 2.2.4 показана взаимосвязь между стеками протоколов Uu и стеками протоколов других интерфейсов UMTS.

2.3.9.1 Уровень протоколов управления радиоресурсами (RRC)

Протокол RRC, определяемый в 3G TS 25.331, используется между UTRAN (RNC) и UE. Он обеспечивает следующие функциональные возможности:

Широковещательная передача информации

Управление o соединением RRC между UE и UTRAN (выполнение, освобождение, техническое обслуживание) o радио каналами (выполнение, освобождение, переконфигурирование) o радио ресурсами соединений RRC (присваивание, освобождение, переконфигурирование)

Функции мобильности для соединения RRC

Управление запрашиваемым QoS

Обработка отчетов с результатами измерений от UE

Управление уровнем мощности по внешней петле (см. раздел 3.4.3.2)

Управление процессом шифрования

Пейджинг

Обеспечение защиты целостности сообщений RRC

Опережение синхронизации (timing advance) (дуплексный режим с временным разделением (TDD))

2.3.9.2 Уровень протоколов конвергенции пакетных данных (PDCP)

Уровень PDCP, определяемый в 3G TS 25.323, используется в плоскости пользователей между UTRAN (RNC) и UE. Он обеспечивает следующие функциональные возможности:

Сжатие и разворачивание заголовка в потоках данных IP (например, заголовки TCP/IP и RTP/UDP/IP для IPv4 и IPv6)

Перенос пользовательских данных между пользователями услуг PDCP

2.3.9.3 Уровень протоколов управления звеньями радиосвязи (RLC)

Протокол RLC используется для соединений RLC между UTRAN (RNC) и UE. Устанавливается одно соединение RLC для каждого радиоканала (RB). Протокол RLC обеспечивает следующие функциональные возможности:

Сегментация и сборка длинных PDU верхнего уровня

Конкатенация коротких PDU верхнего уровня

Перенос пользовательских данных, включая коррекцию ошибок и управление потоком

Поочередная доставка PDU верхнего уровня

Контроль порядковых номеров

Обнаружение и восстановление ошибок протоколов

Шифрование

Протокол RLC определяется в 3G TS 25.322.

2.3.9.4 Уровень протоколов управления доступом к среде (MAC)

Протокол MAC находится прямо над физическим уровнем. Он используется между UTRAN (RNC) и UE. Он обеспечивает следующие функциональные возможности:

Преобразования между логическими и транспортными каналами

Выбор соответствующего транспортного формата для каждого транспортного канала в зависимости от мгновенных

значений скорости передачи источника

Обработка приоритета между потоками данных одного UE и между UE

Мультиплексирование/демультиплексирование PDU верхнего уровня в и из реальных транспортных каналов физического уровня

Протокол MAC определяется в 3G TS 25.321.

2.4 Протоколы базовой сети (CN)

В этом разделе рассматриваются стеки протоколов для всех интерфейсов, относящихся к CN, домену CS и домену PS. Мы снова сфокусируемся на протоколах (сигнализации) плоскости управления.

2.4.1 Протокол прикладной подсистемы подвижной связи (MAP)

Рис. 27 Стек протоколов MAP - на интерфейсе Gr между SGSN и HLR.

Протокол MAP (или часть его) используется на множестве интерфейсов в CN. TCAP, SCCP, MTP3 и MTP2 - это уровни транспортного протокола, определенные в системе сигнализации № 7. Те же протоколы используются для поддержки MAP в CS PLMN.

Ниже показаны услуги и функциональные возможности, обеспечиваемые протоколом MAP.

Услуги и функциональные возможности, обеспечиваемые протоколом MAP, как определено в 3G TS 29.002.

Мобильность o Услуги управления местоположением o Пейджинг и поиск o Услуги управления доступом o Услуги передачи обслуживания

o Услуги управления аутентификацией o Услуги управления безопасностью o Услуга управления международной идентификацией оборудования подвижной связи o Услуги управления абонентами o Управление идентификацией o Услуги восстановления повреждений o Услуги информации абонентов

Обработка вызовов

o Услуга передачи информации маршрутизации o Услуга обеспечения номера роуминга o Услуга возобновления обработки вызова o Услуга группового соединения o Обеспечение номера SIWFS o Модификация сигнализации SIWFS o Услуга установки состояния составления отчета o Услуга отчета о состоянии

o Услуга без оплаты для удаленного пользователя o Услуги немедленного прекращения услуг (IST)

Связанные дополнительные услуги o Регистрация/удаление/активизация/ деактивизация/запрос/вызов дополнительных услуг o Услуги пароля

o Поддержка неструктурированных дополнительных услуг o Регистрация/удаление услуги ввода CC

Управление службой коротких сообщений

o Услуга передачи информации маршрутизации для SMS o Передача SMS o Услуга представления отчета о состоянии доставки SM

o Услуга готовности для SMS o Услуга уведомления центра услуг o Услуга информирования центра услуг o Услуга передачи информации для SMS

Управление услугами определения местоположения (LCS)

o Услуга передачи информации маршрутизации для LCS o Услуга обеспечения местоположения абонента o Услуга представления отчета о местоположении абонента

Эксплуатация и техобслуживание o Услуги отслеживания абонентов o Другие услуги эксплуатации и техобслуживания

2.4.1.1 Интерфейсы, использующие протокол MAP

SGSN - HLR (интерфейс Gr):

Протокол MAP обеспечивает обмен информацией сигнализации с HLR, как определено в 3G TS 29.002, с расширением для GPRS см. 3G TS 23.060.

SGSN - EIR (интерфейс Gf):

Протокол MAP обеспечивает сигнализацию между SGSN и EIR, как описано в подразделе "Процедуры контроля идентификации" в 3G TS 23.060.

SGSN - SMS-GMSC или SMS-IWMSC (интерфейс Gd):

Протокол MAP обеспечивает сигнализацию между SGSN и SMS-GMSC или SMS-IWMSC, как описано в подразделе "Служба передачи коротких сообщений между двумя узлами" в 3G TS 23.060.

GGSN - HLR (интерфейс Gc):

Этот дополнительный тракт сигнализации позволяет GGSN обмениваться информацией сигнализации с HLR. Есть два альтернативных способа выполнения тракта сигнализации:

Если интерфейс SS7 устанавливается в GGSN, протокол MAP используется между GGSN и HLR

Если интерфейс SS7 не устанавливается в GGSN, любой GSN с интерфейсом SS7, установленным в той же PLMN, что и

GGSN, может использоваться в качестве преобразователя протоколов GTP в MAP, чтобы обеспечить сигнализацию между GGSN и HLR.

2.4.2 Плоскость управления GSN - GSN

Рис. 28 Плоскость управления для интерфейсов SGSN-GGSN и SGSN-SGSN.

GTP-C o Этот протокол туннелирует сообщения сигнализации между SGSN и GGSN (Gn), а так-же между SGSN в

магистральной сети (Gp). Протокол GTP-C используется для управления местоположением и MM и определяется в 3G TS 29.060.

UDP o Этот протокол переносит сообщения сигнализации между GSN.

2.4.3 SGSN - MSC/VLR

Рис. 29 Плоскость управления SGSN-MSC/VLR.

Прикладная подсистема+ системы базовых станций (BSSAP+) o Подмножество процедур BSSAP обеспечивает сигнализацию между SGSN и MSC/VLR, как описано в 3G TS 29.018.

2.4.4 Плоскость пользователей GSN - GSN

Рис. 30 Плоскость пользователей для интерфейсов SGSN-GGSN и SGSN-SGSN.

GTP-U o Этот протокол туннелирует пользовательские данные между SGSN и GGSN (Gn), а так-же между SGSN в

магистральной сети (Gp). Протокол GTP определяется в 3G TS 29.060. Протокол GTP-U определяется той же рекомендацией, что и уровень протоколов GTP-C, упомянутый в разделе 2.4.2 Однако для приложений плоскости управления (CTP-C) и плоскости пользователей (GTP-U) используются разные сообщения, определенные в рекомендации

UDP o Этот протокол переносит пользовательские данные между GSN.

Глава третья: Функциональные возможности сети UMTS В этой главе дан обзор сигнализации базового управления и межсетевого взаимодействия узлов.

В процессе работы UE, UTRAN и CN принимают множество состояний. Каждое состояние характеризуется уровнем активности, а, следовательно, и требованиями к ресурсам. В UMTS изменение требований к ресурсам обеспечивается динамическим распределением ресурсов. Это позволяет лучше использовать ресурсы, уменьшая взаимные влияния и продляя срок службы батарей в мобильном телефоне. Состояния также определяют поведение CN в отношении UE, например, завершение или отклонение входящего вызова в случае, если UE выключено, не занято или уже активно.

Набор элементарных процедур управляет изменениями состояния и распределением ресурсов при необходимости. Процедуры управления мобильностью (MM) и управления радио ресурсами (RRM), такие как передача обслуживания, позволяют UE перемещаться внутри сети без разрывов связи.

Одной из характеристик UMTS является то, что элементарные процедуры можно объединять разными способами с целью предоставления услуги. Технические параметры также позволяют выполнять одно и тоже несколькими способами. Помимо описания элементарных процедур MM и RRM используются примеры, в которых объясняются общие процедуры сигнализации для множества услуг. При рассмотрении функциональных возможностей выбран детальный уровень представления информации.

3.1 Состояния оборудования пользователя (UE) и сети

При включении оборудование пользователя (UE) UMTS вводится в режим IDLE (незанятый). Запускается механизм поиска ячейки (соты), отслеживающий диапазон частот UMTS для ячейки с помощью широковещательной информацией, соответствующей перечню допустимых PLMN. Когда подходящая ячейка найдена, UE размещается в этой ячейке и запрашивает первоначальный доступ к UTRAN, чтобы привязаться к сети и войти в состояние CONNECTED (подключен). После привязки UE становится известным/зарегистрированным в сети и может получить доступ к предлагаемым услугам. Этот режим работы также называется Camping on UTRAN Cell (размещение в ячейке UTRAN).

Многорежимные UE помимо сети UMTS способны работать в существующих сетях GSM/ GPRS. Когда сеть UMTS не доступна, UE может работать в ячейке GSM/GPRS. Этот режим работы также называется Camping on GSM/GPRS Cell (размещение в ячейке GSM/GPRS).

UE может также участвовать в межсистемных передачах обслуживания и обновлениях местоположения (LU).

Когда UE размещается в ячейке UTRAN, применяются следующие описания состояний.

3.1.1 Состояния управления мобильностью (MM) в режиме коммутации каналов (CS)

В режиме коммутации каналов UE и CN работают в трех состояниях, показанных ниже, подобных поведению в GSM.

