Автор: Тихвинский В.О. Терентьев С.В. Юрчук А.Б.
Теги: электротехника радиосвязь и радиовещание мобильная связь сети lte
ISBN: 978-5-88405-094-5
Год: 2010
Текст
•1
.0. Тихвинским,
А. Б. Юрчук
.В. Терентьев,
СЕТИ МОБИЛЬНОМ СВЯЗИ LTE
технологии и архитектура
f
I
•.
V
I
TM
ДО
И1.
teal
ЕЙ Я
ИНЖЕНЕРНАЯ ЭНЦИКЛОПЕДИЯ
I
J
4
ЕХНОЛОГИИ
Электронных
ом мун иканий
F
V. Tikhvinskiy,
S. Terentiev,
A. Yurchuk
LIE MOBILE NETWORKS
TECHNOLOGIES AND ARCHITECTURE
EC@TRENDS
Moscow, 2010
УДК 621.396.1
ББК 32.884.1
Т46
Тихвинский В.О., Терентьев С.В., Юрчук А.Б.
Т46 Сети мобильной связи LTE: технологии и архитектура.
— 284 с.: ил.
М.: Эко-Трендз, 2010.
ISBN 978-5-88405-094-5
Приведены основные этапы развития мобильной связи третьего поколения. Про-
анализирован процесс создания и стандартизации технических спецификаций систем
мобильной связи UMTS, LTE и LTE Advanced в ETSI и 3GPP. Рассмотрены опыт ме-
ждународного регулирования использования радиочастотного спектра для сетей
UMTS/LTE с учетом гибкого подхода к управлению использованием спектра в Евро-
пе и политика технологической нейтральности W APEC’S для беспроводных сетей
связи. Раскрыты особенности архитектуры сети LTE, построения и функционирова-
ния радиоинтерфейса LTE, а также структуры радиоинтерфейса E-UTRA при приме-
нении технологий множественного доступа OFDM А и SC-FDMA. Освещены вопро-
сы управления радиоресурсами и качеством в сети LTE. Выполнен анализ возможно-
стей технологии MIM0 и принципы построения систем MIM0. Изложены основы ис-
пользования пространственно-временною кодирования для технологии MIM0. Ис-
следовано взаимодействие сетей LTE с сетями мобильной связи различных стандар-
тов (GSM/UMTS/cdma2000). Изложены принципы нумерации, адресации, идентифи-
кации и маршрутизации вызовов при установлении соединений в сети UMTS/IMS.
Для специалистов, научных работников, аспирантов, а также всех тех, кто инте-
ресуется перспективами развития мобильной связи третьего и четвертого поколений,
прежде всего вопросами архитектуры и технологий сетей LTE/LTE Advanced.
ISBN 978-5-88405-094-5
ББК 32.884.1
Авторы, 2010
UDC 621.396.1
Tikhvinskiy V., Terentiev S., Urchuk A.
LTE mobile networks: Technologies and Architecture. — Moscow: Eco-Trends, 2010.
284 p.
ISBN 978-5-88405-094-5
The main steps of development of 3G mobile communication networks and services
are considered in this book. The process of creation and standardization of Release 99 —
10 Technical Specifications for European universal mobile system UMTS in LTE Ad-
vanced direction by European telecommunication standardization Institute (ETSI) and 3rd
Generation Partnership Project (3GPP) is analyzed.
The International Experience of Radio Spectrum regulation for LTE/UMTS network
development subject to spectrum management flexible approach and WAPECS for wireless
access networks is considered.
Features of LTE radio interfaces design and basic requirements to LTE radio interfaces
functionality described. Structure of E-UTRA radio interface for multiple access technolo-
gies such as OFDMA and SC-FDMA is considered in the book. Features and design of ar-
chitecture core network SAE and its elements showed here. Issues of radio resource man-
agement in LTE networks, addressing, identification and numbering are given in the book.
Ability of MIMO technology is analyzed. Fundamental utilization of space
for MIMO technology and principles of communication systems with MIMO antennas are
given. Issues of LTE networks interworking with different mobile networks
GSM/UMTS/CDMA-2000 and variants of connection and using of SAE/LTE interface are
considered. Principles of call numbering, addressing and identification at UMTS/IMS net-
work connection are given.
This book is mainly intended for specialists, research workers, post-graduates and stu-
dents, and for those that are interested in 3G and 4G mobile network development, first of
all Technologies and Architecture Issues of LTE/LTE Advanced mobile networks.
time coding
ISBN 978-5-88405-094-5
© Authors, 2010
СОДЕРЖАНИЕ
Обращение к читателям
Предисловие.........
12
13
Глава 1.
ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ СЕТЕЙ МОБИЛЬНОЙ
СВЯЗИ UMTS И ПЕРЕХОДА К СЕТЯМ LTE.............
1.1. Деятельность Международного союза электросвязи
по развитию сетей мобильной связи UMTS.....
1.2. Деятельность Европейского института стандартизации
электросвязи по развитию сетей мобильной связи
LTE/UMTS...................................
1.3. Перспективы развития сетей мобильной связи LTE
использующих технологию MIMO...............
18
18
22
37
Глава 2.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РАДИОЧАСТОТНОГО
СПЕКТРА СЕТЯМИ LTE/UMTS.........................
2.1. Использование полосы частот 1700. ..2000 МГц
с учетом рекомендаций МСЭ-Р.....................
2.2. Использование полосы частот 1700...2200 МГц
с учетом решений СЕРТ...........................
2.3. Использование полосы частот 2500...2690 МГц
с учетом рекомендаций МСЭ-Р.....................
2.4. Влияние решений ВКР-07 на перспективы
использования радиочастотного спектра
сетями LTE/UMTS.................................
2.5. Влияние концепции WAPECS на управление
использованием спектра в Европе при внедрении
сетей LTE/UMTS..................................
2.6. Перспективы использования радиочастотного спектра
сетями LTE и LTE Advanced.......................
40
40
43
45
47
59
67
Глава 3.
ОСОБЕННОСТИ АРХИТЕКТУРЫ СЕТИ LTE
3.1. Общая структура сети LTE..........
3.2. Архитектура базовой сети SAE......
3.3. Основные функции базовой сети SAE..
75
75
79
83
Глава 4.
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СЕТИ LTE С СЕТЯМИ
МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ РАЗЛИЧНЫХ СТАНДАРТОВ
4.1. Взаимодействие сети LTE с другими сетями
стандартов 3GPP..........................
91
91
6
СОДЕРЖАНИЕ
4.2. Принципы взаимодействия сети LTE с сетями
стандартов не-ЗОРР на основе IP-протоколов
управления мобильностью......................
4.3. Использование IP-протоколов управления
мобильностью при взаимодействии сети LTE
с сетями стандартов He-3GPP..................
4.4. Сценарии взаимодействия сети LTE
с сетями стандартов ne-3GPP..................
96
100
101
110
ПО
UTRAN
111
Глава 5. УПРАВЛЕНИЕ РАДИОРЕСУРСАМИ
И КАЧЕСТВОМ В СЕТИ LTE..............................
5.1. Функции протокола управления радиоресурсами
в сетях E-UTRAN.............................
5.2. Состояния протокола управления радиоресурсами
в сети
5.3. Состояния протокола управления радиоресурсами
в сети UTRAN................................
5.4. Взаимосвязь состояний протокола управления
радиоресурсами сетей E-UTRAN и UTRAN........
5.5. Управление качеством услуг в сетях LTE.
114
115
116
Глава 6. ПОСТРОЕНИЕ И ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ
РАДИОИНТЕРФЕЙСА СЕТИ LTE.............................
6.1. Основные технические требования
к радиоинтерфейсу сети LTE...................
6.2. Особенности ридиоинтерфейса сети E-UTRAN
в линии «вниз»...............................
6.3. Особенности радиоинтерфейса сети E-UTRAN
в линии «вверх»..............................
6.4. Логические и транспортные каналы сети E-UTRAN
6.5. Частотно-временная структура OFDM-сигналов
сети E-UTRAN в режиме TDD....................
6.6. Совместное функционирование радиоинтерфейсов
сети E-UTRAN и сети UTRAN/TDD, работающей
в режиме LCR.................................
6.7. Совместное функционирование радиоинтерфейсов
сети E-UTRAN и сети UTRAN/TDD, работающей
в режиме HCR.................................
120
120
126
135
138
140
144
147
СОДЕРЖАНИЕ
Глава 7.
СПЕКТРАЛЬНАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ
СИСТЕМ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ LTE/UMTS.............
7.1. Определение спектральной эффективности
систем мобильной связи.......................
7.2. Спектральная эффективность систем UMTS.
7.3. Сравнительный анализ спектральной эффективности
систем LTE/UMTS и других систем мобильной связи
и широкополосного доступа....................
149
149
150
153
Глава 8.
ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ MIMO.................
8.1. Возможности технологии MIMO............
8.2. Принцип пространственно-временного кодирования
8.3. Алгоритмы обработки MIMO-сигналов
на приемной стороне
Глава 9.
ПРИМЕНЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ MIMO
В СЕТИ UTRAN....................................
9.1. Алгоритм параллельной передачи широкополосных
сигналов пространственно разнесенными антеннами
(PARC).........................................
9.2. Алгоритм параллельной передачи широкополосных
сигналов пространственно разнесенными антеннами
использующий пространственно-временное
кодирование (RC MPD)...........................
9.3. Алгоритм параллельной передачи широкополосных
сигналов пространственно разнесенными
и разделенными на подгруппы антеннами,
использующий пространственно-временное
кодирование (DSTTD-SGRC).......................
9.4. Алгоритм пространственного разнесения
широкополосных сигналов с различными
весовыми коэффициентами........................
9.5. Модифицированный алгоритм S-PARC..........
9.6. Алгоритм пространственного разнесения
широкополосных сигналов с различными
весовыми коэффициентами, использующий
разбиение потоков данных на подгруппы (D-TxAA)
9.7. Алгоритм пространственного разнесения
широкополосных сигналов, использующий
турбокодирование.......................
159
159
160
168
170
170
172
174
178
178
182
183
СОДЕРЖАНИЕ
Глава 10. РЕГУЛИРОВАНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
РЕСУРСА НУМЕРАЦИИ В СЕТЯХ UMTS..
10.1. Нормативно-правовая база регулирования
использования ресурса нумерации в российских
сетях UMTS..................................
10.2. Стандартизация ETSI требований к использованию
ресурса нумерации в сетях UMTS..............
1
Глава 11. НУМЕРАЦИЯ, АДРЕСАЦИЯ
И ИДЕНТИФИКАЦИЯ В СЕТЯХ UMTS..........................
11.1. Идентификация мобильных абонентов.......
11.2. Нумерация и адресация мобильных абонентов.
11.3. Идентификация базовых станций, зон местоположения
абонента и маршрутизации.....................
11.4. Идентификация центров коммутации MSC,
узлов GSN и регистров VLR, HLR...............
11.5. Международный уникальный идентификатор
оборудования мобильной станции и номер версии
программного обеспечения......................
Глава 12. ПРОЦЕДУРЫ РЕГИСТРАЦИИ
И УСТАНОВЛЕНИЯ СОЕДИНЕНИИ
В СЕТИ UMTS/IMS............................
12.1. Регистрация абонентского терминала
в сети UMTS/IMS....................
12.2. Установление сессии между мобильными
терминалами подсистемы IMS.........
Приложение 1. Детализированная схема совмещенной сети
GERAN/UMTS/LTE.......................................
Приложение 2. Сообщения протокола SIP, используемые
при установлении IMS-соединения..................
Приложение 3. Технические спецификации 3GPP на LTE (Release 8)
Список сокращений
Литература
187
187
194
198
198
201
203
206
206
208
208
219
228
229
231
259
272
CONTENTS
F ore words
Preface..
12
13
Chapter 1. Perspectives of UMTS Network Development
and Migration to LTE Networks.......................................
1.1. International Telecommunication Union activity
on development of UMTS networks..........................
1.2. European Telecommunication Standardization Institute
activity on development of LTE/UMTS networks.............
1.3. Perspectives of development of LTE networks
utilizing MIMO technology................................
Chapter 2. Radio Spectrum Utilization of LTE/UMTS Networks..........
2.1. Utilization of 1700...2200 MHz Frequency band subject
to ITU-R Recommendations.................................
2.2. Utilization of 1700...2200 MHz Frequency band subject
to CEPT Decisions........................................
2.3. Utilization of 2500...2690 MHz Frequency band subject
to ITU-R Recommendations.................................
2.4. WRC-07 Decision Influence on Perspectives Radio
Spectrum Utilization for LTE/UMTS network
implementation...........................................
2.5. WAPECS conception Influence on Spectrum Management
in Europe and LTE/UMTS network implementation............
2.6. Perspectives Radio Spectrum Utilization of LTE and LTE
Advanced networks........................................
18
18
22
37
40
40
43
45
47
59
67
Chapter 3. Features of LTE Network Architecture.
3.1. General structure of LTE Network....
3.2. Architecture of Core network SAE....
3.3. Basic Function of Core network SAE
75
75
79
83
Chapter 4. Interworking of LTE Network with mobile networks of
different standards....................................................
4.1. Interworking of LTE network with others 3GPP mobile
access networks............................................
4.2. Principles of LTE network interworking with non-3GPP
access networks on IP- mobility management protocol basis
4.3. Utilization IP- mobility management protocol for
interworking between LTE network and non-3GPP
networks...................................................
91
91
96
100
10
CONTENTS
4.4. Interworking scenarios of LTE network with non- 3GPP
access networks.........................................
1
101
Chapter 5. Radio Resource and Quality of Service Management
in LTE Network................................................
5.1. Functions of Radio Resource Control Protocol
in E-UTRAN.........................................
5.2. States of Radio Resource Control Protocol in E-UTRAN
5.3. States of Radio Resource Control Protocol in UTRAN...
5.4. Relation between States of Radio Resource Control
Protocol of E-UTRAN and UTRAN......................
5.5. Quality of Service Management in LTE networks.
110
110
111
114
115
116
Chapter 6. Design and Functioning of LTE network Radio Interface.....
6.1. The general technical requirements to LTE Network Radio
Interface.................................................
6.2. Features of E-UTRAN Radio Interface in down link.....
6.3. Features of E-UTRAN Radio Interface in uplink........
6.4. Logical and transport channels of E-UTRAN............
6.5. Time -frequency structure of OFDM-signal of E-UTRAN
for TDD mode..............................................
6.6. Simultaneous operation of E-UTRAN and UTRAN/TDD
Radio Interfaces for Low Chip Rate........................
6.7. Simultaneous operation of E-UTRAN and UTRAN/TDD
Radio Interfaces for High Chip Rate.......................
120
120
126
135
138
140
144
147
Chapter 7. Spectrum Efficiency of LTE/UMTS Mobile systems............
7.1. Definition of Mobile system..........................
7.2. Spectrum Efficiency of UMTS system...................
7.3. Comparative Analysis of LTE/UMTS systems and others
Mobile and wireless broadband access systems..............
149
149
150
153
Chapter 8. Features of MIMO Technology......................
8.1. Potential of MIMO Technology................
8.2. Principle of space-timing coding............
8.3. Algorithms of MIMO-signals Processing in receivers
159
159
160
168
Chapter 9. Application of MIMO Technology into UTRAN network
9.1. Per-antenna rate control (PARC) algorithm........
9.2. Rate-Control Multi-Paths diversity (RC MPD)......
170
170
172
CONTENTS
11
9.3. Double Space Time Transmit Diversity with Sub-Group
Rate Control (DSTTD-SGRC) for 2 or more receive
antennas...............................................
9.4. Single Stream Closed loop MIMO with 4 Tx and L Rx
antennas algorithm.....................................
9.5. Selective Per Antenna Rate Control (S-PARC) algorithm
9.6. Double Transmit antenna array (D-TxAA) algorithm.
9.7. Spatial Temporal Turbo Channel Coding (STTCC)
algorithm..............................................
174
178
178
182
183
Chapter 10. Regulation of Numbering Resource Utilization
into UMTS networks...........................................................
10.1. Regulation base of Numbering Resource utilization
into Russian UMTS networks......................................
10.2. ETSI standardization of Numbering Resource utilization
Requirements into UMTS networks................................
187
187
194
Chapter 11. Numbering, Addressing and Identification
into UMTS networks.....................................................
11.1. Identification of mobile subscribers...............
11.2. Numbering and Addressing of mobile subscribers
11.3. Identification of base station, location aria
and routing aria.........................................
11.4. Identification of MSC, GSN, VLR and HLR............
11.5. International Mobile station Equipment Identity
and Software Version number..............................
198
198
201
203
206
206
Chapter 12. Procedures of Registration and call setup
in UMTS/IMS network.....................................................
12.1. Mobile terminal Registration into UMTS/IMS network
12.2. Session establishing between Mobile terminals
IMS subsystem..............................................
208
208
219
Annex 1. Decentralized Architecture of GERAN/UMTS/LTE
Charging Network...........................................
Annex 2. SIP protocol messages used for call setup in IMS network
Annex 3. 3GPP Technical Specifications for LTE (Release 8).
List of Abbreviations......................................
Literature................................................
228
229
231
259
272
Обращение к читателям
Дорогой читатель!
Это первая книга в России, посвященная технологии мобильной связи LTE, откры-
вающей новый этап в развитии технологий мобильного беспроводного доступа. Около
5 млрд людей на планете являются членами мирового сообщества, называемого «мо-
бильный мир». Десятки и сотни тысяч человек вовлечены сегодня в создание мировой
мобильной экосистемы. Книга подводит итог многолетней работе ученых и специали-
стов Партнерского проекта 3GPP по созданию концепции и технологии LTE. Разработ-
ка LTE является частью проводимого ETSI процесса глобальной стандартизации, по-
зволяющего достичь быстрого внедрения телекоммуникационных инноваций на рынок
связи. Технология LTE открывает дверь возможностям внедрения услуг связи, о кото-
рых мы не могли мечтать десять лет назад на рубеже
ты реализуются.
Достижения технологии LTE не позволяют стоять на месте, они заставляют нас
двигаться вперед к технологии LTE Advanced и заглядывать за рубеж 2020 года.
Хочу пожелать авторам не останавливаться на издании этой книги и надеюсь, что
читатели по достоинству оценят их труд и возможности LTE.
и XXI веков. Теперь эти меч-
Вице-президент ETSI
Доктор Майкл Шарп
Forewords
Dear reader!
This book is a first book dedicated to LTE mobile technology published in Russia.
It opens new stage in mobile wireless access development. Around 5 billion people on the
planet are members of the world society named mobile world. Tens and hundreds of thou-
sands of peoples are involved in world mobile ecosystem creation. The book has summed
up long-term work of scientists and specialists of Third Generation Partnership Project
(3GPP) on LTE conception and technology creation. LTE development is a part of global
standardization process conducted by the European Telecommunications Standards Insti-
tute (ETSI) which allows achieving a quick market implementation of telecommunication
innovations. LTE opens a door for telecom services implementation opportunities that we
couldn’t dream about 10 years ago on the border of XX and XXI centuries. Now these
dreams are becoming true.
Achievements of LTE technology do not allow us to stand still. They make us to move
forward and look beyond the horizon of 2020.
I would like to wish the authors of the book to continue their work and to wish them all
the best.
I hope that readers will appreciate authors’ work at its true value and also LTE potential.
Vice-president ETSI
Dr. Michael Sharpe
ПРЕДИСЛОВИЕ
это абоненты сетей
EVDO). Более 290 операторов развернули сети UMTS в 129
Наблюдая эволюцию развития технологий сетей радиодоступа, поражаешься ге
нию человеческого разума. Каждое следующее поколение сетей мобильной свя
зи характеризуется принципиально новыми технологическими возможностями,
значительно расширяющими спектр услуг конечным пользователям. Зная про-
шлый и текущий уровень развития сетей мобильной связи и потребности або-
нентов, интересно заглянуть в ближайшее будущее и понять, что нас ожидает.
За сравнительно короткий период сети мобильной связи третьего поколе-
ния IMT/UMTS стали реальностью и показали явное преимущество перед се-
тями предыдущих поколений. Наиболее динамично развиваются сети связи
европейского стандарта IMT/UMTS. Основными причинами их динамичного
развития являются возрастающая потребность пользователей в высокоскоро-
стных услугах, а также снижение капитальных затрат на передачу единицы
трафика. Мировая мобильная экосистема к началу 2010 г. включала инфра-
структуру сетей второго и третьего поколений мобильной связи, обслужи-
вающую 4 млрд абонентов, из которых более 600 млн
3G (UMTS
странах мира (более 150 сетей в Европе), включая Россию, в которой в 83 ре-
гионах развернуты 164 сети IMT/UMTS трех операторов «большой тройки»:
ОАО «МТС», ОАО «ВымпелКом» и ОАО «МегаФон». Парк мобильных тер-
миналов 3G насчитывает более 1500 различных типов устройств от более чем
130 компаний-производителей. Пользователями услуг мобильного широкопо-
лосного доступа HSPA являются уже более 450 млн абонентов.
В ближайшем будущем основными факторами, влияющими на развитие
технологий мобильной связи и беспроводного широкополосного доступа,
станут рост числа пользователей услуг и соответственно растущая потреб-
ность в доступных для развития полосах частот.
Сети UMTS (версий до Release 5 включительно) позволяют обеспечить пи-
ковую скорость передачи данных до 2,048 Мбит/с. Радиоинтерфейс сети
UMTS, основанный на технологии множественного доступа с кодовым разде-
лением каналов (W-CDMA), имеет ряд отличий от радиоинтерфейса сети GSM.
Главная особенность этого радиоинтерфейса заключается в ярко выраженном
динамическом характере изменения энергетико-скоростных соотношений в се-
ти радиодиодоступа UTRAN со сбалансированным энергетическим ресурсом.
Принципиальным отличием сети радиодоступа UTRAN
GSM/EDGE/GPRS стало использование широкополосных сигналов с шириной
спектра 5 МГц и базой сигнала, намного большей единицы (В » 1). В сетях
W-CDMA/UMTS используются последовательные широкополосные сигналы с
прямым расширением спектра (Direct Sequence CDMA
ние базы сигнала осуществляется за счет введения частотной избыточности, ко
KZ
сетей
от
DS-CDMA). Расшире-
16
ПРЕДИСЛОВИЕ
Программа долгосрочного развития системы LTE была окончательно оп-
ределена проектом 3GPP в сентябре 2007 г. и одобрена Генеральной Ассамб-
леей ETSI в ноябре 2007 г.
В настоящее время рабочие группы проекта 3GPP завершили разработку се-
ти радиодоступа E-UTRAN и архитектуры базовой сети высокого уровня SAE
(System Architecture Evolution) системы LTE. Результаты работы изложены
нических спецификациях Releases 8, 9. Рабочие группы проекта 3GPP приступи-
созданию технических спецификаций Release 10, направленных на улучше-
в тех-
Release 7) и системы LTE в проекте 3GPP (Release 8 -
и
ли к
ние параметров системы LTE (создание системы LTE Advanced).
В данной книге не отражены все проблемы развития системы LTE. Ос-
новная цель — рассмотреть технологии и архитектуру сети LTE.
В первой главе книги приведены основные этапы развития мобильной
связи третьего поколения. Проанализирован процесс создания и стандарти-
зации сетей UMTS в Европейском институте стандартизации электросвязи
ETSI (Release 99
Release 10).
Во второй главе рассмотрены вопросы использования радиочастотного
спектра для сетей LTE/UMTS, проанализирован опыт международного регу-
лирования использования спектра в полосах частот «цифрового дивидента»
790...862 МГц, 1900...2170 МГц и 2500...2690 МГц сетями LTE/UMTS. Ис-
следовано влияние на сети LTE/UMTS решений ВКР-07, а также концепции
WAPECS (гибкого подхода к управлению использованием спектра в Европе
политики ЕС по электронным беспроводным сетям).
В третьей главе изложены особенности архитектуры и интерфейсов сети
LTE, а также функциональных элементов сети радиодоступа E-UTRAN и ба-
зовой сети SAE.
Четвертая глава посвящена взаимодействию сети LTE с сетями стандартов
3GPP (GSM/UMTS), а также сетям стандартов He-3GPP (cdma2000, WiMAX).
В пятой главе раскрываются особенности управления радиоресурсами в
сети LTE, включая управление состояниями абонентского терминала и управ-
ление качеством предоставления услуг.
В шестой главе рассмотрены вопросы развития технологий радиоинтер-
фейса сети доступа (от сети UTRAN к сети E-UTRAN), а также отмечены
особенности построения радиоинтерфейса сети доступа
«вниз» (downlink) и в линии «вверх» (uplink). Приведено описание парамет-
ров функционирования и временной структуры сигналов в этой сети в режи-
ме TDD, а также структуры радиоинтерфейса E-UTRA TDD при множествен-
ном доступе OFDMA и SC-FDMA.
В седьмой главе проанализирована спектральная эффективность систем
мобильной связи UMTS/LTE и систем мобильной связи и широкополосного
доступа других технологий.
-UTRAN в линии
ПРЕДИСЛОВИЕ
17
о
d восьмой и девятой главах рассмотрены возможности технологии
MIMO, теоретические основы использования пространственно-временного
кодирования в технологии MIMO и принципы построения систем связи на ос-
нове технологии MIMO. Отражены методы оптимального детектирования
сигналов на приемной стороне в технологии MIMO и варианты применения
технологии MIMO в сети радиодоступа E-UTRAN.
Глава десять посвящена вопросам регулирования использования ресурса ну-
мерации, адресации и идентификации в сетях UMTS в России и в международ-
ных организациях связи. На основе международных документов изложен поря-
док использования номеров, адресов и идентификаторов в сетях LTE/UMTS.
В одиннадцатой и двенадцатой главах рассмотрены вопросы нумерации
адресации и идентификации в сети UMTS при ее взаимодействии с внешними
IP-сетями. Детализированы шаги маршрутизации и прохождения вызовов при
установлении соединений в сетях UMTS/IMS и NGN.
В приложениях книги приведены: детализированная схема совмещенной се-
ти GERAN/UMTS/LTE; основные сообщения протокола SIP, используемые при
установлении IMS-соединений; перечень технических спецификаций 3GPPP на
LTE, вошедших в Release 8 и составивших основу разработки Release 9.
Книга может стать теоретической базой для дальнейшей разработки и
проектирования, управления качеством услуг и оптимизации сетей мобиль-
ной связи LTE.
Авторы благодарны генеральному директору ОАО «ГИПРОСВЯЗЬ»
Е.В. Большакову, советнику генерального директора ОАО «ГИПРОСВЯЗЬ»
кандидату экономических наук А.П. Вронецу, декану ФЭУ МТУ СИ доктору
экономических наук, профессору Т.А. Кузовковой, заведующей кафедрой
ОПАБУ МТУСИ доктору экономических наук, профессору Н.П. Резниковой,
президенту РАЕН академику РАЕН, профессору О.Л. Кузнецову, директору
Ассоциации WiMAX Forum по России и СНГ доктору технических наук, про-
фессору С.Л. Портному за их поддержку исследований авторов и ряд ценных
советов, способствовавших улучшению книги.
Особую признательность авторы выражают друзьям и коллегам из Евро-
пейского института стандартизации электросвязи: вице-президенту ETSI док-
тору Майклу Шарпу и техническому эксперту ETSI И.В. Минаеву; сотруднику
Европейского радиобюро СЕРТ кандидату технических наук А.В. Гуляеву; ру
ководителю группы управления жизненным циклом продукта DETECON Inter-
national, иностранному члену ИТТ РАЕН доктору Юлиусу Головачеву; главно-
му специалисту ОАО «МТС» члену-корреспонденту РАЕН В.Г. Скрынникову;
председателю совета директоров ЗАО «Современные телекоммуникации»
П.С. Добрину; коллегам по ЦИТУ ОАО «ГИПРОСВЯЗЬ» М.А. Улитину
М.С. Майорову за помощь при подготовке книги.
•w
5
и
Глава
ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ СЕТЕЙ
МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ UMTS И ПЕРЕХОДА
К СЕТЯМ LTE
1.1. Деятельность Международного союза электросвязи
по развитию сетей мобильной связи UMTS
спутникового и наземного.
V/
Международный союз электросвязи / International Telecommunications Union
(МСЭ/ITU) начал исследования вопросов глобализации мобильной связи в
1986 г. и определил долгосрочные требования к частотному спектру для бу-
дущего третьего поколения систем мобильной связи. В 1992 г. МСЭ на Все-
мирной административной конференции радиосвязи (ВАКР-92) распределил
230 МГц спектра в диапазоне 2 ГГц глобальной системе мобильной связи
третьего поколения для обоих сегментов
Ожидалось, что появление на телекоммуникационном рынке (более 20
лет назад) сетей мобильной связи 3G завершит процесс глобализации мо-
бильной связи в мире, начатый созданием и внедрением сетей связи второго
поколения (сетей 2G), несмотря на национальные и региональные интересы и
трудности при развертывании сетей.
Вначале МСЭ предполагал разработать единый глобальный стандарт на
технологию радиоинтерфейса системы 3G. Этот проект назывался «Future
Public Land Mobile Telephony System» (FPLMTS) и позднее был переимено-
ван в «International Mobile Telephone System» (IMT-2000). Однако техниче-
ская несовместимость радиоинтерфейсов и сетевых платформ, а также конку-
рентная борьба между производителями оборудования за технологическое
лидерство не позволили МСЭ установить единый гармонизированный все-
мирный стандарт. В связи с этим рабочими органами МСЭ было принято ре-
шение об одобрении семейства стандартов радиодоступа IMT-2000, в которое
после завершения процесса гармонизации вошли пять радиоинтерфейсов. Ис-
пользование технологии модуляции OFDM существенно повысило спек-
о
ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ СЕТЕЙ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ UMTS И ПЕРЕХОДА К СЕТЯМ LTE
19
тральную эффективность систем беспроводного доступа WiMAX (IEEE
802.1бе). В связи с этим МСЭ в 2007 г. ввел в состав семейства радиоинтерфей-
сов новый интерфейс IMT Advanced (с технологией OFDM). Полное семейство
интерфейсов и их основные характеристики приведены в табл. 1.1 [1,2].
В табл. 1.1 использованы следующие обозначения радиоинтерфейсов:
- IMT-DS (IMT-2000 Direct Spread)
системы связи с прямым расширением спектра (DS-CDMA) и частот-
ным дуплексным разносом (FDD) для применения в парных полосах
частот:
радиоинтерфейс широкополосной
Таблица 1.1. Типы и значения характеристик семейства радиоинтерфейсов
стандарта IMT
Характеристика
радиоинтерфейса
IMT-DS
IMT-MC
Семейство радиоинтерфейсов
IMT-TC
IMT-SC
IMT-FT
IMT
Advanced
Орган
по разработке
спецификаций
Базовая
технология
3GPP,
ARIB, ETSI
3GPP2,
TIA,
TR-45.3
3GPP, ETSI,
CWTS
3GPP2,
UWCC,
TR-45.3, TIA
ETSI
ETSI, 3GPP
Метод доступа
Метод дуплексного
разноса__________
Канальная
скорость манипу-
ляции, Мбод
(Мсимв/с)
W-CDMA,
UTRA FDD
cdma2000
DS-CDMA
MC-CDMA
UTRA TDD,
TD-SCDMA
TDMA/CDM
A
UWC-136
DECT ЕР
OFDMA/
SC-FDMA
FDD
FDD
TDD
3,84
3,841 1)
1,2822)
TDMA
FDD
MC-TDMA
FDD/TDD
OFDMA
FDD
(0,5x3,84)
(8x3,84)
a •
Для технологии UTRA TDD.
2) Для технологии TD-SCDMA.
IMT-MC (IMT-2000 Multi Carrier) — радиоинтерфейс многочастотной сис-
темы связи с одновременной передачей нескольких несущих MS-CDMA и
частотным дуплексным разносом FDD для применения в парных поло-
сах частот;
IMT-TC (IMT-2000 Time-Code)
системы связи TDMA/CDMA с временным дуплексным разносом TDD
для применения в непарных полосах частот;
-IMT-SC (IMT-2000 Single Carrier)
системы связи TDMA с временным дуплексным разносом TDD для при-
менения в парных полосах частот;
радиоинтерфейс комбинированной
радиоинтерфейс одночастотной
20
ГЛАВА 1
радиоинтерфейс микросотовой
радиоинтерфейс системы связи с одновременной пере-
- IMT-FT (IMT-2000 Frequency Time)
системы связи DECT с комбинированным частотно-временным дуп-
лексным разносом FDD/TDD для применения как в парных, так и в не-
парных полосах частот;
- IMT Advanced
дачей нескольких ортогональных несущих OFDMA и частотным дуп-
лексным разносом FDD.
