Іс жүзінде бар жүйені талдау және техникалық

SGSN және GGSN түйіндері IP-маршрутизаторларын  қолданып, бір бірімен өзара әрекеттеседі. Олардың арасында мәліметтер  дестелерімен айырбастау дестелердің  инкапсуляциясын көрінбейтін режимде  қамтамасыз ететін,  туннельді  GTP(GPRS Tunnel Protocol) хаттамасын қолдануымен магистраль жолы бойынша жүзеге асырылады. Жаңа енгізілген GPRS түйіндері  IP-хаттамасы базасының желілік инфрақұрылымының өсуі үшін берілген. Оларды орналасуы әр түрлі болуы мүмкін: олар желілік құрылымың бір түйінінде (GSN) қосылуы немесе желі бойынша үлестірілуі мүмкін. GSM/GPRS бірлескен желісін құрудың осындай реті операторға бастапқы минимальді шығында SGSN және GGSN түйіндердің аз санымен үлкен емес желі сегментінде қызмет көрсетуге мүмкіндік береді.

SGSN және GGSN бір GSN (GPRS Support Node)түйінінде орналасқан кезде, олар G_n-интерфейс арқылы өзара әрекеттеседі. Олардың әр түрлі PLMN желілерінде орналасу жағдайында олардың арасында байланыс G_р интерфейсі арқылы орындалады (сурет 10.9). G_р интерфейсі G_n-ден айырмашылығы - G_р Gn-интерфейсінің барлық функцияларын ғана орындамай, және де әр түрлі PLMN арасында желіаралық қосылулыларды қондырған кезде қажет қауіпсіздік шараларын қамтамасыз етеді. Интерфейстер сипаттамалары төменде көрсетілген. GSN тіреу түйіні мәліметтердің байқаумен және түзетумен қысуды қамтамасыз етеді. Осыдан басқа, GPRS үшін GSM қауіпсіздігінің көптеген функциялары мен криптоқорғау хаттамаларын қолдайды. GSN тіреу түйіндері SGSN сервистік түйіні мен қысқа хабарламалар орталығы арасында G_d интерфейсі бойынша қысқа хабарламалар SMS транспорты жүзеге асырылуы мүмкін. GPRS және GSM трафигінің координациясы SGSN сервистік түйін және MSC/VLR арасында G_S интерфейсі бойынша жүзеге асырылады.

GSM/GPRS бірлескен желісінде әрбір  абонент HLR орналасу үй регистрі  көмегімен бір немесе бірнеше SGSN қызмет көрсетілетін түйіндерімен «бекінеді». SGSN түйіні G_r интерфейсі арқылы HLR регистрімен өзара әрекеттесіп абоненттер туралы мағлұмат сұрата алады.

Абоненттер туралы мағлұматты GGSN шлюздік  түйіні де, G_c интерфейсі арқылы да оналасудың негізгі HLR регистрімен өзара әрекеттесіп сұрата алады. PDN сыртқы желісі мен GSM/PLMN желісі арасындағы байланыс G_i интерфейсі арқылы GGSN көмегімен қолданады.

GPRS қысқа хабарламмалардың (SMS) өте  тиімді жеткізу үшін қолданылуы  мүмкін. Бұл мақсатпен кіріс (SMS-GMSC) және шығыс (SMS-IWMSC) хабарламаларды тарату кезіндегі GSM желісіндегі желіаралық өзара әрекеттік және қысқа хабарламалар сервис-орталық (Short Message Service Center SM-SC) функцияларын орындайтын, SGSN мен шлюздік MSC арасындағы G_d интерфейсті ұйымдастырады.

    PCU дестелермен басқару блогы BSS ішкі жүйесінің модернизациясы болып табылады және радиоресурстарды көрсету функциясына да жауап береді. Осымен базалық станциясының контроллері арналар коммутациясы режимінде қолдану үшін белгілінген радиоресурстармен басқарады, ал PCU  GPRS трафигі үшін радиоресурстарды басқарады. PCU функциясына арналарға қатынауды басқару, олардың байланысы және де дестелердің сегментациясы мен қайта қалпына келтіру кіреді.

Арналардың кодек блогы CCU  BSS ішкі жүйесінің модернизациясы болып табылады және кодтаудың, қуаттылықтың басқару және синхрондау процедурасының жаңа сұлбалары жүзеге асырылады. Бастапқыда көптеген операторлар CS1 және CS2 кодектерін енгізеді, өйткені тек қана BTS бағдарламалық қамтамасы ғана модернизациясы қажет, сол уақытта CS3 мен CS4 кодектері BTS-тің модификациясы қажет етеді.