Рис. 1 Состояния MM оборудования пользователя и базовой сети

Когда UE включается и выполняет прикрепление IMSI (IMSI Attach), оно переходит из состояния MM-DETACHED в состояние MM-CONNECTED, а затем после успешного завершения процесса прикрепления IMSI - в состояние MM-IDLE. В состоянии MM-IDLE оборудование пользователя регистрируется в CN с помощью LA (зона местоположения), но не регистрируется в UTRAN.

Когда выполняется вызов или обновление местоположения, UE переходит обратно в состояние MM-CONNECTED до завершения процесса установления соединения/транзакции.

Когда выполняется процесс открепления IMSI (IMSI Detach), состояние изменяется на MM-DETACHED. В состоянии MM-CONNECTED оборудование пользователя регистрируется в UTRAN с помощью ID (идентификатора) ячейки и в CN с помощью ID соединения Iu.

3.1.2 Состояния управления мобильностью в режиме коммутации пакетов (PMM)

В режиме коммутации пакетов UE и CN работают в трех состояниях, показанных ниже.

Рис. 2 Состояния PMM оборудования пользователя и базовой сети

Когда UE выполняет прикрепление GPRS, оно переходит из состояния PMM-DETACHED в состояние PMM-CONNECTED, а затем после успешного прикрепления GPRS и освобождения соединения сигнализации - в состояние PMM-IDLE. В состоянии PMM-IDLE оборудование пользователя регистрируется в CN с помощью RA (зона маршрутизации), но не регистрируется в UTRAN.

Когда запрашивается новая услуга или выполняется обновление зоны маршрутизации (RAU), UE переходит обратно в состояние PMM-CONNECTED до завершения предоставления услуги/транзакции. В состоянии PMM-

CONNECTED оборудование пользователя регистрируется в UTRAN с помощью ID ячейки и в CN с помощью ID соединения Iu.

Когда выполняется процесс открепления PS, состояние изменяется на PMM-DETACHED.

3.1.3 Состояния услуг управления радио ресурсами (RRC)

Рис. 3 Состояния RRC

В зависимости от типа соединения и скорости распространения UE может быть в одном из нескольких различных состояний. Это определяется состояниями RRC, управляемыми из RNC. В режиме Idle (незанятый) UE не имеет активных соединений. В режиме Connected (подключенный) UE может быть в одном из четырех состояний RRC:

Состояние Cell_FACH (канал прямого доступа) используется для организации связи по общим каналам с ограниченной

полосой пропускания, например, прикрепление IMSI или LU

Состояние Cell_DCH (выделенный канал) используется для организации связи по зарезервированным выделенным

каналам, подобным телефонному каналу и каналу передачи данных. В этом состоянии UTRAN будет выполнять передачи обслуживания для QoS CS и обновление ячейки для QoS PS.

Состояния Cell_PCH (пейджинговый канал) и URA_PCH используются, когда нет передачи данных. Оборудование пользователя только прослушивает пейджинговый канал, таким образом, минимизируя нагрузку батареи. В состоянии Cell_PCH

оборудование пользователя выполняет обновление ячеек, тогда как в состоянии URA_PCH оно выполняет менее частое обновление зоны регистрации в UTRAN (URA). Описание определения местоположений дается в разделе 3.3.3. Преимущество последнего состояния состоит в повышении сохранности мощности, а недостаток - в необходимости процесса пейджинга. Например, состояние URA_PCH предпочтительнее состояния Cell_PCH, когда UE перемещается с большой скоростью, чтобы минимизировать частоту процедур обновления местоположения.

3.1.4 Обзор состояний UE

Ниже приведен перечень состояний UE и RRC. Местоположение UE будет известно сети по изменению разрешения. В зависимости от фактического состояния UE оно будет регистрироваться в разных базах данных и с разной точностью. Основываясь на состоянии и типе активного соединения, либо UE, либо UTRAN будет выбирать, в какой ячейке разместиться. Описание определения местоположений приведено в разделе 3.3.3.

Обзор состояний UE

Состояние UE Состояние RRC

UE известно в

UE регистрируется в

Точность регистрации UE

Ячейка выбирается с помощью

PMM-DETACHED

- HLR IMSI, последняя LA/RA

-

PMM-IDLE LA/RA CN LA/RA UE, обновление LA/RA

PMM-CONNECTED

Cell_FACH Ячейке CN, UTRAN URA соединения Iu

UE, обновление ячейки

Cell_DCH Ячейке CN, UTRAN Ячейка соединения Iu

UE, обновление ячейки (PS) или передача обслуживания UTRAN (CS)

Cell_PCH Ячейке CN, UTRAN URA соединения Iu

UE, обновление ячейки

URA_PCH URA UTRAN URA UE, обновление URA

3.1.5 Состояния протокола пакетной передачи данных (PDP)

Подписка PS включает в себя подписку одного или более адресов PDP. Каждый адрес PDP описывается одним или более контекстов PDP в UE, SGSN и GGSN. Каждый контекст PDP существует независимо в одном из двух

состояний PDP. Состояние PDP показывает, разрешен перенос данных для данного адреса PDP или нет. Все контексты PDP абонента вытекают из одного и того же состояния PMM для IMSI данного абонента.

Рис. 5 Состояния PDP.

3.1.5.1 Состояние INACTIVE (неактивное)

В состоянии INACTIVE услуга передачи данных для определенного адреса PDP абонента не активна. Контекст PDP не содержит информации маршрутизации или размещения для обработки передачи данных PDP,

относящихся к данному адресу PDP. Данные не могут передаваться. В состоянии INACTIVE изменение местоположения UE не вызывает обновления для контекста PDP, даже если абоненту прикрепляется PS.

UE меняет состояние INACTIVE на состояние ACTIVE, начиная процедуру запроса услуги с помощью активизации контекста PDP.

3.1.5.2 Состояние ACTIVE (активное)

В состоянии ACTIVE контекст PDP для используемого адреса PDP активизируется в UE, SGSN и GGSN. Контекст

PDP содержит информацию размещения и маршрутизации для переноса PDU PDP для данного конкретного адреса PDP между UE и GGSN.

Активный контекст PDP для UE сменяет состояние на INACTIVE, начиная процедуру освобождения услуги с помощью деактивизации контекста PDP. Все активные контексты PDP для UE переходят в состояние INACTIVE, когда состояние PMM меняется на состояние IDLE или PMM-DETACHED.

3.2 Элементарные процедуры

Ресурсы сигнализации и транспортные ресурсы устанавливаются и освобождаются динамически по запросу, основанному на требуемом качестве обслуживания (QoS) для оптимального использования ресурсов. В UMTS разные службы с разным QoS будут совместно использовать радио ресурсы. Поэтому все процедуры обычно сводятся к выполнению соединения сигнализации и выполнению, модификации и освобождению RAB.

3.2.1 Пейджинг

Процедура пейджинга используется базовой сетью, чтобы указать UE на необходимость завершения транзакции, например, входящего вызова или передачи данных.

В UMTS используется два разных типа процедур пейджинга в зависимости от того, существует ли соединение в той же области CN или нет. Пейджинг типа I является "обычным" способом использования пейджинга. Он используется UE в режиме IDLE, чтобы создать соединение сигнализации для завершения новой транзакции.

Пейджинговое сообщение посылается в те LA/RA, где UE в последний раз представило отчет о своем местоположении. Пейджинг типа II используется, когда UE уже имеет соединение в одной области CN и должно быть выполнено другое соединение в той же области CN. Поскольку пейджинговое сообщение посылается в мобильный телефон только с активным соединением, оно посылается непосредственно в одно UE.

Когда UE является IMSI- и GPRS-прикрепляемым к сети, работающей в режиме I, MSC/VLR выполняют пейджинг для услуг коммутации каналов через SGSN.

Рис. 6 Процедура пейджинга CS в режиме Iu.

3.2.2 Выполнение соединения сигнализации

Чтобы выполнить соединение сигнализации от UE к CN, необходимо выполнить соединение RRC от UE к UTRAN (RNC) и соединение Iu от UTRAN к CN. Если требуется, отдельные соединения сигнализации выполняются от UE к каждому домену CN.

Процедура установления соединения RRC запускается UE, создающим соединение звена AAL2 между RRC и Узлом B, а затем выделенный физический канал W-CDMA между Узлом B и UE, а завершается использование этого комбинированного радиоканала сигнализации (S-RB) выполнением соединения RRC.

После выполнения соединения RRC выполняется процедура аргументации транзакции. Процедура аргументации

транзакции используется UE, чтобы показать базовой сети, какой тип транзакции запрашивается. Инициатором соединения Iu является UE, которое выполняет канал сигнализации Iu и соединение плоскости управления Iu.

Соединение сигнализации можно впоследствии использовать для прозрачной сигнализации NAS между UE и CN.

Рис. 7 Выполнение соединения сигнализации CS

3.2.3 Освобождение соединения сигнализации

Когда транзакция завершена, и соединение сигнализации больше не требуется, оно будет освобождено RNC.

Процедура освобождения начинается с освобождения соединения RRC, запускаемого с помощью выделенного физического канала W-CDMA и S-RB. Затем освобождение соединения плоскости управления Iu и канала сигнализации Iu завершает процесс освобождения.

Рис. 8 Освобождение соединения сигнализации.

3.2.4 Авторизация (проверка полномочий) и обеспечение секретности

Процедура авторизации выполняется для представления пользователю UMTS права на доступ в CN и наоборот. Процедура включает авторизацию USIM в UE.

Когда транзакция требует передачу зашифрованных данных, в базовой сети используется процедура обеспечения секретности для передачи параметров секретности (выбор алгоритма шифрования и синхронизация запуска шифрования или оба) в UE, которое в свою очередь подтверждает включение шифрования.

Рис. 9 Процедура аутентификации (проверки прав доступа) и обеспечения секретности

3.2.5 Запрос на обслуживание

Процедура запроса на обслуживание используется для согласования параметров QoS для запрашиваемой услуги и распределения ресурсов передачи данных. Параметры QoS согласовываются UE и CN по уже выполненному соединению сигнализации. Процедура сигнализации слегка отличается для транзакций с каждым из доменов CN. Настройка транзакции обычно включает распределение RAB, как показано на рисунке 3.10.

Рис. 10 Запрос услуг CS и распределение RAB.

Рис. 11 Запрос услуг PS и распределение RAB.

3.2.6 Завершение обслуживания

Процедура завершения обслуживания используется для освобождения всех ресурсов, связанных с прекращением предоставления определенной услуги, и может быть запущена CN или UE в зависимости от действия пользователя.

Очистка конкретной транзакции по завершению обслуживания будет включать в себя освобождение RAB и всех соединений, выполненных через DRNC. Очистка не влияет на другие соединения для других услуг. Каналы RAB для других услуг, а также соединение сигнализации остаются без изменения.

