Алматы қаласында 4G технологиясын ұйымдастыру

 

 

2.2. Желінің базалық үлгісі

 

 

WiMAX желісінің базалық үлгісі (БМ) – бұл WiMAX желілік архитектурасының  логикалық көрінісі. «Логикалық»  термині бұл жерде үлгінің  стандартты логикалық функционалды  модулдер мен стандартты интерфейстердің  жиынтығын қарастырады. Практикалық  тұрғыдан жүзеге асырғанда бір  құрылғы бірнеше функционалдық  элементті қамти алады немесе  функция түрлі құрылғылар арасында  таралуы мүмкін.

БМ негізгі үш элементті қамтыған- абоненттік станциялардың көптігі (МС), қатынау желісінің жиынтығы (АSN қатынаудың сервистік желісі)және  қосылу желілерінің жиынтығы (СSN). Сонымен  қатар, БМ базалық нүктелер де кіреді, солар арқылы функционалды модулдердің  түйіндесуі жүріп жатады.  АSN желісі қатынау (NАР) желісінің провайдеріне -  WiMAX  бір немесе бірнеше сервис-провайдерлері  үшін қытнауды ұсынатын ұйымға тиесілі. Өз кезегінде  WiMAX  сервис-провайдері- ІР-қосылысты және соңғы абоненттерге WiMAX қызметін ұсынатын, ұйым.  Бұл  үлгі аясында WiMAX  сервис-провайдерлері  Интернет- провайдерлермен, қатынау  желісінің басқа операторларымен  роуминг туралы келісімге келеді. Сервис-провайдерлер абонентке қатысты  әркім-өз желісімен СSN, үй жағдайындағы  және қонақты бола алады.

 

 

2.1- сурет. WiMAX-желісінің стандартқа сәйкес базалық үлгісі

 

АSN қатынаудың желісі ІЕЕЕ 802.16 стандарты  және көліктік ІР-желімен байланыстың  шлюзі бойынша сымсыз қатынаудың көптеген базалық  станциялары (БС) болып келеді. Іс жүзінде бұл желі ІЕЕЕ 802.16 радиожелісін ІР-желімен байланыстырып  тұрады. АSN кем дегенде бір БС және бір АSN-шлюзді қамтиды. Бірақ,  базалық станциялар да, шлюздер де бір АSN бірнеше болуы мүмкін, және бір БС бірнеше шлюздермен логикалық  байланыста болуы мүмкін.

Бір үлгі аясындағы БС- бұл ІЕЕЕ 802.16 протоколдарының жиынтығын және сыртқы түйіндесу функцияларын қолдайтын  логикалық құрылғы. Логикалық БС- бір секторлы, бір жиіліктегі номиналы бар.

АSN шлюз - бұл  да бір АSN базалық  станцияларын қатынаудың басқа желілерімен  және  СSN қосылу желісімен жалғайтын  логикалық құрылғылардың бірі. АSN-шлюз деректерді беру деңгейінде де, басқару  деңгейінде де жалғауды қамтамасыз етеді. Әрбір МС үшін базалық станция  бір шлюзбен логикалық жалғанған. Алайда, әрбір МС үшін АSN-шлюздің  нақты функциясы  қатынаудың бір  немесе бірнеше желілеріне тиесілі  бірнеше шлюз арасында таралуы мүмкін.

АSN шлюз опциялық тұрғыдан функционалды элементтердің екі тобының –  шешім блогы (DР) мен орындау блогының  (ЕР) жиынтығы түрінде көрінеді. ЕР деректер ағынын берумен байланысты функцияларды орындайды, ал DР деректерді беруге тікелей қатысы жоқ функциялар шоғырланған. Осы екі функционалдық модуль R7 базалық нүкте арқылы жалғасқан. Жалпы алғанда,  нақты шлюздер  мен базалық станциялар арасындағы функциялардың бөлінуі былайша  атағандағы АSN профилдерімен анықталады.

 

 

2.2- сурет. АSN қатынау желісінің логикалық үлгісі

 

СSN қосылу желісі- бұл  WiMAX операторының желісі, дәл осында авторлау, аутентификациялау  және қатынаудың функциясы, WiMAX абоненттерін жаһандық ІР желіге қосу, ІР-телефония, жалдпы пайдаланудың телефон желісіне қатынау, Интернетке және жеке желілерге  қатынау  сияқты   функциялар жүзеге асырылады. WiMAX  желісінің базалық  үлгісі, АSN қатынаудың бір желісімен WiMAX бірнеше сервис-провайдерлері  пайдалануына болады. Және, керісінше, - бір СSN түрлі провайдерлердің  қатынау желісіне қосыла алады.