Семейство из пяти радиоинтерфейсов было представлено в Рекомендации
МСЭ-Р М.1457 «Детальные спецификации радиоинтерфейсов международ-
ной подвижной электросвязи — 2000 (IMT-2000)» [3]. Ожидается, что в бли-
жайшее время эта рекомендация будет дополнена описанием радиоинтерфей-
са IMT Advanced.
Распределение полос частот для сетей UMTS/IMT-2000 было закреплено
в Регламенте радиосвязи на Всемирной конференции радиосвязи в 1997 г.
(ВКР-97) в соответствии с Резолюцией 212 в виде специального примечания
S5.388. Это распределение частотных полос по различным районам и отдель-
ным государствам показано на рис. 1.1. При этом полосы частот 1885... 1980,
2010...2025 и 2110...2170 МГц были определены для наземного сегмента, а
полосы частот 1980...2010 и 2170...2200 МГц — для спутникового сегмента
системы IMT-2000.
В соответствии со своими Резолюциями ВКР-2000 внесла ряд примечаний
в Регламент радиосвязи и определила для системы IMT-2000 возможные до-
полнительные полосы частот: 806...960, 1710...1885 и 2500...2690 МГц (или
их части), которые могут назначаться национальными Администрациями свя-
зи как полосы развития системы IMT-2000.
За последнее десятилетие МСЭ, учитывая решения ВКР-2000 и ВКР-2003,
разработал значительное число рекомендаций по использованию полос частот
для системы IMT-2000. При этом наиболее важной является Рекомендация
М. 1036-3 («Частотные планы для внедрения наземного сегмента системы
IMT-2000 в полосах частот 806...960 МГц; 1710...2025 МГц; 2110...2200 МГц
и 2500...2690 МГц»). Эта рекомендация предусматривает шесть вариантов
использования полосы частот 1710...2200 МГц для систем IMT-2000 и позво-
ляет Администрациям связи максимально гибко подходить к разработке час-
тотных планов для сетей IMT-2000 национальных операторов с учетом реаль-
ной загрузки планируемых к использованию диапазонов частот. Кроме того,
в МСЭ был подготовлен Отчет ITU-RM.2039, содержащий технические ха-
рактеристики наземного сегмента системы IMT-2000, как для оборудования,
использующего радиоинтерфейс IMT-DS, так и для оборудования, исполь-
зующего интерфейс IMT-MC.
о
ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ СЕТЕЙ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ UMTS И ПЕРЕХОДА К СЕТЯМ LTE
21
1885 >1900
1980 <2010 2025
2110
1 2170 22к>0
Распределение
МСЭ
1880
IMT-2000
MSS
IMT
’Util
MSS
Европа
GSM 181
Sdect UMTS
— „
MSS
UMTS
MSS
|WLL
WLL
Китай
GSM
1800
IMT
MSS
IMT
MSS
1893
1919
Япония
Корея
IMT
IMT
MSS
1990
2160
Северная
Америка
'PCS
H
1850
1900
1950
. MSS
f .
2000
2050
Резерв d Резерв
2100
2150
2200
I
2250 МГц
1
I
A
e
I
г
1
h
1
*
ОДФ1 MSS
A
0
s
Рис. 1.1. Распределение полос частот для сетей 3G:
MDS (Mobile Communication Service)
MSS (Mobile Satellite Service) — подвижная спутниковая служба;
PCS (Personal Communication System)
PHS (Personal Handyphone System) —
WLL (Wireless Local Loop)
подвижная служба передачи данных;
— система персональной связи;
система персональной портативной связи;
система беспроводной связи
W
Для создания технического облика и определения потребностей в радио-
частотном спектре для развития систем семейства IMT Международный союз
электросвязи выпустил ряд отчетов:
1. Отчет МСЭ-Р М.2077. Прогнозы трафика и предполагаемые потребно-
сти в спектре для спутниковой составляющей системы IMT-2000 и систем,
следующих за IMT-2000, на период 2010-2020 гг.
2. Отчет МСЭ-Р М.2078. Оценка требований к ширине полос спектра для
будущего развития систем IMT-2000 и IMT Advanced.
3. Отчет МСЭ-Р М.2079. Техническая и эксплуатационная информация
для определения спектра наземной составляющей для будущего развития
систем IMT-2000 и IMT Advanced.
Однако и в настоящее время разработка систем IMT остается одним из
приоритетных направлений деятельности МСЭ. Поэтому усилия нескольких
групп (WP5D и SG1) и исследовательских комиссий МСЭ сосредоточены на
этом направлении.
22
ГЛАВА 1
1.2. Деятельность Европейского института стандартизации
электросвязи по развитию сетей мобильной связи
LTE/UMTS
V/
V/
9
Не менее значимой и интересной является история развития сетей мобильной
связи третьего поколения и в Европе. В европейской истории можно выде-
лить следующие периоды [3-5]:
- 1992-1995 гг.: в ходе работ по проекту MoNet в рамках исследователь-
ской программы RACE (Research in Advanced Communications in Europe)
проводилось моделирование технологий и распределение функций меж-
ду сетью радиодоступа и базовой сетью сетей третьего поколения;
1995-1998 гг.: исследования продолжались в рамках программы ACTS
(Advanced Communications Technology and Services) проекта FRAMES
(Future Radio Wideband Multiple Access System);
c 1998 г. по настоящее время исследования сосредоточились в Партнер-
ском проекте по системам третьего поколения (3GPP) при Европейском
институте стандартизации электросвязи (ETSI).
При разработке системы 3G в Европе в основном использовались техни-
ческие решения, полученные для сетей GSM, по следующим двум причинам:
во-первых, технология GSM была доминирующей на европейском рынке мо-
бильной связи, во-вторых, в развитие сетей GSM были вложены гигантские
инвестиции, требовавшие скорейшей окупаемости. Кроме того, будущая сис-
тема 3G должна была удовлетворять следующим требованиям:
— иметь полное описание и технические требования в виде открытых
стандартов, так же как и сети GSM. Технические требования к системе
3G разработаны и приняты как документы международных организаций
стандартизации;
превосходить сети GSM по всем аспектам. В начале разработки
плуатации система 3G должна быть совместима как минимум с сетями
GSM и ISDN (Integrated Services Digital Network);
- поддерживать мультимедийные и другие услуги во всех подсистемах
сети;
- обеспечивать высокую пропускную способность сети радиодоступа и
получить распространение во всем мире. Требования к пропускной спо-
собности сети 3G должны превышать соответствующие требования
узкополосным мобильным сетям GSM и широкополосным стационар-
ным мультимедийным сетям;
услуги, предоставляемые конечным пользователям сетей 3G, не должны
зависеть от особенностей технологии радиодоступа, а выбранная архи-
тектура
и экс-
к
ограничивать внедрение новых услуг связи. Технологическая
ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ СЕТЕЙ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ UMTS И ПЕРЕХОДА К СЕТЯМ LTE
23
широкополосный множественный доступ с кодовым раз-
О
ортогональный множественный доступ с частотным разде-
широкополосный множественный доступ с временным
широкополосный множественный доступ с кодово-
платформа и услуги должны быть взаимонезависимы, иметь открытую
структуру.
В рамках европейской исследовательской программы ACTS («Перспек-
тивные технологии и услуги связи») по проекту FRAMES («Перспективные
системы широкополосного множественного радиодоступа») была проведена
всесторонняя оценка различных технологий множественного доступа с целью
выбора технологии радиоинтерфейса для европейского стандарта системы 3G
— системы UMTS (Universal Mobile Telecommunication System). Основной за-
дачей проекта FRAMES была разработка концепции радиоинтерфейса и
предложений для стандартизации системы UMTS. В процессе работы над ра-
диоинтерфейсом для системы UMTS европейские производители оборудова-
ния связи предложили рабочей группе SMG2 Технического комитета по мо-
бильной связи ETSI пять концепций:
1) W-CDMA -
делением каналов;
2) OFDMA -
лением каналов;
3) W-TDMA
разделением каналов;
4) TDMA/CDMA
временным разделением каналов;
5) ODMA
Отобранные варианты были представлены для окончательного рассмотре-
ния группе SMG2 (концепции W-TDMA и TDMA/CDMA), а также подгруппе
W-CDMA японской ассоциации ARIB, занимающейся стандартизацией сис-
темы 3G (концепция W-CDMA).
В течение 1998 г. Европейский институт стандартизации систем электро-
связи и японские региональные органы стандартизации (ТТС и ARIB) при-
шли к согласию о выпуске единого стандарта на систему UMTS. Кроме того,
свои усилия по разработке единого европейского стандарт 3G объединили
шесть региональных организаций стандартизации в области электросвязи,
которые вошли в Партнерский проект 3GPP:
- Европейский институт стандартизации электросвязи (European Telecom-
munication Standard Institute);
- Японская ассоциация радиопромышленности и бизнеса (Association of
Radio Industries and Business/Japan);
- Китайская группа стандартизации технологий беспроводной
(China Wireless Telecommunication Standard gr./China);
- Американский комитет по стандартизации телекоммуникаций (Stan-
dardization Committee Tl-Telecommunications/US);
множественный доступ с гибкими возможностями.
связи
9
24
ГЛАВА 1
- Корейская ассоциация телекоммуникационных технологий (Telecommu-
nication Technology Association/Korea);
- Японский комитет телекоммуникационных технологий (Telecommunica-
tions Technology Committee/Japan).
Партнерский проект 3GPP начал работу по стандартизации технических
требований к системе UMTS как к всемирному стандарту мобильной связи
третьего поколения. Структура проекта 3GPP и состав его рабочих групп по-
казаны на рис. 1.2.
Проектно- координационная группа
(PCG)
TGS CN
Базовая сеть
TGS GERAN
GSM EDGE
Сеть радиодоступа
TGS RAN
Сеть радиодоступа
TGST
Абонентские
терминалы (АТ)
TGS SA
Услуги и системные
аспекты
CN WG1
MM/CC/SM(lu)
GERAN WG1
Вопросы
радиодоступа
RAN WG1
MM/CC/SM(lu)
TWG1
Сертификация
мобильных АТ
SAWG1
Услуги
CN WG2
CAMEL
GERAN WG2
Вопросы
протоколов
RAN WG2
CAMEL
TWG2
Услуги
и пропускная
способность АТ
SAWG2
Архитектура
CN WG3
Взаимодействие
с внешними
сетя м и
GERAN WG3
Тестирование
терминалов
CN WG4
MAP/GTP/DCH/SS
RAN WG3
Требования
к интерфейсам
и службе
RAN WG4
Характеристики
рад ио и нтёрфейсов
и протоколов
TWG3
Применение
смарт-карт
SAWG3
Безопасность
SAWG4
Кодеки
CN WG5
Открытые
п рото кол ы
доступа
SAWG6
Качество
SAWG5
Управление
сетью
Рис. 1.2. Структура проекта 3GPP
Источник: ETSI
В ответ на создание при ETSI Партнерского проекта 3GPP рядом регио-
нальных организаций стандартизации электросвязи был создан Партнерский
проект 3GPP2 (3G Partnership Project 2) для развития системы 3G на основе
радиоинтерфейса американского стандарта IS-95. Целью альтернативного
проекта 3GPP2 было объединение усилий ученых и специалистов для разви-
тия системы IMT-MC как конкурирующей с системой UMTS.
ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ СЕТЕЙ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ UMTS И ПЕРЕХОДА К СЕТЯМ LTE
25
В состав проекта 3GPP2 вошли:
- Американская Ассоциация производителей телекоммуникационного
оборудования (Telecommunication Industry Association/US);
- Японская ассоциация радиопромышленности и бизнеса (Association of
Radio Industries and Business/Japan);
Китайская группа стандартизации технологий беспроводной связи
(China Wireless Telecommunication Standard gr./China);
Корейская ассоциация телекоммуникационных технологий (Telecommu-
nication Technology Association/Korea);
- Японский комитет телекоммуникационных технологий (Telecommunica-
tions Technology Committee/Japan).
Для разработки технических требований (спецификаций) к системе UMTS
в 3GPP была принята технология стандартизации, использованная ETSI для
создания стандарта GSM и основанная на приостановке («замораживании»)
на определенном временном этапе внесения изменений в технические специ-
фикации и начале формирования нового пакета технических спецификаций
с расширенными требованиями к системе.
Процесс развития стандарта GSM нашел отражение в нескольких релизах
(Releases), опубликованных ETSI (рис. 1.3). Результатом развития стандарта
стала разработка следующих технологий передачи данных и речи:
Фаза 1
Фаза 2 Release Release Release
96 97 98
97
EDGE
GPRS
HSCSD
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
Годы
Рис. 1.3. Хронология опубликования релизов стандарта GSM
Источник: ETSI
высокоскоростная переда-
HSCSD (High Speed Circuit Switched Data)
ча данных по коммутируемым каналам. Технология основана на объе-
динении четырех временных слотов для увеличения скорости передачи
данных до 57,6 кбит/с (14,4 кбит/сх4). При ее использовании увеличе-
26
ГЛАВА 1
пакетная передача данных обще-
К-/
передача данных с
ние скорости передачи данных одного абонента происходит за счет ка-
нальных ресурсов других абонентов. Эта технология была первым ша-
гом в направлении увеличения скорости передачи для внедрения новых
услуг передачи данных.
- GPRS (General Packet Radio Service)
го назначения. Технология основана на передаче данных по сети с ком-
мутацией пакетов параллельно с передачей речи в режиме коммутации
каналов и обеспечивает передачу данных со скоростью до 115 кбит/с.
Для технологии GPRS, в отличие от технологии HSCSD, требовалась
разработка новых, поддерживающих ее терминалов:
’ терминалов класса А, которые одновременно поддерживают абонент-
ский трафик в режимах коммутации пакетов и каналов;
• терминалов класса В, которые поддерживают абонентский трафик ли
бо в режиме коммутации пакетов, либо в режиме коммутации каналов;
- терминалов класса С, которые поддерживают абонентский трафик
только в режиме коммутации пакетов.
- EDGE (Enhanced Data Rates for the GSM Evolution)
повышенной скоростью для развития сетей GSM. Технология основана
на передаче данных по сети с коммутацией пакетов, а увеличение ско-
рости передачи данных обеспечивается за счет введения нового метода
модуляции 8PSK. При этом в сети обеспечивается передача данных со
скоростью до 384 кбит/с, а ширина полосы излучения GSM-сигнала (200
кГц), структура кадра и структура логических каналов остаются неиз-
менными. Каналы связи и трансиверы, которые должны выполнять
функцию повышения скорости передачи данных, работают либо в режи-
ме GSM/GPRS, либо в режиме EDGE. Это позволяет операторам сетей
GSM оказывать, наряду с традиционными услугами связи 2G, услуги
связи, реализуемые в сетях 3G.
Усовершенствование стандарта GSM связано с внедрением технологии
EDGE в технологию сети радиодоступа GERAN (GSM/EDGE Radio Access
Network), позиционируемую как альтернативное развитие систем 2G парал-
лельно системам 3G. Технические спецификации на сеть GERAN, отражаю-
щие вариант реализации совмещенных сетей GSM/UMTS, были включены в
релизы стандарта UMTS.
Развитие стандарта UMTS было отражено в нескольких релизах (рис. 1.4).
Release 99. Выпущенный рабочей группой проекта 3GPP этот релиз был
первым из планируемых регулярных сборников технических спецификаций
для системы UMTS, суммирующих исследования и технические предложения
рабочих групп проекта 3GPP по различным функциональным направлениям и
подсистемам сети UMTS. Его подготовка была завершена в конце 1999 г.
27
ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ СЕТЕЙ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ UMTS И ПЕРЕХОДА К СЕТЯМ LTE
3GPP Release 7
3GPP Release 8
3GPP Release 6
IMS
фаза 2
3GPP Release 5
I
3GPP Release 4
3GPP Release 99
k IMS !
фаза 1
1
содержание ► первая версия- ► «замораживание» * коррекция * обратная связь при внедрении
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
Рис. 1.4. Хронология опубликования релизов стандарта UMTS
Источник: ETSI
HLR)
VLR), шлюз GMSC (для
Согласно Release 99 система UMTS (рис. 1.5) основывалась на сетевых
доменах, обеспечивающих коммутацию каналов при работе с подсистемами
сетей GSM последней версии, и на доменах, обеспечивающих пакетную ком-
мутацию в базовой сети CN (Core Network) для подсистемы GPRS [5]. Поэтому
базовая сеть CN системы UMTS традиционно включает в себя базу данных (ре-
гистр) местоположения домашних абонентов (Home Location Register
центр управления и коммутации MSC/VLR, совмещенный с базой данных ро-
уминговых абонентов (Visitor Location Register
управления соединениями и взаимодействия с внешними сетями с коммута-
цией каналов), узлы SGSN и GGSN (для управления соединениями с комму-
тацией пакетов), а также систему аутентификации и контроля доступа або-
нентов (Authentification Center — AuC).
В Release 99 для построения транспортной сети между элементами сети
радиодоступа UTRAN была использована технология асинхронной передачи
данных (Asynchronous Transfer Mode — ATM). Скорость передачи для одного
речевого канала домена базовой сети с коммутацией каналов (CS-домена) в
UMTS составила 64 кбит/с, а домен с коммутацией пакетов (PS-домен) был
построен на технологии IP-туннелирования с использованием протокола GTP
(GPRS Tunnelling Protocol).
Разработка спецификаций Release 99 для системы UMTS проходила в то
время, когда услуги Интернета становились все более популярными, и тех-
28
ГЛАВА 1
нология, основанная на IP-протоколе, стала использоваться для передачи не
только данных, но и речи, видео и т.д. Возможность передачи речевых ус-
луг поверх IP-протокола в обычных фиксированных сетях связи предоста-
вила возможность внедрения в сети мобильной связи новейших технологи-
ческих достижений передачи речи (Voice over IP — VoIP). Вследствие этого
возникла новая парадигма — создание и развитие мультисервисных сетей
связи.
Базовая сеть CN
W-CDMA
АТ
Сеть
радиодоступа
UTRAN
(ATM)
।
।
HLR/AuC
PS-домен
GTP/IP
С S-домен
64 кбит/с
Речь
Видео
SMS
WAP
E-mail
Web
MMS
Потоковое
аудио/видео
Услуги сети
с коммутацией
каналов
Услуги сети
с коммутацией
пакетов
।
а
б
Рис. 1.5. Архитектура (а) и услуги (б) системы UMTS согласно Release 99
Источник: [3,4]
Р
Соответствующим ответом на внедрение IP-протокола в сети фиксирован-
ной связи стали релизы стандарта UMTS, последовавшие за Release 99. Их
главной целью была последовательная трансформация системы UMTS в сис-
тему, полностью интегрированную с сетью IP и позволяющую сосущество-
вать двум различным сетям, построенным на основе базовой сети с коммута-
цией каналов и базовой сети с коммутацией пакетов.
Release 4. Этот релиз стал следующим сборником технических специфи
каций стандарта UMTS. Его выпуск был вызван переводом CS-домена базо
вой сети на технологию пакетной передачи и построением базовой сети на
основе технологий IP, ATM [6]. Такие преобразования в принципах построе-
ния базовой сети CN потребовали эволюционного развития центра управле-
ния и коммутации MSC в двух направлениях. Первое направление
ботка MSC-сервера, который управлял бы установлением соединений и ком
мутацией медиа-шлюзов MGW. Второе направление
шлюза MGW (Media Gateway), управляющего потоками данных, создаваемых
абонентами сети с использованием протокола GTP/IP.
V/
разра
разработка медиа
ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ СЕТЕЙ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ UMTS И ПЕРЕХОДА К СЕТЯМ LTE
29
В Release 4 были отражены следующие технологические новшества сис-
темы UMTS (рис. 1.6):
- низкоскоростной режим TDD (TD-SCDMA) со скоростью передачи дан-
ных 1,28 Мбит/с;
- технология GERAN для совмещенных сетей GSM/UMTS и возможности
использования интерфейса Iu в сетях с технологией GPRS/EDGE;
- независимая архитектура службы обмена данными для домена с комму-
тацией каналов;
- две новые подсистемы
разделен на медиа-шлюз для транспортировки передаваемых данных
пользователя и MSC-сервер для сигнализации;
- возможность оказания услуг потокового аудио/видео, услуг MMS и дру-
гих мультимедийных услуг.
центр управления и коммутации MSC был
V/
Базовая сеть CN
W-CDMA
AT
Сеть
радиодоступа
UTRAN
(ATM)
I
I
I
CS-домен
IP(ATM)
HLR/AuC
PS-домен
GTP/IP
Речь
Видео
SMS
Услуги сети
с коммутацией
каналов
WAP
E-mail
Web
ММ$
Потоковое
аудио/видео
Услуги сети
с коммутацией
пакетов
।
i
V
a
Рис. 1.6. Архитектура (а) и услуги (б) системы UMTS согласно Release 4
Источник: [3, 4]
Таким образом, технология сетей GSM стала сравнимой с технологией
GERAN, обеспечив взаимодействие сетей GSM, основанных на технологии
GSM/GERAN, и сетей UMTS, базирующихся на технологии W-CDMA. Эти
две технологии стали определяющими для последующего построения сетей
3G. Работы по развитию Release 4 были приостановлены в марте 2001 г.
Release 5. В данном релизе был отражен заключительный этап создания
базовой сети CN на основе IP-технологии в результате отказа от использовав-
♦
Технологические новшества, отраженные в Releases 4, 5, 6, 7 для системы UMTS и
в Release 8 для системы LTE, отмечены звездочками на рис. 1.6, 1.7, 1.8 и 1.9 соот-
ветственно.
30
ГЛАВА 1
шейся ранее технологии ATM для коммутации каналов CS-домена. В новой
архитектуре системы UMTS (рис. 1.7) предоставление мультимедийных IP-
услуг в реальном масштабе времени обеспечивалось за счет включения еще
одного PS-домена, называемого IMS (IP Multimedia Subsystem), в состав базо-
вой сети CN. Этот домен присоединялся к узлу GGSN и к медиа-шлюзу
MGW и использовал протокол SIP (Session Initiation Protocol) как средство
для установления сеансов передачи мультимедийных данных, поддерживаю-
щих мобильность абонентов и переадресацию вызовов [7, 8]. Другим измене-
нием базовой сети CN, введенным техническими спецификациями Release 5
стала интеграция функций базы данных HLR и устройства аутентификации и
контроля АиС в единый сервер домашних абонентов сети (Home Subscriber
Server — HSS), который содержит информацию о каждом абоненте (пропи
санном в базе данных домашней сети) для управления вызовами и сеансами
передачи данных.
Базовая сеть CN
W-CDMA
(HSDPA)
АТ
Сеть
радиодоступа
UTRAN
(ATM)
HSS
•м
мм ют
CS-домен
PS-домен
GTP/IP
IMS
Речь
Видео
SMS
WAP
E-mail
Web
MMS
РоС
Потоковое
аудио/видео
Мобильное
вещание
Услуги сети
с коммутацией
пакетов
।
।
а
Рис. 1.7. Архитектура (а) и услуги (б) системы UMTS согласно Release 5
Источник: [3,4,8]
Технические спецификации Release 5 не ограничились изменениями базо-
вой сети CN и продолжили очень важную модификацию радиоинтерфейса се-
ти радиодоступа UTRAN системы UMTS. Эта модификация касалась разра-
ботки нового режима высокоскоростного доступа на основе технологии
W-CDMA, названного высокоскоростным доступом для передачи информа-
ции в линии «вниз» (High Speed Downlink Packet Access
HSDPA может поддерживать значительно более высокие по сравнению с уста-
HSDPA). Режим
ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ СЕТЕЙ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ UMTS И ПЕРЕХОДА К СЕТЯМ LTE
31
HSUPA) для первой и вто
новленной Release 99 (384 кбит/с) скорости передачи данных (до 10 Мбит/с)
на основе использования схемы дополнительной модуляции, схемы ускорен-
ного пакетирования данных и гибридного механизма повторной передачи, а
также совместимости с механизмами радиодоступа, определенными в преды-
дущих релизах [3, 7, 9].
Таким образом, Release 5 ввел технические требования:
на подсистему IMS, которая имеет две фазы развития; первая фаза пред-
ставлена в Release 5 как базовая сеть на основе IP-протокола версии
IPv6;
- на управление мультимедийными услугами домена пакетной коммута-
ции с помощью протокола SIP.
Работы по Release 5 были прекращены в марте 2002 г., а основные техни-
ческие спецификации Release 5 включены в последнюю редакцию Рекомен-
дации МСЭ-Р М.1457.
Release 6. Релиз представил технические спецификации, в которых были
сформулированы требования к режиму высокоскоростной передачи данных в
линии «вверх» (High Speed Uplink Packet Access
рой фаз развития подсистемы IMS базовой сети CN; кроме того, в ней полу-
чил дальнейшее развитие режим HSDPA.
Release 6 ввел ряд технологических новшеств:
— поддержку мультимедийного вещания (Multimedia Broadcast/Multicast
Service — MBMS);
— адаптивные многоскоростные широкополосные кодеки (Adaptive Multi-
Rate-Wideband+ codec
нимать речь и музыку с уровнем качества CD;
- новые диапазоны частот 2100/1900/1800/900/800 МГц в абонентских
терминалах и сети радиодоступа UTRAN;
- использование IP-технологии в цепочке «базовая сеть
тупа — абонентский терминал» (CN/RAN/Terminal).
Технические требования Release 6 ко второй фазе развития подсистемы
IMS обеспечили системе UMTS (рис. 1.8) следующие возможности:
взаимодействие и присоединение базовой сети, построенной на основе
IMS, к сетям, использующим коммутацию каналов (CS-сетям);
- взаимодействие с внешними сетями с коммутацией пакетов, не исполь-
зующими подсистему IMS;
- разработку общих технических подходов для взаимодействия указан-
ных внешних сетей.
Работы по развитию Release 6 были заморожены в конце второй полови-
ны 2004 г.
AMR-WB+), позволяющие передавать и при-
сеть радиодос
V/
32
ГЛАВА 1
Базовая сеть CN
W-CDMA
(HSDPA,
HSUPA)
Uu
Сеть
радиодоступа
UTRAN /
(IP) >
CS-домен
IP
HSS
lu-PS
PS-домен
GTP/IP
IMS
Речь
Видео
SMS
WAP
E-mail
Web
MMS
РоС
Потоковое
аудио/видео
Мобильное
вещание
Услуги сети
с коммутацией
пакетов
।
।
i
।
।
i
а
Рис. 1.8. Архитектура (а) и услуги (б) системы UMTS согласно Release 6
Источник: [3, 4, 8]
USIM), позволяющую осуще-
Release 7. Релиз представил вторую фазу развития технологии HSUPA и
усовершенствованную подсистему E-IMS (Enhanced IMS) [3, 9].
Кроме того, Release 7 определил новые технические решения для системы
UMTS:
- высокоскоростной режим передачи данных на основе временного разде-
ления каналов TDD (7,68 Мбит/с);
общий доступ к интерфейсу A/Gb, позволяющий сетям мобильной связи
интегрироваться при более сложных сценариях их использования, чем
простое межсетевое подключение;
повышенную функциональность модуля идентификации абонента сети
UMTS (UMTS Service Identity Module
ствлять загрузку специальных программ и данных в модуль USIM;
- использование многолучевых адаптивных антенн, основанных на техно-
логии MIMO (Multiple Input, Multiple Output
множественный выход) и повышающих пропускную способность ра-
диоподсистемы (решение о начале работ по MIMO было перенесено из
Release 6 в Release 7);
- различные сервисные приложения (мультимедийные услуги, услуги оп-
ределения местоположения абонента, видео- и речевые услуги).
Главные направления работ по совершенствованию подсистемы IMS ба-
зовой сети, предусмотренные в Release 7, состояли в следующем:
- обеспечение возможности доступа к подсистеме IMS фиксированных
широкополосных сетей передачи данных (Fixed Broadband Access);
множественный вход
о
1
w
w
ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ СЕТЕЙ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ UMTS И ПЕРЕХОДА К СЕТЯМ LTE
33
— обеспечение качества услуг в сетях UMTS, использующих технологии
HSDPA/HSUPA/Enhanced IMS, на основе механизма управления и прин-
ципа гарантированного качества услуг в цепочке «конечный пользова-
тель — конечный пользователь»;
- обеспечение прохождения экстренных вызовов в PS-домене и в подсис-
теме IMS базовой сети CN;
- совместимость вызовов в режиме с коммутацией каналов и сеансов пе-
редачи данных подсистемы IMS;
- эволюционное развитие функций управления ресурсами сети (policy
control function) и тарификации для IP-потоков данных;
- обеспечение поддержки услуг определения местоположения абонента,
аудио- и видеоконференций, управления группами пользователей.
Работы по развитию Release 7 были остановлены в середине 2007 г.
Release 8. Этот релиз дал старт работам над техническим обликом сетей
мобильной связи новых поколений, идущих за поколением 3G, которые при-
званы революционно изменить привычные технологии. Разработчики отказа-
лись от технологии радиоинтерфейса W-CDMA и перешли к более прогрес-
сивной технологии OFDM А. Основными требованиями к новой системе, от-
разившимися в Release 8 (рис. 1.9), были: значительное повышения спек-
тральной эффективности (доведения ее до 5 бит/с/Гц); увеличение пропуск-
ной способности в линии «вниз» до 100 Мбит/с при ширине полосы одного
частотного канала 20 МГц (с возможностью его масштабирования: 1,4; 3; 5:
10; 15 МГц) и до 50 Мбит/с в линии «вверх», а также сокращение времени за-
Базовая сеть SAE
OFDMA/SC-
aFDMA
АТ
Сеть
радиодоступа
E-UTRAN /
(All IP) >
S1
ЛЕЯ
SAE
Anchor
3GPP
Anchor
MME/UPE
IMS
Речь
Видео
SMS
WAP
E-mail
Web
MMS
PoC
Потоковое
аудио/видео
Мобильное
вещание
Услуги сети
с коммутацией
пакетов
W
а
Рис. 1.9. Архитектура (а) и услуги (б) сети LTE
согласно Release 8 (S1 — интерфейс LTE)
Источник: [9-11 ]
34
ГЛАВА 1
держки передачи пакетов данных до 10 мс по сравнению с 80 мс при техноло-
гии HSDPA (Release 5) и упрощение архитектуры сети [10].
Основные усилия разработчиков Release 8 были направлены на:
- физический уровень радиоинтерфейса (способы обеспечения гибкого
использования каналов с изменяемой шириной полосы излучения/приема
до 20 МГц, внедрение новых технологий модуляции сигналов OFDMA и
многолучевых антенных технологий MIM0);
канальный и сетевой уровни радиоинтерфейса (оптимизация сигнализа-
ции);
- архитектуру сети радиодоступа UTRAN (определение оптимальной се-
тевой архитектуры и функциональных отличий от узлов сети радиодос-
тупа RAN).
Работы над Release 8 были прекращены в середине 2009 г.
Release 9. Начавшиеся работы над Release 9 определяют вторую фазу раз-
вития системы LTE. Основные направления этого развития:
- совершенствование функциональных возможностей;
- введение новых услуг в сетевые возможности;
- расширение эксплуатационных возможностей;
создание новых сценариев развития.
По мнению специалистов ETSI и 3GPP, качественно изменения в Releases 9
и 10 по отношению к базовому для системы LTE Release 8 можно предста-
вить в виде диаграммы (рис. 1.10).
Совершенствование функциональных возможностей LTE в Release 9 бу-
дет заключаться в реализации двухдиапазонной или многодиапазонной пере-
дачи данных в одном физическом канале, дальнейшем расширении возмож-
ностей сети радиодоступа Е-UTRAN, внедрении новых сценариев высокоско-
ростной передачи данных.
В сети LTE предусмотрено предоставление новых услуг системой пре-
дупреждения о массовой опасности (Public Warning System
чае землетрясения, цунами, торнадо и др., введение системы контроля спе-
циальных услуг, дальнейшее развитие мультимедийных речевых услуг VoIP
(IMS), широковещательных услуг MBMS, услуг определения местоположе-
ния абонентов (Location Base Services
«машина-машина».
Расширение эксплуатационных возможностей LTE будет состоять в соз
дании сервисно-ориентированной архитектуры системы поддержки эксплуа
тации (Operations, Administration, Maintenance and Provisioning
расширении возможностей контроля эксплуатационных параметров сети ра-
диодоступа Е-UTRAN и базовой сети SAE, введении новых функций само-
конфигурирования и самовосстановления в системе ОАМ&Р.