Рис. 12 Завершение обслуживания PS и освобождение RAB.

В случае прекращения предоставления всех услуг для очистки транзакций будет использоваться команда освобождения Iu. При этом будут освобождаться все радио ресурсы и соединения плоскости пользователей Iu, а также соединение сигнализации.

Рис. 13 Завершение обслуживания CS и освобождение Iu.

3.2.7 Назначение каналов радио доступа (RAB)

Канал радио доступа (RAB) назначается для переноса речевых сигналов (CS) и данных (PS) между CN и UE. Чтобы назначить RAB, требуется выполнить соединение плоскости пользователей Iu от CN к UTRAN и RB от UTRAN (RNC) к UE. RAB характеризуется параметрами, которые требуются в соответствии с запрашиваемым QoS.

Соединение плоскости пользователей Iu выполняется путем создания канала Iu, требующегося в зависимости от класса QoS. Для соединений CS требуется звено AAL2 между MSC и UTRAN, а для PS требуется соединение с туннелированием через AAL5 между SGSN и UTRAN.

Радиоканал (RB) выполняется путем создания соединения звена AAL2 между RNC и Узлом B, а затем выделенного физического канала WCDMA между Узлом B и UE.

Прежде чем организовать любой канал, RNC выполняет управление допуском. Управление допуском выполняется как оценка того, не повлияет ли новое соединение отрицательным образом на качественные показатели существующих соединений в секциях радиосвязи и наземных секциях.

Впоследствии RAB может использоваться для прозрачной передачи данных между UE и CN. Назначение RAB изменит состояние UE с Cell_FACH на Cell_DCH.

Рис. 14 Назначение RAB CS

Рис. 15 Назначение RAB PS

3.2.8 Освобождение каналов радио доступа (RAB)

Каналы радио доступа (RAB) освобождаются, когда не используются для сохранения ресурсов, даже в случае, когда транзакции не завершены. Например, услуга электронной почты остается в состоянии ACTIVE, даже при освобождении радио ресурсов и ресурсов плоскости пользователей. RAB будут повторно устанавливаться и освобождаться по запросу, когда должны передаваться данные.

Освобождение RAB для определенной транзакции не повлияет на другие соединения для других услуг. RAB для других услуг, а также соединение сигнализации останутся без изменения.

Рис. 16 Процедура освобождения RAB.

Для PS процедура освобождения позволяет сохранить активные контексты PDP, связанные с освобожденными RAB, без модификации в CN, а RAB можно позднее восстановить. При освобождении RAB состояние UE изменится с Cell_DCH на Cell_PCH или URA_PCH.

3.3 Управление мобильностью

3.3.1 Процедура прикрепления (Attach)

Чтобы получить доступ к услугам, UE должно сначала зарегистрироваться в сети путем выполнения процедуры прикрепления. Например, в процессе прикрепления к GPRS выполняется логическое звено между UE и SGSN, и UE становятся доступны услуги SMS посредством PS, пейджинга через SGSN и уведомления о входящих данных PS.

UE прикрепляется раздельно к каждому из доменов CN. Однако UE может выполнять комбинированные или раздельные процедуры прикрепления к GPRS или IMSI в зависимости от возможностей UE и сети, а также от текущего состояния соединения UE.

С помощью процедур прикрепления к GPRS выполняется только регистрация UE в SGSN, тогда как комбинированная процедура прикрепления к GPSR/IMSI позволяет зарегистрировать UE в SGSN для предоставления услуги (услуг) PS, а также в MSC для услуг CS.

Процедура прикрепления в действительности выполняется как процедура LU с установкой типа параметра на Attach. Процедура прикрепления IMSI используется только в случае повторной активизации UE в той же LA (тот же самый индикатор зоны расположения (LAI), транслируемый и сохраняемый в USIM), в которой пользовательское оборудование было зарегистрировано в последний раз.

Имейте в виду, что выполнение соединения сигнализации предшествует процедуре прикрепления, чтобы запросить соединение сигнализации, по которому можно передать сообщение прикрепления.

Рис. 17 Комбинированная процедура прикрепления GPRS/IMSI с LU

3.3.2 Процедура открепления (Detach)

Функция Detach используется при выключении UE или когда UE информирует сеть, что оно больше не хочет получать доступ к услугам, используя процедуру открепления от GPRS и/или IMSI. Подобным образом сеть информирует UE, что оно больше не получает доступ к базовым услугам SGSN/MSC.

Существуют различные типы процедуры открепления:

Открепление IMSI, помечающее UE как неактивное в домене CS CN

Открепление GPRS, помечающее UE как неактивное в домене PS CN

Комбинированное открепление GPRS/IMSI (только инициируемое UE), помечающее UE как неактивное в доменах CS и PS CN

Процедура открепления существует в 3-х различных версиях, определяющих инициатора процедуры, т.е. инициируемая UE, SGSN или HLR. Ниже на рисунке показана комбинированная процедура открепления GPRS/IMSI.

Рис. 18 Комбинированная процедура открепления GPRS/IMSI с LU

3.3.3 Процедуры управления местоположением

Рис. 19 LA, включающая RA и ячейки в пределах URA

3.3.3.1 Обновление местоположения (LU)

Зона местоположения (LA) определяется как группа (кластер) ячеек, в которых UE может перемещаться без выполнения LU в пределах домена CS CN.

Оборудование пользователя в состоянии MM-IDLE выполняет обновление LA, когда оно входит в новую LA, а также выполняет периодическое обновление LA, чтобы поддерживать регистрацию свежих данных о состоянии UE в VLR и HLR.

Обновление LA является обновлением LA либо внутри MSC, либо между MSC. При выполнении обновления внутри MSC центр коммутации подвижной связи будет информировать HLR о новом местоположении UE. При

выполнении обновления LA между MSC нет необходимости информировать HLR. Периодическое обновление LA всегда является обновлением LA внутри MSC.

3.3.3.2 Процедура обновления зоны маршрутизации (RA)

Зона маршрутизации (RA) определяется как группа ячеек, в которых UE может перемещаться без выполнения

обновлений местоположения маршрутизации в пределах домена PS CN. Одна или более RA может существовать в пределах LA, но RA не может существовать более чем в одной LA.

UE в состоянии PMM-IDLE выполняет обновление RA, когда оно входит в новую RA, а так-же выполняет периодическое обновление RA, чтобы поддержать регистрацию свежих данных о состоянии UE в SGSN и GGSN.

Обновление RA является обновлением RA либо внутри SGSN, либо между SGSN. При выполнении обновления RA внутри SGSN, узел поддержки SGSN информирует GGSN и HLR о новом местоположении UE. При выполнении обновления RA между SGSN нет необходимости информировать GGSN и HLR. Периодическое обновление RA всегда является обновлением RA внутри SGSN.

Если сеть поддерживает соединение Gs между SGSN и MSC, UE, которое прикрепляется как к GPRS, так и к IMSI, будет выполнять комбинированные процедуры обновления RA/LA.

Рис. 20 Процедура LA/RAU в UMTS

3.3.3.3 Обновление зоны регистрации UMTS (URA)

Зона регистрации UMTS (URA) включает множество ячеек, принадлежащих одному или более RNC, где UE может перемещаться без выполнения обновлений URA. URA используется для регистрации UE в UTRAN, а также используется для MM и RRM, обрабатываемых UTRAN.

UE выполняет обновление URA, когда входит в новую URA, а также выполняет периодическое обновление URA, чтобы поддерживать регистрацию свежих данных о состоянии UE в UTRAN. URA известна только в пределах UTRAN.

Рис. 21 Обновление зоны регистрации UMTS

3.3.3.4 Обновление ячейки

В процессе транзакции RNC необходимо знать местоположение UE с точностью до ячейки. Вследствие прерывистости соединения PS эта информация может быть неточной, если UE переместился в момент возобновления передачи. В этом случае обновление ячейки выполняется UE.

Обновление ячейки также используется UE в начале новой транзакции, для периодического обновления ячеек и в качестве отклика на пейджинг PS тип I.

Рис. 22 Обновление ячеек

3.4 Управление радиоресурсами (RRM)

Когда UE имеет активное соединение с UTRAN, оно постоянно выполняет измерение на радио соединении и посылает отчет в SRNC. Когда UE перемещается от SRNC в направлении к DRNS, SRNC решает выполнить процедуру передачи обслуживания, основываясь на данных принятых отчетов об измерениях.

3.4.1 Гибкие процедуры передачи обслуживания

Гибкая процедура передачи обслуживания - это передача обслуживания радио ресурсов внутри в UTRAN между двумя Узлами B с одной и той же частотой.

Это, в основном, модификация RAB с использованием процедуры переконфигурирования/ настройки радио звена и удаления радио звена.

Рис. 23 Гибкая передача обслуживания. Добавление и удаление радио ресурсов при перемещении между

соединенными RNC. Основываясь на данных отчетов об измерении, SRNC решает, что соединение должны быть передано в другую ячейку под управление другого RNC. Затем выполняется новое соединение RRC через интерфейс Iur с DRNC и дополнительно с новым Узлом B. Во время гибкой передачи обслуживания SRNC будет вести передачу только по одному каналу, но прослушивать несколько каналов, либо непосредственно управляемых SRNC, либо DRNC. Сигнал будет объединяться в SRNC.

Когда отчеты об измерениях, получаемые от движущегося UE, показывают, что старое радио соединение больше не действительно, SRNC удаляет предыдущее радио соединение.

Рис. 24 Гибкая передача обслуживания

3.4.1.1 Более гибкая передача обслуживания

Более гибкая передача обслуживания - это добавление или удаление радио ресурсов из активного набора в пределах того же Узла B. Узел B будет передавать по одному каналу, в то же время прослушивая более одного канала. Сигнал будет объединяться в Узле B.

3.4.2 Жесткая передача обслуживания

Жесткая передача обслуживания - это физическое переконфигурирование радио звена. Она может происходить

внутри в UMTS, если UE перемещается от одного SRNC к другому через CN, т.е. два RNC не взаимодействуют через интерфейс Iur. Это также происходит, когда UE перемещается из одной технологии радио доступа (RAT) в другую, например, из GSM в UMTS. Во время жесткой передачи обслуживания не будет отключения в передаче данных или речевого сигнала.

Несколько типов жесткой передачи обслуживания можно разделить на жесткую передачу обслуживания внутри RAT и между RAT.

3.4.2.1 Жесткая передача обслуживания внутри RAT

Жесткая передача обслуживания внутри RAT выполняется внутри одной технологии радио доступа, например, UTRAN. Разница между жесткой и гибкой передачей обслуживания состоит в том, что при жесткой передаче

обслуживания происходит физическое изменение в частотных соединениях или изменение в режиме между TDD (дуплексный режим с временным разделением) и FDD (дуплексный режим с частотным разделением) и наоборот или замена ячейки без поддержки макро разнесения т.е. передача обслуживания от одного SRNC другому.