GPRS функциясын қолдау  үшін жаңа 9 интерфейс арналған: мәліметтерді  тарату мен сигналдау G_b , G_n, G_i, G_p, G_d итерфейстері және G_a, G_s, G_f сигналдау интерфейстері. 10.2-сретінде көрсетілген, эталонды GPRS моделі негізгі желілік GSM мен GPRS элементтерін және олардың арасындағы интерфейстерді көрсетеді.

G_a нтерфейсі -  CDR-ді таратын және CDR-ді қабылдайтын блоктар арасында тарификацияланған мәліметтерді жинау интерфейсі (яғни,  SGSN немесе GGSN және CG арасында).

G_i интерфейсі - сыртқы PDN желілерімен және GSN/GPRS желісі арасындағы эталондық нүкте болып табылады.  GPRS және PDN операторлары өзінің желілерін қосу үшін қолданатын, төменгі деңгейінде тарату технологиясын келісіп алу қажет. GPRS-тің әрекетті стандарттары X.25,  IPv4, IPv6 хаттамалары бойынша өзара әрекеттігі арналған.

G_n интерфейсі - сыртқы желісінінен GGSN-нен SGSN-ге, оның берілген уақытта қызмет көрсету аумағында алынған мәліметтер дестесін тарату үшін қызмет етеді. Пайдаланушы мәліметтері сыртқы желі PDN мен жедел әрекетті станциясы GPRS арасында көрінбей таратылады. Ол үшін   G_n интерфейсіне арнайы дестелерді құру және туннельдеу болатын әдістер қолданылады. G_n - екі PLMN шегіндегі екі түйіндер GSN арасындағы интерфейс.

  G_b интерфейсі - SGSN-ді BSS-пен (PCU) қосу үшін және GPRS жедел әрекетті станциясынан логикалықбайланысты басқару үшін қызмет етеді. PCU блогы радиоинтерфейс арқылы тарату кезінде пайдаланушының мәліметтер дестесі көрсетілуі тиіс қызмет көрсетудің сапалық белгісімен нұсқаулар қабылданады.

G_p және G_d интерфейстері опциональді болып табылады және әр түрлі желілердіің SGSN арасында және SGSN мен сәйкесінше SMS (SMS -GMSC/SMS-IWMSC) шлюзі арасында қолданылады. G_p - әр түрлі PLMN-да болатын, GSN екі түйіні арасындағы интерфейс. G_d - SMS-GMSC мен SGSN түйіндері және SMS-GMSC мен SGSN түйіндері арасындағы интерфейс.

Айтылған интерфейстерге пайдаланушылық мәліметтерді тарату және сигналдау үшін қолданылатын төрт таза сигналды интерфейс анықталған:

SGSN түйін мен HLR регистрі арасындағы G_r интерфейсі - осы төрт интерфейстердің міндеттісі. Егер абонент SGSN қызмет көрсету аумағында болып қалса, онда SGSN G_r интерфейс көмегімен HLR-ден абонет туралы ақпаратты сұратуға боады.

GGSN түйін мен HLR регистрі арасындағы G_с интерфейсі GGSN-ге бірінші дестелік мәліметтерігің түсу кезіндегі абоненттің ағымды орналасуын сұрату үшін қызмет көрсетеді. G_с интерфейсі жоқ болған кезде,    SGSN-ге G_n интерфейсі арқылы сұрату жібере алады, ол одан кейін G_r интерфейсі арқылы HLR-ге сұратуды қайта жбереді. Содан кейін HLR  SGSN-ге маршрутизация ақпаратын жібереді, ол оны GGSN-ге өткізеді.

SGSN түйін мен ЕІR регистрі арасындағы G_f интерфейсі - онша қажет емес, өйткені EIR регистрі кез келген GSM желісінде опцональді элемент болып табылады.

G_s интерфейсі MSC/VLR мен SGSN-ді байланыстырады және жалпы процедура, мысалы, орналасудың жартылуы үшін қолданылуы мүмкін. егер G_s интерфейсі жоқ болса, онда жаңартылу процедуралары радиоитерфейс арқылы орындалады. G_s интерфейсін қолдану радиоинтерфейс ресурстарын қорғайды.

R – біріккен ISDN - емес жабдықпен  жедел әрекет терминал арасындағы  бақылаушы қатынау нүктесі. Ереже  бойынша, бұл нүкте стандартты  тізбектелген интерфейсті қолдайды.