о
PWS) в слу
LBS), услуг М2М на основе сетей
ОАМ&Р)
35
ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ СЕТЕЙ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ UMTS И ПЕРЕХОДА К СЕТЯМ LTE
Функциональные
возможности
Введение
новых услуг
Release
elease 9Ч
—
Release 10 \
Возможности
развития
।
/
।
I
I
/
✓
Эксплуатационные
возможности
Рис. 1.10. Сравнительная диаграмма изменения
возможностей системы LTE (Releases 8, 9 и 10)
Источник: 3GPP
Новые сценарии развития сетей LTE будут основаны на внедрении диапа-
зонов LTE/UMTS 3500 МГц, LTE/UMTS 800 МГц, LTE/UMTS 1500 МГц,
введении ретрансляторов для режима 1,28 Мбит/с TDD, обеспечении совме-
стной работы базовой сети SAE и подсистемы IMS Stage 3, совершенствова-
нии механизмов взаимодействия с внешними сетями радиодоступа Wi-Fi, Wi-
MAX, cdma2000 и др.
Release 10. Работы над этим релизом направлены на дальнейшее развитие
технологии LTE и создание усовершенствованной технологии LTE Advanced.
В настоящее время уже сформулированы основные требования, которым дол-
жна удовлетворять система LTE Advanced [11]. По сути это требования к
стандарту мобильных сетей четвертого поколения (4G) [12]:
максимальная скорость передачи данных в линии «вниз»
в линии «вверх» — до 500 Мбит/с (средняя пропускная способность на
одного абонента
полоса пропускания в линии «вниз»
60 МГц;
- максимальная эффективность использования спектра в линии «вниз» —
30 бит/с/Гц, в линии «вверх» — 15 бит/с/Гц (втрое выше, чем в LTE);
полная совместимость и взаимодействие с LTE и другими системами
стандартов 3GPP (GERAN/UMTS).
до 1 Гбит/с
в три раза выше, чем в LTE);
100 МГц, в линии «вверх»
36
ГЛАВА 1
Для решения этих задач предполагается использовать радиоканалы с бо-
лее широкой полосой (до 100 МГц), ассиметричное разделение полос пропус-
кания между линией «вверх» и линией «вниз» в случае частотного дуплекса,
более совершенные системы кодирования и исправления ошибок; гибридную
технологию OFDMA и SC-FDMA для линии «вверх», а также технологию
MIMO для антенных систем LTE.
Таким образом, согласно плану стандартизации технологии LTE работа
основных рабочих групп 3GPP сосредоточена на разработке и совершенство-
вании трех релизов (табл. 1.2).
Таблица 1.2. Перечень работ 3GPP по Releases 8-10
Номер
релиза
Release 8
Дата завершения
разработки релиза
Март 2009 г.
Release 9
Release 10
Декабрь 2009 г.
В стадии определения
Исследуемые вопросы
Спецификации системы LTE. Создание базовой сети SAE,
полностью основанной на протоколе IP
Создание усовершенствованной версии базовой сети SAES
(SAE Enhancements). Реализация сетевого взаимодействия
WiMAX и LTE/UMTS_________________________________
Спецификации системы LTE Advanced
Анализ временных сроков работ над техническими спецификациями це-
почки систем GSM-UMTS-LTE показывает, что типовой этап эволюции тех-
нологий мобильной связи, разрабатываемых и стандартизуемых ETSI, про-
должается в среднем два года. Результаты этапа разработки оформляются в
виде релиза, являющегося сборником технических спецификаций, подготов-
ленного за заданный ETSI период стандартизации.
Несмотря на ускоренное развитие технологии LTE, технологии сетей мо-
бильной связи 2G и 3G продолжают согласованное развитие как технологии
сетей доступа, разрабатываемые проектом 3GPP в едином взаимоувязанном
с технологией LTE плане стандартизации ETSI. Эволюционное развитие техно-
логии мобильной связи GSM-HSCSD-GPRS-EDGE включало в себя две фазы
и три релиза: 96, 97 и 98 [5]. Интеграция технологии EDGE в новую систему
радиодоступа GERAN (GSM/EDGE Radio Access Network) представляет собой
процесс параллельного с развитием систем 3G совершенствования систем 2G с
архитектурой сети с интеграцией служб (ISDN). Для этого было решено вклю-
чить технические спецификации на технологию GERAN в будущие релизы
стандарта UMTS в качестве варианта реализации совмещенных сетей GSM/
UMTS и не разрабатывать как самостоятельные релизы стандарта GSM [6].
Временная диаграмма параллельного развития технологий LTE/HSPA/EDGE
показана на рис. 1.11. Как видно из рисунка, процесс стандартизации техноло-
II
37
ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ СЕТЕЙ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ UMTS И ПЕРЕХОДА К СЕТЯМ LTE
гии LTE включает в себя создание трех релизов, согласованных по времени их
выпуска с релизами развития технологий GERAN/EDGE и UMTS/HSPA+ [13].
2008 г.
2009 г.
2010 г.
2011 г.
2012 г.
2013 г. |
ш
ш
w
ш
EDGE
DL: 474 кбит/с
UL: 474 кбит/с
Evolved
EDGE
DL: 1,89 Мбит/с
UL: 947 кбит/с
HSPA
DL: 14,4 Мбит/с
UL: 5,76 Мбит/с
в полосе 5Мгц
Release 7 HSPA+
k DL: 28 Мбит/с
UL: 11,5 Мбит/с
в полосе 5Мгц
Release 8 HSPA+
DL: 42 Мбит/с
UL: 11,5 Мбит/с
в полосе 5Мгц
Release 9 HSPA+
DL: 84 Мбит/с
UL: 23 Мбит/с
в полосе 10 Мгц
Release 8 LTE
DL: 326 Мбит/с
UL: 86 Мбит/с
в полосе 20Мгц
Release 9
LTE
Release 10
LTE Advanced
DL: >1Гбит/с
в полосе 100 Мгц
Рис. 1.11. Временная диаграмма взаимоувязанного развития
технологий GERAN/UMTS и LTE:
линия «вверх
DL
линия «вниз»; UL
Источник: 3GPP
»
результате исследова-
Таким образом, к настоящему времени объединенными усилиями ETSI и
3GPP разработана европейская система стандартизации технологий GSM/
UMTS/LTE, которая постоянно совершенствуется.
ний, проведенных в 2004-2009 гг., выбрано направление эволюции техноло-
гий
создание сетей LTE.
О
1.3. Перспективы развития сетей мобильной связи LTE,
использующих технологию MIMO
Дальнейшее повышение пропускной способности и качества услуг в сетях
LTE связано с технологией MIM0. И хотя существующие реализации антен-
ных систем, использующих технологию MIMO (MIMO-систем), пока не все-
гда заметно увеличивают скорость передачи данных на небольших расстоя-
ниях от точки доступа к сети, уже доказано, что на больших расстояниях эти
системы весьма эффективны. Технология MIMO позволяет уменьшить число
ошибок при радиообмене данными без снижения скорости передачи в усло-
виях множественных переотражений сигналов. При этом многоэлементные
антенные системы обеспечивают:
расширение зоны покрытия радиосигналами и сглаживание в ней «мерт-
вых» зон;
38
ГЛАВА 1
I
L
***
- использование нескольких путей распространения сигнала, что повыша-
ет вероятность работы по трассам, на которых меньше проблем с зами-
раниями, переотражениями и т.п.;
увеличение пропускной способности каналов связи за счет формирова
ния систем обработки сигналов, основанных на физически различных
принципах (пространственное разнесение сигналов, кодовое разнесение
с помощью ортогональных кодов, частот, поляризационное разнесение).
История применения технологии MIMO в системах беспроводной связи
весьма непродолжительна. Первый патент на использование технологии
MIMO в радиосвязи был зарегистрирован в 1984 г., а первая статья по техно
логии MIMO была опубликована в 1985 г. [14].
Несмотря на короткую историю применения технологии MIMO, она раз
вивается весьма динамично на основе семейства методов, которые можно ус-
ловно классифицировать в соответствии с принципом разделения сигналов в
приемном устройстве. При этом в MIMO-системах используются как уже за-
рекомендовавшие себя подходы к разделению сигналов, так и новые. К ним
относятся, в частности, пространственно-временное, пространственно-час-
тотное, пространственно-поляризационное кодирование, а также сверхразре-
шение по направлению прихода сигнала в приемник. Именно обилие подхо-
дов к разделению сигналов обусловило столь долгую разработку стандартов
на использование MIMO-систем в средствах связи.
Простейшая антенная система MIMO [15]
метричных вибраторов (монополей), ориентированных, например, под углом
±45° относительно вертикальной оси. Такой угол поляризации ставит оба ка-
нала в равные условия, поскольку при горизонтально-вертикальной ориента-
ции излучателей одна из поляризационных составляющих неизбежно получи-
ла бы большее затухание при распространении вдоль земной поверхности.
Сигналы, излучаемые независимо каждым монополем, поляризованы взаим-
но ортогонально с достаточно высокой взаимной развязкой по кросс-поляри-
зационной составляющей (не менее 20 дБ). Аналогичная антенная система
используется и на приемной стороне. Этот подход позволяет одновременно
передавать сигналы с одинаковыми несущими, модулированными различным
образом. Принцип поляризационного разделения обеспечивает удвоение про-
пускной способности линии радиосвязи по сравнению со случаем одиночного
монополя (в идеальных условиях прямой видимости при идентичной ориен-
тации приемных и передающих антенн). Таким образом, по сути любую ан-
тенную систему с двойной поляризацией можно считать MIMO-системой.
Технология W-CDMA, используемая в сетях UMTS, подразумевает излуче-
ние на одной частоте сигналов с различными взаимно ортогональными псевдо-
случайными кодовыми последовательностями. Причем коррелятор, настроен-
это система из двух несим-
ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ СЕТЕЙ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ UMTS И ПЕРЕХОДА К СЕТЯМ LTE
39
ныи на определенную кодовую последовательность конкретного абонентского
терминала, все другие внутрисистемные сигналы от терминала сети восприни-
мает как «белый» шум. Очевидно, что в этом случае при использовании техноло-
гии MIMO в сетях UMTS каждому антенному каналу ставится в соответствие
определенный CDMA-код, и сигналы в каналах оказываются ортогональными.
В технологии OFDMA вместо высокоскоростной модуляции одной несу
щей применяется модуляция набора поднесущих, но с гораздо меньшей ско-
ростью. Весь диапазон частот разбивается на несколько ортогональных час-
тот. Входной поток данных делится на группы (символы), которые использу-
ются для одновременной модуляции каждой поднесущей. К символам добав-
ляют защитные интервалы (паузы) как эффективное средство борьбы с меж-
символьной интерференцией. Чтобы технология была действенной, число
поднесущих частот в одном частотном канале должно быть достаточно боль-
шим
рено использование 52 поднесущих, в стандарте IEEE 802.16
до 2048, в спецификации наземного цифрового телевизионного вещания
DVB-T
от десятков до тысяч. Так, в стандартах IEEE 802.11 а
предусмот-
— от 200
«««
6817. Каждая из поднесущих модулируется посредством много-
уровневой квадратурной модуляции. Выходной многочастотный сигнал син-
тезируют с помощью обратного быстрого преобразования Фурье.
Очевидно, что системы, использующие технологию OFDM, приспособле
ны для применения технологии MIMO, причем различными способами. Тех-
нология M1MO/OFDM предусмотрена стандартами IEEE 802.16, IEEE 802.1 In
и рядом других перспективных разработок в области беспроводных сетей пе
редачи информации.
Технология MIMO была впервые использована в сетях UMTS для под-
держки режима высокоскоростного доступа при передаче пакетов данных в
линии «вниз» (HSDPA) в целях повышения максимальной скорости передачи
данных с 10,8 Мбит/с до 20 Мбит/с. При этом использовались:
- укороченный временной фрейм (с временным интервалом передачи
данных 2 мс);
множественное кодирование при передаче данных;
адаптивные схемы модуляции и кодирования (АМС) для передачи сиг-
налов с модуляцией QPSK и 16QAM с быстрой обратной связью;
- ускоренная временная приоритизация данных;
- ускоренный гибридный механизм автоматического переспроса ответов
HARQ, базирующийся на N-канальном протоколе с ожиданием (stop-
and-wait), использующем слежение с накоплением или приращение из-
быточности;
- антенная MIMO-система;
- новая перспективная схема построения приемника UMTS.
Глава
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РАДИОЧАСТОТНОГО
СПЕКТРА СЕТЯМИ LTE/UMTS
2.1. Использование полосы частот 1700...2000 МГц
с учетом рекомендаций МСЭ-Р
Из большого числа рекомендаций по использованию полос частот сетями
LTE/UMTS, разработанных сектором радиосвязи МСЭ (МСЭ-Р), наиболее
важной является Рекомендация М. 1036-3 «Частотные планы для внедрения
наземного сегмента IMT-2000 в полосах частот 806...960 МГц, 1 710...2025
МГц, 2110...2200 МГц и 2500...2690 МГц» [1], которая предусматривает
шесть вариантов (В1-В6) использования полосы частот 1710...2200 МГц се-
тями LTE/UMTS (рис. 2.1). Рекомендация дает возможность Администраци-
ям связи полностью или частично реализовывать эти частотные планы и мак-
симально гибко разрабатывать частотные планы для сетей IMT с учетом ре-
альной загрузки спектра.
В диапазоне 2 ГГц основными вариантами частотных планов для сетей
UMTS являются Bl, В2 и ВЗ. Частично диапазон 2 ГГц уже используется сис-
темами сухопутной подвижной службы второго поколения. Основываясь на
трех главных вариантах, МСЭ-Р рекомендует три комбинированных вариан-
та: В4, В5 и В6, которые оптимизируют использование диапазона 2 ГГц сис-
темами сухопутной подвижной службы. Варианты В1 и В2 при этом являют-
ся полностью дополняемыми, в то время как вариант ВЗ частично пересекает-
ся как с вариантом В1, так и с вариантом В2. Для стран, в которых распро-
странен вариант В1 (европейские страны), вариант В4 позволяет оптимизиро-
вать использование спектра сетями UMTS с учетом его использования сетями
GSM-1800.
Для стран, в которых получил распространение вариант ВЗ (большинство
стран, внедряющих стандарт IMT-MC/cdma2000), существует две комбина-
ции использования вариантов В1 и В2, которые на рис. 2.1 обозначены В5 и
В6. При этом:
41
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РАДИОЧАСТОТНОГО СПЕКТРА СЕТЯМИ LTE/UMTS
В1
В2
•К
1700
1750
1800
1850
| МСпрд |
1710 1785# 1805
'М
ДМ1
1900
БСпрд
1950
2000 2050 2100 2150 2200 МГц
| TDD | МСпрд
1880 1920
1980 2010 2025
| БСпрд
2110
2170
1880#
# В ряде стран полоса В2 ограничена
частотами 1755 и 1850 МГц
!•••• ДДД д«мд«»ммд ДД*«ДДДДД1ДД»ДДД Вйдддмддд «> два вмаяад д дд «•«•де» в»д*«мдаддоддд д д»« дДдДйдМддД ДДвдДдДдДа »дд««д»вдддвдд ДДВ1В* «аацввавва ваввдвд ддд маавддд ддв»двд*в« ддевдвдмдд ддвда«Д1МкД Дддаддд дм ДДДМддд авм дд
мндддвв*ддддиовдддд вддд ддд »1«маа ддд дддвддв дд
вз
| МСпрд [ТРР| БСпрд |
1850 1910 1930 1990
1910 1930
•МММм»М>»1 ем ммДДДвдддвдевдВДВдв*«дв»д ааадда1ВМйдддддддддддеоддд дааддмваааааавамадд ддддвдддед вД«*ДД
•Меме ввлеелдоввлввмлввдмалеввдввл вллд|влвв«аевлаввддвев ввававваааввмааа две аееаллддддедееева да ввеввааВеедаддв два едавдеевва •«»•••« аееваввдав вввдаад два еддедалвел веададд ал
TDD
В4
I МСпрд
1710
___| | БСпрд
1785 1805
| TDD I МСпрд
1880 1920
1980 2010 2025
| БСпрд
2110
2170
'•“ЖМИмииа •••••••• »#••<•••
«•» «««••• «••мае иод и.
’«••«в •••••••••«••«•««> мми
ммадаадмаее»еадвоммвееведеаоававодвм«двдв1»двв«мдаее «*•« •«*!*•• •«•»•*«
TDD
1
В5
аашмянмаы
ВОД'
В6
| МСпрд | МСпрд | БСпрд | МСпрд
1710 1755 1805 1850 1910 1930
1805
м в ед *м мд даад вддввд дед» да авдаввед м вела ладе ем
ВЛ'
БСпрд_|
1990
| БСпрд
2110
2160
«июа«мдеелмв»мадвввееалееаеоеевлвааавалаевеавеавевоевеалаевмаелвма«ввве8еема мд лвмадееа»ееавле«да«в«е«е««««««дна«<аа«еедеемеее*«*»1ддама»1»де«еввваввеаведеаааввелвдеаеваевеаавдела8авлввв да
TDD
| МСпрд ~|
1710 1770
I МСпрд
1850
1910 1930
БСпрд |
1990
| БСпрд
2110
2170
ММ'
м
•tmiiiiiiHiiiiiiiitiniiluiimiimiiiawi ввоа«даад«М»вввдвав да.
БС
базовая станция; МС
Рис. 2.1. Варианты использования полосы частот 1710...2200 МГц сетями LTE/UMTS:
мобильная станция; прд — передатчик;
— взаимосвязь дуплексных полос
Источник: МСЭ-Р
- вариант В5 позволяет максимизировать степень использования парных
полос частот сетями UMTS в странах, где уже распространен вариант
ВЗ и где полоса частот 1710... 1850 МГц является свободной для внедре-
ния сетей IMT;
- вариант В6 позволяет максимизировать степень использования выделяе-
мой для сети UMTS полосы частот в тех странах, где уже внедрен вари-
ант ВЗ, и при этом полоса частот 1770... 1850 МГц используется други-
ми сетями.
Анализ рекомендаций МСЭ-Р и решений ГКРЧ показывает, что в Россий-
ской Федерации в соответствии с Решением ГКРЧ «О выделении полос ра-
диочастот 1935... 1980 МГц, 2010...2025 МГц и 2125...2170 МГц для радио
электронных средств стандарта IMT-2000/UMTS на территории Российской
Федерации» (решение ГКРЧ 06-17-01-001) [2], как и в странах Европы, при-
нят вариант В1. В России основным дополнительным вариантом использова-
ния полос частот в диапазоне 2 ГГц может стать В2. Применение вариантов
ВЗ, В5 и В6 представляется невозможным. Поэтому на начальном этапе вне-
дрения сетей UMTS рекомендуется использовать парные полосы частот
42
ГЛАВА 2
рекомендации не рассмотрено комби
м*
1920... 1980/2110...2170 МГц для режима FDD и две непарные полосы частот
1880. ..1920 МГц и 2010. ..2025 МГц для режима TDD (вариант В1). По мере
вывода из эксплуатации сетей GSM-1800 этот частотный план может быть
дополнен парной полосой частот 1710... 1785/1805... 1880 МГц (вариант В2).
Из рис. 2.1 следует, что переход от варианта В1 к варианту В4 не является
единственно возможным для стран, в которых будет принят вариант В1 для
начального внедрения сетей UMTS.
нирование вариантов В1 и В2 с вариантом ВЗ. Вариант В1 может быть допол-
нен не только вариантом В2, но и вариантом ВЗ при использовании парной
полосы частот 1900... 1910/1980... 1990 МГц для режима FDD. Комбиниро-
ванный вариант может быть следующим:
режим FDD: 1710...1785/1805...1880, 1900...1910/1980...1990, 1920...
1980/2110...2170 МГц;
-режим TDD: 1880...1900, 1910...1920, 2010...2025 МГц.
Этот комбинированный вариант, в отличие от варианта В4, позволяет уве-
личить число парных полос частот за счет уменьшения числа непарных полос
и в целом — выделить спектр на 10 МГц больший спектра при варианте В4.
Национальными Администрациями связи при выделении и назначении
частот для сетей LTE/UMTS могут быть использованы кроме рекомендации
М. 1036-3 следующие рекомендации:
- Рекомендация МСЭ-Р М.687: IMT-2000;
- Рекомендация МСЭ-Р М.816: Услуги, предоставляемые системой IMT-
2000;
- Рекомендация МСЭ-Р М.818: Применение спутниковых систем при по-
строении IMT-2000;
- Рекомендация МСЭ-Р М.819: IMT-2000 для развивающихся стран;
Рекомендация МСЭ-Р М.1034: Требования к радиоинтерфейсам
IMT-2000;
Рекомендация МСЭ-Р М.1035: Основные радиоинтерфейсы и подсисте-
мы IMT-2000;
Рекомендация МСЭ-Р М.1073: Системы цифровой сотовой сухопутной
связи;
- Рекомендация МСЭ-Р М.1224: Словарь терминов для 1МТ-2000;
- Рекомендация МСЭ-Р М.1308: Эволюция сухопутных подвижных сис-
тем связи к IMT-2000;
Рекомендация МСЭ-Р М.1390: Методология расчета потребностей на-
земного сегмента IMT-2000 в радиочастотном ресурсе;
- Рекомендация МСЭ-Р М.1457: Спецификация радиоинтерфейсов
IMT-2000;
Рекомендация МСЭ-Р SM.329: Побочные излучения.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РАДИОЧАСТОТНОГО СПЕКТРА СЕТЯМИ LTE/UMTS
43
В МСЭ-Р также разработан Отчет МСЭ-Р М.2039, содержащий характе-
ристики сетей UMTS, используемые для частотного планирования и анализа
воздействия помех. В отчете приводятся характеристики систем IMT, бази-
рующихся как на радиоинтерфейсе W-CDMA, так и на радиоинтерфейсе
IMT-MC. Представленные характеристики соответствуют характеристикам
оборудования, предназначенного для развертывания сетей UMTS в диапазо-
не 2 ГГц, принятым в Приложении к Решению ГКРЧ 06-17-01-001 «Основ-
ные тактико-технические характеристики (ТТХ) РЭС стандарта 1МТ-2000/
UMTS (IMT-DS) в полосах радиочастот 1935...1980 МГц, 2010...2025 МГц
и 2125...2170 МГц».
2.2. Использование полосы частот 1700...2200 МГц
с учетом решений СЕРТ
ЕСС), одну рекомендацию по проведению приграничной координа-
Решение ECC/DEC/(06)13.
Европейская конференция администраций почт и связи одобрила четыре ре-
шения Комитета по электронной связи (Electronic Communications Commit-
tee
ции сетей UMTS и три отчета по использованию полос частот сетями
UMTS.
В 1997 г. в 26 странах было принято Решение ERC/DEC/(97)07 [3], в соот-
ветствии с которым за сетями UMTS закреплялась полоса частот 1710...2200
МГц. Кроме того, решение определяло необходимость высвобождения в этой
полосе частот не менее двух полос по 40 МГц к 2002 г. В 2000 г. появилось
новое Решение ERC (00)01 [5], в котором вся полоса частот 1710...2200 МГц
закреплялась не только за сетями UMTS, но и за любыми другими системами
семейства IMT, а в 2006 г.
Однако еще до Решения ERC (00)01 было принято Решение ERC/DEC/
(99)25 [4], которое установило порядок частотного планирования только для
сетей UMTS (данное решение было реализовано в 27 странах СЕРТ) на осно-
ве канала с шириной полосы 5 МГц, принятой для сетей UMTS (рис. 2.2). Это
решение определило ограничения по назначению рабочих частот для сетей
UMTS и по защитным полосам, также показанным на рис. 2.2. Основаниями
для данного решения были исследования электромагнитной совместимости
(ЭМС) сетей UMTS с другими системами (ERC Отчеты 064, 065, 019, 119).
В странах СЕРТ допускается использование в полосе частот 1700...2200
МГц любого из радиоинтерфейсов семейства IMT, однако порядок частотно-
го планирования определен только для сетей UMTS. При частотном планиро-
вании регулятор должен обеспечить ширину защитного интервала между не-
сущими частотами базовых станций различных операторов не менее 200 кГц.
44
ГЛАВА 2
1902,4
.2,4.
1917,8
1922,8
1977,2
i2,8>
UMTS/TDD
UMTS/FDD (МС=>БС)
МГц
A А
I
I
I
I
I
I
2112,8
2167,2
UMTS/FDD (БС=>МС)
МГц
2110
2013,0
2170
। 3,0 ।
н-------и
2022,2
। 2,8 .
Н——Ц
йй
UMTS/TDD
МГц
йййй
। 5,0 ।
н
й
й
й
Т V
2010
2025
Рис. 2.2. Ограничения по назначению частот для сетей UMTS:
БС — базовая станция; МС — мобильная станция;
□ — защитные полосы между полосами FDD и TDD
Источник: Решение ERC/DEC/(99) 25
В 2002 г. было принято Решение ECC/DEC/(02)06 [6], которое закрепило
полосу частот 2500...2690 МГц за сетями UMTS. Основанием для этого ре-
шения стали исследования ЭМС в данной полосе частот (ЕСС Отчет 045).
Учитывая решение ERC(99)25 и возможность наличия четырех операто-
ров сухопутной подвижной связи третьего поколения, можно получить толь-
ко два варианта частотного плана (рис. 2.3). В первом варианте каждому опе-
ратору выделяется равный частотный ресурс 2x15 МГц. Кроме того, операто-
ВАРИАНТ 1
1920/2110
12,8 ।
4,8
1935/2125
.2,612,6
4,8
5,0
1950/2140
2,6.2,6,
5,0
1965/2155
12,612,61
4,8
1980/2170
.2,8!
•йИ
МГц
йй
15,0
15,0
15,0
15,0
I
I
I
t
I
ВАРИАНТ 2
1920)2110,2
2,6 .
4,8 ,
»|<
1935,1/2125,1
5,0
2,5.2,5
4,8
1950,0/2140,0
5,0
2,6. 2,61
4,8
1964,9/2154,9
5,0 .2,5.2,5.
•I
14,9
14,9
14,9
14,9
I
I
I
I
I
1979,8^2169,8
4,8 i2,6i *
МГц
ре ।
---
I
I
I
I
I
м
I
1
4,8 .
______i
4,8 .
I
I
I
I
1
I
1
5,0 .
----м<
w *7*
I
I
I
Рис. 2.3. Варианты распределения полос частот между
сетями UMTS четырех операторов на одной территории
Источник: ЕСС
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РАДИОЧАСТОТНОГО СПЕКТРА СЕТЯМИ LTE/UMTS
45
ры могут создать десять каналов шириной 4,8 МГц и два канала шириной
5 МГц каждый. Таким образом, частотный ресурс на защитные интервалы в
данном варианте будет составлять 2x2 МГц или 3,3% всей полосы частот. Во
втором варианте операторы могут создать восемь каналов шириной 4,8 МГц
и четыре канала шириной 5 МГц. При этом неиспользуемый частотный ре-
сурс будет составлять 2x1,6 МГц или 2,7% всей полосы частот.
2.3. Использование полосы частот 2500...2690 МГц
с учетом рекомендаций МСЭ-Р
Учитывая потребности сетей в частотном ресурсе для предоставления новых
высокоскоростных мультимедийных услуг, рабочие группы МСЭ-Р исследо-
вали возможность использовать для этих целей диапазон 2500...2690 МГц
(рис. 2.4).
2500
2570
2620
Сценарий 1
FDD, линия «вверх»
TDD
2690 г
FDD, линия «вниз» МГц
bi
Сценарий 2
FDD, линия «вверх»
FDD, линия «вниз»
FDD, линия «вниз»
Сценарий 3
Сценарий 4
Сценарий 5
FDD, линия «вверх»
TDD
FDD, линия «вниз»
TDD
FDD, линия «вниз»
TDD
FDD, линия «вниз»
й
*
Сценарий 6
Сценарий
TDD
FDD, линия «вниз»
й
Рис. 2.4. Использование полосы частот 2500...2690 МГц сетями LTE/UMTS
Источник: МСЭ -Р
Были предложены семь сценариев (С1-С7) использования полосы частот
2500...2690 МГц сетями LTE/UMTS [1]. В данной полосе частот выделяются
три сегмента: 1) для работы сетей в режиме FDD в линиях «вверх» и «вниз»;
2) для работы в режиме FDD в линии «вниз»; 3) для работы в режиме TDD в
линиях «вверх» и «вниз». Размеры частотных сегментов могут изменяться в
зависимости от потребностей сети. Рекомендация не устанавливает жестких
границ для каждого частотного сегмента. Более того, размеры сегмента могут
принимать нулевые значения (т.е. определенный режим работы может не ис-
пользоваться в данной полосе частот).
46
ГЛАВА 2
В рабочей группе МСЭ-Р 5D ведутся работы по модернизации вариантов
использования полосы частот 2500...2690 МГц. В основных подходах к пере-
смотру сценариев использования полосы частот 2500...2690 МГц предполага-
ется :
1. При распределении этой полосы для сетей LTE/UMTS учитывать на-
циональные условия и потребности рынка мобильной связи в дополнитель-
ных полосах частот.
2. Использовать всю полосу частот 2 500...2 690 МГц для наземного сег-
мента сетей LTE/UMTS.
3. Максимально гармонизировать план использования этой полосы частот
наземным сегментом сетей IMT/LTE для обеспечения глобального роуминга
и снижения затрат оператора и стоимости услуг для пользователя.
4. Выделять в полосе частот 2500...2690 МГц только парные полосы час-
тот, не связанные с другими полосами, выделенными для сетей LTE/UMTS.
5. Устанавливать одинаковую ширину спектра для парных полос частот,
равную 60...80 МГц. При этом полоса частот между парными полосами
должна составлять не менее 30 МГц (рис. 2.5).
БлокА
Блок В
Блок С
60...80 МГц
30 МГц
60...80 МГц
FDD, линия «вверх»
FDD, линия «вниз»,
либо TDD
FDD, линия «вниз»
Рис. 2.5. Вариант использования полосы частот 2500...2690 МГц сетями LTE/UMTS
Исто чник: МСЭ -Р
в верхней части (блок С).
6. Размещать линию «вверх» в сетях LTE/UMTS в нижней части полосы
частот 2500.. .2690 МГц (блок А), а линию «вниз»
7. Использовать в частотных планах сети IMT/LTE для полосы частот
2500.. .2690 МГц как режим FDD, так и режим TDD.
Однако для ряда стран рассмотренное частотное планирование неприем-
лемо из-за использования данной полосы другими радиослужбами. В этом
случае для сетей LTE/UMTS могут устанавливаться иные частотные планы.
Кроме того, некоторые Администрации связи могут разрешить работу в режи-
ме TDD на любом участке полосы частот 2500...2690 МГц. И, наконец, Адми-
нистрации связи могут применить реверсивный дуплекс, т.е. блок
для ли-
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РАДИОЧАСТОТНОГО СПЕКТРА СЕТЯМИ LTE/UMTS
47
для линии «вверх» (см. рис. 2.5). Вариант использова-
нии «вниз» и блок С
ния блока В может быть выбран либо на региональном, либо на националь-
ном уровне.
2.4. Влияние решений ВКР-07 на перспективы
использования радиочастотного спектра
сетями LTE/UMTS
Успехи проекта 3GPP и ETSI в разработке и стандартизации усовершенство-
ванной системы LTE/UMTS (Releases 8, 9) [7-9], а также исследования МСЭ-
Р (отчет МСЭ-Р М.2078) показали, что общая потребность в радиочастотном
спектре к 2015-2020 гг. может составить 1200... 1700 МГц [10], включая по-
лосы частот, уже использующиеся для наземных беспроводных и мобильных
сетей. Полосы частот, вынесенные на рассмотрение ВКР-07 для их идентифи-
кации и распределения сетям IMT и/или сухопутной подвижной службе, так
называемые полосы-кандидаты, показаны на рис. 2.6.
Диапазон < 1 ГГц
850 МГц (Сотовые системы)
Америка
900 МГц
410 МГц
450 МГц
Системы
ЦТВ
Африка,
Азия и Океания,
Европа,
Ближний Восток
AWS PCS1900 AWS
Америка
Я TH
Диапазон < ЗГГц
Африка
Азия и Океания
Европа,
Ближний Восток
1800 МГц«Корне
t ИИ I
» полоса
ц
Полоса
ения
Ц
расшире
ИЦ 2,5 ГГ
9
1
3400 МГц 3600 МГц 3800 МГц4000 МГц 4200 МГц4400 М%00 МГц
Диапазон
<5ГГц
4800 МГ" 4990 МГц
ч
Рис 2.6. Полосы-кандидаты для IMT/LTE, рассмотренные на ВРК-07[5]:
— линии «вверх», «вниз»
tl
распределено или идентифицировано;
Источник: GSC12 [13]
48
ГЛАВА 2
Предложение рабочей группы 8F включить в состав семейства радиоин-
терфейсов IMT новый интерфейс IMT Advanced привело к принятию на ВКР-
07 решения об использовании в дальнейшем не названия IMT-2000, а назва-
ния IMT (IMT= IMT-2000 + IMT Advanced) [11].