СSN- жедел әрекетті абоненттерге ІР-адрестер мен  желілік сессия кезінде желілік  параметрлерді ұсыну, қатынаудың саяси/бақылау  сервері мен абоненттердің профилдерін  сақтау, қатынау желілері арасында деректерді беру мен қосу, WiMAX абоненттерінің биллингі мен оператор аралық есептеулер, роумингте түрлі СSN арасындағы деректерді туннелдеу, МС бір АSN аясынан шығардағы  жедел әрекеттілігін қамтамасыз ету сияқты функциялар жүзеге асырылған. «Нүкте-нүкте», авторлау және/немесе мультимедиялық ІР-сервиске қосылу, трафикті легалды  тартып алу функциясы сияқты WiMAX-қызметтер  де атқарылады.

СSN- маршрутизаторлар,  авторлау/аутентификация/қатынау  функциялары үшін серверлер, пайдаланушылардың  деректер базасы, шлюздар сияқты элементтерді қамтиды.

Жедел әрекеттілікті қолдауға байланысты  WiMAX желісінің базалық үлгісіне үй және қонақты сервис-провайдерлер –  Н-СSР және V-СSР түсініктері енгізілген. Үйде қолданатын NSР- бұл WiMAX абонентімен  қызмет көрсету туралы келісім жасасқан оператор. Авторлау/аутентификация/қатынауды  бақылау функцияларын орындайтын (биллингті  және абоненттік төлемді өзгертуді  қоса алғанда)дәл осы оператор.Роумингті  қолдау үшін үйде қолданатын WiMAX сервис-провайдері басқа NSР роумингтік келісім жасасады.

 

 

2.3-сурет. WiMAX сервистік желілерінің  оператолары мен абоненттер желісінің  қолжетімділіктерінің өзара әсерлерінің  моделі

 

Қонақтық NSР (V-NSР)- бұл WiMAX абонентке  роуминг қызметін ұсынатын оператор. Ең алдымен, V- NSР осындай абонент  үшін ААА функциясын, сондай-ақ WiMAX-желінің  барлық ұқызметіне толықтай немесе жартылай қатынауды қамтамасыз етеді. Және бұл  кезде трафиктің түрлі маршрутизаторлары  болуы мүмкін – қосылудың үйдегі желісі арқылы немесе тікелей қонақтық СSN-желісі арқылы.

WiMAX-желісінің базалық үлгісі  аясындағы базалық нүктелер- бұл  базалық модулдер арасындағы  байланыс арнасы. Олар стандартты  интерфейстер болып табылады, және  физикалық болуы міндетті емес, әсіресе егер базалық нүктемен  қосылатын модулдер конструктивті  тұрғыдан бір құрылғыда болса.

R1 базалық нүктесі жедел әрекетті  станция мен АSN қатынау желісі  арасындағы байланыс арнасы. Бұл-  ІЕЕЕ 802.16 стандартына сәйкес келетін,  сымсыз интерфейс, алайда басқарудың  қосымша протоколдары болуы мүмкін.

R2  базалық нүктесі МС пен  СSN арасындағы арна болып табылады. Оған МС аутентификациясымен,  авторлаумен және ІР-конфигурациялаумен  байланысты протоколдар мен процедуралар  кіреді. Бұл- таза логикалық интерфейс,  оған МС пен СSN арасындағы қандай  да бір нақты физикалық интерфейсті  қоюға болмайды.

R3 базалық нүктесінде ААА процедураларын  жүзеге асыру үшін, жедел әрекеттілікті  басқару мен түрлі саясатты  орындауға арналған, АSN мен СSN арасындағы  бақылау протоколдарының жинағы  бар. Ол сондай-ақ АSN мен СSN арасындағы деректерді берудің  қызметін де атқарады (соның ішінде  туннелдеу де).

R4 базалық нүктесі-бұл түрлі  АSN желілердің АSN-шлюздері арасындағы  және бір АSN аясындағы АSN-шлюздердің  арасындағы байланыс арнасы.

R5 базалық нүктесі үйде қолданатын  және қонақты сервис-провайдер  желісі арасындағы байланыс арнасы  болып табылады.

R6  базалық нүктесі БС пен  АSN-шлюз арасындағы интерфейс  қызметін атқарады.