U_m - MS жедел әрекетті станциямен фиксирленген  GPRS желіснің бөлігінің арасындағы итнтерфейс.  U_m - MS радиоарнасы бойынша мәліметтер дестесін тарату қызметін қамтамасыз ету үшін GPRS желісінің интерфейсі.

 

2.2 EDGE технологиясы

 

EDGE (Enhanced Data rates for Global Evolution) ғаламдық эволюция үшін деректерді тарату жылдамдығын арттыру технолгиясы болып табылады. GSM стандарты үшін EDGE технологииясы 1997 ж басында ETSI SMG тобымен ұсынылды.

GSM стандарттарының негізінде жасалған жаңа EDGE радиоинтерфейсі тасушыға келетін деректер тарату жыдамдығын 384кбит/с-ке дейін өсіруге мүмкіндік бере отырып үшінші сатыға біртіндеп өтуін қамтамасыз етеді. Фаза 1 негізгі мәселесі – минималды инвистициялармен деректерді тарату жылдамдығын өсіру. Бұл кезде жаңа интерфейс GSM радиоқатынаудың іс жүзіндегі сұлбасының үстіне, GSM/GPRS желілерінің инфрақұрылымының трансформациясын талап етпей құрылады, және сол спектрлік ауқымды қолданады.

EDGE екінші кезеңі (фаза 2) нақты уақыттағы қызметтердің модернизациясына, дыбысты тарату сапасын жақсартуына, VoIP және video-over-Ip қолдауына бағытталған. Б,р уақытта дыбыс пен деректерді тарату көзделеді.Радиоарнадағы жылдамдықты 2 Мбит/с-ке дейін өсіруі жорамалданады.

EDGE-де екі қызмет ұйымдастырылады: EGPRS (Enhanced GPRS) жетілдірілген дестелік тарату қызметі және ECSD (Enhanced Circuit Switched Data) жетілдірілген арналарды коммутациялау қызметі. GSM-ге қарағанда ECSD үшін таратудың бір арнаға келетін жылдамдығы 38,4 кбит/с-ке дейін өсіріледі, және EGPRS ішін 69,2 кбит/с болады.

 2.6 сурет - EDGE жүйесінің жалпыланған жүйесі

 EDGE радиоинтерфейсі GSM радиоқатынаудың іс жүзіндегі сұлбасының үстіне құрылады жаңа желілік элементтерді жасауды талап етпейді. Ол GSM-нің басқа қызметтерімен, сонымен қатар HSCSD және GPRS-пен сыйысымды болады. Бұдан басқа EDGE технологиясы 450, 900 және 1800 МГц жиіліктік ауқымда жұмыс істейтін GSM желілерінде қолдануға жарамды.

Осылайша клиенттік терминал тұрғыдан EDGE технологиясының ендірілуімен ештеме өзгермеуі керек. Алайда базалық станцияның инфрақұрылымы аса мәнді емес кейбір өзгерістерге ұшырайды. Деректерді тарату үшін өткізу қабілеттің өсуімен басқа, EDGE-дің ендірілуі ұялы байланыс желісінің сыйымдылығын арттырады: бір тайм-слотқа енді пайдаланушыладың көп санын орналастыруға болады.

2-кстеде EDGE және GPRS технологияларының әр түрлі техникалық сипаттамалары көрсетілген. EDGE және GPRS-те уақыт бірлігінде символдардың бірдей мөлшері жіберілсе де, басқа модуляциялық сұлбаны қолдану арқасында EDGE –де деректердің бит саны үш есе көп болады.

 

2.2 кесте - EDGE және GPRS салыстырмалы сипаттамалары.

	GPRS	EDGE
Модуляциялық сұлбасы	GMSK	8PSK/ GMSK
Символдарды тарату жылдамдығы	Секундына 270 мың	Секундына 270 мың
Өткізу қабілеті	270 кбит/с	810 кбит/с
Бір тайм-слотқа келетін  өткізу қабілеті	22,8 кбит/с	69,2 кбит/с
Бір тайм-слотқа келетін  тарату жылдамдығы	20 кбит/с	59,2 кбит/с
8 тайм-слотты қолданғандағы  өткізу қабілеті	160 ( 182,4) кбит/с	473,6 (553,6) кбит/с

 

 

2.2.1 EDGE  модуляциялық сұлбасы

 

GSM стандартында GMSK (Gaussian minimum shift keying – минималды жылжытылуы бар гаусстық модуляция) қолданылады, ол фазалық модуляцияның бір түрі болып табылады. GMSK принципінің сұлбасының принципін түсіндіру үшін 2-суреттегі фазалық диаграмманы қарастырайық, мұнда комплекстік сигналдық нақты (І) және жалған (Q) бөліктері көрсетілген. Таратылатын логикалық «0» мен «1» фазалары бір-бірінен π фазасы бойынша ерекшеленеді. Уақыт бірлігінде таратылатын әр символ бір битке сәйкес келеді.