Работе ВКР-07 по выделению дополнительного спектра для развития сис-
тем семейства IMT предшествовал четырехлетний исследовательский период
в рабочих группах МСЭ, СЕРТ и других региональных организациях связи, в
течение которого вырабатывались позиции Администраций связи и регио
нальных организаций связи. Предварительные позиции Администраций связи
стран СЕРТ, включая Россию, по каждой из полос-кандидатов для развития
сетей мобильной связи и IMT приведены в табл. 2.1 [12]. Как следует из таб-
лицы, Администрация связи России положительно отнеслась к выделению
только полосы 450...470 МГц для систем мобильной связи семейства IMT
что обусловлено отсутствием реальной конверсии большинства диапазонов
для преимущественного использования радиоэлектронными средствами
(РЭС) гражданского назначения.
ж
I
I
I
I
Таблица 2.1. Позиции Администраций связи стран СЕРТ по полосам-кандидатам
Полосы-кандидаты, МГ ц
i
I
Страна
СЕРТ
410...
430
450
470
470
862
1*1
2300
2400
III
2700...
2900
3400...4200
Австрия
Бельгия
Болгария
Чехия
Дания
Эстония
Финляндия
Франция
Германия
Г реция
Венгрия
Ирландия
Италия
Латвия
Литва
Люксембург
Голландия
Норвегия
Польша
Португалия
Румыния
Нет
Нет
Нет
Нет
Нет
Нет
Нет
Нет
Нет
Нет
Нет
Нет
Нет
Нет
Нет
9
Нет
Нет
Нет
Нет
Нет
Нет
Нет
Нет
X
N
Нет
Нет
Нет
Нет
Нет
Нет
Нет
X
X
9
Нет
X
X
Нет
Нет
В2
В2
В2
В2
В2
В2
В1
В1
В2
В2
В2
нет
В2
В2
В1
9
В2
ВЗ
В2
В2
В2
Нет
Нет
X
Нет
Нет
Нет
Нет
Нет
Нет
Нет
X
Нет
9
9
Нет
X
X
Нет
Нет
Нет
Нет
Нет
9
Нет
Нет
Нет
Нет
Нет
Нет
Нет
Нет
Нет
Нет
9
Нет
X
Нет
Нет
Нет I Нет
3400..
3600
X
X
9
X
X
X
X
X
X
9
X
Нет
X
9
X
X
X
X
X
X
X
3600
3800
X
9
9~
X
X
X
X
X
X
X
X
Нет
X
9
X
X
X
X
X
X
X
3800..
4200
Нет
9
9~
Нет
X
9
~х“
4400...
4900
X
9
Нет
Нет
Нет
Нет
Нет
Нет
X
Нет
Нет
Нет
Нет
Нет
Нет
Нет
Нет
Нет
Нет
Нет
Нет
Нет
Нет
Нет
?
Нет
Нет
Нет
Нет
Нет
Нет
Нет
J
• а
>
49
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РАДИОЧАСТОТНОГО СПЕКТРА СЕТЯМИ LTE/UMTS
Окончание таблицы 2.1
Полосы-кандидаты, МГ ц
Страна
СЕРТ
410...
430
Россия____________
Словакия__________
Испания___________
Швеция____________
Швейцария_________
Турция____________
Украина___________
Великобритания
Примечания:
полоса-кандидат
— не рассматривает-
Нет
Нет
Нет
Нет
Нет
Нет
Нет
N
4
450..
470
470..
862
2300...
2400
2700..
2900
3400...4200
X-
Нет
ся как полоса-кандидат
статус не определен
нейтральная позиция
(-) — только часть поло-
сы может быть полосой-
кандидатом
X
X
Нет
N
Нет
Нет
X
N
Нет
9
Нет
ВЗ
В2
Нет
В2
В1
Нет
9
9
Нет
9
Нет
Нет
N
Нет
Нет
Нет
X
Нет
Нет
Нет
Нет
3400
3600
Нет
X
X
X
X
X
X
X
3600
3800
Нет
X
X
X
X
X
X
X
3800
4200
Нет
X
X
X
Нет
Нет
9
N
4400...
4900
Нет
Нет
9
Нет
Нет
Нет
N
Стратегия В1. Распределить полосу 470...862 МГц подвижной службе на
ВКР-07 и принять Резолюцию ВКР-07 по «цифровому дивиденду». Если по-
лоса, выделенная для IMT, является частью этого цифрового дивиденда,
то идентифицировать ее для IMT на ВКР-11.
Стратегия В2. Не изменять распределение полосы 470...862 МГц на
ВКР-07. Преобразовать Резолюцию ВКР-07 по использованию цифрового
дивиденда и передать этот вопрос на ВКР-11. Распределить всю полосу
470...862 МГц или ее часть подвижной службе и идентифицировать ее
для IMT.
Стратегия ВЗ. Распределить на первичной основе полосу 470...862 МГц
подвижной службе и IMT. Идентифицировать полосу или ее часть для IMT
на ВКР-07
9
N
а
о •
•4
а
К/
В ходе конференции ВКР-07 поступило более 300 предложений Админи-
страций связи и региональных организаций связи. Рассмотрим наиболее важ-
ные из предложений по каждой частотной полосе-кандидату для идентифика-
ции этой полосы в интересах развития систем IMT.
Полоса частот 410...430 МГц. Эта полоса используется во многих стра-
нах мира для работы сетей связи органов общественной безопасности и ава-
рийных служб. Использование полосы частот создает сложную чередующую-
ся структуру электромагнитной остановки, где перемежаются профессио-
нальная мобильная радиосвязь (PMR), мобильная радиосвязь свободного дос-
тупа (PAMR) и связь, применяемая в интересах государственных служб и уч-
реждений. По единодушному мнению Администраций связи использование
этого диапазона частот для IMT может вызвать затруднения. На конференции
не поступило ни одного предложения в поддержку идентификации данной
полосы частот для IMT.
Полоса частот 450...470 МГц. В ряде стран эту полосу частот использу-
ют сети мобильной связи, а в некоторых странах
ной безопасности и аварийных служб. Однако большинство Администраций
связи учитывали факт продолжающегося использования этой полосы для ве-
о
сети органов обществен-
50
ГЛАВА 2
домственных сетей PMR/PAMR на национальной основе. Предложения и по-
зиции Администраций и региональных организаций связи по идентификации
этой полосы частот для IMT приведены в табл. 2.2.
Таблица 2.2. Позиции Администраций связи государств и региональных
организаций связи по полосе частот 450...470 МГц
NOC
Тунис
Иран
Египет
Франция
Япония
ЮАР
Кот-д'Ивуар
Индия
Идентификация для IMT
CITEL (11 Администраций)
RCC (10 Администраций)
________Россия_________
_______________________Мексика________________
Кения/Уганда/Т анзания
_______________________Индонезия_
APT (15 Администраций)
ATU (47 Администраций)
Куба
Иордан/Оман
Бразилия
Нигерия
Украина
Руанда
Судан
Позиции, высказанные устно
Литва
Беларусь
Ботсвана
Г амбия
Латвия
Зимбабве
Норвегия
______Свазиленд______
______Сирия__________
______Италия_________
______Турция_________
______Катар__________
Саудовская Аравия
Швейцария/Лихтенштейн
_______Ливан_________
_______Словакия______
_______Кувейт________
Испания
___________________Дополнительные точки зрения___________________
______США не возражает против идентификации этой полосы для IMT_
Новая Зеландия полагает, что, несмотря на малый размер,
________полоса частот достаточна для применения технологий IMT___
Примечание. NOC (No Corrections) — сохранение без изменений принятого
в Регламенте радиосвязи распределения полосы частот 450...470 МГц радио-
службам
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РАДИОЧАСТОТНОГО СПЕКТРА СЕТЯМИ LTE/UMTS
51
Полоса частот 470...862 МГц. В некоторых странах, включая Россию,
полоса частот 645...862 МГц используется воздушной радионавигационной
службой; в ряде стран ее верхняя часть уже распределена на первичной осно-
ве для услуг мобильной связи; кроме этого, часть стран традиционно исполь-
зует полосу для нужд оборонных ведомств.
На Региональной конференции по радиосвязи МСЭ (RRC-06), проходив-
шей в июне 2006 г., был согласован План цифрового радиовещания, охваты-
вающий 116 стран (в основном, в Африке и в Европе), в полосах частот
174...230 МГц и 470...862 МГц. В соответствии с этим планом почти все ана-
логовое радиовещание должно перейти на цифровое к июню 2015 г. в Районе 1
(Африка и Европа) и в одной стране Района 3. В ближайшее десятилетие про-
гнозируется бурное развитие цифровых ТВ и вещательных технологий, по-
этому следует ожидать, что план перехода на цифровое вещание будет изме
няться с учетом новых технологий. Поэтому в позициях Администраций свя
зи и региональных организаций связи различных стран по идентификации
этой полосы частот для IMT учитывалось влияние вышеперечисленных фак-
торов (табл. 2.3).
Таблица 2.3. Позиции Администраций связи государств и региональных
организаций связи по полосе частот 470...862 МГц
_______________NOC________________
СЕРТ (24 Администрации выступили за
рассмотрение этой полосы на ВКР-11
после проведения исследований)
RCC (9 стран)____________________
Россия___________________________
Кения/Уганда/Танзания (за исключе-
нием участка 806...862 МГц)______
ATU (участок 470...806 МГц)_______
Бахрейн/ Иордания/ Оман (рассмотре-
ние на будущих конференциях после
завершения переходного периода)
Саудовская Аравия/ОАЭ/Кувейт/Ли-
ван/Катар (470...806...862 МГц)
Ботсвана + 9 администраций SADC
(участок 470...790 МГц)
Бразилия (участок 470...806 МГц)
Тунис (участок 470...806 МГц)____
Иран
________________Идентификация для IMT
CITEL (участок 698...806 МГц)
Мексика (участок698...806 МГц)
Кения/Уганда/Танзания (участок 806...862 МГц)
ATU (участок 806...862 МГц)
Ботсвана +9 администраций стран SADC (участок 806...862
МГц распределить подвижной службе на ВКР-07 и идентифи-
цировать для IMT)
Тунис (участок 806...862 МГц)
Йемен (участок 790...862 МГц добавить к распределению
частот подвижной службе)
52
ГЛАВА 2
Окончание таблицы 2.3
________________NOC
ЮАР (участок 470...790 МГц)
Индия (участок 470...806 МГц)
Идентификация для IMT
Руанда (470...806 МГц)
Судан (470...806)
Египет___________________________________________________
Япония (участок 725...862 МГц)___________________________
Израиль (участок 806...862 МГц)__________________________
ЮАР (участок 790...862 МГц)______________________________
Великобритания/Швеция (добавить к распределению частот
подвижной службе и идентифицировать для IMT, провести
дополнительные исследования)_____________________________
Камерун/ Кот-д'Ивуар /Бурунди/Чад (распределить подвижной
службе участок 806...862 МГц и, если возможно, идентифици-
ровать его как участок для IМТ в полосе частот 470...862 МГц)
Руанда (участок 806...862 МГц)___________________________
Финляндия (добавить к распределению частот подвижной
службе и идентифицировать для IMT, провести дополнитель-
ные исследования)________________________________________
Судан (участок 806...862)
Позиции, высказанные устно
Испания приняла позицию СЕРТ
Италия
Азербайджан
Полоса частот 2300...2400 МГц. Позиции Администраций связи и регио-
нальных организаций связи различных стран по этой полосе частот приведе-
ны в табл. 2.4.
о
Таблица 2.4. Позиции Администраций связи государств и региональных
организаций связи по полосе частот 2300...2400 МГц
W
N0C
США__________________
СЕРТ (34 администрации)
RCC
Тунис
Иран
Япония
________________Идентификация для IMT
Кения/Уганда/Танзания
Индонезия
APT (19 администраций)
ATU
Бахрейн/Иордания/Оман
Саудовская Аравия/ОАЭ/Кувейт/Ливан/Катар
Ботсвана +9 администраций SADC
Нигерия
Египет
ЮАР
Индия__________________________________
Руанда
Дополнительные предложения по полосе частот 2300...2400 МГц
Г рузия
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РАДИОЧАСТОТНОГО СПЕКТРА СЕТЯМИ LTE/UMTS
53
Полоса частот 2700...2900 МГц. В крупнейших странах мира в этой по-
лосе работают РЛС военного назначения. Исследования МСЭ и СЕРТ пока-
зывают, что взаимные помехи РЛС, работающих в полосе частот 2700...2900
МГц, и сетей IMT влияют на воздушную радионавигационную службу и ме-
теорологические РЛС как радиопомехи совмещенного канала. Для защиты
работы РЛС необходим территориальный разнос 100 км между РЛС и бли-
жайшими базовыми станциями макро-, микро- и пикосот сетей IMT.
Во время конференции не поступило ни одного предложения в поддержку
идентификации данной полосы частот для 1МТ.
Полоса частот 3400...4200 МГц. Фиксированная спутниковая служба
(FSS) играет важную роль в формировании спутниковых сетей связи в полосе
частот 3400...4200 МГц (С-диапазон). В этой полосе частот работают страте-
гические линии связи правительственных служб, служб охраны жизни пасса-
жиров морского и воздушного транспорта, метеорологических служб преду-
преждения о погодных явлениях и коммерческих служб, а также обеспечива-
ется работа сетей связи для сельских районов, что необходимо для устойчи-
вого экономического развития многих стран. Кроме того, в этой полосе вво-
дятся в эксплуатацию новые службы широкополосной спутниковой связи, ра-
ботающие в С-диапазоне, которые оставят выбор диапазона частот за страна-
ми, расположенными в тропиках или субтропиках, особенно за теми из них
где наблюдаются интенсивные сезонные дожди. За последние 40 лет исполь-
зование
В настоящее время на геостационарной орбите находятся уже 160 спутников,
обеспечивающих услуги в С-диапазоне. Позиции Администраций связи и ре-
гиональных организаций связи различных стран относительно этой полосы
частот приведены в табл. 2.5.
-диапазона существенно увеличилось и продолжает расширяться.
Таблица 2.5. Позиции Администраций связи государств и региональных
организаций связи по полосе частот 3400...4200 МГц
%*
NOC
США___________________________________
ЯСС___________________________________
Россия________________________________
Кения/ Уганда/ Танзания_______________
Индонезия_____________________________
APT___________________________________
ATU___________________________________
Саудовская Аравия/ОАЭ/Кувейт/Ливан/Катар
Нигерия (+15 администраций)___________
Нигерия_______________________________
Иран
___________Идентификация для IMT
Бахрейн/Иордания/Оман___________
Южная Корея/Япония/Сингапур_____
Финляндия/Швеция________________
Германия
—---
54
NOC
ГЛАВА 2
Окончание таблицы 2.5
Идентификация для IMT
Руанда_________________________________
Люксембург_____________________________
Таиланд________________________________
Судан__________________________________
Микронезия/Папуа Новая Гвинея/Самоа/Тонга
Камерун________________________________
Маршалловы острова
Полоса частот 4400...4990 МГц. Ограничения на идентификацию этой
полосы для 1МТ установлены Приложением ЗОВ Регламента радиосвязи
(План фиксированной спутниковой службы FSS) в полосе 4500...4800 МГц.
План FSS был разработан для того, чтобы на практике гарантировать всем
странам справедливый доступ к геостационарной спутниковой орбите. Для
Администраций связи большинства стран важно, чтобы План FSS сохранял
свою актуальность, гарантируя определенное этим планом количество спут-
ников на орбите и отсутствие недопустимых помех.
кации полосы частот 4400...4990 МГц для IMT выступила только Админист-
рация связи Японии.
Полосы частот 1518... 1525/1668... 1675 МГц. Данные полосы частот рас-
сматривались применительно к спутниковому сегменту IMT. Результаты рас-
смотрения поступивших на конференции предложений от Администраций
связи стран
поддержку идентифи-
участников ВКР-07 приведены в табл. 2.6.
Таблица 2.6. Предложения Администраций связи государств и региональных
организаций связи по полосам частот 1518... 1525/1668... 1675 МГц
NOC
RCC (9 стран)
Тунис
_______________Идентификация для IMT
СЕРТ (33 администрации)_______________
Кения/У ганда/Т анзания_______________
APT___________________________________
ATU___________________________________
Бахрейн/Иордания/Оман_________________
Саудовская Аравия/ОАЭ/Кувейт/Ливан/Катар
Ботсвана +9 администраций стран SADC
Иран__________________________________
ЮАР___________________________________
Руа н да______________________________
Египет________________________________
Марокко
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РАДИОЧАСТОТНОГО СПЕКТРА СЕТЯМИ LTE/UMTS
55
кото
9
Результаты идентификации на ВКР-07 полос частот для семейства
IMT. Одной из особенностей ВКР-07 было то, что вопрос идентификации
частотных полос для семейства IMT в полосах-кандидатах пересекался с во-
просом распределения полос для мобильной службы на первичной основе.
Поэтому идентификация полос для IMT стала очень важным фактором
рый вызвал на конференции большие дискуссии и борьбу мнений [11, 12].
Принцип рассмотрения полос-кандидатов, предложенный на конферен-
ции ВКР-07, заключался в принятии решения о целесообразности идентифи-
кации полос для IMT исходя из максимально возможного удовлетворения по-
требностей различных Администраций связи, как тех, которые были заинте-
ресованы в расширении и улучшении зон покрытия сетей IMT, так и тех, ко-
торые были заинтересованы в расширении спектра для широкополосных при-
ложений сетей IMT.
Не получив полной поддержки, этот принцип не был использован
этому решение по идентификации полос для IMT принималось, в основном
исходя из потребностей и предложений конкретных Администраций связи и
региональных организаций связи.
Общие итоги ВКР-07 по идентификации полос частот для IMT показаны
на рис. 2.7 и детализированы по диапазонам на рис. 2.8-2.10 [14, 16]. Они со-
стоят в следующем:
1. При идентификации был применен метод, при котором весь спектр
идентифицировался для IMT.
и по-
9
Диапазон <1ГГц
410 МГц
450 МГц
Системы
цвт
850 МГц (Сотовые системы)
Америка
IMT
900 МГц
I
1
№
Африка,
Азия и Океания,
Европа,
Ближний Восток
I
AWS PCS1900 AWS
Америка I
1 I Г
Диапазон < ЗГГц
1800 МГц «Корнер.» полоса
ГТц
Полоса
ения
Ц
Африка, I
Азия и Океания
Eaipona, I
Ближний Восток
'll г
ХЗ расшире
‘ ГU 2.5 ГГ
•ч
ПИ I
3400 МГц 3600 'Mi ц 3800 МГц4000 МГц 4200 МГц4400 МГ^500 МГц
Диапазон
<5ГГц
Рис. 2.7. Полосы частот, идентифицированные для IMT/LTE по решению ВКР-07:
I — полосы-кандидаты
Источник: GSC12 [13]
4800 МГц 4990 МГц
56
ГЛАВА 2
*
w*
9V
•w
790 МГц
862 МГц
880 МГц
960 МГц
Вещание
Подвижная служба и IMT
IMT
GSM/WCDMA
РАЙОН 1 (Россия и страны ЕМЕА)
698 МГц
806 МГц
824 МГц
894 МГц
960 МГц
Подвижная служба и IMT
IMT
cdma2000/WCDMA
1
V
РАЙОН 2 (Америка)
698 МГц
790 МГц
862 МГц
880 МГц
960 МГц
Подвижная служба и IMT
кая служ
(9 стран)
Подвижная служба и IMT
I IMT
a2000/WCDMA
IMT
GSM/WCDMA
<
824 МГц 894 МГц
РАЙОН 3 (Страны АРАС)
Рис. 2.8. Полоса частот 698...960 МГц, распределенная
и идентифицированная для IMT/LTE
Источник: GSC12 [13]
3400 МГц
3600 МГц
Подвижная служба и IMT (81 страна)
РАЙОН 1 (Россия и страны ЕМЕА)
йШййййййМйй
ММЙМЙЙЙММН
3400 МГц
3500 МГц
3600 МГц
МфМй
Подвижная служба и IMT (13 стран)
Подвижная служба
РАЙОН 2 (Америка)
W
3400 МГц
3500 МГц
3600 МГц
Подвижная служба и IMT (10 стран)
Подвижная служба и IMT (9 стран)
I
РАЙОН 3 (Страны АРАС)
Рис. 2.9. Полоса частот 3400...3600 МГц, идентифицированная для IMT/LTE
и распределенная по ссылкам (country footnotes) [13]
1
II
II
I
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РАДИОЧАСТОТНОГО СПЕКТРА СЕТЯМИ LTE/UMTS
57
450...470 МГц
790...806 МГц
2300 МГц
2400 МГц
Подвижная
служба
и IMT
П одвижная
служба
и IMT
Подвижная служба и IMT
РАЙОН 1 (Россия и страны ЕМЕА)
450...470 МГц
790...806 МГц
2300 МГц
2400 МГц
Подвижная
служба
и IMT
П одвижная
служба
и IMT
Подвижная служба и IMT
РАЙОН 2 (Америка)
*
450...470 МГц
! 790...806 МГц
2300 МГц
-Л
*•
2400 МГц
Подвижная
служба
и IMT
।
।
।
в
Подвижная
служба
и IMT
Подвижная служба и IMT
РАЙОН 3 (Страны АРАС)
Рис. 2.10. Полосы частот для IMT/LTE, распределенные на ВРК-07
на глобальной основе [13]
2. Полосы частот, идентифицированные конференцией для IMT на гло-
бальной основе: 450...470, 790...806 и 2300...2400 МГц, составили еще до-
полнительно 136 МГц (см. рис. 2.10).
3. Полосы частот, которые не получили поддержку на ВКР-07, так и оста-
лись без изменений: 410...430, 2700...2900 и 4400...4990 МГц.
4. Для создания мобильных сетей IMT с широкой зоной охвата были рас-
пределены низкие полосы частот: 698...790, 790...806, 806...862 МГц
(см. рис. 2.8).
5. Полоса частот 3400...3600 МГц распределена подвижной службе во
всех Районах и идентифицирована для IMT в отдельных странах Районов 1 и
3 посредством ссылки в Регламенте радиосвязи. Данная ссылка вступила
в силу в 2010 г. в тех странах, где ранее мобильная служба существовала на
вторичной основе (большинство европейских стран), и с момента окончания
ВКР-07 в тех странах, где распределение частот мобильной службе осуществ
лялось на вторичной основе.
6. Полоса частот 790...862 МГц в Районе 1 распределена подвижной
службе на первичной основе и идентифицирована в Районе 1 и 3 для IMT. Та-
кое распределение будет действовать в Районе 1 только с 17 июня 2015 г.
В ряде стран Района 1 в соответствии с примечаниями 5.316 и 5.316А Регла-
58
ГЛАВА 2
по примеру диапазонов 5 (800 МГц), 6 (850 МГц) и 8 (900 МГц).
CW0
мента радиосвязи такое распределение начало действовать сразу после
ВКР-07, но на вторичной основе по отношении к другим службам в рассмат-
риваемой полосе частот. Также в Районе 2 полоса частот 698...806 МГц рас-
пределена на первичной основе подвижной службе и идентифицирована для
IMT сразу после ВКР-07.
7. Полосы частот 1518...1525 и 1668...1775 МГц идентифицированы для
использования спутниковым сегментом IMT.
Влияние решений ВКР-07 на развитие мобильной связи. Идентифика-
ция полос частот 450...470, 790...806 и 2300...2400 МГц для семейства IMT
должна вызвать ряд активных действий со стороны важнейших игроков на
телекоммуникационном поле и Администраций связи.
Проект 3GPP и ETSI. Прежде всего разработчики стандартов на оборудо
вание LTE/UMTS внесут идентифицированные на ВКР-07 диапазоны в Re
leases 8
Диапазоны 450 и 2300/2400 МГц после их внесения в Releases 8, 9 будут рас
сматриваться европейскими Администрациями связи как диапазоны возмож
ного расширения использования спектра для сетей UMTS и LTE. В рамках
проекта 3GPP планируется разработать технические спецификации 3GPP и
ETSI для диапазонов 10 и 12, дополнительных к 17 диапазонам, уже исполь
зуемым для IMT. В разработку технических спецификаций 3GPP включатся
ведущие европейские, американские, японские и китайские производители
оборудования 3G.
Сектор радиосвязи МСЭ-Р. Рабочая группа МСЭ-Р WP5D (IMT Ad-
vanced) после решений ВКР-07 начала работу по пересмотру Рекомендации
МСЭ-Р М.1036 «Частотные планы для внедрения наземного сегмента IMT-
2000 в полосах частот 806...960 МГц, 1710...2025 МГц, 2110...2200 МГц и
2500...2690 МГц» с целью ее дополнения частотными планами для новых
диапазонов 450 и 2300/2400 МГц.
Комитет по электронным коммуникациям СЕРТ/ЕСС. Учитывая расту-
щие потребности как мобильных, так и беспроводных операторов в радиочас-
тотном спектре, а также стимулирование развития технологической конку
ренции, Еврокомиссия предложила концепцию использования спектра на ос
нове технологической и сервисной нейтральности (WAPECS), которая подра
зумевает использование ряда диапазонов частот на основе нормирования
только «маски» спектра излучения и мощности излучения передающих уст
ройств при заданных ширине канала и шаге несущей частоты [17].
Будущее частотное регулирование в полосе частот 2300...2400 МГц, как и
в полосе 2500...2690 МГц, во многих странах Европы будет тяготеть к техно
логически и сервисно-нейтральному регулированию при обеспечении доста
точной степени защиты от помех для совпадающих по частотным назначени
WWW
OTWB
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РАДИОЧАСТОТНОГО СПЕКТРА СЕТЯМИ LTE/UMTS
59
ям и смежно-частотных радиослужб/систем. Это должно привести к обостре-
нию конкуренции на рынке услуг мобильной связи и высокоскоростного дос-
тупа при формально равных условиях использования технологий WiMAX и
LTE/UMTS в режиме как FDD, так и TDD при предоставлении услуг.
В рамках деятельности рабочей группы по управлению спектром
(ECC/WG FM) начаты разработки Решений СЕРТ/ЕСС по гармонизованному
использованию спектра для систем IMT/UMTS/LTE, работающих в полосах
частот 450.. .470, 790.. .806 и 2300.. .2400 МГц.
Ассоциация WiMAX Forum. Руководствуясь решениями ВКР-07, ассоциа-
ция WiMAX Forum продолжает создание и сертификацию профиля WiMAX
(IEEE 802.16е) в идентифицированной полосе частот 2300...2400 МГц для дос-
тижения технологического преимущества перед системой LTE (Releases 8, 9)
и конвергенции WiMAX с системой LTE.
ГКРЧ РФ. На заседании 28 апреля 2008 г. комиссия признала возмож-
ность использования полосы радиочастот 2300...2400 МГц системами бес-
проводного широкополосного доступа. Такое решение открывает дорогу для
использования этой полосы частот мобильными сетям WiMAX и WiBRO, а в
дальнейшем и сетями LTE (Releases 8, 9) на территории Российской Федера-
ции.
2.5. Влияние концепции WAPECS на управление
использованием спектра в Европе при внедрении
сетей LTE/UMTS
Тенденции конвергенции фиксированных и мобильных сетей связи, все рас-
тущее число цифровых технологий создали ситуацию, когда несколько тех-
нологий радиодоступа вступили в конкурентную борьбу за право доминиро-
вания на телекоммуникационном рынке. В связи с этим Европейская комис-
сия приняла решения по изменению политики регулирования использования
радиочастотного спектра (РЧС) на основе внедрения «гибкого подхода к ис-
пользованию РЧС».
Гибкий подход к регулированию использования РЧС устраняет ограниче-
ния в использовании радиочастотного спектра, связанные с его применением
для определенных технологий передачи информации или видов служб радио-
связи, и позволяет пользователю услуг, предоставляемых с использованием
радиоспектра, выбирать между технологиями и услугами. Данный подход ле-
жит в основе политики ЕС по беспроводному доступу для служб электрон
ных коммуникаций (Wireless Access Platforms for Electronic Communication
Services
WAPECS) [17, 18]. Концепцию WAPECS иллюстрирует рис. 2.11.
1
г
60
ГЛАВА 2
PMR
Использование
абонентского
терминала
Мобильное
Переносное
Стационарно
Распределение частот по службам
ем
Й
Рис. 2.11. Концепция WAPECS по регулированию использования спектра:
MS
BS
FS
мобильная радиослужба; MSS — мобильная спутниковая радиослужба;
радиовещательная служба; BSS — радиовещательная спутниковая служба;
фиксированная радиослужба; FSS — фиксированная спутниковая радиослужба
Источник: СЕРТ/ЕСС [19]
J
концепции
Защита радиослужб от взаимных радиопомех является главным принципом
управления спектром при его распределения между радиослужбами. Принцип
основан на установлении критериев защиты радиослужбы от помех и критери-
ев совместного использования радиоспектра радиослужбами.
WAPECS важнейшим является определение радиослужб и радиотехнологий
для которых имеется возможность реализовывать эту концепцию.
Правовые основы концепции WAPECS. Новая политика беспроводного
доступа для служб электронных коммуникаций является концептуальной
платформой предоставления услуг электронной связи в пределах тех частот-
ных диапазонов, которые согласованы со всеми членами ЕС для сетей связи.
Концепция WAPECS подразумевает, что услуги связи могут предоставляться
с использованием технологической и сервисной нейтральности на основе
обеспечения технических требований по избежанию взаимных помех
и санк-
61
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РАДИОЧАСТОТНОГО СПЕКТРА СЕТЯМИ LTE/UMTS
ционирует создание условии, не препятствующих конкуренции и позволяю-
щих достичь требуемых целей в управлении спектром.
Согласно концепции WAPECS под сервисной нейтральностью понимает-
ся следующее: «Любая услуга службы электронной связи (Electronic Commu-
nications Service — ECS) может быть предоставлена в любом из диапазонов
частот WAPECS посредством любого типа сети электронной связи. Не долж-
но быть полос частот, зарезервированных для эксклюзивного использования
отдельными службами электронной связи. При отказе от резервирования по-
лос частот не должны быть нарушены обязательства по предоставлению не-
которых специфических услуг в специальных диапазонах или поддиапазонах,
например услуг радиовещания или аварийных служб» [19].
Такое определение сервисной нейтральности не использует термин «ней-
тральность», вытекающий из понятия радиослужбы, данного в Регламенте ра-
диосвязи, и делает это определение взаимосвязанным с определением «элек-
тронные службы связи», введенным в Директиве 2002/21/ЕС (Директива об
общей структуре регулирования электросвязи) [20]. Это определение поддер-
живается Рабочей группой ЕС по использованию спектра и отражено в виде
положения о том, что различные сети связи могут предоставлять мобильный,
ограниченно-мобильный и фиксированный доступ (например, IP-доступ,
мультимедиа, мультисервисные услуги вещания (multicasting), интерактивное
вещание, доступ к электронным базам данных (data casting)) в одной (или бо-
лее) полосе частот, создаваемый наземными и/или спутниковыми сетями, ис-
пользующими различные технологии «бесшовной» (непрерывного покрытия)
доставки этих услуг пользователям.
Технологическая нейтральность рассматривается в концепции WAPECS
как «... выполнение для каждого частотного диапазона соответствующей се-
тью электронной связи технических требований к использованию спектра
при которых гарантирована технологическая нейтральность и гибкость.
Соблюдение требований действующего регулирования (п. 18 Директивы
2002/21/ЕС) к используемым технологиям может быть продиктовано членами
ЕС или на уровне решений Еврокомиссии» [19].
Введение концепции WAPECS потребовало серьезного изменения норма-
тивно-правовой базы, в частности исключения права эксклюзивного исполь-
зования радиоспектра любой технологией. Нормативно-правовая база стран
ЕС в области регулирования использования радиочастотного спектра претер-
певает значительные изменения, связанные с редакцией директив ЕС («Теле-
коммуникационный пакет ЕС» 2002 г.), регулирующих рынок электронных
сетей связи и услуг.
Гибкое регулирование использования РЧС создает условия для еще более
глубокой интеграции инфокоммуникационных и телекоммуникационных
К-/
62
ГЛАВА 2
используемых в концепции
компаний (мобильных операторов, теле- и радиовещателей и др.). В России
такого правового стимула для дальнейшей интеграции сетей связи и инфор
мационных технологий нет, но в ближайшем будущем предвидится в полосе
частот 2300...2400 МГц [21].