При передаче обслуживания от одного SRNC другому привлекается CN, а, следовательно, перенос интерфейса Iu. Этот тип передачи обслуживания известен как перенос подсистемы обслуживающей сети радиосвязи (SRNS) и используется для переключения SRNC.

Рис. 25 До и после жесткой передачи обслуживания/переноса SRNS и RAU.

В процессе жесткой передачи обслуживания выполняется переконфигурирование физического канала, а также перенос соединения Iu.

Основываясь на данных отчетов об измерении, SRNC решает, что соединение должно быть передано в другую ячейку под управление другого RNS. Затем запускается перенос соединения Iu в другой RNS с использованием CN. Выполняется новый физический канал, и UE выполняет переконфигурирование физического канала, старое соединение Iu и радио звено освобождаются.

Рис. 26 Жесткая передача обслуживания и перенос SRNS.

3.4.2.2 Жесткая передача обслуживания между RAT

Это передача обслуживания между разными типами сетей радио доступа (RAN). В домене CS это означает переход из GSM в UMTS и из UMTS в GSM, а в домене PS - из GPRS в UMTS и из UMTS в GPRS. В случае домена PS это называется перевыбором ячейки, а не передачей обслуживания.

3.4.2.2.1 Передача обслуживания из UMTS в GSM

Рис. 27 Передача обслуживания из UMTS в GSM.

UTRAN является инициатором передачи обслуживания из UMTS в GSM, основываясь на данных отчетов об измерении, полученных от UE.

SRNC посылает сообщение RELOCATION REQUIRED (запрос на перенос) в MSC

MSC делает запрос на передачу обслуживания HANDOVER REQUEST в BSS GSM.

BSS GSM в ответ посылает сообщение HANDOVER REQUEST ACKNOWLEDGE (подтверждение запроса на передачу

обслуживания), если имеются ресурсы

MSC посылает сообщение RELOCATION COMMAND (команда переноса) в SRNC, который сообщает UE о передаче обслуживания в GSM

BSS GSM посылает сообщение HANDOVER DETECT (обнаружение передачи обслуживания) после того, как UE представляет

доступ на передачу обслуживания

Когда UE сообщает, что передача обслуживания завершена, BSS GSM посылает сообщение HANDOVER COMPLETE (передача обслуживания завершена) в MSC, который освобождает соединение Iu

3.4.2.2.2 Перенос ячейки из UMTS в GPRS

Рис. 28 Перенос ячейки из UMTS в GPRS.

В этом случае UE является инициатором переноса ячейки:

UE получает информацию системы о соседних ячейках от UTRAN, настраивает соединение с BSS GSM/GPRS и освобождает

ресурсы UTRAN

Затем он выполняет ROUTING AREA UPDATE REQUEST (Запрос на обновление зоны маршрутизации) в SGSN

SGSN посылает SRNS CONTEXT REQUEST (запрос контекста SRNS), чтобы получить информацию о пакетах, включая порядковые номера для синхронизации от SRNC

SRNC откликается сообщением SRNS CONTEXT RESPONSE (отклик на запрос контекста), содержащим соответствующую

информацию

Режим обеспечения секретности настраивается в сети GSM/GPRS, и SGSN просит SRNC передать все буферизованные

данные с помощью команды SRNS FORWARD DATA COMMAND (команда передачи данных SRNS)

SRNC направляет данные и освобождает соединение Iu

SGSN завершает процедуру переноса ячейки путем передачи сообщений ROUTING AREA UPDATE ACCEPT (обновление зоны маршрутизации принято) и COMPLETE (завершение)

3.4.3 Контроль уровня мощности сигнала

В UMTS все UE передают сигналы в одном и том же частотном диапазоне. В FDD оборудование пользователя даже принимает в том же частотном диапазоне. Чтобы исключить возможность экранирования (маскирования) удаленного UE сигналом близко расположенного UE, выходной сигнал от каждого UE управляется таким образом, чтобы мощность принимаемого сигнала на Узле B была постоянной ото всех UE.

Далее приводится описание процедуры контроля уровня мощности для FDD:

Поскольку все UE будут создавать определенный уровень помех, только определенному числу UE разрешено быть активными в одно и тоже время, чтобы гарантировать обеспечение допустимого отношения сигнал/помеха (SIR). SIR часто называют отношением несущей/помехе (C/I). Чтобы максимизировать количество UE в сети, необходимо контролировать величину SIR каждого соединения и даже более низкий уровень мощности выходного сигнала, как только новые UE вводятся в сети. Узел B уведомляет все UE в своей зоне о требуемой величине SIR, передавая этот параметр как часть широковещательной информации ячейки.

3.4.3.1 Контроль уровня мощности открытой петли

Прежде чем начать передачу пакета доступа, UE должно вычислить требуемую величину мощности выходного сигнала (Pout). Эту величину можно определить из величины затухания тракта между Узлом B и UE и требуемого значения SIR для Узла B. Узел B транслирует информацию о своем Pout и SIR. Затухание тракта можно вычислить, сравнивая уровень мощности принимаемого сигнала нисходящего потока с Pout Узла B.

3.4.3.2 Контроль уровня мощности по внешней петле

Контроль уровня мощности по внешней петли используется для регулирования выходного значения SIR, используемого процедурой контроля уровня мощности по внутренней петле независимо для каждого соединения, основываясь на требованиях QoS для соединения.

3.4.3.2 Контроль уровня мощности по внутренней петле

Контроль уровня мощности по внутренней петле используется для динамической регулировки уровня мощности выходного сигнала активного канала, чтобы обеспечить величину SIR принимаемого сигнала для заданного приемника SIR. Узел B и UE измеряют уровень мощности принимаемого сигнала и общую величину помех в принимаемом сигнале. Основываясь на этих данных, посылаются команды управления мощностью передаваемого сигнала (TPC) вверх и вниз по линии (в восходящем и нисходящем потоке) 1500 раз в секунду, чтобы рассчитать помехи ближнего-дальнего конца, а также замирание мульти-тракта (multi-path fading).

3.5 Пример услуги CS: входящий телефонный вызов для мобильной станции (MT)

В примере, показанном на рисунке 3.29, UE включается, выполняет процедуру прикрепления IMSI и входит в состояние MM-IDLE. UE принимает входящий вызов и откликается на пейджинг путем установки соединения сигнализации CS с MSC.

UE передает запрос на обслуживание CS в MSC, который начинает процедуры аутентификации и обеспечения секретности до распределения RAB.

После транзакции (диалога) RAB и соединение сигнализации CS освобождается.

Рис. 29 Услуга CS: входящий телефонный вызов.

3.6 Пример услуги PS: соединение передачи данных MT (интерактивное)

В примере PS оборудование пользователя выполняет прикрепление IMSI PS и входит в состояние PMM-IDLE. SGSN принимает нисходящий PDU и посылает пейджинг по существующему соединению RRC, как пейджинг типа II от UTRAN к UE.

UE выполняет обновление ячейки, реализует новое соединение сигнализации PS с SGSN, передает запрос на

обслуживание с активизацией контекста PDP и распределением RAB и принимает разрешение на активизацию контекста PDP. После завершения передачи данных услуга освобождается путем деактивизации контекста PDP и освобождения RAB.

В конце UE выполняет открепление PS путем освобождения соединения сигнализации PS.

Рис. 30 Услуга PS: соединение передачи данных MT (интерактивное).

Глава четвертая: Обеспечение секретности и шифрование в UMTS

4.1 Секретность

Обеспечение секретности всегда было важным вопросом в телефонных системах подвижной связи.

Пользователи хотят конфиденциальности и не желают, чтобы кто-либо подслушивал их разговоры, в то же время операторы хотят предотвратить случаи мошенничества и других действий, которые влияют на их доходы.

Это вынуждает принимать специальные меры предосторожности при передаче данных по воздуху в сети доступа. Однако, поскольку для предоставления пользователю услуги могут использоваться разные подсистемы (как в случае услуг, базирующихся на определении местоположения), конфиденциальная информация может передаваться между разными подсистемами/сетями, повышая уязвимость данных.

Обеспечение секретности UMTS базируется на механизмах, разработанных для сетей 2G. Основные функции обеспечения секретности:

Аутентификация (проверка прав доступа) пользователя

Шифрование данных для передачи по радио интерфейсу

Временные идентификации

Однако в системе UMTS есть важные изменения, например:

Порядковый номер гарантирует, что мобильная станция может идентифицировать сеть, чтобы отражать "атаки фальшивых

базовых станций"

Более длинный "ключ" обеспечивает более строгие алгоритмы для обеспечения целостности и шифрования

Включены механизмы поддержки секретности внутри сети и между сетями

Секретность базируется на CN вместо BSS (как в 2G). Поэтому линии защищены от UE до CN

Механизмы обеспечения целостности для идентификации терминала (IMEI) были разработаны с самого начала - IMEI был введен в сетях 2G позднее

Работа по обеспечению секретности UMTS ведется в 3GPP и существуют разные подходы к уровню секретности, который следует применять. Одно предложение - шифрование должно защищать практически все интерфейсы

(сигнализации и пользовательских данных). Другое предложение - шифровать только важные пользовательские данные (например, ключи шифрования) в процессе роуминга между разными сетями.

На рисунке ниже представлена архитектура обеспечения секретности в сетях 3G, как определено для версии 4.

Рис. 60 Обзор архитектуры обеспечения секретности в 4-й версии

Определено пять функциональных групп обеспечения секретности. Каждая из этих функциональных групп соответствует определенным угрозам и выполняет определенные нормы по безопасности:

Защита доступа к сети (I): средство защиты доступа, обеспечивающее пользователям конфиденциальный доступ к услугам

3G, и которое в частности защищает от вторжений на линии (радио) доступа. Примеры функциональных возможностей группы I: o Защита от подслушивания для получения информации о номере IMSI o Аутентификация пользователей и сети o Конфиденциальность соглашения о шифрах

Защита домена сети (II): средство защиты, позволяющее узлам в домене провайдера конфиденциально обмениваться

данными сигнализации, и защищающее от вторжений в сети радиосвязи. Примеры функциональных возможностей группы II: o Сбор информации о мошенничестве

Защита домена пользователей (III): средство защиты, обеспечивающее безопасный доступ к UE. Примеры функциональных

возможностей группы III: o Аутентификация пользователь-USIM (например, PIN-код)

Защита домена приложений (IV): средство защиты, позволяющее приложениям в домене пользователя и провайдера

конфиденциально обмениваться информацией. Примеры функциональных возможностей группы IV: o Конфиденциальный обмен сообщениями между USIM и сетью

Видимость и конфигурирование защиты (V): функциональная возможность, позволяющая пользователю выяснить, функционирует ли средство защиты и будет ли использование и предоставление услуг зависеть от функции обеспечения секретности

Принципы регистрации и организации соединения в пределах сети UMTS с доменом услуг CS и доменом услуг PS эквиваленты GSM/GPRS - (временная) идентификация пользователя, аутентификация и ключевое соглашение - которые имеют место независимо в каждом домене услуг. Трафик плоскости пользователей будет шифроваться с

использованием ключа шифрования (CK), принятого для соответствующего домена услуг, тогда как для данных плоскости управления будет выполняться шифрование и защита целостности с помощью ключей шифрования и обеспечения целостности одного любого домена услуг.