EDGE технологиясында 8PSK (8-phase shift keying – фазаның жылжуы π/4-ке тең) модуляциялық сұлбасы қолданылады. GSM/GPRS-тегідей жиіліктік арналар құрылымының, кодалаудың және жолақтар кеңдігінің спецификацияларын қолданады. Сәйкесінше, көршілес жиіліктік арналар GSM/GPRS-тегідей дәл сол бөгеуліктерді тудырады. Символдар арасындағы фазаның аз жылжытылуы детектрлеу мәселесін әсіресе сигнал деңгейі жғары болмаса қиындатады.

  2.8 сурет - EDGE-де қолданылатын модуляция әдістері

 

2.2.3 Кодалау 

 

EDGE технологиясы үшін кодалаудың тоғыз сұлбасы әзірленген: MCS1..MCS9, сәйкесінше олар қателіктерді түзету үшін арналған. Төмен MCS1..MCS4-те GMSK модуляциялық сұлбасы қолданылады, ал жоғары MCS5..MCS9-да 8PSK модуляциялық сұлбасы қолданылады. 2.8-суретте әр түрлі модуляциялық сұлбаларды әр түрлі кодалау сұлбаларымен қолданғанда деректерді тарату жылдамдығының тәуелділігі көрсетілген. Қабылдау жағдайлары неғұрлым нашар болса (сигнал/шуыл қатынасы), соғұрлым әр түрлі дестеге артықтық ақпаратты салу керек болады, соның салдарынан тарату жылдамдығы төмендейді.

2.9 сурет - GPRS және EDGE-дегі әр түрлі кодалық сұлбалар

Егер сигнал/шуыл қатынасы үлкен емес болған жағдайларда EDGE жоғары модуляциялық сұлбаларында «беттестіру» процедурасы көзделген: өйткені стандартжиілік ауқымы ішінде әр түрлі тасушыларда дестелер тобын жібере алады, олардың әрқайсысы үшін шарттар әр түрлі болады. GPRS-тің қателерді түзету алгоритмі қолданылмайтын MCS4 жоғары кодалық сұлбасына қарағанда, EDGE-де MCS7, MCS8, MCS9 деректердің әр түрлі блоктары бірбіріне беттестіріледі, сондықтан топтардың бірі ақауланса, қайта жіберуге дестелердің жартысы ғана жатады.

2.10 сурет - EDGE-де дестелер тобын беттестіруді қолдану

Егер қандай да бір себептер бойынша кодалаудың жоғары сұлбалар көмегімен жіберілген десте дұрыс қабылданбаса, EDGE оны төменгі кодалық сұлбалардың көмегімен қайта жіберуге мүмкіндік береді. GPRS-те ресегменттеу деп аталатын мұндай мүмкіншілік көзделмеген.

 

2.3 GPRS және EDGE жабдықтары

 

Қазіргі уақытта Siemens, Alcatel, Ericson, Motorola және т.б сияқтв телекоммуникация жабдықтарының жетекші өндірушілері шығаратын GPRS жабдығының кең спектрі ұсынылған. Ұсынылған жабдық сәйкес ETSI спецификациясын жүзеге асырады, және шетел мен отандық операторлардың іс жүзіндегі желілерінде қолданылады. Алайда, GPRS жабдығын жүзеге асырудың кейбір техникалық аспектілері бар, олардың арасыеда PCU дестелерінің контроллерлерін базалық станцияның ішкі жүйесіне интеграциялау әдісін белгілеген жөн. Қазіргі уақытта PCU-дің BSS-ке екі нұсқасы жүзеге асырылады:

• бөлінген PCU блогы;
• базалық станцияның контроллеріне интеграцияланған PCU.

Жабдықты ұйымдастырудың бірінші нұсқасы ретінде Alcatel жабдығын, ал екінші нұсқасы ретінде Ericson жабдығын қарастыруға болады.

 

2.3.1 Alcatel шығаратын GPRS жабдығы

 

2.11-суретте Alcatel жабдығының негізінде GPRS-ті жүзеге асыру сұлбасы берілген.