Стремление Европейской комиссии увеличить объем рынка в беспровод-
ном секторе вполне объяснимо ожидаемыми цифрами дополнительных дохо-
дов. По оценкам Европейской комисии совокупный доход от использования
радиочастотного спектра системами радиодоступа на телекоммуникационном
рынке в 2006 г. составил 240—260 млрд евро. Внедрение гибкого регулирова-
ния использования РЧС позволит получить европейским операторам связи
дополнительно 8-9 млрд евро. Положения по применению технологической и
сервисной нейтральности продвигаются не только в странах ЕС, но и на уров-
не СЕРТ, в работе которой принимает участие 46 европейских стран, включая
Россию.
Европейская комиссия выпустила два мандата, ставших правовой основой
стандартизации в области электросвязи с учетом гибкого регулирования ис-
пользования спектра:
- Мандат СЕРТ по внедрению минимальных ограничений на технические
условия для частотных диапазонов,
WAPECS (DG InfoSoc, 5 July, 2006) [18];
- Мандат М/406, адресованный организациям стандартизации CEN/
CENELEC/ETSI, по гармонизированным стандартам для оборудования,
работающего в диапазонах, предназначенных для гибкого использова-
ния спектра.
Кроме того, Европейская комиссия в последнем мандате по гибкому ис-
пользованию спектра на технологическом уровне, включая нанотехнологии
(М/406 http://portal.etsi.org/public-interest/list_mandates.asp), определила необ-
ходимость разработки гармонизированных стандартов в этой области.
Гармонизированные стандарты разрабатываются только по мандатам Ев-
рокомиссии и представляют собой набор тестов для оборудования, удовле-
творение которому позволяет разместить и использовать оборудование на те-
лекоммуникационном рынке ЕС. Ссылки на гармонизированные стандарты
используются во вторичном законодательстве ЕС. Введением ряда гармони-
зированных стандартов, за которые ответственны организации стандартиза-
ции CEN/CENELEC/ETSI, Еврокомиссия собирается создать технические ус-
ловия для технологической и сервисной нейтральности при регулировании
использования радиочастотного спектра.
Производители оборудования и операторы сетей мобильной связи выска-
зывают опасения по поводу гарантий на инвестиции в существующие сети,
а также целесообразности будущих инвестиций, если гибкий подход, обеспе-
КУ
КУ
КУ
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РАДИОЧАСТОТНОГО СПЕКТРА СЕТЯМИ LTE/UMTS
63
а
чивающий технологическую и сервисную нейтральность, будет применяться
выборочно, т.е. операторы предлагают использовать уже существующий
опыт в области стандартизации при разработке стандартов, допускающих
частичную технологическую нейтральность (например, серия стандартов EN
301 908х для систем GSM и UMTS). Сервисная нейтральность, по мнению
операторов мобильной связи ЕС, должна быть внедрена несколько позже
срок внедрения должен быть согласован со всеми заинтересованными сторо-
нами.
Развитие концепции WAPECS в рабочих группах СЕРТ/ЕСС. Для ис-
следования вопросов гибкого использования полос частот (flex-bands) в кон-
цепции WAPECS и создания новых условий совмещения работы РЭС разных
радиослужб в одной полосе частот в рабочей группе WG SE СЕРТ/ЕСС была
образована проектная группа SE42.
Основным направлением деятельности группы WG SE стала разработка
ряда положений по Мандату Еврокомиссии для диапазонов частот WAPECS
[19].
ВЕМ)
«высокий» приоритет (диапазон 3,5 МГц);
«высокий» приоритет (диапазон 2,5 МГц);
«средний» приоритет;
«средний»
«сред-
«низкий» приоритет (при условии разработки соот-
В результате анализа соответствующих полос частот должна быть уста
новлена граничная спектральная маска блока (Block Edge Mask
для каждого диапазона WAPECS. В то же время данный подход не ис-
ключает рассмотрение любых других методов технического регулирова-
ния. Маска ВЕМ должна включать в себя как ВЕМ для одного канала,
так и ВЕМ для всей полосы частот WAPECS. Допускается, что в некото-
рых случаях общая маска ВЕМ для всего диапазона может быть опреде-
лена ранее, чем маска ВЕМ для отдельного канала.
- Были установлены следующие приоритеты внедрения диапазонов WAPECS:
3400...3800 МГц
2500...2690 МГц
880...915/925...960 МГц (диапазон 900 МГц)
1710... 1785 МГц/ 1805...1880 МГц (диапазон 1800 МГц) —
приоритет;
1900...1980/2010...2025/2110...2170 МГц (диапазон 2 ГГц)
ний» приоритет;
• 470...862 МГц-
ветствующей маски ВЕМ).
-Гармонизированный стандарт ETSI/BRAN по полосе частот 2500...
2690 МГц должен разрабатываться непосредственно в ETSI.
Проектная группа SE42, используя подход ВЕМ, выполнила анализ воз-
можностей совмещения работы РЭС разных радиослужб в различных диапа-
зонах частот WAPECS и, в первую очередь, в диапазоне частот высокого при-
оритета (3,5 и 2,5 ГГц). Были сделаны следующие выводы:
64
ГЛАВА 2
Мандате ЕС по внедрению концепции WAPECS
-в диапазоне 2,5 ГГц сначала следует определить маску ВЕМ для всего
диапазона, содержащую требования к эквивалентной изотропно-излу-
чаемой мощности (ЭИИМ) внутри диапазона, и ограничения на внепо-
лосные излучения для защиты систем, не использующих диапазоны
WAPECS и работающих за пределами полосы частот 2500...2690 МГц.
Установленная маска ВЕМ обеспечит гарантию совмещения соседних
частотных блоков WAPECS;
- в диапазонах со средним и низким приоритетом необходимы дополни-
тельные исследования.
По результатам обсуждения в СЕРТ полосы частот 862...870 МГц было
принято решение о невозможности признания этой полосы «гибкой», как это
определено в Отчете ЕСС 80 [22].
Сравнительный анализ использования концепции WAPECS для раз-
личных диапазонов частот.
[18] содержится поручение СЕРТ создать технические условия, в наименьшей
степени ограничивающие использование диапазонов частот, рассматриваемых в
концепции WAPECS. СЕРТ определила список диапазонов частот, исходя из
предположения, что частотные лицензии на каждый из них выдаются раздель-
но, а затем приняла решение установить приоритетность использования концеп-
ции WAPECS для этих диапазонов. Однако приоритет использования диапазо-
нов частот не связан с гибкостью использования этих диапазонов.
Полоса частот 3400...3800 МГц была определена как полоса с высоким
приоритетом, так как СЕРТ уже провела работы по обеспечению ее техноло-
гической нейтральности, основанной на определении границ маски частотно-
го блока.
Полоса частот 2500...2690 МГц в настоящее время рассматривается не-
которыми Администрациями связи стран СЕРТ как доступная для использо-
вания на основании разработанной маски частотного блока.
Полосам частот 880...915/925...960 МГц (диапазон 900 МГц) и 1710...
1785/1805...1880 МГц (диапазон 1800 МГц) присвоен средний приоритет. Ус-
ловия их использования определены в Решении ЕС по гармонизации исполь-
зования диапазонов 1800 МГц и 900 МГц.
Полосы частот 1900.. .1980/2010...2025/2110.. .2170 МГц (диапазон 2 ГГц)
являются основными для сетей UMTS и им присвоен средний приоритет. Ус-
ловия их использования определены Решением ECC/DEC/ (06)01, Приложе-
ние 1 которого содержит согласованный план использования этого диапазона
системой UMTS.
Полоса частот 470...862 МГц регулируется Мандатом ЕС по цифровому
дивиденду. Этой полосе присвоен низкий приоритет, так как условия ее
пользования будут определены по результатам работы по этому мандату.
ИС-
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РАДИОЧАСТОТНОГО СПЕКТРА СЕТЯМИ LTE/UMTS
65
основу форми
Формирование диапазонов WAPECS и оценка ЭМС.
рования диапазонов WAPECS был положен принцип разделения диапазонов
на частотные блоки. При этом не исключалась возможность частотного раз-
деления при применении принципа временного разделения каналов для вне-
дряемой технологии.
Концепция ВЕМ предоставляет оператору свободу в выборе среди трех па-
раметров, определяющих возможность использования диапазонов WAPECS:
- уровня максимальной выходной плотности потока мощности (ППМ);
минимального частотного разноса AF между границами удаленных от
центров частотных блоков;
- уровня ослабления граничной спектральной маски блока для излучаемо-
го сигнала.
Излучения внутри частотного блока не должны превышать допустимого
уровня максимальной выходной плотности ЭИИМ, а вне блока должны соот-
ветствовать граничной спектральной маске блока для обеспечения ЭМС со
смежными блоками (рис. 2.12).
Выходная ППМ,
дБм/МГц
Выбранный частотный блок
МАХ
59
В
А
В
Примыкающим
частотный блок
AF, М Гц
Рис. 2.12. Модель спектральной маски блока ВЕМ:
значение частотного разноса, составляющее 20
значение частотного разноса, составляющее 35% от ширины частотного блока
Источник: ЕСС/СЕРТ
о/
/о
от ширины частотного блока;
66
ГЛАВА 2
I
I
В основу оценки ЭМС положен сравнительный анализ совместимости ра-
диослужб в диапазонах WAPECS, учитывающий [23]:
базовые сценарии работы сетей связи;
возможность защиты радиослужб, не охватываемых концепцией WAPECS,
внутри используемых диапазонов WAPECS и диапазонов, примыкаю-
щих к диапазонам WAPECS;
- возможность улучшения избирательности при передаче и приеме сигналов;
- приемлемые уровни помех для радиослужб, уже имеющих частотные
лицензии.
Процесс оценки ЭМС в диапазонах WAPECS состоит из следующих шагов.
Шаг 1. Определяются базовый сценарий, условия и параметры работы се-
ти радиосвязи в рамках концепции WAPECS и охватываемые концепцией
WAPECS виды сетей связи, различных радиослужб, которые могли бы рабо
тать в каждом конкретном диапазоне WAPECS.
Шаг 2. Проводится анализ ЭМС сетей, охватываемых концепцией WAPECS
и других систем, работающих в конкретном диапазоне WAPECS, для форми-
рования маски ВЕМ 1. Используя результаты оценки ЭМС, можно последова-
тельно изменять условия расчета, определенные на шаге 1, для нахождения
такой спектральной маски ВЕМ1, которая обеспечивает совместимость этих
сетей и систем в соседних частотных блоках внутри диапазона WAPECS.
Шаг 3. Проводится анализ ЭМС сетей, включенных в концепцию
WAPECS, и других систем, работающих вне рассматриваемого диапазона
частот, для формирования спектральной маски ВЕМ на границах диапазона
WAPECS. Используя результаты оценки ЭМС, можно последовательно изме-
нять условия расчета, определенные на шаге 1, для нахождения такой спек-
тральной маски ВЕМ, которая обеспечивает совместимость этих сетей и сис-
тем в соседних диапазонах по отношению к конкретному диапазону WAPECS.
Шаг 4. Создается спектральная маска ВЕМ2 на границе частотного блока
диапазона WAPECS, являющаяся объединением спектральной маски сетей,
работающих в диапазоне WAPECS (шаг 2), и спектральной маски систем, ра-
ботающих вне диапазона WAPECS (шаг 3).
Шаг 5. Создается спектральная маска ВЕМ или рассчитывается значение
совокупной плотности потока мощности на основе анализа ЭМС систем, ра-
ботающих в диапазоне WAPECS, относительно других систем этого же диа-
пазона в географически смежной (примыкающей) области и с учетом ограни-
чений по ЭМС и ВЕМ, полученных на шагах 2, 3 и 4.
Шаг 6. Национальный орган регулирования может принять решение по ис-
пользованию полученной ВЕМ как основы национального технического регули-
рования доступа к частотному спектру и по предоставлению права на использо-
вание выделенного частотного блока операторам связи в диапазоне WAPECS.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РАДИОЧАСТОТНОГО СПЕКТРА СЕТЯМИ LTE/UMTS
67
2.6. Перспективы использования радиочастотного спектра
сетями LTE и LTE Advanced
Для внедрения решений ВКР-07 по системам мобильной связи семейства IMT
(LTE) рабочие группы Партнерского проекта 3GPP и ETSI определили в тех-
нических спецификациях 17 полос радиочастот (диапазонов) для режима
FDD и 8 полос для режима TDD (табл. 2.7) [24]. Кроме того, эти диапазоны
также входят в число диапазонов, определенных в Рекомендациях МСЭ для
развития сетей мобильного беспроводного доступа третьего и четвертого по-
колений (IMT Advanced).
Таблица 2.7. Полосы частот, МГц, выделенные для развития сетей LTE
Номер
диапазона
Линия «вверх» (UL)
(приемник БС / передатчик МС)
ММ
10
11
12
13
14
15
16
17
]8
19
1920... 1980
1850...1910
1710...1785
1710...1755
824...849
830...840
2500...2570
880. ..915
1749,9-1784,9
1710-1770
1427,9-1452,9
698-716
777-787
788-798
Зарезервирован
Зарезервирован
704-716
815-830
830-845
Линия «вниз» (DL)
(передатчик БС / приемник МС)
________2110-2170____________
________1930-1990____________
________1805-1880____________
________2110-2155____________
________869-894______________
________875-885______________
________2620-2690____________
________925-960______________
________1844.9-1879.9
________2110-2170____________
1475.9... 1500.9
___________728-746___________
___________746-756___________
__________758...768__________
_______Зарезервирован________
_______Зарезервирован________
_______734-746_______________
___________860-875___________
875-890
Режим
FDD
FDD
FDD
FDD
FDD
FDD
FDD
FDD
FDD
FDD
FDD
FDD
FDD
FDD
FDD
FDD
FDD
FDD
FDD
33
34
35
36
37
38
39
40
1900... 1920
2010...2025
1850...1910
1930... 1990
1910...1930
2570, ..2620
1880... 1920
2300...2400
TDD
TDD
TDD
TDD
TDD
TDD
TDD
TDD
1
4
8
•
*
а
* Диапазон 6 пока не применяется; БС — базовая станция; МС — мобильная станция.
J
68
ГЛАВА 2
J
I
I
Как видно из табл. 2.7, большинство частотных каналов режима FDD в
линии «вверх», как правило, используют более низкие частоты, чем в линии
«вниз», за исключением диапазонов 13 и 14.
Из сравнения табл. 2.7 и национальной ТРЧ следует, что диапазоны, пред-
назначенные для развития сетей LTE, уже освоены или осваиваются в России
для работы сетей мобильной связи и беспроводного доступа различных тех-
нологий:
- 790...862 МГц (для сетей воздушной радионавигации РСБН, первых со-
товых сетей DAMPS-800 и CDMA-800);
- 880...915/925...960 МГц (для сетей GSM-900);
1710... 1785 МГц / 1805... 1880 МГц (для сетей GSM-1800);
- 1900... 1980/2010...2025/2110...2170 МГц (для сетей 3G/UMTS);
- 2300...2400 МГц (для сетей WiMAX);
- 2500...2690 МГц (для сетей WiMAX и MMDS).
Таким образом, для внедрения сетей LTE в России необходимо реформи-
ровать использование радиочастотного спектра на основе национальных про-
цедур его высвобождения и перепланирования.
Анализ технических спецификаций 3GPP и стандартов ETSI для систем
LTE показывает, что для обеспечения требований МСЭ по скоростям переда-
чи к IMT Advanced (табл. 2.8) диапазонов, выделенных сетям LTE (см.
табл. 2.7), может не хватить для равноценного распределения частотного ре-
сурса между национальными операторами.
1
Таблица 2.8, Требования МСЭ к значениям параметров системы LTE,
LTE Advanced, IMT Advanced
I
Параметр
системы
Максимальная скорость
передачи данных
Максимальная спектральная
эффективность, бит/с/Гц
Вид
ЛИНИИ
DL
UL
DL
UL
LTE Релиз 8
300 Мбит/с
75 Мбит/с
15
3,75
LTE Advanced
IMT Advanced
1 Гбит/с
500 Мбит/с
30
15
1 Гбит/с
15
6,75
для режима TDD) (табл. 2.9) [25]. Для гармони-
Поэтому для развития IMT Advanced в варианте LTE Advanced проект
3GPP специфицировал большее, чем для LTE, число полос частот (22 полосы
для режима FDD и 9 полос
зации систем IMT Advanced и LTE Advanced последним было выделено до-
полнительно 200 МГц в диапазонах 22 и 41, а также применено инверсное ис-
пользование полос частот для другого специфицированного диапазона —
диапазона «цифрового дивиденда» 20 (791...862 МГц). Кроме того, у систем
LTE Advanced появилась возможность одновременно использовать полосы
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РАДИОЧАСТОТНОГО СПЕКТРА СЕТЯМИ LTE/UMTS
69
3410. ..3500 и 3510...3600 МГц как для режима FDD, так и для режима TDD
без разделения полосы 3,4...3,6 МГц на непересекающиеся полосы FDD и
TDD, как для полосы 2500...2690 МГц. Это свидетельствует о намерении раз-
работчиков системы LTE Advanced внедрить концепцию «гибкого» использо-
вания спектра в полосе 3,4...3,6 ГГц [18, 19].
Таблица 2.9. Полосы частот, МГц, выделенные для развития сетей LTE Advanced
Номер
диапазона
Линия «вверх» (UL)
(приемник БС / передатчик МС)
Линия «вниз» (DL)
(передатчик БС / приемник МС)
Режим
10
111
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
1920... 1980
1850...1910
1710...1785
1710-1755
824. ..849
830...840
2500. ..2570
880-915
1749,9... 1784,9
1710-1770
1427,9... 1447,9
698-716
777. ..787
788-798
Зарезервирован
Зарезервирован
704...716
815-830
830-845
832. ..862
1447,9-1462,9
3410-3500
2110...2170
1930-1990
1805-1880
2110...2155
869-894
865-875
2620...2690
925-960
1844,9-1879,9
2110...2170
1475,9... 1495,9
728...746
746-756
758-768
Зарезервирован
Зарезервирован
734...746
860-875
875-890
791...821
1495,9-1510,9
3510-3600
FDD
FDD
FDD
FDD
FDD
FDD
FDD
FDD
FDD
FDD
FDD
FDD
FDD
FDD
FDD
FDD
FDD
FDD
FDD
FDD
33
34
35
36
37
38
39
40
41
1900... 1920
2010.. .2025
1850...1910
1930. ..1990
1910...1930
2570...2620
1880... 1920
2300-2400
3400-3600
1
4
• II
TDD
TDD
TDD
TDD
TDD
TDD
TDD
TDD
TDD
Примечание. Частотные диапазоны в таблице могут быть изменены по результатам исследований
3GPP и ITU-R
70
ГЛАВА 2
Из анализа табл. 2.9 и национальной ТРЧ видно, что в России уже осваи-
вается одна из выделенных дополнительно системе LTE Advanced полос —
полоса 3400...3600 МГц (диапазон 3,5 ГГц для сетей WiMAX).
Для разработки возможных сценариев применения специфицированных
диапазонов частот, приведенных в табл. 2.7 и 2.9, проанализируем требова-
ния к ширине полосы частот каналов, используемых абонентскими и базовы-
ми
тем UMTS с шириной полосы частот 5 МГц каналы сетей LTE имеют мас-
штабируемую ширину полосы частот в пределах от 1,4 до 20 МГц.
станциями сети LTE (табл. 2.10). В отличие от стандартного канала сис-
Таблица 2.10. Соотношение между шириной частотного канала и числом ресурсных
блоков, используемых для формирования сигналов сети LTE
Ширина полосы частот канала
(BW), МГц________________
Структура передаваемых сиг-
налов — число ресурсных бло-
ков А/rb системы LTE
3
15
25
10
50
15
75
20
100
На рис. 2.13 показана взаимосвязь между шириной полосы частот канала
(BW) и структурой передаваемого сигнала (transmission bandwidth configura-
tion), выраженной числом ресурсных блоков ARB. Границы каналов определя-
ются как значение нижней и верхней несущих частот, разнесенных на полови
ну ширины полосы частот канала, например (FH + BW/2)...(FB - BW/2).
Ширина полосы частот канала, МГц
Структура сигналов, определяемая числом ресурсных блоков
I
I
I
1
I
I
в
в
О
10
>s
••и
л
о
Cl
и
ф
I
I
W «ВВ М*
Центр несущей
Ресурсные блоки,
использующиеся
при формировании
сигнала
Рис. 2.13. Взаимосвязь ширины полосы частот канала
и структуры передаваемого сигнала для одной несущей
Источник: TS 36104 [24]
W
W
в
в
«
в
в
в
«
••
1
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РАДИОЧАСТОТНОГО СПЕКТРА СЕТЯМИ LTE/UMTS
71
Возможности использования частотных каналов сетей LTE можно опре-
делить, проанализировав доступные ресурсы диапазонов частот, предназна-
ченных для внедрения сетей:
- диапазон 900 МГц (доступный ресурс 35 МГц) используется, как прави-
ло, двумя-четырьмя операторами сетей GSM, располагающими полоса-
ми частот менее 10 МГц; типовой сценарий
LTE с шириной полосы 1,4...5 МГц;
- диапазон 1800 МГц (доступный ресурс 75 МГц) используется, как пра-
вило, двумя-четырьмя операторами «второй волны GSM», располагаю-
щими полосами частот более 10 МГц; типовой сценарий
ние каналов LTE с шириной полосы 5... 10 МГц;
- диапазон 2100 МГц (доступный ресурс 60 МГц) используется, как пра-
вило, операторами сетей UMTS, располагающими полосами частот бо-
лее 10 МГц; типовой сценарий
ной полосы 5... 10 МГц;
- диапазон 2600 МГц (для режима PDD доступный ресурс 70 МГц) опре-
делен как диапазон WAPECS и допускает использование других техно-
логий; типовой сценарий
лосы 5, 10, 15 МГц.
Ввиду различной емкости диапазонов частот, выделенных сетям LTE (см.
табл. 2.7), часть каналов с шириной полосы 1,4; 3; 5; 10; 15; 20 МГц не может
быть использована, так как ширина полосы канала превышает ширину поло-
сы частот конкретного диапазона LTE. Возможность применения каналов с
указанной шириной полосы частот в диапазонах сетей LTE отражена в
табл. 2.11. Анализ табл. 2.11 показывает, что в диапазоне 7 и 38 могут приме-
няться каналы с шириной полосы 5, 10, 15 и 20 МГц.
При использовании диапазонов сетей GSM-900/1800 для сетей LTE в Рос-
сии возникают не только технологические, но и регуляторные проблемы:
- противоречия в принципах выдачи лицензий на развертывание сетей
UMTS (W-CDMA/HSPA), сетей LTE и сетей GSM в диапазоне 900/1800
МГц (операторы GSM-900/1800 имеют региональные лицензии, а опера-
торы 3G — национальные);
- необходимость изменения сущности лицензий
ни на услуги высокоскоростного доступа в сетях мобильной связи выда-
ются лицензии на услуги подвижной радиотелефонной связи (сети стан-
дарта IMT/UMTS).
Использование в сети LTE различающихся по ширине (ассиметричных)
полос частот каналов передачи и приема для базовых и мобильных станций в
одном сеансе связи не является проблемой и будет зафиксировано в Releases
9, 10.
использование каналов
использова-
использование каналов LTE с шири-
использование каналов LTE с шириной по-
о
до настоящего време-
72
ГЛАВА 2
Таблица 2.11. Возможность использования частотных каналов
в диапазонах сетей LTE
Номер
диапазона
1,4 МГц
Частотные каналы с шириной полосы
3 МГц
5 МГц
10 МГц
15 МГц
20 МГц
1
4
10
11
12
13
14
• •
17
18
19
33
34
35
36
37
38
39
40
Примечание. Знак + в таблице означает возможность применения частотного канала с соответствую-
щей шириной полосы; пустая строка
невозможность его применения.
В отличие от системы LTE в системе LTE Advanced для формирования
широкополосных частотных каналов используется принцип агрегации (сум-
мирования) базовых каналов с шириной полосы 1,4; 3; 5; 10; 15; 20 МГц для
передачи суммарного сигнала. Для системы LTE Advanced суммарная шири
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РАДИОЧАСТОТНОГО СПЕКТРА СЕТЯМИ LTE/UMTS
73
СС), в передающих устройствах абонентских и базовых станций.
на полосы канала до 100 МГц создается на основе агрегации множества базо-
вых частотных каналов, называемых компонентными несущими (Component
Carriers
Каждая компонентная несущая СС удовлетворяет требованиям Release 8 к
ширине полосы частот канала системы LTE (см. табл. 2.10). Пример агрега-
ции частотного ресурса каналов показан на рис. 2.14 [26].
Суммарная
ширина полосы
канала
СС, равная 20 МГц
A
*
V
шгг
I
I
*
I
1
штишт
*
t
»
I
I
t
I
I
I
I
i
I
I
t
J
I
«
I
I
I
I
I
Частота
Мгц
I
t
t
I
*
I
ь
I
t
I
»
I
t
I
»
4
4
I
1
I
J
I
1
I
I
I
I
I
—
и
И
Р
№
l-u Ж
J
W
I
I
1
i
t
t
I
1
1
I
t
э
Рис. 2.14. Пример агрегации частотного ресурса каналов
Исто чник: 3GPP
и
Принцип агрегации позволяет удовлетворить требования МСЭ
3GPP/ETSI к максимальной скорости передачи данных до 1 Гбит/с в системе
LTE Advanced, а также обеспечить для этой системы:
- совместимость с системой LTE Release 8;
агрегацию компонентных несущих как для прилегающих, так и для не
прилегающих друг к другу частотных каналов и использование ассимет-
ричных частотных каналов в режиме FDD;
- гибкое использование спектра.
Наиболее приоритетные сценарии использования компонентных несущих
в сетях LTE Advanced, определенные в исследованиях 3GPP [26], показаны в
табл. 2.12.
Таким образом, использование диапазонов частот в сетях LTE и LTE Ad-
vanced будет основано на принципах мультидиапазонности, связанных с ви-
дом предоставляемой услуги и географической зоной обслуживания.
Главным диапазоном первого этапа развития сетей LTE в Европе (Район 1)
станет диапазон 2500...2690 МГц (со стратегией использования парной полосы
2500...2570 МГц в линии «вверх», парной полосы 2620...2690 МГц в линии
«вниз» для режима FDD и непарной полосы 2570.. .2620 МГц для режима TDD).
W
74
ГЛАВА 2
Таблица 2.12. Сценарии использования компонентных несущих в сетях LTE Advanced
Номер
сценария
Суммарная ширина
полосы канала
в передатчике, МГц
UL:40
DL: 80
100
100
UL:40
DL:80
UL: 10
DL: 10
80
Число и особенности использования
компонентных несущих (СС)
UL: Прилегающие 2x20 МГц
DL: Прилегающие 4x20 МГ ц_______
Прилегающие 5x20 МГ ц___________
Прилегающие 5x20 МГц____________
UL: Не прилегающие (20 + 20) МГц
DL: Не прилегающие (2x20 + 2x20) МГц
UL/DL Не прилегающие (5 + 5) МГц
Не прилегающие (2x20 + 2x20) МГц
Диапазон
3,5 ГГц (22)
2,3 ГГц (40)
3,5 ГГц (22)
3,5 ГГц (22)
900 МГц (8)
2,6 ГГц (38)
Режим
FDD
TDD
TDD
FDD
FDD
TDD
1
6
Диапазоны частот сетей GSM-900/1800 будут использоваться в сетях LTE
и LTE Advance как дополнительные при приоритете диапазона сети GSM-900
(с учетом позиций регуляторов и производителей оборудования).
Критерием выбора значения необходимого частотного ресурса при плани-
ровании использования сетей LTE и LTE Advance будет служить их эффек-
тивность по сравнению с эффективностью действующих сетей IMT/UMTS
последних модификаций (Releases 6, 7).
Глава
ОСОБЕННОСТИ АРХИТЕКТУРЫ СЕТИ LTE
3.1. Общая структура сети LTE
Создание конкурентной технологии построения сетей мобильной связи на ос-
нове сети мобильной связи WiMAX (стандарт IEEE 802.16е) активизировало
усилия участников проекта 3GPP по разработке на основе технологии OFDM
эволюционного варианта сети UMTS, названного LTE.
Сеть LTE состоит из двух важнейших компонентов [1]: сети радиодоступа
Е-UTRAN и базовой сети SAE (System Architecture Evolution) (рис. 3.1).
MME/UPE
MME/UPE
eNB
eNB
eNB
Рис. 3.1. Взаимодействие сети радиодоступа Е-UTRAN и базовой сети SAE
SAE (ЕРС)
E-UTRAN
Основными требованиями проекта 3GPP к сети SAE были: максимально
возможное упрощение структуры сети и исключение дублирующих функций
сетевых протоколов, характерных для системы UMTS.
76
ГЛАВА 3
О
Сеть радиодоступа E-UTRAN рассмотрена в ряде технических специфика-
ций, согласно которым она состоит только из базовых станций eNB (evolved
Node В). Базовые станции eNB являются элементами полносвязной сети
E-UTRAN и соединены между собой по принципу «каждый с каждым» при по-
мощи интерфейса Х2. Интерфейс Х2 поддерживает хэндовер мобильного тер-
минала в состоянии LTE-ACTIVE. Каждая базовая станция имеет интерфейс
Sic базовой сетью SAE, построенной по принципу коммутации пакетов.
Базовая сеть SAE [3], иногда называемая сетью EPC (Evolved Packet
Core), содержит узлы MME/UPE [4, 7, 8], состоящие из логических элементов
ММЕ и UPE. Логический элемент MME (Mobility Management Entity) отвеча-
ет за решение задач управления мобильностью абонентского терминала и
взаимодействует с базовыми станциями eNB сети E-UTRAN с помощью про-
токолов плоскости управления С-plane (интерфейс Sl-С). Логический эле-
мент UPE (User Plane Entity) отвечает за передачу данных пользователей со-
гласно протоколам плоскости пользователя U-plane и взаимодействует с eNB
посредством интерфейса S1-U.
Благодаря интерфейсу S1 базовые станции соединены с несколькими уз-
лами MME/UPE, что позволяет более гибко использовать сетевой ресурс. Та-
кой интерфейс называют Sl-flex.
Сеть LTE имеет следующие функциональные отличия от сети UMTS.
1. Базовые станции eNB выполняют функции управления радиоресурсами
(Radio Resource Management
Bearer Control), управление доступом (Radio Admission Control), управление
мобильностью (Connection Mobility Control), динамическое распределение ре-
сурсов (Dynamic Resource Allocation). Таким образом, в сети радиодоступа
E-UTRAN базовые станции eNB управляют протоколами радиоинтерфейса,
комбинируя выполнение функций базовых станций Node В и большинство
функций контроллера RNC сети UMTS.
2. Сетевой элемент управления мобильностью ММЕ отвечает за распреде-
ление сообщений вызова (paging) к базовым станциям eNB. Кроме того
ММЕ управляет протоколами плоскости управления: назначения идентифи-
каторов абонентских терминалов, обеспечения безопасности сети, проверки
подлинности сообщений абонентов и управления роумингом.
3. Сетевой элемент плоскости пользователя UPE выполняет сжатие заго-
ловков IP-протоколов, шифрование потоков данных, терминацию пакетов
данных плоскости пользователя, коммутацию пакетов данных при обеспече-
нии мобильности пользователя. Кроме того, UPE управляет протоколами
пользовательского уровня, например, хранением текущего статуса абонент-
ского терминала (АТ), прерыванием состояния LET_IDLE на уровне абонент-
ских терминалов.
RRM): управление радиоканалами (Radio
ОСОБЕННОСТИ АРХИТЕКТУРЫ СЕТИ LTE
Основные протоколы интерфейса S1 плоскостей С-plane и U-plane сети
LTE представлены на рис. 3.2.
eNB
Inter Cell RRM
RB Control
I Connection Mobility Controi~|
Radio Admission Control
MME
eNB Measurement
Configuration & Provision
Dynamic Resource
Allocation (Scheduler)
NAS Security
Idle State Mobility
Handing
RRC
PDCP
SAE Bearer Control
RLC
МАС-уровень
S1
Физический уровень
SAE Gateway
Mobility Anchoring
E-UTRAN
Интернет
SAE(EPC)
Рис. 3.2. Протоколы интерфейса S1 сети LTE
м»
Одной из важнейших задач управления в сети LTE является максимально
эффективное использование радиоресурсов. Данная задача решается с помо
щью совокупности функций управления радиоресурсами RRM (управление ра
диоресурсами сети E-UTRAN, управление службой передачи данных в радиока
нале, управление мобильностью, управление доступом, динамическое распреде
ление ресурсов) и с помощью протокола управления радиоресурсами RRC. Тре
бования к функциям управлению радиоресурсами приведены в TR 25.913.