4.2 Шифрование

4.2.1 Универсальная наземная сеть радио доступа (UTRAN)

В UTRAN может шифроваться информация, передаваемая между UE и RNC. Это выполняется либо на уровне MAC, либо на уровне RLC протоколов. От CN к RAN передается CK, который после аутентификации совместно используется CN и UE. Затем RNC может активизировать шифрование.

4.2.2 Базовая сеть (CN)

В версии R99 шифрование определялось только для сети доступа (UTRAN). В последующих версиях шифрование также предусматривается в CN. Для этого в настоящее время определяется два метода: MAPsec и IPsec. MAPsec, определяемый для версии 4, является протоколом, используемым для шифрования информации плоскости управления (сигнализации), т.е. операции MAP. IPsec, определяемый для версии 5, является протоколом, используемым для шифрования плоскости пользователей, т.е. данных IP. В дополнение к протоколам шифрования необходимы новые сетевые элементы - Центры административного управления ключами (KAC) и шлюзы обеспечения секретности (SEG) - обеспечивающие перенос ключей шифрования между сетями (см. рисунок 4.2).

Рис. 61 Обеспечение секретности между сетями.

4.2.2.1 IPsec

Плоскость управления сети UMTS подразделяется на домены секретности, которые обычно совпадают с границами оператора. Граница между доменами секретности защищается SEG. Шлюзы SEG отвечают за

осуществление политики секретности в домене по отношению к другим SEG в домене секретности получателя. Сетевой оператор может иметь несколько SEG в сети для целей резервирования или производительности. Обеспечение секретности доменов сети UMTS не распространяется на плоскость пользователей и, следовательно, домены секретности и связанные SEG по отношению к другим доменам не включают Gi-интерфейс плоскости пользователей по направлению к другим сетям IP.

В архитектуре секретности доменов сети UMTS (NDS) управление ключом и распределение ключей между SEG

выполняется с помощью обмена ключами в протоколе Интернет (IKE). Основная цель IKE - согласование, выполнение и обслуживание Ассоциаций Секретности (SA) между частями, требующими защищенные соединения. Концепция SA является центральной в IPsec и IKE. SA определяет, какой протокол должен использоваться, режим SA и оконечные точки SA.

В NDS UMTS протокол обеспечения секретности IPsec должен всегда быть инкапсулированной загрузкой

обеспечения секретности (ESP), а режим SA всегда должен быть режимом с туннелированием. В NDS дополнительно требуется, чтобы использовалась защита целостности/аутентификация сообщений вместе с защитой anti-replay (защита от копирования информации).

NDS/IP предоставляют следующие услуги обеспечения секретности:

Целостность данных

Аутентификация источника данных

Защита от копирования информации

Конфиденциальность (дополнительно)

Ограниченная защита от анализа потока трафика в случае применения конфиденциальности

4.2.2.2 MAPsec

MAPsec обеспечивает секретность для протокола MAP на прикладном уровне. Это выполняется путем добавления заголовка секретности к операциям MAP. MAPsec не зависит от используемых сетевых и транспортных протоколов.

Прежде чем применить защиту, выполняется SA между вовлеченными сетевыми элементами MAP. SA определяет ключи, алгоритмы, профили защиты и т.д., которые должны использоваться для защиты сигнализации MAP. Необходимость в MAPSA между узлами согласовывается соответствующими сетевыми операторами. Согласованная SA будет действовать по всей PLMN и распределяться по всем сетевым элементам, которые обеспечивают секретность прикладного уровня MAP в пределах сети PLMN. Однако автоматическое управление

ключами и распределение ключей (для настройки SA) не является частью сети 4-й версии. Поэтому эти операции должны выполняться другими средствами (см. 3GPP TS 33.200 Приложение A).

MAPsec предусматривает три разных режима защиты:

Режим защиты 0: без защиты

Режим защиты 1: целостность, достоверность

Режим защиты 2: конфиденциальность, целостность и достоверность (шифрование)

Глава пятая: Качество обслуживания (QoS) в подвижной связи

5.1 Введение

Для операторов IP-сетей подвижной связи возможность добиться успеха состоит в том, что-бы сосредоточить внимание не на скорости передачи или самой лучшей технологии, а на создании пакета новейших услуг и предоставлении их с высоким качеством. Сети IP подвижной связи предлагают огромный потенциал для новейших услуг, но в тоже время это самая сложная среда для достижения высоких показателей QoS.

Для предоставления приложений и услуг на базе протоколов IP операторы сетей подвижной связи должны

разработать сети радиосвязи на базе IP, используя технологии радио доступа и базовые сети с коммутацией пакетов. Сети IP проводной связи и подвижной радиосвязи - это два фундаментально разных типа сетей, и для них требуются разные стратегии для обеспечения QoS. Чтобы достигнуть QoS для сквозного соединения, должен быть учтен участок между проводной и беспроводной сетью.

Сети радио доступа имеют ограниченную пропускную способность, которая должна быть разделена между

пользователями. Наряду с обеспечением мобильности пользователей, это приводит к чрезвычайно изменчивым уровням качества. Методы обеспечения QoS для подвижной связи должны гарантировать справедливый доступ к ограниченной полосе частот радио сигналов и использовать метод управления мобильностью для оптимизации передачи данных IP по сети подвижной связи. В IP-сетях на линиях проводной связи механизмы обеспечения QoS имеют дело, в основном, с готовностью полосы пропускания и обработкой трафика по приоритетам при обслуживании случайного трафика с часто повторяющимися пачками данных.

Рис. 62 Сегменты QoS.

Как показано на рисунке выше для обеспечения QoS для сквозного соединения требуется QoS на уровне межсетевого взаимодействия между сетью подвижной связи и сетью Интернет на базе протоколов IP.

5.2 Что такое качество обслуживания (QoS)?

Качество обслуживания является ключевым параметром для будущих IP-сетей подвижной связи. Однако QoS также субъективно зависит от ожиданий отдельных пользователей. Так как же можно оценить QoS? Параметры QoS пытаются оценивать опытным путем, основываясь на результатах измерений возможностей сети в предоставлении конкретных услуг, как описано, например, в IETF RFC 1224, RFC 2212 и RFC 2544 для IP. К данным, полученным опытным путем, относится качество сеанса и время отклика сети, а также общая готовность услуги и сети.

Качество сеанса оценивается по:

Величине фазового дрожания, т.е. изменению задержки в сети

Пропускной способности, т.е. скорости, с которой пакеты данных могут передаваться без потери

Время отклика оценивается по:

Времени передачи при двойном прохождении (RTT), т.е. промежутка времени от момента передачи пакета до момента

приема подтверждения

Времени задержки однонаправленного сквозного соединения, также называемой временем запаздывания (latency)

Пропускной способности

Готовность и надежность оценивается по:

Возможности получения доступа к ресурсам сети или (коэффициенту использования)

Результатам контроля уровня обслуживания 24/7

Основываясь на контрольных результатах для этих параметров, можно спроектировать QoS в сети и использовать в качестве эталона во время эксплуатации для получения реальных рабочих показателей сети. В сетях подвижной связи критичным фактором для всех параметров будет радио звено и мобильность пользователей.

5.3 Механизмы обеспечения QoS

Чтобы обеспечить QoS для сквозного соединения, требуются гарантированные уровни обслуживания в пунктах доступа и на магистральной линии. Чтобы обеспечить QoS сквозного соединения, которое охватывает беспроводные и наземные IP-сети, каждый элемент в тракте передачи данных должен соответствовать соглашению о трафике. Как показано на Рисунке 5.1, для сети подвижной связи требуется три механизма обеспечения QoS:

QoS сети подвижной связи

Межсетевое взаимодействие QoS

QoS стационарной (проводной) сети

Из трех элементов значительно труднее добиться QoS в сети доступа подвижной связи, чем в высокоскоростных базовых сетях. Среде радиосвязи в отличие от стационарных (проводных) сетей свойственны более высокие

коэффициенты ошибок, более значительные задержки и более ограниченные ресурсы доступа. Многие методы (например, кодирование), используемые в пределах UTRAN для минимизации коэффициента ошибок, приводят к увеличению задержки сквозного соединения. В то же время ограничения доступной пропускной способности часто приводят к перегрузке. Механизмы обеспечения QoS фокусируются на предоставлении равноправного доступа к имеющимся ресурсам с целью устранения перегрузки. Большой проблемой также является соединение сети подвижной связи и базовой сети IP (интерфейс Gi в GPRS/UMTS). Операторы должны преобразовать классы обслуживания сети на базе протоколов IP (или специфических приложений IP) в классы обслуживания QoS сети радиосвязи, чтобы гарантировать обеспечение QoS в сетях доступа.

5.3.1 Архитектура QoS UMTS

Чтобы гарантировать QoS для сети подвижной связи в UMTS, была определена архитектура услуг QoS, основанная на иерархии служб переноса. Заданное QoS транслируется в службы переноса с четко определенными характеристиками, которые должны быть настроены от источника до получателя. Трафик должен переносить разные службы переноса по сетям на пути от источника к получателю.

Сквозная услуга, используемая мобильным терминалом, будет реализовываться с помощью нескольких разных служб переноса, как показано на Рисунке 5.2: локальная служба переноса оконечного оборудования (TE)/мобильного терминала (MT), служба переноса UMTS и внешняя служба переноса, например, Интернет. Важно иметь в виду, что для обеспечения сквозной услуги требуется трансляция/сопоставление с внешними услугами, например, с Интернетом. Каждая служба переноса предлагает индивидуальные рабочие

характеристики, основанные на услугах, предоставляемых нижними уровнями (например, ATM или IP). Например, подсистема UMTS сети осуществляет QoS, базируясь на услуге RAB и службах переноса CN, которые опять используют радиоинтерфейс или IP/ATM в качестве услуг нижнего уровня.