R7 базалық нүктесі функцияның  екі тобының байланысына арналған  АSN-шлюзінің ішіндегі қандай да  бір виртуалды арна түрінде  (ақпаратты беру арнасымен байланысқан  және байланыспаған) анықталған.

R8  базалық нүктесі-бұл тікелей  базалық станциялар арасындағы  байланыс арнасы болып табылады. ОЛ басқарушы хабарламаларды  беруді және опциялық түрде-  деректерді тікелей таратуды  қолдауы керек.

 

 

2.4  Қызмет көрсету  сапасы

 

 

WiMAX желісі әу-бастан операторлық  кластың желісі ретінде қарастырылғандықтан,  онда QоS қамтамасыз ету мәселесі  алдыңғы орында тұр. функциясы  ІЕЕЕ 802.16е стандарты QоS қатысты  мәселені нақты сервистік ағынмен  байланыстырады. Әрбір қосылуға QоS  берілген параметрлері бар өзінің  сервистік ағыны қызмет етеді. WiMAX абоненті осындай сервистік  ағынның берілген жинағына- QоS-профильге  қол жеткізе алады. Бұл туралы  ақпарат абоненттерді басқару  жүйесінде сақталады (мысалы, ААА-сервердің  деректер базасында немес арнайы  сервер-саясатта).  QоS-басқарудың  статикалық үлгісінде, абоненттік  станция байланыс сеансы барысында  сервисті ағынның параметрлерін  өзгерте алмайды немесе жаңа  сервистік ағындарды жасай алмайды.  Алайда, QоS-басқарудың динамикалық  үлгісінде, абоненттік немесе  базалық станция сервистік   ағынды динамикалық өзгерте алады,  жасап немесе жоя алады. Жаңа  сервистік ағындарды қосу/ жасау,  МС қосымша деңгейінде СSN қандай  да бір функциясына жүгінгенде, мүмкін болмақ. Сөйтіп, WiMAX желісінің  жердегі сегментінің негізгі  міндеті- әрбір абонентке қатысты,  ІЕЕЕ 802.16е стандартында анықталған  сервистік  ағындарды басқаруды  қамтамасыз ету.

QоS функциясын жүзеге асыратын WiMAX желісінің негізгі элементтері-  бұл сервистік ағындарды басқару  модулі (SFM) және сервистік ағындарды  авторлау модулі(SFА), және абоненттің  рұқсат етілген ресурстары туралы  деректерді сақтау жүйесі.

SFM модулі қашанда БС орналасады. Ол сервистік ағындарды жасауға,  сөндіруге, рұқсат етуге немесе  жақсартуға жауап береді. Құрылымдық  тұрғыдан SFM рұқсат етуді басқару  функциясы және жергілікті ресурстар  туралы деректер базасы кіреді. АС функциясы жергілікті  радио-және  басқа да ресурстар туарлы  ақпаратты сараптау негізінде,  жаңа сервистік ағынды қосуға  болатын-болмайтынын анықтайды.

SFА модулі нақты абоненттің QоS-параметрлері  туралы  БС берген ақпаратпен SFM ұдайы жабдықтап отыру үшін  қажет. Яғни, ол БС  пен ААА-серверде  немесе абоненттің үйде қолданатын  СSN-желісіндеге соған ұқсас құрылғыда  сақталатын, абоненттің параметрі  туралы жаһандық деректер базасы  арсындағы көпір іспетті. Бұл  құрылғы АSN-шлюзінде орналасқан. Мәселе жедел әрекетті абоненттер  туралы болғандықтан, анкерлі және  сервисті SFА түсінігі енгізілген.

Анкерлі SFА желіге МС қосқанда анықталып, оны қайталап тіркеуге дейін өзгермейді. Анкерлі SFА желіде тіркелген кезде  абоненттің QоS-профилі туралы ақпарат  беріледі. Егер МС басқа АSN-шлюздіңң аймағында болса, ол жаңа SFА әрекеттеседі. Қазіргі сәтте МС байланысты болатын  бұндай SFА сервистік деп аталады.  Сервистік SFА – R4 арналары арқылы МС пен анкерлі SFM арасында ретранслятор қызметіна тқарады (нақтырақ-  базалық  станцияның SFM модулі ,солармен қазіргі  сәтте жұмыс істейтін МС пен сол  МС арналған анкерлі SFА арасында). Анкерлі  және/немесе сервистік SFM қызметіне   желілік ресурстарды тиеу мен  таратумен байланысты болатын АSN—желіге  арналған QоS- дербес саясатты жүзеге асыру  кіреді.