Управление радиоресурсами сети E-UTRAN (Inter Cell RRM) обеспечивает
управление ресурсами группы сот в целях повышения эффективности исполь-
зования частотного спектра и минимизации помехового взаимного влияния
абонентских терминалов и базовых станций, а также поддержку мобильности.
Управление службой передачи данных в радиоканале (RB Control) реализо-
вано в базовых станциях eNB сети E-UTRAN и обеспечивает установление,
поддержание и освобождение радиоканалов передачи данных с заданными па
раметрами в сети E-UTRAN. Основными задачами являются контроль и управ
ление всеми активными сессиями передачи данных с учетом параметров каче
ства услуг (QoS), выделение ресурсов для вновь активируемых сессий.
78
ГЛАВА 3
В СОСТОЯНИИ
9
Управление мобильностью (Connection Mobility Control) позволяет выби-
рать обслуживающую базовую станцию eNB для мобильного терминала, пе-
редавать обслуживание мобильного терминала от одной базовой станции
eNB (хэндовер) к другой. Выбор обслуживающей eNB осуществляется мо-
бильным терминалом на основе собственных измерений
RRC_CONNECTED и сравнения полученных измерений с установленными
пороговыми значениями. Хэндовер реализован на основе анализа измерений
как мобильного терминала, так и базовой станции eNB, а также текущей за
грузки обслуживающей и соседних сот, политикой оператора по регулирова-
нию трафика.
Поддержку мобильности абонентского терминала в сети SAE обеспечива-
ет логический элемент ММЕ. Основными функциями ММЕ являются:
управление мобильностью абонентского терминала, находящегося в со-
стоянии RRCJDLE (Idle State Mobility Handling);
- управление безопасностью мобильной связи (NAS Security) в соответст-
вии с протоколами, относящимися к группе протоколов «уровня без
доступа» и обеспечивающими, например, аутентификацию пользовате-
лей, управление ключами шифрования данных;
управление службой передачи данных сети SAE (SAE Bearer Control).
Параметры функций управления радиоресурсами сети E-UTRAN (Inter
Cell RRM), управления службой передачи данных в радиоканале (RB Control)
и управления мобильностью (Connection Mobility Control) могут быть касто-
мизированы в соответствии с требованиями оператора.
Основной задачей управления доступом (Radio Admission Control) являет-
ся формирование решений о предоставлении доступа мобильному терминалу
к сети E-UTRAN. Данная задача решается на основе многокритериального
анализа загрузки сети радиодоступа, требований мобильного терминала к па-
раметрам QoS.
Динамическое распределение ресурсов (Dynamic Resource Allocation;
Scheduler) отвечает за планирование очередности передачи пакетов данных
и позволяет динамически выделять и перераспределять ресурсы сети радио-
доступа, включая канальные ресурсы, мощность излучения базовых стан-
ций, ресурсы буферизации при обработке пакетов данных с учетом парамет-
ров QoS.
Протокол управления радиоресурсами RRC плоскости С-plane обеспечи-
вает:
вещание служебной информации в соответствии с протоколами, относя-
щимися к группам протоколов «уровня с доступом» и «уровня без досту-
па» (соответственно AS
пейджинг мобильного терминала;
Access Stratum и NAS
Non-Access Stratum);
ОСОБЕННОСТИ АРХИТЕКТУРЫ СЕТИ LTE
79
установление, поддержание и закрытие RRC-соединений между або-
нентским терминалом и сетью E-UTRAN;
управление ключами шифрования;
установление, поддержание и закрытие служб передачи данных в радио-
канале (Radio Bearers) типа «точка-точка» и «точка-многоточка» с за-
данными параметрами QoS;
мобильность абонентских терминалов.
Кроме того, протокол RRC обеспечивает выполнение ряда других функ-
ции.
Протокол сходимости пакетных данных (Packet Data Convergence Proto-
PDCP) плоскостей U-plane и С-Plane обеспечивает устранение избы-
RLC) обеспе-
PDU) переменной длины в меньшие блоки
PU); размер блока PU определяется в
col
точности (сжатие) служебной информации, объем которой может быть соиз-
мерим с объемом полезной информации, передаваемой в пакетах данных, а
также шифрование/дешифрование данных.
Протокол управления радиоканалом (Radio Link Control
чивает:
сегментацию и компоновку пакетов данных протоколов более высокого
уровня (Protocol Data Unit
полезной нагрузки (Packet Unit
соответствии со скоростью передачи информации в радиоканале;
конкатенцию (сочленение) коротких пакетов PDU верхнего уровня;
заполнение остатка поля данных блока PU, если сочленение неприемлемо;
передачу данных пользователя с подтверждением и неподтверждением
приема в соответствии с параметрами QoS;
исправление ошибок методом повторной передачи (ARQ) пакетов данных;
сохранение на более высоком уровне порядка доставки пакетов PDU
при передаче данных с подтверждением приема;
обнаружение дублирования пакетов PDU для доставки их на более вы-
сокий уровень только один раз;
управление скоростью передачи данных;
контроль порядковых номеров пакетов.
3.2. Архитектура базовой сети SAE
Архитектура базовой сети SAE позволяет осуществлять дальнейшую эво-
люцию сетей 3G в направлении получения более высоких скоростей переда-
чи данных, обеспечения низких задержек
данных на основе разнообразных технологий радиодоступа. Основным от
также оптимизации передачи
80
ГЛАВА 3
I
I
I
All over IP
I
I
личием базовой сети SAE от базовой сети системы UMTS является макси-
мально упрощенная структура и отсутствие дублирующих функций сетевых
протоколов.
Архитектура базовой сети SAE представляет собой PS-домен системы
LTE, который предоставляет как голосовые услуги, так и всю совокупность
IP-услуг на основе технологий пакетной коммутации данных. Первая версия
архитектуры сети SAE представлена в технической спецификации 3GPP
TS 22.978 «Эволюция архитектуры системы». В основу построения базовой
сети SAE положена концепция «все через IP» (all-IP или AIPN
Network) и то обстоятельство, что доступ к базовой сети SAE может осущест-
вляться как через сети радиодоступа второго и третьего поколений (напри
мер, сети UTRAN, GERAN), так и через сети радиодоступа неевропейских
технологий, не стандартизированные проектом 3GPP (сети ne-3GPP), напри-
мер, сети IEEE: Wi-Fi, WiMAX, а также через сети, использующие проводные
IP-технологии (например, сети ADSL+, FTTH и др.).
Эталонная архитектура базовой сети SAE с указанием интерфейсов взаи-
модействия с внешними сетями показана на рис. 3.3. Согласно этой архитек-
туре функции протоколов плоскости управления узла SGSN сети UMTS ста-
новятся функциями элемента управления мобильностью ММЕ. Функции кон-
троллера RNC, которые не выполняет базовая станция eNB сети E-UTRAN,
и функции протоколов плоскости пользователя узлов SGSN и GGSN реализу-
ются модулем UPE и шлюзовым узлом «привязки» 3GPP Anchor сети SAE.
Этот узел предназначен для присоединения сетей 2G/3G к сети LTE. В состав
SAE входит также шлюзовый узел привязки SAE Anchor, который служит
для присоединения к сети SAE сетей стандартов 3GPP (GSM/UMTS) и стан-
дартов He-3GPP (Wi-Fi и WiMAX). Узлы привязки 3GPP Anchor и SAE An-
chor образуют единый узел привязки IASA (Inter Access System Anchor) для
присоединения внешних IP-сетей.
Совокупность логических сетевых элементов MME/UPE, IASA, состояще-
го из узлов SAE Anchor и 3GPP Anchor (см. рис. 3.3), образует базовую пакет-
ную сеть (Evolved Packet Core
сматривались в основном на начальных стадиях разработки стандартов сети
LTE. Более детальные исследования, направленные на практическую реализа-
цию архитектуры ЕРС, определили новые сетевые элементы: обслуживаю-
щий шлюз S-GW (Serving GW) и шлюз взаимодействия с пакетными сетями
P-GW (PDN GW), а также логический элемент ММЕ, функционирующий от-
дельно от элемента UPE. Шлюзы S-GW и Р-GW физически могут быть реали-
зованы в составе одного сетевого элемента aGW (Access GW).
Краткое описание основных интерфейсов сети SAE приведено в табл. 3.1.
w
EPC). Данные логические элементы рас-
81
ОСОБЕННОСТИ АРХИТЕКТУРЫ СЕТИ LTE
Внешние IP-сети
SGSN
Gb
lu
HSS
PCRF
SGi
S6
S4
S3
S7
i
IASA
ЕРС
Сети 2G
Сети 3G
SAE
Anchor
3GPP
Anchor
MME/UPE
S1
S5b
S5a
Сеть E-UTRAN
S2(a, b)
Сети стандарта
_^He-3GPP г
Рис. 3.3. Эталонная архитектура базовой сети SAE
Таблица 3.1. Основные интерфейсы сети SAE
Интерфейс
S1
S2a
S3
S4
S5a
S5b
S6
S7
SGi
_____________________________Описание интерфейса_____________________________
Интерфейс, предоставляющий доступ к сети радиодоступа E-UTRAN для передачи дан-
ных протоколов плоскостей пользователя и управления. Позволяет иметь раздельную и
комбинированную аппаратную реализацию элементов ММЕ и UPE___________________
Интерфейс между узлом IASA и фиксированными IP-сетями стандарта не-36РР. Обеспе-
чивает передачу данных протоколов плоскости пользователя и поддержку функций управ-
ления и мобильности. Включает в себя интерфейсы S2a, S2b и S2c (см, табл. 4.2)_
Интерфейс между элементами MME/UPE и узлом SGSN. Обеспечивает управление
межсетевым хэндовером абонентских терминалов в сетях E-UTRAN и UTRAN________
Интерфейс между узлом 3GPP Anchor и узлом SGSN. Обеспечивает передачу данных
плоскости пользователя и поддержку функций управления и мобильности [5,6]. Основан
на интерфейсе Gn между узлами SGSN и GGSN сети UMTS_________________________
Интерфейс между элементом MME/UPE и узлом 3GPP Anchor. Обеспечивает передачу дан-
ных протоколов плоскости пользователя и поддержку функций управления и мобильности
Интерфейс между узлами 3GPP Anchor и SAE Anchor. Обеспечивает передачу данных
протоколов плоскости пользователя и поддержку функций управления и мобильности
Интерфейс, обеспечивающий доступ к домашней базе данных пользователей (HSS)
для аутентификации и авторизации пользователей (интерфейс ААА)_________________
Интерфейс, обеспечивающий управление установлением соединений с заданными параметра-
ми QoS на основе политики сети и тарификацию (Policy and Charging Rules Function — PCRF)
Интерфейс между узлом IASA и внешними сетями с пакетной передачей данных. Эти сети
могут принадлежать как разным операторам, так и одному оператору сотовой связи для
предоставления, например, услуг подсистемы IMS. Этот интерфейс основан на интерфей
се Gi между узлами GGSN и внешними IP-сетями
82
ГЛАВА 3
-UTRAN, так и между сетями
Основные требования к архитектуре сети LTE можно обобщить следую-
щим образом:
1. Поддержка сетей радиодоступа как стандартов 3GPP, так и стандартов
не-ЗСРР. При этом информация о возможных технологиях доступа должна
передаваться на абонентский терминал с указанием приоритетов технологий,
установленных оператором.
2. Полная совместимость базовой сети SAE с базовыми сетями стандартов
3GPP, начиная с Release 6.
3. Обеспечение минимальных задержек передачи данных согласно прото-
колам плоскости управления С-plane. Например, интервал времени перехода
мобильного терминала из состояния Idle (терминал находится в состоянии
Attached протокола GMM, выделен IP-адрес, терминал зарегистрирован в
подсистеме IMS) в состояние начала приема/передачи данных по протоколам
U-plane должно быть не более 200 мс.
4. Четкое функциональное разделение между элементами сети SAE, по-
зволяющее избежать дополнительных задержек передачи данных согласно
протоколам С-plane из-за дублирования функций.
5. Установление IP-соединения с индивидуальными параметрами QoS при
минимальном количестве транзакций.
6. Функция управления мобильностью сети LTE должна решать задачи
управления мобильностью как в сети
E-UTRAN и сетями радиодоступа других типов.
7. Функция управления мобильностью сети LTE должна взаимодейство-
вать с терминалами различных типов: фиксированными, номадически мо-
бильными и мобильными.
8. Функция управления мобильностью сети LTE должна предоставлять
оператору сети LTE возможность управлять сетями доступа, используемыми
абонентами.
9. Процедуры поддержки мобильности терминалов (хэндовер) в сетях
E-UTRAN, между сетями E-UTRAN и другими сетями радиодоступа 3GPP
(процедура Inter-RAT Handover), а также между сетями E-UTRAN/3GPP и се-
тями радиодоступа не-ЗСРР должны быть реализованы с минимальной поте-
рей пакетов данных в режиме реального времени (например, для приложений
VoIP) и в режиме, инвариантном времени (например, для просмотра web-pe-
сурса).
10. Процедура обновления данных о местоположении абонентского тер-
минала в сети должна обеспечивать минимальную загрузку каналов сигнали-
зации.
11. Архитектура сети SАЕ должна обеспечивать оптимальную маршру-
тизацию при нахождении абонента в межсетевом роуминге.
ОСОБЕННОСТИ АРХИТЕКТУРЫ СЕТИ LTE
83
а также ре
12. В целях предоставления гибкого доступа к сети LTE пользователям,
находящимся в роуминге, архитектура сети SAE должна обеспечивать доступ
через различные сети беспроводного широкополосного доступа WLAN в со-
ответствии с существующими договорами доступа между оператором визит-
ной сети VPLMN и визитными операторами сети WLAN, причем такие дого-
воры между визитными операторами сети WLAN и оператором домашней се-
ти HPLMN не требуются.
13. Поддержка IP-протоколов различных версий (IPv4 и IPv6)
жима вещания IP-Multicast.
14. Обеспечение такого уровня безопасности пользователей (аутентифи-
кация, идентификация, шифрование данных), который был бы не ниже, чем в
существующих сетях 3GPP с пакетной коммутацией и коммутацией каналов.
Процедура аутентификации не должна зависеть от типа и технологии сети
доступа.
15. Доступ к сетям LTE должен предоставляться абонентам согласно
ществующим USIM-картам (Release 99). При этом база данных HSS должна
соответствовать Release 5.
16. Поддержка всех существующих в настоящее время принципов тари-
фикации.
17. Архитектура SAE должна обеспечивать гибкое использование ресур
сов сети, когда все элементы сети (узлы) рассматриваются как единый рас
пределенный ресурс. Примером стала структура интерфейса lu-flex, опреде
ленная в Release 5, согласно которой контроллер RNC может иметь интер
фейс с несколькими узлами SGSN/MGW.
су-
в Release 5, согласно которой контроллер RNC может иметь интер
3.3. Основные функции базовой сети SAE
В перечне функциональных возможностей базовой сети SAE можно выде-
лить несколько основных функций:
- управление доступом в сеть (Network Access Control);
маршрутизация и транспортировка пакетов данных (Packet Routing and
Transfer);
управление мобильностью абонентского терминала (Mobility Manage-
ment) ;
обеспечение безопасности (Security);
управление радиоресурсами сети (Radio Resource Management);
управление сетью (Network Management);
выбор функциональных элементов сети;
функции, связанные с использованием в сети IP-протокола.
84
ГЛАВА 3
помощью данной функции
в технических специфика
EPS Bearer).
Каждая из этих функций может включать в себя несколько частных функций.
Функция управления доступом в сеть.
абонентский терминал присоединяется к базовой сети SAE. При этом выпол-
няется ряд частных функций, представленных ниже.
Функция выбора сети/сети доступа дает возможность абонентскому тер-
миналу выбирать сеть мобильной связи или сеть доступа, посредством кото-
рой будет осуществляться IP-соединение абонентского терминала с сервис
ными платформами (серверами приложений). Выбор сети/ сети доступа зави
сит прежде всего от используемых этими сетями технологий. Для сетей стан
дартов 3GPP принципы выбора сети определены в технической специфика
ции TS 23.122, принципы выбора сети доступа
циях TS 36.300, TS 43.022 и TS 25.304. Для сетей стандартов He-3GPP, бази-
рующихся на IP-протоколе, принципы выбора сети/ сети доступа определены
в технической спецификации TS 23.402.
Функция аутентификации и авторизации [9] позволяет проверить подлин-
ность абонента, определить доступность абоненту сетевых услуг в соответст-
вии с его профилем и выполнить авторизацию мобильного терминала абонен-
та, например назначить IP-адрес, выделить сетевые ресурсы и активировать се-
тевую службу передачи данных (виртуальный сетевой канал
Функция аутентификации тесно связана с функцией управления мобильностью
абонента.
Функция контроля доступа требуется для определения доступности за-
прашиваемых ресурсов сети и резервирования этих ресурсов согласно посту-
пившему запросу в целях дальнейшего использования.
Функция применения сетевых политик и правил тарификации (PCEF)
обеспечивает управление предоставлением услуг абоненту в соответствии с
требуемым качеством услуг и тарификацию в соответствии с правилами, по-
лученными от функции PCRF биллинговой системы [2]. Согласно специфи-
кации TS 23.203 функция PCEF решает следующие основные задачи:
- обнаружение и регистрация потоков пакетов данных пользователей; при
регистрации потоки пакетов данных пользователей отождествляются с
IP-адресами и портами источника и получателя, с требуемым качеством
обслуживания в соответствие с идентификаторами протокола IP (идеи
тификатором Type of Service протокола IPv4 и идентификатором Traffic
Class протокола IPv6);
измерение объема и параметров передачи (скорости, задержки переда-
чи) пакетов данных;
- управление качеством передачи данных;
применение правил тарификации в реальном масштабе времени с уче-
том качества передачи данных.
85
ОСОБЕННОСТИ АРХИТЕКТУРЫ СЕТИ LTE
Функция законного перехвата сообщений абонентов позволяет предоста
вить уполномоченным государственным организациям доступ к частной ин
формации (например, к телефонным разговорам, передаваемым данным, со
общениям SMS, MMS и сообщениям электронной почты). Данная функция
реализуется как оператором сети LTE, так и провайдерами сети доступа, про-
вайдерами услуг. Согласно российскому законодательству данная функция
является функцией системы обеспечения оперативно-розыскных мероприя-
тий (СОРМ).
Функция маршрутизации и транспортировки пакетов данных. С по-
мощью функции маршрутизации осуществляется определение маршрута пе-
редачи и транспортировка пакетов данных как внутри одной сети мобильной
связи, так и между несколькими сетями. Маршрут транспортировки пакетов
данных устанавливается на основе таблиц маршрутизации и представляет со-
бой перечень сетевых узлов: исходящий узел, промежуточные узлы и узел на-
значения. Сеть SAE базируется на IP-протоколе и вследствие этого использует
стандартные механизмы маршрутизации и транспортировки данных 1Р-сетей.
При выполнении функции маршрутизации и транспортировки пакетов
данных реализуется ряд частных функций.
Функция сжатия IP-заголовка предназначена для оптимизации использо-
вания пропускной способности и ресурсов сети радиодоступа за счет умень-
шения объема передаваемых служебных данных путем применения специаль-
ных механизмов сжатия IP-заголовка.
Функция проверки (сканирования} пакетов данных позволяет сети выпол-
нять проверку типа IP-адреса, используемого мобильным терминалом: адреса
типа IPv4, либо адреса типа IPv4 с префиксом адреса IPv6 (например,
::ffff:IPv4), либо адреса типа IPv6.
Функция обеспечения безопасности. При выполнении функции обеспе-
чения безопасности в сети LTE решаются следующие основные задачи (см.
техническую спецификацию TS 33.401 [И]):
- защита от несанкционированного использования услуг сети LTE с по-
мощью аутентификации пользователя и подтверждения возможности
оказания запрошенной услуги;
обеспечение конфиденциальности аутентификации абонента с помощью
использования временных идентификаторов и ключей шифрования;
- обеспечение конфиденциальности абонентских данных с помощью
шифрования;
- обеспечение аутентификации данных, передаваемых в сообщениях сиг-
нализации;
- обеспечение аутентификации сети мобильным терминалом;
- идентификация мобильного терминала.
86
ГЛАВА 3
Рассмотрим подробнее последнюю процедуру.
Идентификация мобильного терминала выполняется модулем управле-
ния мобильностью ММЕ, и/или домашним сервером абонентских данных
HSS, и/или пакетным шлюзом Р-GW с помощью регистра идентификации
(Equipment Identity Register — EIR) и предназначена для проверки подлинно-
сти используемого оборудования мобильного терминала. Проверка подлин-
ности мобильного терминала позволяет исключить использование в сети ук-
раденных либо дефектных мобильных терминалов. Идентификация мобиль-
ного терминала инициируется модулем ММЕ путем передачи международно-
го идентификатора мобильного терминала IMEI регистру идентификации EIR
для последующей проверки подлинности терминала, а затем анализа ответа
регистра EIR для выполнения соответствующего действия (например, переда-
чи команды «режекция присоединения», если регистр EIR определил, что мо-
бильный терминал находится в «черном списке»).
Процедура проверки подлинности мобильного терминала UE показана на
рис. 3.4.
UE
eNB
MME
EIR
Запрос идентификатора
мобильного терминала
Передача идентификатора
мобильного терминала (IMEI)
Запрос проверки
подлинности
(идентификация)
мобильного терминала
Результат проверки
подлинности
мобильного терминала
Рис. 3.4. Процедура проверки подлинности мобильного терминала
Отметим особенность идентификации мобильного терминала в условиях
роуминга. Идентификация мобильного терминала выполняется регистром
EIR домашней сети в случаях, когда визитная сеть получает от мобильного
терминала запрос на присоединение Initial Attach (за исключением случая, ко-
гда запрос Initial Attach связан с выполнением процедуры хэндовера), а также
в случае реализации процедуры обновления данных о зоне местоположения
ОСОБЕННОСТИ АРХИТЕКТУРЫ СЕТИ LTE
87
TAU) в сети E-UTRAN, если
ТА) либо группы зон местоположения в соответствии с перечнем зон
TAL). Функция включает в себя не-
данном режиме
мобильного терминала (Tracking Area Update
до этого мобильный терминал находился в сети UTRAN/GERAN и обслужи-
вающий его ранее узел SGSN не предоставил данные об идентификации мо-
бильного терминала.
Функция управления мобильностью. С помощью данной функции
обеспечивается отслеживание расположения мобильного терминала в сети
E-UTRAN с точностью до одной зоны местоположения терминала (Tracking
Area
местоположения (Tracking Area List
сколько частных функций.
Функция управления мобильностью терминала в режиме ECM-IDLE. Ре-
жим ECM-IDLE (EPS Connection Management IDLE) характеризуется отсутст-
вием активного соединения мобильного терминала с сетью LTE, при котором
обеспечивается передача пакетов данных пользователя.
расположение мобильного терминала в сети E-UTRAN известно модулю
ММЕ с точностью до группы зон местоположения согласно TAL.
Функция управления перечнем зон (треков) местоположения мобильного
терминала в сети E-UTRAN позволяет базовой сети SAE запоминать и актуа
лизировать не одну зону местоположения мобильного терминала ТА, а груп-
пу зон местоположения в зависимости от накопленной статистики перемеще-
ния абонента, что в конечном счете позволяет уменьшить частоту выполне-
ния процедуры обновления данных о местоположении TAU.
Функция управления хэндовером в сети E-UTRAN позволяет обеспечить
непрерывность IP-сессии пользователя при перемещении мобильного терми
нала между базовыми станциями eNB. Управление хэндовером осуществля
ется сетевым элементом ММЕ, являющимся функциональным модулем при
вязки внутрисетевой мобильности (Inter-eNodeB Mobility Anchor).
Функция управления межсетевым хэндовером в сетях 3GPP позволяет
обеспечить непрерывность IP-сессии пользователя при перемещении мобиль-
ного терминала между сетями 3GPP. Управление межсетевым хэндовером
осуществляется сетевым элементом ММЕ, являющимся функциональным мо-
дулем «привязки» межсетевой мобильности (Inter-3GPP Mobility Anchor).
Функция уменьшения трафика сигнализации (Idle mode Signalling Reduc-
ISR) мобильного терминала в режиме ECM-IDLE применительно к се-
режиме GPRS STANDBY применительно к сети
tion
ти E-UTRAN и
GERAN/UMTS позволяет уменьшить объем служебных сообщений при обес-
печении дискретной мобильности терминала («перевыборе» соты) между се-
тями
служебных сообщений при перевыборе сот со сменой технологии доступа
(Inter-RAT Cell-Reselection) достигается за счет регистрации мобильного тер-
-UTRAN и GERAN/UTRAN одного оператора. Уменьшение объема
88
ГЛАВА 3
RAU) в сети GERAN/UTRAN.
ла
минала одновременно в узлах ММЕ и SGSN, взаимодействующих с обслужи-
вающим шлюзом S-GW. Это позволяет осуществлять перевыбор сот без вы-
полнения процедуры TAU и процедуры обновления данных о зоне маршру-
тизации (Routing Area Update
Функция ISR активируется и деактивируется на основе решений модулей
и узлов, входящих в базовую сеть SAE. Эти решения передаются абонентско-
му терминалу в виде соответствующих команд.
Функция ограничения мобильности позволяет ограничить мобильность
терминала и выполняется следующими элементами сети LTE: мобильным
терминалом, сетью радиодоступа E-UTRAN и базовой сетью SAE. Ограниче-
ние мобильности абонентского терминала, находящегося в режиме ЕСМ-
IDLE, реализуется мобильным терминалом на основе информации, получае-
мой от базовой сети SAE. Ограничение мобильности абонентского термина-
находящегося в режиме ECM-CONNECTED, выполняется сетью радио-
доступа E-UTRAN и базовой сетью SAE на основе перечня ограничений хэн-
довера (Handover Restriction List
Функция индикации поддержки мультимедийных речевых услуг подсис-
темы IMS выполняется сетью мобильной связи и позволяет передавать мо-
бильному терминалу идентификатор поддержки пакетной передачи речи с
помощью подсистемы IMS. Данный идентификатор передается в процессе
выполнения процедуры присоединения мобильного терминала к сети LTE ли-
бо в процессе выполнения процедуры TAU. Обслуживающая сеть LTE пре-
доставляет эту индикацию на основе сетевых политик, а также поддерживае-
мой схемы организации голосовых вызовов (Single Radio Voice Call Continu-
ity
HRL).
SRVCC).
Функция управления радиоресурсами сети. Функция управления ра-
диоресурсами связана с распределением ресурсов сети E-UTRAN между мо-
бильными терминалами. Стратегия сети E-UTRAN по управлению радиоре-
сурсами основывается на информации о конкретных типах абонентов, мо-
бильных терминалов и приложений.
Для поддержки управления радиоресурсами в сети E-UTRAN модуль
ММЕ обеспечивает передачу базовой станции eNB через интерфейс S1 пара-
метра RFSP (RAT/Frequency Selection Priority), определяющего приоритет вы-
бора радиотехнологии и приоритет выбора частоты. Параметр RFSP исполь-
зуется базовой станцией для реализации стратегии сети по управлению ра-
диоресурсами. Значение параметра является индивидуальным для абонент-
ского терминала и используется всеми службами обмена данными сети ра-
диодоступа
- для перевыбора соты мобильными терминалами в режиме IDLE в соот-
ветствии с установленным приоритетом;
UTRAN в следующих случаях:
ОСОБЕННОСТИ АРХИТЕКТУРЫ СЕТИ LTE
89
- для принятия решения по переводу мобильных терминалов, находящих-
ся в активном режиме (active mode), на другие частотные каналы или
другие технологии радиодоступа.
Сообщение, передаваемое в базовую станцию по интерфейсу S1 и содержа-
щее параметр RFSP, детально описано в технической спецификации TS 36.413.
Функция управления сетью. Эта функция выполняется системой под-
держки эксплуатации сети (ОАМ&Р) и включает в себя несколько частных
функций.
Функция распределения нагрузки между модулями ММЕ обеспечивает
возможность перенаправлять управление абонентским терминалом с одного
модуля ММЕ на другой для распределения нагрузки между модулями. Это
достигается установкой такого весового коэффициента распределения на-
грузки (weight factors) для каждого модуля ММЕ, при котором вероятность
выбора модулем ММЕ базовой станции пропорциональна этому коэффициен-
ту. Весовой коэффициент устанавливается с учетом производительности мо-
дулей ММЕ и передается базовой станции путем обмена служебными сооб
щениями с ММЕ посредством интерфейса S1 (согласно технической специ
фикации TS 36.413). Если в сети используется шлюз поддержки персональ-
ных (домашних) базовых станций HeNB GW, то весовой коэффициент пере
дается от модуля ММЕ к этому шлюзу.
Функция перераспределения нагрузки между модулями ММЕ обеспечива
ет возможность передавать обслуживание мобильного терминала от одного
ММЕ другому в процессе обслуживания.
Функция управления перегрузками в модуле ММЕ определяет механизмы
позволяющие избегать возникновение перегрузок в сети. Эти механизмы
соответствии с техническими спецификациями TS 36.300 и TS 36.413 исполь-
зуют сообщения протоколов уровня NAS для отклонения запросов предостав-
ления ресурсов, поступающих от мобильных терминалов.
Устранение перегрузки сети достигается с помощью сообщений OVER-
LOAD START, передаваемых модулем ММЕ базовым станциям. С помощью
сообщений OVERLOAD START модуль ММЕ может посылать на базовую
станцию следующие команды:
отказать в установлении RRC-соединений мобильным терминалам
прашивающим ресурсы сети (за исключением мобильных терминалов
запрашивающих ресурсы сети для вызова экстренных служб);
- отказать в установлении RRC-соединений мобильным терминалам
прашивающим ресурсы сети для выполнения процедур поддержки мо-
бильности.
Функция выбора узлов сети. Эта функция включает в себя следующие
частные функции: функцию выбора шлюза Р-GW; функцию выбора обслужи-
9
В
за-
за
90
ГЛАВА 3
вающего шлюза S-GW; функцию выбора модуля ММЕ; функцию выбора се-
тевого узла SGSN и функцию выбора функционального элемента PCRF.
Функция сети SAE, связанная с использованием IP-протокола. Эта
функция включает в себя следующие частные функции.
Функция доменных имен (Domain Name System
фикации RFC 1034, она позволяет устанавливать соответствие между логиче-
ским именем шлюза Р-GW и его IP-адресом.
Функция динамической конфигурации хостов (Dynamic Host Configuration
Function
ские IP-адреса. Возможности данной функции детально изложены в специфи
кациях RFC 2131, RFC 3736, RFC 3633 и RFC 4039.
DNS) описана в специ
DHCP) позволяет выделять мобильным терминалам динамиче
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СЕТИ LTE
С СЕТЯМИ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ
РАЗЛИЧНЫХ СТАНДАРТОВ
4.1. Взаимодействие сети LTE с другими сетями
стандартов 3GPP
МО
Важной задачей, возникающей при взаимодействии сети LTE с сетями
бильной связи стандартов 3GPP (далее сети 3GPP), является поддержка мо
бильности терминала при его перемещении из зоны обслуживания одной се
ти в зону обслуживания другой [1,2].
Алгоритмы взаимодействия сети LTE с сетями 3GPP можно классифици-
ровать следующим образом:
- алгоритмы обеспечения дискретной мобильности (роуминга);
алгоритмы обеспечения непрерывной мобильности (хэндовера).
Упрощенная схема сети LTE при ее взаимодействии с доменом пакетной
коммутации (PS-доменом) других сетей 3GPP согласно технической специ-
фикации 3GPP TS 23.401 показана на рис. 4.1 [6].
качестве сетей радиодос-
UTRAN
GERAN
S1 -ММЕ
н
LTE -Uu
ueT-4-Z
E-UTRAN
S1 -u
SGSN
S3
ММЕ
S10
S12
S5
Gx
P-GW
PCRF
SGi
Rx
Сервисные
платформы
и услуги оператора
(например, IMS, PSS
и т.д.)
Рис. 4.1. Схема взаимодействия сети LTE с PS-доменом других сетей 3GPP
92
ГЛАВА 4
тупа на рисунке используются сети GERAN, UTRAN и E-UTRAN. Детализи-
рованная схема совмещенной сети GERAN/UMTS/LTE приведена в Приложе-
нии 1. Отметим, что на практике сетевые элементы (сервисный узел SGSN,
обслуживающий шлюз S-GW и шлюз пакетной коммутации Р-GW) конструк-
тивно могут быть совмещены.