Когда пользователь запрашивает услугу с определенным качеством, например, во время процедуры активизации контекста PDP, описанной в разделе 3.6, приложение согласовывает через CN услугу RAB с определенными атрибутами. Таким способом UMTS позволяет пользователю согласовать характеристики

носителя, которые наиболее подходят для переноса информации. Кроме того, можно изменить свойства носителя, используя процедуру повторного согласования во время действия активного соединения, например, в случае передачи обслуживания может понадобиться обработка функции мобильности абонента.

Рис. 63 Архитектура QoS UMTS.

Услуга RAB выполняется с помощью услуги RB и службы переноса интерфейса Iu. Услуга RB обрабатывает все аспекты средств передачи данных по радиоинтерфейсу и выбирает атрибуты QoS сеанса в процессе активизации контекста PDP следующим образом.

Атрибуты QoS и их использование.

Атрибут QoS Использование

Максимальная скорость передачи битов

Скорость передачи, с которой данные доставляются пользователю/от пользователя, позволяет определить схемы кодирования

Порядок доставки Требует ли приложение данные в правильной последовательности, например, требование буферизации?

Максимальный размер сервисного блока данных (SDU)

Размер SDU в октетах. Используется для управления доступом и определения стратегии доступа

Информация о формате SDU Знание размера SDU позволяет лучше использовать службу переноса

Коэффициент ошибок SDU Распределение протоколов, алгоритмов и схем коррекции ошибок в UTRAN

Остаточный коэффициент ошибок по битам

Распределение протоколов, алгоритмов и схем коррекции ошибок в сети радиосвязи

Доставка ошибочных SDU Решает, будут ли доставляться ошибочные SDU

Задержка при переносе Обеспечивает допустимое значение времени задержки (в мс) для приложения

Гарантированная скорость передачи битов

Используется для обеспечения распределения ресурсов и управления доступом

Приоритет обработки трафика Относительная значимость разных SDU. Может использоваться вместо абсолютной гарантии

Приоритет распределения/ сохранения

Используется сетевыми элементами (не мобильными терминалами) для распределения ресурсов между каналами с высоким приоритетом

Служба переноса Iu вместе со службой переноса физического уровня обеспечивают средства переноса данных между UTRAN и CN. Это дополнительная возможность оператора для использования IP или ATM и связанных возможностей QoS службы переноса Iu. Для служб переноса интерфейса Iu, базирующихся на протоколах IP, должны использоваться дифференцированные услуги, определенные в IETF. Если оператор выбрал ATM-SVC в качестве внутреннего выделенного транспортного канала, взаимодействие с сетями на базе IP будет основано на дифференцированных услугах. Оператор будет управлять процессом преобразования классов QoS UMTS в кодовые точки Diffserv.

Служба переноса CN управляет магистральной сетью UMTS, чтобы выполнить оговоренную соглашением службу переноса UMTS. Это дополнительная возможность оператора, чтобы решить, какие используются возможности QoS на уровне IP или возможности QoS на уровне ATM. Для магистральной сети на базе IP должны использоваться дифференцированные услуги, определенные в IETF. Если оператор выбрал ATM-SVC в качестве внутреннего выделенного транспортного канала, взаимодействие с магистральными сетями на базе IP будет основано на дифференцированных услугах. Оператор будет управлять процессом преобразования классов QoS UMTS в кодовые точки Diffserv.

5.3.2 Классы QoS UMTS

Чтобы обеспечить дифференцирование потоков трафика в сети, было определено четыре различных класса услуг RAB связанных приложений: разговорный, потоковый, интерактивный и фоновый. Каждый класс обслуживания предназначен для переноса потоков трафика различных типов приложений. Речевой сигнал и

видео - примеры разговорных услуг, однонаправленное потоковое аудио и видео - потоковые услуги, web-браузер - типичная интерактивная услуга, тогда как электронная почта и перенос файлов - фоновые услуги.

На рисунке ниже показано как разные услуги используют разные классы трафика для выполнения требуемого QoS.

Рис. 64 Классы трафика, используемые для достижения требуемого QoS.

Основным отличительным фактором между этими классами является то, насколько трафик чувствителен к задержкам. Разговорный класс предназначен для трафика, который очень чувствителен к задержкам, тогда как фоновый класс наименее чувствителен к ним. Далее в таблице проводится обзор четырех классов и атрибутов QoS, связанных с каждым классом.

Классы QoS UMTS

Класс трафика Разговорный класс Потоковый класс Интерактивный класс

Фоновый

Фундаментальные характеристики

Сохранение временного соотношения (изменение) между

информационными элементами потока

Диалоговая структура (точная и малая величина задержки, основанная на человеческом восприятии)

Сохранение временного соотношения (изменение) между информационными

элементами потока

Стационарный и непрерывный поток

Допускает фазовое

дрожание (буферизация)

Обычно ассиметричный

Запрос образца отклика

Сохранение

содержимого загрузки

Транзакция

Пример применения Речь Потоковое видео Web-браузер Фоновая загрузка электронной почты

Максимальная скорость передачи (кбит/с)

< 2 0481 2 < 2 0481 2 < 2 048 - заголовок2

< 2 048 - заголовок2 3

Порядок доставки Да/нет Да/нет Да/нет Да/нет

Максимальный размер SDU (октетов)

<= 1500 или 15024 <= 1500 или 15024 <= 1500 или 15024 <= 1500 или 15024

Информация о формате SDU

5 5

Доставка ошибочных SDU

Да/Нет/-6 Да/Нет/-6 Да/Нет/-6 Да/Нет/-6

Остаточный BER 5x10-2, 10-2, 5x10-3, 10-3, 10-4, 10-6

5x10-2, 10-2, 5x10-3, 10-3, 10-

4, 10-6 5x10-2, 10-2, 5x10-3, 10-3, 10-4, 10-6

5x10-2, 10-2, 5x10-3, 10-3, 10-

4, 10-6

Коэффициент ошибок SDU

10-2, 7x10-3, 10-3, 10-4, 10-5 10-2, 7x10-3, 10-3, 10-4, 10-5 10-2, 7x10-3, 10-3, 10-4, 10-5 7

10-2, 7x10-3, 10-

3, 10-4, 10-5 7

Задержка при переносе (мс)

максимальное значение 100

максимальное значение 250

Гарантированная скорость передачи (кбит/с)

< 2 0481 2 < 2 0481 2

Приоритет обработки трафика

1, 2, 38

Приоритет распределения/ хранения

1, 2, 38 1, 2, 38 1, 2, 38 1, 2, 38

1 - Скорость передачи 2048 кбит/с требует функционирования UTRAN в прозрачном режиме протоко-ла RLC, в этом случае заголовок протоколов 2-го уровня не принимается в расчет

2 - Должна быть изучена степень детализации атрибутов скорости передачи. Хотя сеть UMTS имеет возможность поддерживать большой набор разных величин скорости передачи, количество воз-можных значений должно быть ограничено, чтобы не увеличивать сложность терминалов, функций оплаты и взаимодействия и др. Точный перечень поддерживаемых значений должен быть опреде-лен вместе с S1, N1, N3 и R2

3 - Должно быть оценено влияние протоколов 2-го уровня на максимальной скорости передачи в непрозрачном режиме протоколов RLC

4 - В случае типа PDP=PPP максимальный размер SDU составляет 1,502 октета. В других случаях максимальный размер SDU = 1,500 октетов

5 - Определение возможных значений точных размеров SDU, для которых UTRAN может поддержи-вать прозрачный режим протокола RLC, является задачей RAN WG3

6 - Если Доставка ошибочных SDU установлено на 'Да', на стороне MT/TE канала UMTS может обес-печиваться только индикация ошибок. На стороне шлюза CN индикация ошибок не может обеспе-чиваться за пределами сети UMTS версии R99

7 - Значения получаются из длин CRC 8, 16 и 24 битов на 1-м уровне

8 - Число уровней приоритета должно быть проанализировано дополнительно S1, N1 и N3

Глава шестая: Тестирование в сети UMTS

Тестирование и измерение является важным инструментом эффективной эксплуатации сис-тем, особенно таких сложных как UMTS. Тестирование и измерение - это ключ к оптималь-ному использованию ресурсов. Тестирование и измерение - это быстрый путь получения де-тальной информации по коммерческим показателям.

Никто не сможет выйти на рынок в условиях высокой конкуренции без предоставления каче-ственного

обслуживания. Победителями последних нескольких лет становятся не те компа-нии, которые обеспечивают высокую скорость передачи или наилучшую технологию, а те которые могут создать пакеты новейших услуг и предоставлять их с высоким качеством.

Рис. 65 Тестирование и измерение - быстрый способ получения детальной информации по коммерческим

показателям. В современном мире появляются новые сетевые операторы, осуществляется конвергенция сетей и усложнение отдельных сетей. Измерительное оборудование должно помочь пользо-вателям в быстрой диагностике проблем, даже если они не слишком хорошо знакомы с ле-жащей в основе технологией сети. Для этого требуется интеллектуальный анализ трафика и представление результатов в четком виде, простом для понимания.

Требования проведения тестирования сетей UMTS можно разделить на две фазы:

Настройка и запуск в эксплуатацию

Техническое обслуживание

Тестирование в процессе настройки и запуска в эксплуатацию включает в себя:

Контроль транспортных уровней

Контроль правильности сигнализации между оборудованием в сети от разных произво-дителей

Модернизация системы и тестирование интегрирования

Функциональное тестирование / контроль доступности услуг

На фазе технического обслуживания сети регулярное тестирование необходимо для того, чтобы убедиться, что качественные показатели сети на требуемом уровне и что сеть имеет достаточную пропускную способность для обработки трафика.

Примеры испытаний:

Анализ сигнализации

Поиск неисправностей

Измерение показателей QoS

Эксплуатационные характеристики передачи обслуживания

o UE будут выполнять гибкую передачу обслуживания практически постоянно во время телефонных соединений в областях с маленькими ячейками

Тестирование взаимосвязей

Компания NetTest предлагает исчерпывающий набор инструментов для тестирования в сети UMTS от направленного экспертного анализа до сквозного контроля сети UMTS.

6.1 Инструменты экспертного анализа активной области

Рис. 66 Фазы тестирования, обеспечиваемые инструментами производства NetTest для экспертного анализа

активной области. InterQuest Probe:

высокопроизводительный сбор данных для последующего анализа

Impact:

Тестирование взаимосвязей

Контроль доступности услуг

Функциональное тестирование

Тестирование загрузки трафика

Compass:

Поиск неисправностей

Функциональное тестирование

Оптимизация

Измерение показателей QoS

Обнаружение случаев мошенничества

6.1.1 Пробник InterQuest

Пробник InterQuest - это наращиваемый (модульный) инструмент для сбора данных высокой плотности, способный эффективным образом собирать большие объемы сетевого трафика для активных приложений услуг или последующего анализа с использованием экспертных инструментов.