 

2.4-сурет. QoS қамтамасыз ету жүйесі

 

 

2.5 BreezeMAX 4Motion платформасының  негізіндегі WiMAX жабдығы

 

 

BreezeMAX 4Motion жүйесінің базалық және  абоненттік станциялары негізіндегі  WiMAX жедел әрекетті жабдығын құрудың  мысалын қарастырайық. 4Motion жүйесі- операторлық каластағы жедел  әрекетті WiMAX толық функциялық шешімі, архитектурасы ашық, түрлі өндірушілердің  жабдықтарын бір желіге түйістіруге  болады. Желі элементтерінің өзара  әрекеттестігін суреттейтін желілік  профилі ретінде АSN-профилі С  таңдап алынды.

BreezeMAX 4Motion платформасына негізгі  төрт құрамдас кіреді: абоненттік  станциялар, базалық станциялар, қатынау  желісінің шлюздері және авторлау, аутентификация мен қатынауды  басқару жүйесінің серверлері. Соңғылары  стандартты желілік сервер болып  табылады, олардың барлық функционалдығы  бағдарлықпен жүзеге асырылады.

 

 

2.5-сурет Alvarion компаниясының 4Motion жабдығы негiзiндегі WIMAX желiсiнде  мәліметтерді таратудың сұлбасы

 

 

2.5.1 АSN-шлюздер

 

 

BreezeMAX 4Motion жүйесі АSN-шлюздердің  екі түрімен жүзеге асырылуы  мүмкін: таратылған және орталықтандырылған. Таратылған үлгіде АSN-шлюздердің  қызметі БС құрамындағы құрылғыны  іске қосады (желілік өңдеу құрылғысының  модулі NРU). Бұндай шешім ең алдымен  шағын көлемдегі желілерге арналған: абоненттердің саны 3 мыңнан аспайды  және бір АSN-шлюзге 200Мбит/с келеді. Желідегі абоненттер санын WiMAX-желідегі  таратылған АSN GW санын арттыру  арқылы, көбейтуге болады. Бұл желіні  біртіндеп ұлғайтуға мүмкіндік  береді. Орталықтандырылған АSN-шлюз  жүздеген базалық станциялары  бар және желінің ішіндегі  абоненттер саны ондаған мыңға  жететін үлкен көлемдегі желілерге  арналған. Бұндай шешім 7600 сериялы  Сіsсо компаниясының операторлық  класының маршрутизаторларында  жүзеге асырылады.

Орталықтандырылған АSN-шлюзді қолдану  желінің көлемін ұлғайтуға мүмкіндік  береді. Сіsсо жабдығы SАМІ blade-архитектурасының модулі бойынша құрылады. Бір SАМІ-модуль жинақты өткізгіштік қабілеті 5 Гбит/с  дейінгі 100 мың. абонентті қосуға мүмкіндік  береді. Себеттегі SАМІ blade- модулдерінің барлығы  алтыға дейін жетеді, бұл 600 мың абонент және  абоненттерден  агрегатталған 30 Гбит/с трафик.

 

 

2.5.2 Базалық станция

 

 

Базалық станция радиоарна бойынша  станцияның абоненттік құрылғыларымен және GB Ethernet арнасы арқылы қосылысты  ұйымдастыруға арналған қажетті  функцияларды атқарады, бұл провайдердің желілік магистралді арнасына қосылу үшін қажет.  ОЛ ІЕЕЕ 802.16 стандартының талаптарына және WiMAX сертификаттық профиліне толықтай сәйке келеді.  Станция масштабталатын OFDMA режимін қолдайды, яғни,  ені 20, 10 және 5 МГц арналармен жұмыс істей алады. Төмен кететін арнадағы тасымалдайтын толықытай емес жинақты пайдаланатын режимді  қолдайды.

BreezeMAX базалық станциясының модулді  архитектурасы бар, бұл жүйені  тез масштабтауға және қажетті  конфигурацияны жүзеге асыруға  мүмкіндік береді(8-сурет).БС жабдығы 19- және 22 дюймдік тағандағы инсталяцияны орнатуға арналған, биіктігі 8U болатын Compact РСІ шасси негізінде құрылған. Шассиге қосарлы тоғыз және біреуден  алты слот бекітіледі. Кез келген модулді ауыстыруға болады, бұл бүкіл БС жұмысын тоқтатпай-ақ,  жекелеген модулдерді ауыстыруға мүмкіндік береді. Әрбір функционалдық құрылғы N + 1 сұлбасы бойынша сақтала алады, яғни, осы типтегі тек бір ғана құрылғы сақтала алады.