На рис. 4.1 под PSS (PSTN4SDN Simulation Services) понимается имита-
ция (симуляция) программно-аппаратными средствами IP-сетей услуг теле-
фонной связи, аналогичных услугам, поддерживаемым в сетях ТфОП на базе
технологии коммутации каналов.
Согласно схеме рис. 4.1 основными интерфейсами взаимодействия сети
LTE с сетями 3GPP (GERAN/UMTS) являются интерфейсы S3, S4 и S12. Ин-
терфейсы S3 и S4 обеспечивают взаимодействие логического элемента управ-
ления мобильностью ММЕ и шлюза S-GW сети LTE с сервисным узлом
SGSN сетей 3G с помощью туннельного протокола GTP (GPRS Tunnelling
Protocol). Вторая версия протокола GTP (GTPv2) разработана с учетом осо-
бенностей построения базовой сети SAE (ЕРС). Интерфейс S12 по своему на-
значению аналогичен интерфейсу Gn между сервисным узлом SGSN и шлю-
зом GGSN сети GPRS.
Протокол GTP подразделяется на два вида: протокол передачи данных
плоскости управления (GTP-С) и протокол передачи данных плоскости поль-
зователя (GTP-U). Протокол GTPv2-C (техническая спецификация 3GPP TS
29.274) используется на интерфейсах S3 и S4 для поддержки мобильности
терминала в сетях GERAN/LTE/UMTS. Протокол GTPvl-U (техническая спе-
цификация 3GPP TS 29.281) используется на интерфейсах S4 и S12 для пере-
дачи данных пользователя с помощью туннелей.
Сервисный узел SGSN сети GERAN/UMTS при взаимодействии с сетью
LTE выполняет следующие основные функции:
- выбор логического элемента ММЕ и взаимодействие с ним для под-
держки мобильности терминала (например, регистрации мобильности
терминала в сети GERAN/UMTS; обновления зон местоположения мо-
бильного терминала (Routing Area Update
GERAN/UMTS co сменой узла SGSN и шлюза S-GW; хэндовера со сме-
ной технологии сети доступа (Inter-RAT Handover));
- выбор и взаимодействие со шлюзами S-GW и Р-GW для поддержки мо-
бильности терминала и передачи данных пользователей (реализация
функций элемента ММЕ).
Шлюз S-GW сети LTE при взаимодействии с сетью GERAN/UMTS обес-
печивает выполнение следующих основных функций:
- взаимодействие с сервисным узлом SGSN для поддержки мобильности
терминала;
RAU); хэндовера в сети
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СЕТИ LTE С СЕТЯМИ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ РАЗЛИЧНЫХ СТАНДАРТОВ
93
- маршрутизация и передача трафика пользователя между узлом SGSN и
шлюзом Р-GW;
- управление качеством передачи данных по методу DiffServ и маркиров-
ка пакетов данных в соответствии с индикатором качества QCI.
Элемент ММЕ сети LTE при взаимодействии с сетью GERAN/UMTS
обеспечивает выполнение следующих основных функций:
- выбор узла SGSN и взаимодействие с ним для поддержки мобильности
терминала;
- аутентификация и авторизация пользователей.
Упрощенная схема взаимодействия сети LTE с доменом пакетной комму-
тации (PS-доменом) других сетей 3GPP в условиях роуминга показана на
рис. 4.2. Как видно из рисунка, в условиях роуминга шлюзы S-GW и P-GW
взаимодействуют друг с другом по интерфейсу S8, а не S5, как показано на
рис. 4.1.
Домашняя сеть (HPLMN)
Визитная сеть
(VPLMN) ’
UTRAN
GERAN
HSS
PCRF
SGSN
S1-MME
P-GW
ММЕ
S11
Rx
Сервисные
платформы
и услуги оператора
(например, IMS, PSS
И Т.Д.)
___LTE-Uu
ue!—l/
E-UTRAN
S10
S-GW
S1-U
Рис. 4.2. Схема взаимодействия сети LTE с PS-доменом других сетей 3GPP
в условиях роуминга
На рис. 4.2 приведен пример схемы взаимодействия с терминацией трафи-
ка пользователей в домашней сети посредством интерфейса SGi. Другие ва-
рианты схемы подразумевают терминацию трафика пользователей в визит-
ной сети (рис. 4.3), а также возможность предоставления услуг с использова-
нием ресурсов (например, подсистемы IMS) визитного оператора (рис. 4.4).
94
ГЛАВА 4
В схеме, показанной на рис. 4.3, используется шлюз Р-GW визитной сети.
При этом управление доступом к услугам и тарификация осуществляются со-
гласно «политикам» модуля V-PCRF визитной сети, взаимодействующего с
модулем
PCRF домашней сети по интерфейсу S9.
Домашняя сеть (HPLMN)
Визитная сеть
(VPLMN)
UTRAN
GERAN
LTE-Uu
HSS
H-PCRF
SGSN
S1-MME
Rx
MME
S10
P-GW
S-GW
S1-U
Услуги оператора
домашней сети
на базе I Р-протокола
V-PCRF
UE
E-UTRAN
Сеть передачи
данных (PDN)
оператора
визитной сети
Рис. 4.3. Схема взаимодействия сети LTE с PS-доменом других сетей 3GPP
в условиях роуминга и терминации трафика в визитной сети
V/
На рис. 4.4 взаимодействие с сервисными платформами оператора визит-
ной сети (например, подсистемой IMS) реализуется модулем V-PCRF по ин-
терфейсу Rx.
Взаимодействие сети LTE с другими сетями 3GPP для оказания традици-
онных услуг телефонии выполняется в соответствии со схемой организации
голосовых вызовов SRVCC [8], представленной в технической спецификации
3GPP TS 23.216 (рис. 4.5). Согласно данной схеме голосовые вызовы в сетях
3GPP могут осуществляться с помощью как традиционной технологии ком-
мутации каналов (TDM), так и технологии коммутации пакетов на базе сер-
висной подсистемы IMS.
Взаимодействие логического элемента ММЕ с сервером MSC при осущест-
влении хэндовера голосовых вызовов из сети LTE в традиционный домен ком-
мутации каналов (CS-домен) другой сети 3GPP происходит с помощью интер-
фейса Sv, представленного в технической спецификации 3GPP TS 29.280.
w
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СЕТИ LTE С СЕТЯМИ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ РАЗЛИЧНЫХ СТАНДАРТОВ
95
H-PCRF
Домашняя сеть (HPLMN)
Визитная сеть
(VPLMN)
UTRAN
GERAN
HSS
SGSN
S1-MME
MME
S11
S10
S9
V-PCRF
UE
Gx
Rx
LTE-Uu
E-UTRAN
S-GW
S1-U
S5
SGi
P-GW
Услуги оператор
визитной сети
на базе I Р-протокола
♦*
л
Рис. 4.4. Схема взаимодействия сети LTE с PS-доменом других сетей 3GPP
в условиях роуминга, терминации трафика и использования сервисных платформ
в визитной сети
UE
UrrVUu
Сеть доступа
UTRAN/GERAN
lu-CS/A
Сервер MSC
lu-ps/Gb
SGSN
S3
S1-MME
Sv
IMS
MME
HSS
UE
LTE-Uu
E-UTRAN
S1-U
S6a
S-GW/P-GW
SGi
i
Канал передачи данных до хэндовера
Канал передачи данных после хэндовера
Сигнализация по протоколу SIP до хэндовера
Рис. 4.5. Схема организации голосовых вызовов SRVCC
при взаимодействии сети LTE с другими сетями 3GPP
96
ГЛАВА 4
Взаимодействие логического элемента ММЕ с узлом SGSN при осуществ-
лении хэндовера голосовых вызовов из сети LTE в PS-домен другой сети
3GPP выполняется с помощью рассмотренного в гл. 3 интерфейса S3.
4.2. Принципы взаимодействия сети LTE с сетями стандар
тов не-ЗСРР на основе IP-протоколов управления мо-
бильностью
«надежными» (trusted) и алгоритмы взаимодей-
«ненадежными»
посредством шлюза ePDG.
V/
9
Алгоритмы взаимодействия сети LTE с сетями стандартов He-3GPP (далее се-
ти не-ЗСРР) можно разделить на алгоритмы взаимодействия с сетями с гаран-
тированной безопасностью
ствия с сетями с негарантированной безопасностью [15]
(non-trusted). В качестве надежных сетей могут выступать присоединенные
сети других стандартов (например, сети cdma2000, WiMAX), в качестве нена-
дежных — публичные IP-сети Интернет. Взаимодействие сети LTE с надеж-
ными сетями стандартов не-ЗСРР осуществляется посредством шлюза P-GW,
взаимодействие с ненадежными сетями
Алгоритмы взаимодействия сети LTE с сетями не-ЗСРР можно классифи-
цировать по состояниям мобильного терминала на алгоритмы, обеспечиваю-
щие:
- поддержку работы мобильного терминала в состоянии IDLE;
- поддержку работы мобильного терминала в состоянии CONNECTED.
Поддержка гетерогенными сетями состояния мобильного терминала
CONNECTED обеспечивает так называемую непрерывную мобильность тер-
минала, поддержка состояния IDLE
Непрерывная мобильность терминала реализована в виде процедур хэндове-
ра; дискретная мобильность
смотренные виды мобильностей в гетерогенных сетях применимы только к
мобильным терминалам, которые могут работать с сетями различных стан-
дартов.
С учетом концепции построения базовой сети ЕРС «все через 1Р» мобиль-
ность терминала при взаимодействии сети LTE с сетями не-ЗСРР основана на
протоколах управления мобильностью в IP-сетях. Протоколы управления мо-
бильностью в IP-сетях подразделяются на два вида:
- протоколы управления мобильностью на базе хостов* (Host Based Mo-
bility — НВМ);
дискретную мобильность терминала.
в виде процедур поддержки роуминга. Рас-
Под хостом понимается любое устройство, имеющее соединение с IP-сетью и функ-
ционирующее по правилу «клиент-сервер».
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СЕТИ LTE С СЕТЯМИ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ РАЗЛИЧНЫХ СТАНДАРТОВ
97
- протоколы управления мобильностью на базе сети (Network Based Mo-
bility — NBM).
Протоколы управления мобильностью вида НВМ реализованы непосред-
ственно в мобильном терминале. Протоколы вида NBM предназначены для
максимальной разгрузки мобильного терминала от выполнения задач под-
держки мобильности и достижения следующих целей:
- повышения эффективности использования сетевых ресурсов за счет зна-
чительного сокращения сигнальных сообщений, передаваемых/прини
маемых мобильным терминалом (например, сообщений обновления
данных местоположения абонента типа location update), а также отсутст-
вия туннелей непосредственно между мобильным терминалом и сетевы-
ми элементами;
- повышения производительности работы и экономии энергии мобильно-
го терминала;
- упрощения мобильного терминала за счет отсутствия в стеке протоко-
лов управления мобильностью.
Примером протоколов вида НВМ являются протоколы MIPv4 (Mobile IP
version 4) и DSMIPv6 (Dual-Stack Mobile IP version 6), примером протокола
вида NBM — протокол PMIPv6 (Proxy Mobile IP version 6) [11-14, 16, 18-20].
Функциональные возможности протокола MIPv4 по обеспечению мобиль-
ности шире возможностей протокола IPv4 (спецификация RFC 3344). Соглас-
но этой спецификации мобильный терминал всегда идентифицируется своим
домашним IP-адресом независимо от сети доступа, хотя в визитной сети он
получает другой IP-адрес — СоА (Care-of-Adress). Назначение IP-адресов вы-
полняется согласно протоколу динамической конфигурации DHCP (Dynamic
Host Configuration Protocol).
Протокол MIPv4 реализуется при взаимодействии следующих сетевых
элементов:
- мобильного терминала MN (Mobile Node);
- агента домашней сети НА (Home Agent);
- агента визитной сети FA (Foreign Agent);
- корреспондентского узла CN (Correspondent Node).
Агент домашней сети НА имеет информацию об адресе СоА мобильного
терминала, зарегистрированного в визитной сети с помощью агента FA. Рас-
познавая IP-сессии, агент НА пересылает датаграммы, предназначенные мо-
бильному терминалу MN, на его адрес СоА, используя специальный IP-тун-
нель.
Адрес СоА назначается мобильному терминалу в момент регистрации и
может быть двух типов: «Foreign Agent Care-of Address» (FACoA) и «Со-1о-
cated Care-of Address».
V-Z
KZ
98
ГЛАВА 4
V/
Адрес типа «Foreign Agent Care-of Address» представляет собой IP-адрес
агента визитной сети FA, который одновременно является одной из конечных
точек IP-туннеля (другой конечной точкой IP-туннеля является агент НА).
Получив данные из туннеля, агент FA декапсулирует пакет данных, после че-
го передает его мобильному терминалу.
Адрес типа «Co-located Care-of Address» представляет собой IP-адрес мо
бильного терминала MN, который одновременно является конечной точкой
IP-туннеля. В этом случае MN самостоятельно осуществляет декапсуляцию
данных 1Р-туннеля.
Взаимодействие агентов FA и НА при регистрации мобильного терминала
MN осуществляется с помощью сообщений «Agent Advertisement». Кроме то-
го, в процессе идентификации мобильного терминала на основе МАС-адре-
сов может быть использован протокол ARP (Address Resolution Protocol).
Протокол ARP определен в спецификации RFC 826 и является протоколом
канального уровня (data link layer), предназначенным для определения МАС-
адреса терминала по его 1Р-адресу.
Взаимодействие мобильного терминала MN с агентом FA осуществляется
с помощью сообщений «Agent Solicitation». На основе данных сообщений
MN определяет свое местоположение (домашняя, визитная сеть), получает
информацию о любых конфигурационных изменениях агента FA. При воз-
врате мобильного терминала из визитной сети в домашнюю он отменяет
свою внешнюю регистрацию у агента НА посредством пары сообщений:
«Registration Request» и «Registration Reply».
Когда мобильный терминал MN зарегистрирован в визитной сети, пакеты
данных от корреспондентского узла CN, предназначенные для MN, переадре-
суются в визитную сеть с помощью агента НА. Переадресация может выпол-
няться либо первоначально агенту FA и далее терминалу MN, либо непосред-
ственно терминалу MN, в зависимости от типа адреса СоА. Таким образом,
передача пакетов данных от терминала MN корреспондентскому узлу CN мо-
жет осуществляться либо через агента FA, либо напрямую.
Недостатком протокола MIPv4 является неоптимальное использование се-
тевых ресурсов. Этот недостаток устранен в протоколе MIPv6, имеющем рас-
ширенные функциональные возможности относительно протокола IPv6. Оп-
тимальное использование сетевых ресурсов обеспечивается внедрением ме-
ханизмов оптимальной маршрутизации (Route Optimization
мальной маршрутизации пакеты данных передаются от корреспондентского
узла CN непосредственно мобильному терминалу MN. Для оповещения узла
CN о смене IP-адреса терминалом MN используются специальные управляю-
щие сообщения «Binding Update».
RO). При опта
w
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СЕТИ LTE С СЕТЯМИ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ РАЗЛИЧНЫХ СТАНДАРТОВ
99
приводит к ситуа
адресацию протокола IPv6 (например, серверы
Последовательное внедрение IP-протоколов версии
ции, когда одна часть сетевого оборудования использует адресацию протоко-
ла IPv4 (например, большая часть хостов WWW Интернета, серверы обмена
сообщениями), а другая
DNS, небольшая часть хостов WWW Интернета, почтовые серверы (mail serv-
ers), а также серверы VoIP и серверы видеостриминга). В этой ситуации под-
держка мобильности терминала может быть обеспечена дуальным протоко-
лом DSMIPv6, формирующим туннели, используя как протокол IPv4, так и
протокол IPv6.
Протокол управления мобильностью PMIPv6 определен спецификацией
RFC 5213. Его функциональные возможности во многом похожи на возмож
ности протокола MIPv6. Основным различием этих протоколов является то,
что протокол PMIPv6 главным образом реализован в сетевом сегменте. Дос-
тоинством данного протокола является освобождение мобильного терминала
от выполнения части задач управления мобильностью, что позволяет эконо-
мить как ресурсы сети доступа, так и ресурсы терминала. Эти достоинства
особенно актуальны для сетей радиодоступа. Согласно технической специфи-
кации 3GPP TS 23.402 Release 8 протокол PMIPv6 является одним из базовых
протоколов управления мобильностью в сетях LTE при их взаимодействии не
только с сетями доступа не-ЗСРР, но и с сетями доступа 3GPP (в этом случае
как альтернатива протоколу GTP).
Протокол PMIPv6 реализуется при взаимодействии следующих сетевых
элементов:
мобильного терминала MN, поддерживающего протокол IPv6 и имею-
щего доступ к беспроводной сети доступа, а также обладающего воз-
можностями изменять свое местоположение; в MN не реализованы про-
токолы управления мобильностью;
локального узла управления мобильностью LMA (Local Mobility An-
chor), поддерживающего протокол IPv6; функциональные возможности
узла LMA (иногда называемого «якорем») во многом похожи на воз-
можности агента НА, но узел имеет расширенные возможности по под-
держке мобильности терминала MN без участия терминала; элементы
LMA и НА размещаются, как правило, в одном сетевом узле;
шлюза мобильного доступа MAG (Mobile Access Gateway) непосредст-
венно обеспечивающего мобильность терминала MN; шлюз MAG отве-
чает за передачу сообщений сигнализации узлу LMA; через шлюз MAG
осуществляется доступ мобильного терминала MN к домену протокола
PMIPv6;
- сетевой базы данных (policy profile), содержащей данные о параметрах тер-
минала MN, требуемых для обеспечения работы шлюза MAG и узла LMA.
I
100
ГЛАВА 4
сетевой адрес шлюза MAG, яв-
I
!
сетевой адрес мобиль-
Согласно концепции протокола PMIPv6 он поддерживает следующую ад-
ресацию:
- адрес PCoA (Proxy Care of Address)
ляющегося конечной точкой двунаправленного туннеля между LMA и
MAG; адрес РСоА ассоциируется узлом LMA с адресом СоА мобильно-
го терминала MN, зарегистрированного в визитной сети;
- адрес MN-HoA (Home Address of Mobile Node)
ного терминала MN, используемый для присоединения терминала к до-
мену протокола PMIPv6;
- идентификатор мобильного терминала MN-NAI (Mobile Node Identifier)
используемый терминалом MN для выполнения процедур аутентифика-
ции в домене протокола PMIPv6;
- префикс MN-HNP (Home Network Prefix), обеспечивающий топологиче-
скую привязку узла LMA и мобильного терминала MN.
4.3. Использование IP-протоколов управления
мобильностью при взаимодействии сети LTE
с сетями стандартов не-ЗСРР
1
1
I
I
J
от типов поддерживаемых ими протоколов (напри-
Сети LTE при взаимодействии с сетями He-3GPP могут использовать различ-
ные протоколы управления мобильностью (см. 4.2). Выбор конкретного про-
токола зависит от технических возможностей мобильного терминала и от се-
ти доступа, а именно
мер, MIPv4, DSMIPv6 или PMIPv6). Механизм такого выбора реализован в
виде сетевой процедуры IPMS (IP Mobility Management Selection).
Процедура IPMS выполняется в случаях, когда:
- мобильный терминал осуществляет регистрацию посредством сетей
доступа He-3GPP;
- мобильный терминал осуществляет хэндовер в сеть доступа He-3GPP.
Процедура IPMS не используется, когда доступ к базовой сети ЕРС про-
исходит с помощью сетей доступа стандартов 3GPP.
В процессе регистрации мобильного терминала посредством сети доступа
не-ЗСРР процедура IPMS осуществляется до момента выделения мобильному
терминалу IP-адреса.
Выполнение процедуры IPMS при регистрации мобильного терминала ос-
новано на следующих принципах:
- выбранный протокол управления мобильностью должен поддерживать-
ся одновременно и мобильным терминалом, и сетью доступа (интерфей-
сом S2c);
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СЕТИ LTE С СЕТЯМИ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ РАЗЛИЧНЫХ СТАНДАРТОВ
101
в случае, если мобильный терминал и сеть доступа не-ЗОРР поддержи-
вают разные протоколы, то в качестве протокола управления мобильно-
стью выбирается протокол PMIPv6.
При регистрации мобильного терминала за присвоение локального адреса
СоА отвечает либо сетевой элемент надежной сети доступа не-ЗСРР, либо
шлюз ePDG ненадежной сети доступа. В случае, если в качестве протокола
управления мобильностью выбирается протокол DSMIPv6, то адрес СоА при-
сваивается непосредственно мобильному терминалу, а если протокол
MIPv4
Выполнение процедуры IPMS при осуществлении хэндовера в гетероген-
ных сетях можно пояснить на основе примера, представленного в табл. 4.1.
то агенту FA (адрес СоА становится адресом типа FACoA).
Таблица 4.1. Пример выполнения процедуры IPMS
IP-протоколы управления мобильностью, поддерживаемые
мобильным
терминалом MN
PMIPv6
DSMIPV6
DSMIPv6
сетью доступа не-ЗСРР
(в случае надежной сети) либо шлюзом
ePDG (в случае ненадежной сети)
______________PMIPv6______________
_____________DSMIPV6______________
PMIPv6
DSMIPv6, PMIPv6
DSMIPv6, PMIPv6
Нет информации
PM IPv6 и др.
Протокол управления
мобильностью, выбранный
процедурой IPMS
PMIPv6
_________DSMIPv6________
_________PMIPv6_________
DSMIPv6 либо PMIPv6
(решение принимается
на основе политик сети)
PMIPv6
Информация о протоколах, поддерживаемых мобильным терминалом,
доступна как базовой сети ЕРС, так и сети доступа не-ЗСРР посредством ис-
пользования протоколов аутентификации AAA (Authentication, Authorization,
Accounting).
Для поддержки непрерывности IP-сессий при хэндовере необходимо
обеспечить сохранность IP-адреса мобильного терминала. При использова-
нии протокола управления мобильностью PMIPv6, а также протокола MIPv6
(только в случае адреса типа FACoA) сохранность IP-адреса обеспечивается
управляющими сообщениями интерфейса S2a, при использовании протокола
DSMIPv6
управляющими сообщениями интерфейса S2c.
4.4. Сценарии взаимодействия сети LTE
с сетями стандартов не-ЗСРР
Сценарии взаимодействия сети LTE с сетями не-ЗСРР во многом определяют
архитектуру сети LTE [3-5, 7, 9, 10]. Можно выделить следующие сценарии:
102
ГЛАВА 4
- взаимодействие с надежными сетями доступа не-ЗСРР (например, сетя-
ми 3GPP2), которые принадлежат оператору сети LTE;
- взаимодействие с надежными сетями доступа не-ЗСРР, присоединенны-
ми к сети LTE;
- взаимодействие с надежными сетями доступа не-ЗСРР, которые принад-
лежат оператору визитной сети сотовой связи (VPLMN);
- взаимодействие с надежными сетями доступа не-ЗСРР, присоединенны-
ми к сети VPLMN;
взаимодействие с ненадежными сетями доступа не-ЗСРР (например, се-
тями WLAN), присоединенными к сети LTE;
- взаимодействие с сетями доступа WLAN, которые принадлежат опера-
тору сети LTE;
- взаимодействие с сетями доступа WLAN, которые принадлежат опера-
тору визитной сети VPLMN;
- взаимодействие с ненадежными сетями доступа не-ЗСРР, присоединен-
ными к сети VPLMN.
Взаимодействие сети LTE с сетями доступа не-ЗСРР согласно рассмот-
ренным сценариям и протоколам MIPv4, DSMIPv6 и PMIPv6 осуществляется
с помощью ряда сетевых шлюзов (S-GW, PDN-GW, ePDG) и функционально-
го модуля PCRF. Рассмотрим функции этих сетевых элементов, обеспечиваю-
щие поддержку мобильности терминалов.
Базовые функции шлюза S-GW описаны в технической спецификации TS
23.401. Дополнительно шлюз S-GW для поддержки мобильности терминалов
при взаимодействии с сетями не-ЗСРР выполняет следующие функции:
- функции локального узла привязки («якоря») сети не-ЗСРР в случае, ко-
гда мобильный терминал находится в роуминге и присоединен к визит-
ной сети VPLMN посредством сети доступа не-ЗСРР;
- информирование модуля PCRF о смене мобильным терминалом сети
доступа одновременно с переходом на новую радиотехнологию;
- функции агента протокола DHCPv4 либо протокола DHCPv6;
- функции шлюза MAG согласно протоколу PMIPv6*;
- генерацию и распределение ключей GRE**
Р-GW для инкапсуляции пакетов данных в РМ1Р-туннель;
- функции узла LMA
щенным в надежной сети доступа не-ЗСРР, либо со шлюзом MAG, pea-
W
KZ
используемых шлюзом
***
взаимодействующего со шлюзом MAG, разме-
W
♦
***
При использовании протокола PMIPv6 на интерфейсах S5 или S8.
Ключи GRE используются для инкапсуляции пакетов данных в туннель согласно
протоколу инкапсуляции GRE (Generic Routing Encapsulation), разработанному ком-
панией Cisco и представленному в спецификации RFC 2784.
При использовании протокола PMIPv6 на интерфейсах S8-S2a или S8-S2b.
103
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СЕТИ LTE С СЕТЯМИ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ РАЗЛИЧНЫХ СТАНДАРТОВ
«Мм
лизованным в шлюзе ePDG в случае регистрации мобильного терминала
в ненадежной сети доступа He-3GPP.
Базовые функции шлюза Р-GW также представлены в технической специфи-
кации TS 23.401. Дополнительно шлюз Р-GW для поддержки мобильности тер-
миналов при взаимодействии с сетями не-ЗСРР выполняет следующие функции:
- функции узла LMA;
функции агента НА согласно спецификации RFC 5555 при использова-
нии протокола DSMIPv6;
функции агента НА при использовании протокола MIPv4 и адреса типа
FACoA;
генерацию и распределение ключей GRE, применяемых для инкапсуля-
ции в PMlP-туннель пакетов данных, передаваемых в линии «вверх» се-
ти доступа в направлении к шлюзу P-GW.
Шлюз ePDG при взаимодействии с ненадежными сетями доступа (напри-
мер, сетью WLAN) выполняет следующие функции:
функции пакетного шлюза PDG (техническая спецификация TS 23.234)
по назначению локальных IP-адресов СоА;
маршрутизацию пакетов данных от/к Р-GW, а также маршрутизацию
пакетов от/к S-GW (если S-GW выполняет функции локального узла
привязки («якоря») в визитной сети He-3GPP VPLMN);
- функции шлюза MAG согласно спецификации RFC 5213;
инкапсуляцию и деинкапсуляцию пакетов данных в туннели протоколов
PMIPv6, IPSec;
формирование безопасных туннелей в соответствии с интернет-прото-
колом обмена ключами IKEv2 (Internet Key Exchange Protocol) для пере-
дачи данных аутентификации и авторизации [17];
генерацию и распределение ключей GRE, используемых для инкапсуля-
ции в PMIP-туннель пакетов данных, передаваемых базовой сетью ЕРС
по направлению к шлюзу ePDG и далее к интерфейсу S2b.
Как было отмечено в 4.2, согласно спецификациям 3GPP протокол
PMIPv6 не только используется для поддержки мобильности терминала при
взаимодействии базовой сети ЕРС с сетью доступа He-3GPP, но и является на
интерфейсе S5 альтернативой базовому протоколу GTP при взаимодействии
базовой сети ЕРС с сетью доступа 3GPP (техническая спецификация TS
23.401). Схема сети LTE, использующей в качестве сети доступа сеть 3GPP и
протокол PMIPv6 на интерфейсе S5, приведена на рис. 4.6.
На рис. 4.6 шлюз S-GW выполняет функции шлюза MAG, а шлюз P-GW —
функции узла LMA. Соответственно между шлюзом S-GW (MAG) и шлюзом
P-GW (LMA) формируется PMIP-туннель. При роуминге, как показано на
рис. 4.7, PMIP-туннель формируется не на интерфейсе S5, а на интерфейсе S8.
9
104
ГЛАВА 4
I
I
I
I
E-UTRAN
HSS
PCRF
S1-MME
2G/3G
I SGSN
Сеть доступа
3GPP
MME
S10
S-GW
P-GW
S1-U
< Сервисные \
платформы и услуги
оператора
(например, IMS, у
V PSS и т.д.)
PMIPv6
Рис. 4.6. Схема сети LTE, использующей сеть доступа 3GPP
и протокол PMIPv6 на интерфейсе S5
Домашняя сеть
(HPLMN)
HSS
H-PCRF
P-GW
S1-MME
2G/3G
SGSN
Rx
SGi
S4
V-PCRF
MME
S10
S-GW
S1-U
I
I
I
I
Сеть доступа
_ 3GPP
E-UTRAN
Визитная сеть
(VPLMN)
< Сервисные \
платформы и услуги
оператора
(например, IMS, у
PSS и т.д.) ^Х
I
I
I
Рис. 4.7. Схема сети LTE в условиях роуминга, использующей
сеть доступа 3GPP и протокол PMIPv6 на интерфейсе S8
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СЕТИ LTE С СЕТЯМИ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ РАЗЛИЧНЫХ СТАНДАРТОВ
105
Схемы взаимодействия сети LTE с сетями доступа не-ЗСРР приведены на
рис. 4.8, 4.9. Основное различие этих схем заключается в используемых про-
токолах и, соответственно, интерфейсах поддержки мобильности терминала.
На рис. 4.8 мобильность обеспечивается протоколами управления мобильно-
стью, реализованными на интерфейсах S5, S2a, S2b. В частности, на интер-
фейсах S5-S2a и S5-S2b мобильность может быть реализована протоколом
PMIPv6. Протокол MIPv4 может быть использован только на интерфейсе S5-
S2a и при адресе типа FACoA. Перечень и общее описание сетевых интер-
фейсов, обеспечивающих взаимодействие сети LTE с сетями доступа не-
ЗСРР, приведены в табл. 4.2.
Сеть
доступа
3GPP
HSS
PCRF
S-GW
P-GW
S5
S2b
Gxb
SWx
< Сервисные \
платформы и услуги
оператора
(например, IMS,
х. PSS и т.д.)
S6b
SWm
S2a
ePDG
Домашняя сеть
(HPLMN)
SWn
Сервер
3GPPAAA
Сети H6-3GPP
Gxa
Надежная
сеть доступа
. не-ЗСРР >
SWu
UE
Ненадежная
сеть доступа
<\не-ЗСРР >
SWa
STa
Рис. 4.8. Схема взаимодействия сети LTE с сетью доступа He-3GPP
при использовании протоколов управления мобильностью
на интерфейсах S5, S2a, S2b
В схеме, изображенной на рис. 4.9, мобильность терминалов обеспечивает
ся протоколом DSMIPv6, реализованным на интерфейсах S5, S2c.
106
ГЛАВА 4
Сеть
доступа
3GPP
Домашняя сеть *
(HPLMN)
Сети He-3GPP
HSS
PCRF
Gxb
ePDG
SWn
Надежнаял
сеть доступа
< He-3GPP >
S-GW
P-GW
SWx
'7-..
S2c
UE
Сервисные
платформы и услуги
оператора
(например, IMS,
PSS и т.д.)
S6b
SWm
Сервер
3GPPAAA
Ненадежная
сеть доступа
/не-ЗСРР .
S2c
SWa
STa
I
I
I
Рис. 4.9. Схема взаимодействия сети LTE с сетью доступа He-3GPP
при использовании протоколов управления мобильностью на интерфейсах S5, S2c
Основные особенности схем, представленных на рис. 4.8 и 4.9, заключа-
ются в следующем:
- на интерфейсе S5 могут использоваться протоколы GTP либо PMIPv6;
- интерфейс Gxc задействуется только при использовании протокола
PMIPv6 на интерфейсе S5 или S8;
- интерфейс Gxa применяется только при взаимодействии с надежными
сетями доступа не-ЗСРР, которые принадлежат оператору сети LTE;
- на интерфейсе S2c при взаимодействии с сетями доступа не-ЗСРР в ка-
честве протоколов управления мобильностью используется протокол
DSMIPv6; протокол DSMIPv6 используется также при взаимодействии с
сетями доступа 3GPP (штрих-пунктирная линия на рис. 4.9).
В качестве примера схемы взаимодействия сети LTE с сетями доступа не-
ЗСРР в условиях роуминга и использования протокола управления мобильно-
стью PMIPv6 на интерфейсах S8, S2a, S2b можно привести схему, показан-
ную на рис. 4.10. Как видно из рисунка, в роуминге используется дополни-
тельный интерфейс S9, обеспечивающий взаимодействие функциональных
модулей V-PCRF и H-PCRF.