Пробник InterQuest способен собирать данные одновременно с большого множества линий на различных интерфейсах E1, DS1 и OC3, позволяя инструментам автономного экспертного анализа, таким как Compass и Impact, анализировать одновременно множество различных соединений, обеспечивая более точную картину эксплуатационных характеристик сети.

Чем больше интерфейсов можно контролировать, тем более точную информацию можно по-лучить от Compass и Impact, что обеспечивает лучшую статистическую базу.

Пробник InterQuest подключается к сети, обеспечивая контроль большего количества линий в условиях роста сети. Прибор может работать удаленно через LAN или модем, а также ло-кально с управлением множеством блоков от одной рабочей станции. Данные из множества блоков могут быть скоррелированы. Поддержка множества технологий позволяет собирать данные, как в сети доступа, так и в базовой сети.

Рис. 67 InterQuest - мощный инструмент с возможностями сбора большого объема данных из множества линий,

как в сети доступа, так и в базовой сети.

6.1.2 Impact

Сигнализация базовой сети является основой для базовых услуг в UMTS. Impact предлагает средства анализа сети и документирования по:

Управлению местоположением

Роумингу

Аутентификации и обеспечению секретности

QoS услуг передачи сообщений

Рис. 68 Impact предлагает возможности анализа сети и документирования данных о роуминге и QoS для SMS.

6.1.3 Compass

Compass известен на рынке подвижной связи, как наиболее перспективное решение для по-иска неисправностей и оптимизации сети доступа.

Compass предлагает значительные усовершенствования в процедурах технического обслу-живания - от статистического анализа сети до детальной обработки данных по абонентам и отслеживания соединений:

Поиск неисправностей

Функциональное тестирование

Оптимизация

Измерение показателей QoS

Анализ вызовов и отслеживание абонентов

Рис. 69 Compass - наиболее перспективное решение для оптимизации и поиска неисправностей в сетях

доступа.

6.2 Сквозной контроль сети

Рис. 70 MasterQuest - бесспорный лидер среди инструментов, предназначенных для контроля в сетях GSM и

GPRS, предлагает наиболее полное решение на сегодняшний день. MasterQest UMTS строится на этой платформе.

MasterQuest UMTS:

Контроль сети

Декодирование протоколов UMTS

Отслеживание соединений

Индикаторы ключевых эксплуатационных показателей

6.2.1 MasterQuest

MasterQuest - перспективный инструмент от компании NetTest для контроля сетей следую-щих поколений. MasterQuest - модульная система, основанная на распределенной архитекту-ре, использующей пробники для

подключения к сети без прекращения связи. Пробники раз-мещаются на местах, где завершаются контролируемые линии, тогда как центральный сервер располагается в центре контроля сети. Компоненты системы устанавливают соединение, ис-пользуя структуру LAN/WAN. Пробники будут передавать собранные данные в центральный сервер, где они коррелируются и представляются сетевому оператору. Используя достоинст-ва распределенной архитектуры, данные, собранные MasterQuest, могут также обрабатывать-ся удаленно от места сбора.

MasterQuest для UMTS - это централизованное решение для:

Поиска неисправностей и эксплуатации сети

Планирования и оптимизации

Управления межсоединениями

Управление пользователями

MasterQuest будет выполнять корреляцию в масштабе сети и фокусироваться на контроле характеристик предоставляемых сквозных услуг.

Рис. 71 MasterQuest выполняет корреляцию в масштабе сети и контролирует характери-стики предоставляемых

сквозных услуг.

Глава седьмая: Термины и сокращения

1G Телефонные системы подвижной связи первого поколения

2.5G Усовершенствованные телефонные системы подвижной связи второго поколения

2G Телефонные системы подвижной связи второго поколения

3G Телефонные системы подвижной связи третьего поколения

3GPP Проект сотрудничества по созданию системы третьего поколения

3GPP-2 Проект сотрудничества по созданию системы третьего поколения, номер 2

AAL2 Уровень адаптации ATM, уровень 2

AAL5 Уровень адаптации ATM, уровень 5

AH Заголовок аутентификации

ALCAP Прикладная подсистема управления звеном доступа

AN Сеть доступа

API Интерфейс прикладного программирования

APN Имя пункта доступа

ARIB Ассоциация радиопромышленности и бизнеса (Япония)

ATM Асинхронный режим переноса

AuC Центр аутентификации

BCF Функция управления каналом

BG Пограничный шлюз. Логический блок, который соединяет двух (или более) операторов вместе через меж-PLMN магистраль. BG защищает внутреннюю сеть PLMN оператора от незаконных вторжений

BICC Протокол управления соединением независимым от носителя

BSC Контроллер базовой станции

BSS Подсистема базовой станции

BSSAP+ Протокол Прикладной подсистемы+ системы базовых станций между SGSN и MSC/VLR

BSSGP Протокол GPRS системы базовых станций. Протокол между SGSN и BSS

BTS Базовая приемопередающая станция

BVCI Идентификатор виртуального соединения BSSGP

CAP Прикладная подсистема CAMEL

CC Управление соединениями

CCF Функция управления соединениями

CDMA Множественный доступ с кодовым разделением каналов

CDMA-200

0 Североамериканский стандарт CDMA, используемый для UMTS в Северной Америке

CEPT Европейская конференция почтовых и телеграфных ведомств

CGI Глобальная идентификация ячейки

C/I Отношение несущей к помехе, равное SIR

CK Ключ шифрования

CM Управление соединениями

CN Базовая сеть

CRNC Контроллер управления сетью радиосвязи (RNC)

CS Режим коммутации каналов

CSCF Функция контроля состояния соединения

CS-MGW Шлюз среды с коммутацией каналов

CWTS Группа стандартизации в области радиосвязи Китая

DRNC Дрейфующий контроллер сети радиосвязи (RNC)

EDGE Увеличенные скорости передачи данных для эволюции глобальной сети/GSM

EGPRS Усовершенствованная GPRS

EIR Регистр идентификации оборудования

ESP Инкапсулированная защищенная загрузка

ETSI Европейский институт стандартов по телекоммуникации

FDD Дуплексный режим с частотным разделением

GEA Алгоритм шифрования GPRS

GERAN Сеть радио доступа GSM/EDGE

GGSN Шлюзовой узел поддержки GPRS

GMLC Шлюзовой центр определения местоположения в подвижной связи

GMM/SM Управление мобильностью и управление сеансом в GPRS. Стек протоколов между MS и SGSN, который обрабатывает процедуры прикрепления/ откреп-ления GPRS, активизации/деактивизации контекста PDP и т.д.

GMSC Шлюзовой MSC

GPRS Общие услуги пакетной радиосвязи

GPRS-CSI

Информация о подписке в CAMEL GPRS

GPRS-SSF

Функция коммутации услуг в GPRS

GSIM Модуль идентификации услуг GSM

GSM Глобальная система подвижной связи. Первоначальное название: специальная группа по подвижной связи (Groupe Special Mobile)

GSM 1800

Система GSM, работающая на частоте 1800 МГц

GSM 1900

Система GSM, работающая на частоте 1900 МГц (Северная Америка)

GSM 900 Система GSM, работающая на частоте 900 МГц

GSM-SCF Функция управления услугами в GSM

GSN Узел поддержки GPRS

GTP Протокол туннелирования GPRS. Протокол между UTRAN и SGSN и между SGSN и GGSN для инкапсуляции пользовательских данных и переноса сигна-лизации GPRS

GTP-C Протокол туннелирования GPRS для плоскости управления

GTP-U Протокол туннелирования GPRS для плоскости пользователей

HE Домашняя среда

HLR Домашний регистр

HSCSD Высокоскоростная передача данных с коммутацией каналов

HSS Домашний сервер абонентов

HTML Язык разметки гипертекста

HTTP Протокол передачи гипертекста

IAM Начальное адресное сообщение

ICMP Межсетевой протокол управляющих сообщений

IESG Управляющая инженерная группа Интернета

IETF Рабочая группа по инженерным проблемам Интернета

IK Ключ целостности

IKE Обмен ключами Интернета

IM IP-мультимедиа

IMEI Международный идентификатор оборудования подвижной связи

IM-MGW Шлюз среды IM

IMS Подсистема IP-мультимедиа (IM)

IMSI Международный идентификатор абонента подвижной связи

IN Интеллектуальная сеть

IP Межсетевой протокол

IPsec Обеспечение защиты IP

IPv4 Межсетевой протокол 4-й версии

IPv6 Межсетевой протокол 6-й версии

IPX Межсетевой протокол обмена пакетами

IS-95 Североамериканская сотовая телефонная система

ISDN Цифровая сеть с интеграцией служб

ISP Поставщик (провайдер) услуг Интернета

ISUP Подсистема пользователей ISDN

ITU-T Международный союз электросвязи, сектор стандартизации в электросвязи (МСЭ-Т)

Iu Интерфейс между CMS/SGSN и RNC

Iub Интерфейс между RNC и Узлом B

Iur Интерфейс между двумя RNC

IWU Блок межсетевого взаимодействия

KAC Центр административного управления ключами

KSI Идентификатор набора ключей

L2TP Протокол туннелирования 2-го уровня

LA Зона местоположения

LAI Индикатор зоны местоположения

LAN Локальная (вычислительная) сеть

LLC Управление логическим звеном данных. Уровень протокола между MS и SGSN

LMU Блок измерения местоположения

LU Обновление местоположения

M3UA Уровень адаптации пользователей MTP3

MAC Уровень доступа к среде. Протокол радио уровня, который используется для назначения радиоканала

MAP Прикладная подсистема для подвижной связи

MAPsec Обеспечение защиты MAP

MBMS Мультимедийная широковещательная/многоадресная услуга

ME Оборудование подвижной связи

MEGACO Протокол управления шлюзами среды

MGC Контроллер шлюза среды, функции аналогичны серверу MSC

MGCF Функция управления шлюзами среды

MGW Шлюз среды

MIP Мобильный IP

MM Управление мобильностью

MMS Мультимедийная служба передачи сообщений

MMSE Среда мультимедийной службы передачи сообщений

MRFC Контроллер функций ресурсов мультимедиа

MRFP Процессор функций ресурсов мультимедиа

MS Мобильная станция (GSM/GPRS), аналогична UE в UMTS

MSC Центр коммутации подвижной связи

MSC-S Сервер MSC, функции аналогичны MGC

MT Мобильный терминал, MT вместе с TE и USIM формирует UE

MTP2 Подсистема переноса сообщений 2-го уровня

MTP3 Подсистема переноса сообщений 3-го уровня

MTP3b Подсистема переноса сообщений уровня 3b

NAS Слой без доступа

NBAP Прикладная подсистема Узла B

NDS Защита доменов сети

NDS/IP NDS для протоколов на базе IP

NNI Межсетевой интерфейс

Node B Узел B - "BTS" сети UMTS

NS Сетевая услуга. Уровень протокола между BSS и SGSN

NSAPI Идентификатор пункта доступа к услуге на сетевом уровне. Это идентифика-тор, который определяет контекст PDP в MS и в SGSN

NSS Подсистема сети (в GPRS это означает SGSN и GGSN)

OHG Группа гармонизации операторов

PCF Функция управления стратегией

PCS1900 Система персональной связи - другое название североамериканской версии системы GSM (GSM 1900)

P-CSCF Полномочный-CSCF

PCU Блок управления пакетами

PDA Персональные цифровые помощники

PDCH Канал пакетной передачи данных

PDCP Протокол конвергенции пакетных данных

PDN Сеть пакетной передачи данных

PDP Протокол пакетных данных (например, IP и X.25)

PDU Протокольный блок данных

PLMN Наземная сеть подвижной связи общего пользования

PMM Управления мобильностью пакетной передачи

PPF Флаг продолжения пейждинга

PPP Протокол двухточечной связи

PS Режим коммутации пакетов

P-TMSI Временная идентификация абонентов подвижной связи в пакетном режиме

PTP Соединение точка-точка

PVC Постоянный виртуальный канал

R99 UMTS версии 1999 года

RA Зона маршрутизации. Набор ячеек, которые принадлежат одной группе. RA - это всегда подмножество LA (зоны местоположения)

RAB Канал радио доступа

RAC Код зоны маршрутизации

RAI Идентификатор зоны маршрутизации

RAN Сеть радио доступа

RANAP Прикладная подсистема сети радио доступа

RAT Технология радио доступа

RAU Обновление зоны маршрутизации

RB Радиоканал

Rel-4 UMTS версии 4

Rel-5 UMTS версии 5

RLC Управление радио звеном. Протокол между MS и BSS для обработки повтор-ных передач и других проблем, относящихся к радиосвязи

RNC Контроллер сети радиосвязи

RNS Подсистема сети радиосвязи

RNSAP Прикладная подсистема сети радиосвязи

RNTI Временная идентификация сети радиосвязи

RRC Управление радио ресурсами

RRM Управление радио ресурсами. Алгоритмы и процедуры для выполнения и тех-нического обслуживания качественных показателей тракта радиосвязи между UE и RNC

RTP Транспортный протокол передачи в реальном времени

SA Ассоциации обеспечения секретности

SCCP Подсистема управления соединениями сигнализации

SCTP Протокол передачи управления потоком

SEG Шлюз обеспечения секретности

SGSN Обслуживающий узел поддержки GPRS

SGW Шлюз сигнализации

SIM Модуль идентификации абонента

SIP Протокол инициации сеанса

SIR Отношение сигнал/помеха, эквивалент C/I

SM Короткое сообщение

SMS Служба передачи коротких сообщений

SM-SC Центр обслуживания службы передачи коротких сообщений

SMS-GMSC

Шлюзовой MSC службы передачи коротких сообщений

SMS-IWMS

C MSC межсетевого взаимодействия службы передачи коротких сообщений

SN Обслуживающая сеть

SNDC Конвергенция, зависящая от подсистемы

SNDCP Протокол конвергенции, зависящей от подсистемы

SN-PDU Блок протокольных данных SNDCP

SPI Индекс параметров секретности

S-RB Радиоканал сигнализации

SRD Документ требований к программному обеспечению

SRNC Обслуживающий контроллер сети радиосвязи (RNC)

SRNS Обслуживающая подсистема сети радиосвязи (RNS)

SS7 Система сигнализации № 7

SSCF-NNI

Специфическая функция координации услуг - межсетевой интерфейс

SSCF-UNI

Специфическая функция координации услуг -интерфейс пользователь-сеть

SSCOP Специфический протокол обслуживания с установлением соединения

STP Транзитный пункт сигнализации

T1 Североамериканский стандарт для скорости передачи первичного тракта (1.5 Мбит/с), определенный комитетом T1 по стандартизации в области электро-связи (США)

TCAP Прикладная подсистема возможностей транзакции

TCP Протокол управления передачей

TCP/IP Протокол управления передачей/межсетевой протокол

TDD Дуплексный режим с временным разделением каналов

TDMA Множественный доступ с временным разделением каналов

TE Оконечное оборудование. TE вместе с MT и USIM формирует UE

TEID Идентификатор оконечной точки туннелирования

TFT Шаблон потока трафика

TLLI Идентификация временного логического звена TLLI. Идентификатор мобиль-ного оборудования, используемого между MS и SGSN

TMSI Временный идентификатор абонента подвижной связи

TNCP Плоскость управления транспортной сети

TOS Тип услуги

TRAU Блок транскодера и адаптера скоростей

TTA Ассоциация технологий электросвязи (Корея)

TTC Комитет технологий электросвязи (Япония)

UDP Протокол дейтаграмм пользователей

UE Оборудование пользователя (т.е. радио терминал UMTS)

UEA Алгоритм шифрования в UMTS

UIA Алгоритм целостности UMTS

UMTS Универсальная система подвижной связи

URA Зона регистрации UTRAN

USIM Универсальный модуль идентификации услуг

USSD Неструктурированные данные дополнительных услуг

UTRAN Универсальная наземная сеть радио доступа

UUS Сигнализация пользователь-пользователь

VAS Дополнительные услуги

VHE Виртуальная домашняя среда

VLR Гостевой регистр

WAP Прикладной протокол радиосвязи

WCDMA Широкополосный множественный доступ с кодовым разделением каналов

WML Язык компоновки в радиосвязи

Дополнительные сведения о терминах Вы можете получить в 3GPP TR 21.905: "Словарь 3G" (http://www.3gpp.org)

Глава восьмая: Web-сайты

Проект сотрудничества по созданию системы третьего по-коления (3GPP) http://www.3gpp.org

Проект сотрудничества по созданию системы третьего по-коления номер 2 (3GPP-2) http://www.3gpp2.org

3G.IP http://www.3gip.org

Ассоциация промышленности и коммерческого использо-вания радиосвязи (ARIB) http://www.arib.or.jp

Группа китайских стандартов по радиосвязи (CWTS) http://www.cwts.org

Европейский институт стандартов в области электросвязи (ETSI) http://www.etsi.org

Ассоциация поставщиков оборудования глобальной под-вижной связи (GSA) http://www.gsacom.com

Ассоциация GSM http://www.gsmworld.com

Рабочая группа по инженерным проблемам Интернета (IETF) http://www.ietf.org

Форум IPV6 http://www.ipv6forum.com

Форум Интернета в подвижных сетях радиосвязи (MWIF) http://www.mwif.org

Комитет по стандартизации T1 электросвязи http://www.t1.org

Ассоциация технологий электросвязи (TTA) http://www.tta.or.kr

Комитет по технологиям электросвязи (TTC) http://www.ttc.or.jp

Форум UMTS http://www.umts-forum.org

Консорциум универсальных систем радиосвязи (UWCC) http://www.uwcc.org

Форум мультимедиа в радиосвязи (WMF) http://www.wmmforum.com

Глава девятая: Справочная литература

Цифровая сотовая система связи (Этап 2+) (GSM); Универсальная система подвижной связи (UMTS); Архитектура сети

(3GPP TS 23.002 Версия 5)

Требования к услугам для подсистемы IP-мультимедиа базовой сети (Этап 1), (3GPP TS 22.228)

Подсистема IP-мультимедиа (IM) - Этап 2 (Версия 5), (3GPP TS 23.228)

Служба передачи мультимедийных сообщений (MMS); Функциональное описание; Этап 2, (3GPP TS 23.140)

Универсальная система подвижной связи (UMTS); Полное описание UTRAN (3GPP TS 25.401)

Iu-интерфейс UTRAN: Общие аспекты и принципы (3GPP TS 25.410)

Передача сигнализации на Iu-интерфейсе UTRAN (3GPP TS 25.412)

Универсальная система подвижной связи (UMTS); Сигнализация RANAP на Iu-интерфейсе UTRAN (3GPP TS 25.413)

Iur-интерфейс UTRAN: Общие аспекты и принципы (3GPP TS 25.420)

Универсальная система подвижной связи (UMTS); Сигнализация RNSAP на Iur-интерфейсе UTRAN (3GPP TS 25.423)

Iub-интерфейс UTRAN: Общие аспекты и принципы (3GPP TS 25.430)

Универсальная система подвижной связи (UMTS); Сигнализация NBAP на Iub-интерфейсе (3GPP TS 25.433)

Архитектура протоколов на радио интерфейсах (3GPP TS 25.301)

Спецификация протоколов управления радио ресурсами (RRC), (3GPP TS 25.331)

Спецификация протоколов управления доступом к среде (MAC), (3GPP TS 25.321)

Спецификация протоколов управления радио звеном (RLC), (3GPP TS 25.322)

Спецификация протокола конвергенции пакетных данных (PDCP), (3GPP TS 25.323)

Техническая реализация службы передачи коротких сообщений (SMS) (3G TS 23.040)

Спецификация уровня ATM в B-ISDN (I.361 МСЭ-Т)

Спецификация уровня адаптации ATM в B-ISDN: AAL 2-го типа (I.363.2 МСЭ-Т)

AAL 5-го типа (I.363.5 МСЭ-Т)

Общие услуги пакетной радиосвязи (GPRS); Протокол туннелирования GPRS (GTP) через интерфейс Gn и Gp (3GPP TS

29.060)

Спецификация прикладной подсистемы для подвижной связи (MAP), (3GPP TS 29.002)

Общие услуги пакетной радиосвязи (GPRS) - Описание услуг (3GPP TS 23.060)

Обслуживающий узел поддержки GPRS (SGSN) - Гостевой регистр (VLR); спецификация сетевых услуг на интерфейсе Gs

(3GPP TS 29.016)

Общие услуги пакетной радиосвязи (GPRS); Обслуживающий узел поддержки GPRS (SGSN) - Гостевой регистр Register

(VLR); Спецификация 3-го уровня на интерфейсеGs (3GPP TS 29.018)

Протокол управления для мультимедийной связи (H.245 МСЭ-Т)

Протокол управления шлюзами (H.248 МСЭ-Т)

Обеспечение секретности в 3G; Архитектура обеспечения секретности (3GPP TS 33.102)

Обеспечение секретности в 3G; Обеспечение секретности в доменах сети; секретность на прикладном уровне MAP (3GPP TS 33.200)

Обеспечение секретности в 3G; Обеспечение секретности в доменах сети; секретность на сетевом уровне IP (3GPP TS

33.210)

Обеспечение секретности в 3G; Руководство по обеспечению секретности для сетей 3-го поколения (3GPP TR 33.900)