V
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СЕТИ LTE С СЕТЯМИ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ РАЗЛИЧНЫХ СТАНДАРТОВ
107
Домашняя сеть
(HPLMN)
Сеть
доступа
3GPP
Визитная сеть
(VPLMN)
Сети не-ЗСРР
HSS
H-PCRF
S2a-PMIP
S9
SWm
ePDG
Wn
Надежная
сеть доступа
не-ЗСРР
SWx
рв и сн
платформы и услуги
оператора
(например, IMS,
^J^SS ит.д.)^х'
V-PCRF
S-GW
Ненадежная
сеть доступа
не-ЗСРР
SWa
Сервер
3GPPAAA
SWd
3GPP
прокси ААА
STa
Рис. 4.10. Схема взаимодействия сети LTE с сетями доступа не-SGPP в условиях
роуминга и использования протокола управления мобильностью PMIPv6
на интерфейсах S8, S2a, S2b
Важной особенностью различных схем сети LTE в условиях роуминга яв-
ляется применение двух вариантов терминации пользовательского трафика в
сеть Интернет: терминацию трафика в домашней сети (home routed), как по-
казано на рис. 4.10, и локальную терминацию трафика в визитной сети (local
breakout).
Таблица 4.2. Интерфейсы, используемые при взаимодействии сети LTE
с сетями He-3GPP
Интерфейс
S2a
Описание интерфейса_______________________________
Интерфейс между надежной сетью доступа He-3GPP и сетевыми элементами базовой сети
ЕРС (либо шлюзом S-GW, либо шлюзом Р-GW, в зависимости от схемы сети), обеспечиваю-
щий передачу данных пользователя и сигнализации. Интерфейс S2a поддерживает протоко-
лы управления мобильностью PMIPv6, MIPv4 (с адресами типа FACoA)
108
ГЛАВА 4
Продолжение таблицы 4.2
Интерфейс
S2b
S2c
S5
S6a
S6b
Gx
Gxa
Gxb
Gxc
S8
S9
SGi
SWa
STa
Описание интерфейса
Интерфейс между шлюзом ePDG (при взаимодействии с ненадежной сетью доступа не-
ЗСРР) и сетевыми элементами базовой сети ЕРС (либо шлюзом S-GW, либо шлюзом
Р-GW, в зависимости от схемы сети), обеспечивающий передачу данных пользователя и
сигнализации. Интерфейс S2b поддерживает протокол управления мобильностью PMIPv6
Интерфейс взаимодействия мобильного терминала с шлюзом Р-GW, обеспечивающий пе-
редачу данных пользователя и сигнализации. Интерфейс S2c поддерживает протокол
управления мобильностью DSMIPv6
Интерфейс между шлюзами S-GW и Р-GW, обеспечивающий передачу данных пользова-
телей и сигнализации с использованием туннелей (на основе либо протокола GTP, либо
протокола GRE)_______________________________________________________________
Интерфейс между логическим элементом ММЕ и базой данных HSS, используемый для
аутентификации и авторизации
Интерфейс между шлюзом Р-GW и 3GPP сервером / прокси ААА, использующий протокол
DIAMETER, обеспечивающий аутентификацию и авторизацию. С помощью данного интер-
фейса шлюз Р-GW может запрашивать у 3GPP сервера/прокси ААА параметры качества
обслуживания мобильного терминала в случае реализации динамической тарификации
Интерфейс, обеспечивающий передачу сообщений управления качеством передачи дан-
ных (политик) и правил тарификации от функционального модуля PCRF к функционально-
му модулю PCEF, конструктивно размещенному в шлюзе P-GW______________________
Интерфейс, обеспечивающий передачу сообщений управления качеством передачи дан-
ных от функционального модуля PCRF к надежной сети доступа He-3GPP. Интерфейс Gxa
применяется только в случае взаимодействия с надежными сетями доступа He-3GPP, при-
надлежащим^^_________________________________________________________________
Интерфейс между шлюзом ePDG и модулем V-PCRF, обеспечивающий передачу сообще-
ний управления качеством передачи данных от модуля V-PCRF к шлюзу ePDG_______
Интерфейс между шлюзом S-GW и модулем PCRF, обеспечивающий передачу сообще-
ний управления качеством передачи данных от PCRF к S-GW______________________
Интерфейс между шлюзом S-GW визитной сети VPLMN и шлюзом Р-GW домашней сети
HPLMN, использующий протокол управления мобильностью PMIPv6. Интерфейс S8 необ-
ходим в условиях роуминга и в случае терминации пользовательского трафика в домаш-
ней сети
Интерфейс между функциональными модулями H-PCRF и V-PCRF, обеспечивающий переда-
чу сообщений управления качеством передачи данных. При локальной терминации трафика в
визитной сети посредством интерфейса S9 передаются данные о правилах тарификации
Интерфейс между шлюзом Р-GW и сетями передачи данных (например, сетью Интернет,
корпоративной сетью передачи данных). С помощью интерфейса SGi сеть LTE взаимо-
действует с подсистемой IMS
Интерфейс взаимодействия ненадежных IP-сетей доступа He-3GPP с 3GPP сервером/про-
кси ААА по протоколу Diameter, используемый для безопасной передачи информации ау-
тентификации, авторизации и тарификации
Интерфейс взаимодействия надежных IP-сетей доступа He-3GPP с 3GPP сервером/прокси
ААА по протоколу Diameter, используемый для безопасной передачи информации аутен-
тификации, авторизации и тарификации
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СЕТИ LTE С СЕТЯМИ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ РАЗЛИЧНЫХ СТАНДАРТОВ
109
Окончание таблицы 4.2
Интерфейс
SWd
SWm
SWn
SWu
SWx
____________________________Описание интерфейса____________________________
Интерфейс между 3GPP прокси ААА и 3GPP сервером ААА
Интерфейс взаимодействия 3GPP сервера/прокси ААА и шлюза ePDG для передачи дан-
ных сигнализации протокола ААА. Интерфейс используется также для передачи данных
аутентификации и авторизации протоколов управления мобильности PMIPv6 (MAG-AAA) и
MIPv6 (MIPv6 NAS-AAA)
Интерфейс между ненадежной IP-сетью доступа He-3GPP и шлюзом ePDG. Функциональ-
ность данного интерфейса соответствует функциональности интерфейса Wn, представ-
ленного в технической спецификации TS 23.234_______________________________
Интерфейс между мобильным терминалом и шлюзом ePDG, обеспечивающий безопас-
ную передачу данных в туннеле IPSec. Обмен ключами при формировании туннеля IPSec
выполняется с помощью протокола IKEv2______________________________________
Интерфейс между 3GPP сервером ААА и базой данных HSS, обеспечивающий аутенти-
фикацию и авторизацию мобильных терминалов
Глава
И КАЧЕСТВОМ
УПРАВЛЕНИЕ РАДИОРЕСУРСАМИ
СЕТИ LTE
5.1. Функции протокола управления радиоресурсами
в сетях E-UTRAN
тер
при их функционировании в соответствии с различными со
Управление радиоресурсами сети радио доступа E-UTRAN осуществляется
сответствии
щих основных задач.
1. Вещание абонентским терминалам служебной системной информации:
информации протоколов уровня NAS [1];
информации протоколов уровня AS, используемой абонентскими
миналами г---------------г----_--------------- w
стояниями протокола RRC (например, в состоянии RRCJDLE переда
ются параметры выбора и перевыбора сот, информация о соседних
тах, в состоянии RRC_CONNECTED
лов передачи данных).
2. Управление RRC-соединением:
— установление, модификация параметров и закрытие RRC-соединений
включая назначение и изменение временного идентификатора абонент-
ского терминала в соте C-RNTI (Cell Radio Network Temporary Identi-
fier);
пейджинг абонентского терминала;
- установление, модификация параметров и освобождение каналов пере-
дачи данных сигнализации и пользователя;
обеспечение безопасности обмена данными (шифрование данных);
обеспечение мобильности RRC-соединения (хэндовер с сохранением и
сменой рабочих частот);
управление параметрами конфигурации протоколов повторной переда-
чи данных ARQ и HARQ, параметрами прерывистой передачи/приема
данных DTX/DRX;
с протоколом RRC, который обеспечивает выполнение следую-
со-
параметры конфигурации кана-
УПРАВЛЕНИЕ РАДИОРЕСУРСАМИ И КАЧЕСТВОМ В СЕТИ LTE
111
- управление качеством передачи данных в каналах линии «вниз» и
«вверх» в зависимости от службы (канала) передачи данных RB.
3. Поддержка мобильности (передача обслуживания) абонентского терми-
нала в сетях с различными технологиями сети радиодоступа (Inter-RAT Mo-
bility).
4. Управление параметрами мониторинга и инициация измерений обору-
дованием абонентских терминалов; формирование отчетов об измерениях.
5. Управление параметрами каналов вещания в режимах Multicast (веща-
ние заданной группе абонентов) и Broadcast (вещание всем абонентам в соте).
5.2. Состояния протокола управления радиоресурсами
в сети E-UTRAN
Пример состояний протокола RRC абонентского терминала в сетях E-UTRAN
[8] и UTRAN приведен на рис. 5.1.
UTRAN
CELL DCH
E-UTRAN
1
RRC CONNECTED
CELL FACH
CELL PCH/URA PCH
। Данные режима
IDLE
протокола ММ
сети LTE
IDLE
UTRAN RRC
4
Данные
протокола RRC
сети UTRAN
RRC IDLE
UMTS MM
। Данные режима * 1
। IDLE
протокола ММ
сети LTE
Данные
протокола ММ
сети UMTS
i
i
।
।
i
Рис. 5.1. Состояния протокола RRC абонентского терминала
в сетях UTRAN и E-UTRAN
112
ГЛАВА 5
I
i
!
J
l
I
I
I
Согласно технической спецификации TR 25.813 протоколом RRC в сети
E-UTRAN предусмотрено всего два состояния абонентского терминала:
RRC_IDLE и RRC_CONNECTED, в отличие от пяти состояний абонентского
терминала сети UTRAN (IDLE, CELLJFACH, CELLJDCH, CELL.PCH/
URA_PCH). Уменьшение количества состояний протокола RRC в сети
E-UTRAN связано прежде всего с упрощением структуры транспортных кана-
лов. Так, например, в сети E-UTRAN предусмотрено использование только со-
вмещенных транспортных каналов. Отсутствие транспортных каналов FACH и
DCH устраняет необходимость состояний CELL_FACH и CELL_DCH.
В сети E-UTRAN главным различием состояний абонентского терминала
согласно протоколу RRC является наличие/отсутствие RRC-соединения мо-
бильного терминала с сетью E-UTRAN. В состоянии RRCJDLE абонентский
терминал не имеет RRC-соединения с сетью E-UTRAN и осуществляет лишь
прием широковещательной системной информации, прием сигналов вызова
(paging), а также поддерживает мобильность путем перевыбора сот. При этом
режим прерывистого приема DRX управляется протоколами уровня без дос
тупа NAS. В состоянии RRC_CONNECTED абонентский терминал имеет
RRC-соединение с сетью E-UTRAN, осуществляет прием/передачу пользова-
тельских данных и управляет хэндовером. Переход абонентского терминала
из состояния RRC-IDLE в состояние RRC_CONNECTED контролируется се-
тью и означает выделение абонентскому терминалу части радиоресурса сети
E-UTRAN в зависимости от загрузки и требуемых параметров качества пере
дачи данных. Рассмотрим состояния протокола RRC более подробно.
Состояние RRCJDLE характеризуется следующими особенностями:
- отсутствие RRC-соединения абонентского терминала с сетью E-UTRAN
(отсутствие RRC-контекста в базовой станции eNB);
- вещание абонентскому терминалу служебной информации в режимах
Broadcast и Multicast;
- режим прерывистого приема DRX абонентского терминала управляется
с использованием протоколов уровня NAS;
- абонентский терминал осуществляет мониторинг параметров соседних
сот и поддерживает мобильность, выполняя перевыбор сот;
- абонентский терминал контролирует совмещенные каналы линии
«вниз» и выделяет, предназначенные для абонентского терминала дан-
ные сигнализации;
- абонентский терминал имеет уникальный временный идентификатор в
соте C-RNTI.
Состояние RRC_CONNECTED характеризуется следующим:
абонентский терминал имеет RRC-соединение с сетью E-UTRAN (нали-
чие RRC-контекста в базовой станции eNB);
113
УПРАВЛЕНИЕ РАДИОРЕСУРСАМИ И КАЧЕСТВОМ В СЕТИ LTE
- сеть E-UTRAN контролирует местоположение абонентского терминала
с точностью до соты;
- абонентский терминал может передавать и/или принимать данные в ре-
жиме «точка-точка» (Unicast);
- абонентский терминал может принимать данные в режимах Broadcast и
Multicast;
- сеть E-UTRAN поддерживает хэндовер;
- абонентский терминал осуществляет мониторинг параметров соседних
сот, передает в сеть E-UTRAN отчеты об измерениях и поддерживает
мобильность;
- режим прерывистого приема/передачи DRX/DTX абонентского терми-
нала управляется с использованием протоколов более низкого уровня
(протоколов уровня с доступом AS) сети E-UTRAN; при этом обеспечи-
вается эффективное расходование мощности передачи абонентского
терминала и эффективное использование ресурсов сети E-UTRAN;
- абонентский терминал контролирует данные сигнализации совмещен-
ных каналов, выделяя данные сигнализации, предназначенные для него;
- абонентский терминал передает базовой станции eNB отчеты об изме-
ренных параметрах качества передачи данных.
Пример установления RRC-соединения приведен на рис. 5.2.
АТ
Сеть E-UTRAN
RRC
CONNECTION
REQUEST
RRC
CONNECTION
SETUP
RRC
CONNECTION
SETUP
COMPLETE
Рис, 5.2. Сигнальная диаграмма установления RRC-соединения
абонентского терминала с сетью E-UTRAN
К сетям LTE предъявляется важное требование по осуществлению пере-
дачи обслуживания абонентского терминала в сети более ранних стандартов
(например, UMTS). Реализация данного требования (межсетевого хэндовера)
114
ГЛАВА 5
позволяет строить совместное покрытие сетей радиодоступа различных стан
дартов (например,
взаимосвязь RRC-состояний (см. рис. 5.1) абонентского терминала в различ-
ных сетях радиодоступа.
UTRAN/UTRAN). Межсетевой хэндовер предполагает
5.3. Состояния протокола управления радиоресурсами
в сети UTRAN
V/
кл
Пример состояний протокола RRC абонентского терминала в сети радиодос-
тупа UTRAN приведен на рис. 5.1.
В состоянии CELL_DCH абонентскому терминалу предоставлены «выде-
ленные» физические каналы (DPDCH, DPCCH) для передачи/приема данных
пользователя и сигнализации транспортного канала DCH. В этом состоянии
абонентский терминал контролируется обслуживающим его контроллером
RNC (SRNC) с точностью до соты, осуществляет мониторинг параметров ка-
чества передачи данных, параметров соседних сот и передает базовым стан-
циям отчеты о результатах измерений. Управление измерениями абонентско-
го терминала осуществляет контроллер SRNC. В этом состоянии абонентско-
му терминалу может быть также предоставлен совмещенный транспортный
канал линии «вниз» DSCH. Кроме того, контролируется транспортный канал
прямого доступа FACH для получения системной информации.
В состоянии CELL_FACH абонентскому терминалу не назначены «выде-
ленные» физические каналы. В этом состоянии в линии «вверх» абонентский
терминал для передачи сообщений сигнализации и небольших объемов дан-
ных плоскости пользователей может использовать следующие транспортные
каналы: транспортный канал произвольного доступа RACH и общий транс-
портный канал СРСН. Для получения системной информации и приема не-
больших объемов данных плоскости пользователей в линии «вниз» абонент-
ский терминал контролирует широковещательный транспортный канал ВСН
и транспортный канал прямого доступа FACH. При этом идентификация або-
нентского терминала осуществляется по идентификатору C-RNTI. В состоя-
нии CELL_FACH абонентский терминал может выполнять перевыбор соты,
информируя об этом контроллер SRNC. В сообщениях перевыбора соты пере-
дается временный идентификатор U-RNTI (UTRAN RNTI). Идентификатор
U-RNTI выделяется абонентским терминалам, имеющим RRC-соединение с се-
тью UTRAN, для идентификации RRC-сессии и обслуживающего RNC.
В состоянии CELL_PCH абонентский терминал контролирует широкове-
щательный транспортный канал ВСН для получения системной информации,
транспортный канал поискового вызова РСН, а также способен принимать
^л
115
УПРАВЛЕНИЕ РАДИОРЕСУРСАМИ И КАЧЕСТВОМ В СЕТИ LTE
информацию вещательных каналов. Местоположение абонентского термина-
ла известно контроллеру RNC с точностью до соты. Отслеживание перемеще-
ния абонентского терминала обеспечивается процедурой перевыбора соты.
Для ее инициации абонентский терминал должен автономно перейти в со-
стояние CELL_FACH, а затем по окончании процедуры возвратиться в со-
стояние CELLJPCH.
Состояние URA РСН очень похоже на состояние CELL РСН, за исключе-
нием того, что местоположение абонентского терминала известно сети не с
точностью до соты, а с точностью до зоны регистрации URA (UTRAN Registra-
tion Area). В этом состоянии абонентский терминал не выполняет операцию об-
новления соты (cell update) после каждого повторного выбора соты. Вместо
этого он считывает идентификатор зоны регистрации URA вещательного кана-
ла ВСН и, только если URA изменяется после повторного выбора соты, переда-
ет данные обновления местоположения в контроллер SRNC. Процедура обнов-
ления зоны URA аналогична процедуре обновления соты и требует автономно-
го перехода абонентского терминала из состояния URA_PCH в состояние
CELLJFACH и затем обратно. Так как в сети UTRAN одна ячейка может при-
надлежать к одной или многим зонам регистрации URA, то процедура обнов-
ления зоны URA инициируется, если абонентский терминал не находит в сис
темной информации канала ВСН нужный идентификатор URA.
В состояние IDLE [6] абонентский терминала переходит сразу после
включения питания и находится в нем до момента установления RRC-соеди-
нения. В состоянии IDLE абонентский терминал идентифицируется в сети
UTRAN по номеру IMSI. В этом состоянии абонентский терминал не под-
ключен к сети UTRAN, и сеть не имеет информации о местоположении або-
нентского терминала.
5.4. Взаимосвязь состояний протокола управления
радиоресурсами сетей E-UTRAN и UTRAN
о
Рассмотрим взаимосвязь состояний протокола управления радиоресурсами
RRC сетей E-UTRAN и UTRAN при передаче обслуживания мобильного тер-
минала от одной сети к другой (см. рис. 5.1). Согласно данному рисунку
предполагается переход из состояния RRC_CONNECTED сети E-UTRAN в
состояние CELL_DCH сети UTRAN и обратно при выполнении межсетевого
хэндовера (7).
Если абонентский терминал находится в состоянии CELLJFACH в сети
UTRAN и в зоне покрытия сети E-UTRAN, то он также может выполнить
межсетевой хэндовер и перейти в состояние RRC_IDLE сети E-UTRAN (2).
116
ГЛАВА 5
При этом, когда абонентский терминал завершает процедуру обновления дан-
ных местоположения в сети E-UTRAN, в его памяти сохраняются последние
данные протокола управления мобильностью ММ сети UTRAN.
Переход абонентского терминала из состояния CELL_PCH / URA_PCH
сети UTRAN в состояние RRC_IDLE сети E-UTRAN и обратно осуществля-
ется под управлением абонентского терминала при выполнении терминалом
процедуры перевыбора соты (3). Уменьшение времени межсетевых хэндове-
ров достигается за счет сохранения в памяти абонентского терминала послед-
них данных протокола RRC.
Переход абонентского терминала из состояния IDLE сети UTRAN в со-
стояние RRC_IDLE сети E-UTRAN и обратно выполняется также под управ-
лением абонентского терминала, когда он осуществляет перевыбор соты.
Данные протокола управления мобильностью ММ сети UTRAN запоминают-
ся в абонентском терминале при его переходе в сеть E-UTRAN. При обрат-
ном переходе из сети E-UTRAN в сеть UTRAN запоминаются данные прото-
кола ММ состояния LTE_IDLE (4).
5.5. Управление качеством услуг в сетях LTE
Управление сетевыми элементами ММЕ, UPE, IASA (или шлюзом aGW) при
инициализации, терминации и модификации IP-сессии передачи данных в се-
ти LTE осуществляется функцией PCRF, которая управляет установлением
соединений с заданными параметрами качества услуг и тарификацией. С по-
мощью функции PCRF устанавливаются параметры Е2Е (End-to-End) служб
передачи данных при соединении между конечными пользователями в сети
SAE (SAE Bearer Service) на основе требуемой скорости передачи данных и
класса IP-трафика (требуемой задержки, приоритета). Эти параметры переда-
ются базовым станциям для управления передачей пакетов данных в сети
E-UTRAN (планирование передачи данных в линии «вниз» и распределение
ресурсов в линии «вверх»).
Многоуровневая архитектура служб передачи данных в сети SAE приве-
дена на рис. 5.3 [4, 5].
Описание служб передачи данных дано в технической спецификации TS
23.107, где определены аспекты обеспечения требуемого качества передачи
данных (управление протоколами сигнализации и передачи данных, описание
функций менеджмента качеством).
Основные задачи служб передачи данных в сети SAE:
-управление передачей пакетов данных в зависимости от параметров
QoS в цепочке «конечный пользователь
конечный пользователь»;
117
УПРАВЛЕНИЕ РАДИОРЕСУРСАМИ И КАЧЕСТВОМ В СЕТИ LTE
9
- компрессия служебной информации протокола IP;
- шифрование передаваемых данных [7];
- предоставление мобильным терминалам информации о параметрах QoS;
- мультиплексирование информации, передаваемой мобильным термина-
лам.
Архитектура служб SAE
АТ
Базовая
станция eNB
Шлюз aGW
Внешние АТ,
сервисы
Служба передачи данных
«конечный пользователь - конечный пользователь»
(End-to-End Service)
Служба передачи данных
в сети SAE
Служба
передачи данных
радиоинтерфейса
Служба
передачи данных
сети доступа
Физические
радиоканалы
Физические
каналы
Внешняя служба
передачи данных
Рис. 5.3. Многоуровневая архитектура служб передачи данных в сети SAE
Служба передачи данных радиоинтерфейса (SAE Radio Bearer Service)
обеспечивает передачу блоков данных в сети SAE между базовой станцией
eNB и абонентским терминалом в соответствие с требуемыми параметрами
качества.
Служба передачи данных сети доступа (SAE Access Bearer Service) обес-
печивает передачу блоков данных в сети SAE между базовой станцией eNB и
шлюзом aGW в соответствии с требуемыми параметрами качества, а также
передачу этих параметров базовым станциям eNB [9].
Пример использования служб передачи данных в сети SAE (две службы
передачи данных типа «точка-точка», каждая из которых содержит по одной
W
W
118
ГЛАВА 5
службе передачи данных радиоинтерфейса и сети доступа) приведен на
рис. 5.4. На рисунке показан логический модуль PCEF (Policy and Charging
Enforcement Function), отвечающий за применение к абонентскому терминалу
управляющих политик сети, передающихся от логического модуля PCRF
(Policy and Charging Rules Function) [2, 3]. Физически данный модуль разме-
щен в шлюзе aGW, осуществляет управление доступом абонентского терми-
нала к контенту, параметрами качества передачи данных, инициацию собы-
тий тарификации. Логический модуль PCRF, получая от модуля PCEF инфор-
мацию о сессиях абонентского терминала, управляет правилами тарификации
и доступом к контенту.
Приложение
\ ULPF 1
ULPF 2/
в линии «вверх»
Потоки
пакетов данных
в линии «вниз»
Фильтры
1 и 2 пакетов данных
/в линии «вверх»
I ,ULPF->RB-ID
RB-IDoAB-ID
DLPF->AB-ID
Фильтры
1 и 2 пакетов данных
в линии «вниз»
й
\ DLPF
DLPF 2/
> S- .4 •_ Jr
RB-ID = U
RB-ID = V
AT
Службы
передачи данных
радиоинтерфейса
eNB
Службы
передачи данных
сети доступа
Модуль
PCEF
[
Рис. 5.4. Пример использования служб передачи данных
о
I
I
ULPF) и в линии «вниз» (DownLink
DLPF). Все службы характеризуются уникальными идентифи-
В соответствие с рис. 5.4 потоки пакетов данных различных приложений
(протоколов сервисного уровня) в линиях «вверх»/«вниз» распределяются
между службами передачи данных с помощью фильтров пакетов данных в
линии «вверх» (UpLink Packet Filter
Packet Filter
катерами ID (например, RB-ID, AB-ID), с помощью которых устанавливается
взаимосвязь между различными службами, например, взаимосвязь между
службой передачи данных радиоинтерфейса и службой передачи данных сети
доступа (RB-ID
Службы передачи данных в сети SAE имеют следующие параметры каче
ства:
AB-ID).
ARP). Данный параметр имеет целочисленные зна-
приоритет распределения ресурсов службе передачи данных (Allocation
Retention Priority
УПРАВЛЕНИЕ РАДИОРЕСУРСАМИ И КАЧЕСТВОМ В СЕТИ LTE
119
MBR). С
QCI). Данный
чения в диапазоне 1-16 и используется при выделении сетевого ресурса
службе передачи данных при установлении сессии или при выполнении
хэндовера;
гарантированная скорость передачи данных (Guaranteed Bit Rate —
GBR). Данный параметр используется только теми службами передачи,
которые требуют гарантированного качества услуг (например, передачи
речи, стриминга);
- максимальная скорость передачи данных (Maximum Bit Rate
помощью данного параметра ограничивается скорость передачи данных
отдельных сервисов;
идентификатор класса качества (QoS Class Identifier
идентификатор используется базовыми станциями при распределении
ресурсов радиоинтерфейса и планировании передачи пакетов данных.
Идентификатор QCI характеризует следующие параметры передачи паке-
тов данных (табл. 5.1):
- тип службы передачи пакетов данных: с гарантированной скоростью пе-
редачи или без гарантии;
- задержка передачи пакетов данных протоколами RLC и МАС уровня L2
(L2 Packet Delay Budget);
относительное число пакетов данных, потерянных протоколами RLC и
МАС уровня L2 (L2 Packet Loss Rate).
Таблица 5.1. Значения параметров передачи пакетов данных в сети SAE
Значение
QCI
Тип службы
передачи
данных
GBR
Задержка пере-
дачи пакетов
данных протоко-
лами RLC и МАС
Низкая
(< 50 мс)
Относительное
число потерянных
протоколами RLC и МАС
пакетов данных
Пример
услуги
GBR
Средняя
(< 100 мс)
GBR
Высокая
(< 300 мс)
Без GBR
Низкая
(< 50 мс)
1(Н
<10~3
<10-*
10-*
Без GBR
Средняя
(< 100 мс)
<10-з
Игры в реальном мас-
штабе времени_______
Передача речи, видео в
реальном масштабе
времени_____________
Видеостриминг с буфе-
ризацией____________
Передача данных сиг-
нализации подсистемы
IMS (например, SIP)
Web-браузинг
Без GBR
Высокая
(< 300 мс)
<10-з
Передача данных в ре-
жиме, инвариантном к
времени
1
4
м
Глава
ПОСТРОЕНИЕ И ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ
РАДИОИНТЕРФЕЙСА СЕТИ LTE
6.1. Основные технические требования
к радиоинтерфейсу сети LTE
9
Началом работы Партнерского проекта по сетям третьего поколения 3GPP над
дальнейшим развитием этих сетей считается семинар по эволюции сети радио-
доступа RAN, проведенный 2-3 ноября 2004 г. в Торонто (Канада). Основными
направлениями работ по дальнейшему развитию сети RAN стали [ 1, 11]:
- снижение себестоимости бита информации;
- увеличение количества услуг, ориентированных на требования абонентов;
- повышение гибкости использования имеющихся и новых частотных
диапазонов;
- упрощение архитектуры и унификация интерфейсов;
- более рациональное потребление энергии абонентскими терминалами;
- исключение излишних опций.
Таким образом, главными целями эволюции сетей 3G к сети E-UTRAN
являются улучшение качества услуг и уменьшение расходов пользователей,
а также эксплуатационных расходов операторов.
Первые технические требования к LTE, сформулированные в отчете
TR 25.913 [1], определили, в свою очередь, требования к сети радиодоступа
E-UTRAN, входящей в сеть LTE [5, 9]:
1. Максимальная (пиковая) скорость передачи данных (peak data rates)'.
- 100 Мбит/с в линии «вниз» при полосе канала 20 МГц (спектральная эф-
фективность 5 бит/с/Гц);
- 50 Мбит/с в линии «вверх» при полосе канала 20 МГц (спектральная эф-
фективность 2,5 бит/с/Гц).
Эти требования можно реализовать, если спектр сигнала увеличить (по
сравнению с сетью доступа UTRAN) в четыре раза (с 5 до 20 МГц) и приме-
нить технологию MIMO.
ПОСТРОЕНИЕ И ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ РАДИОИНТЕРФЕЙСА СЕТИ LTE
121
можно по
Значения пиковой скорости передачи данных и спектральной эффектив-
ности для сети E-UTRAN в режиме FDD/TDD и в режиме TDD, совместимом
с кадровой структурой сети UTRAN при ее работе с низкой скоростью мани-
пуляции (LCR-формат), приведены в табл. 6.1, 6.2. Эти значения
лучить, если использовать технологию MIMO, два передатчика ТХ, модуля
цию 64QAM, скорость кодирования
также
вания в линии «вверх».
равную единице в линии «вниз», а
один передатчик ТХ UE, модуляцию 16QAM и ту же скорость кодиро-
Таблица 6.1. Значения пиковой скорости передачи данных (1) и спектральной
эффективности (2) для сети E-UTRAN в режиме FDD/TDD
Требуемое значение
пиковой скорости
и спектральной
эффективности
______Линия «вниз»
2 ТХ, MIMO, 64QAM, R=1
10% служебных сигналов
(1) Мбит/с в
полосе 20 МГ ц
(2) бит/с/Г ц
Линия «вверх»
Один ТХ UE, 16QAM, R=1
14% сл ужебн ых сигналов
(1) Мбит/с
в полосе 20 МГц
(2) бит/с/Г ц
Без учета служебной
информации и заголовков______
С учетом служебной информации
(циклических префиксов, защит-
ных интервалов во времени и на
частоте, контрольных символов)
С учетом заголовков протоколов
L1 и L2 (29% служебной инфор-
мации системы)
100
182
144
5,0
9,1
7,2
50
57
48
Таблица 6.2. Значения пиковой скорости передачи данных (1) и спектральной
эффективности (2) для сети E-UTRAN в режиме TDD (LCR-формат)
Требуемое значение
пиковой скорости
и спектральной
эффективности
Без учета служебной
информации и заголовков_____
С учетом коротких циклических
префиксов в линии «вниз» (22%
служебных данных и данных
уровня L1/L2)_______________
С учетом длинных циклических
префиксов в линии «вверх» (25%
служебных данных и данных
уровня L1/L2)
Линия «вниз»
2 ТХ MIMO, 64QAM, R=1
(1) Мбит/с
(2)
_______Линия «вверх»
Один ТХ UE, 16QAM, R=1
(1) Мбит/с
в полосе 20 МГц
(2) бит/с/Г ц
в полосе 20 МГц бит/с/Гц
100
50
149
122
ГЛАВА 6
для
для линии «вверх»). Как показано на рис. 6.1 и
линейное детектирование
адаптивное нелинейное детектирование
QRM) MIMO-сигналов по кри-
При расчетах пиковой скорости передачи данных учитывалась кадровая
структура линий «вверх» и «вниз» (циклические префиксы, временные и час
тотные защитные интервалы, контрольные символы), виды модуляции и по
мехоустойчивого кодирования. Кроме того, учитывались служебные заголов
ки и сообщения протоколов физического и канального уровней L1 и L2 (со
общения планирования передачи информации, сообщения протокола повтор
ной передачи HARQ, сообщения абонентского терминала об измеренном ка
честве канала (Channel Quality Indicator — CQI).
В табл. 6.1 и 6.2 приведены значения пиковой скорости передачи данных
в линиях «вниз» и «вверх» в условиях благоприятной помеховой обстановки
когда отношение сигнал/шум (C/I) больше 20 дБ и можно использовать мно
гопозиционные виды модуляции 16QAM, 64QAM [2, 3]. Ухудшение отноше
ния C/I приводит к уменьшению пиковой скорости передачи (рис. 6.1
линии «вниз», рис.
рис. 6.2, пиковая скорость передачи данных зависит от характеристик поме
хоустойчивости алгоритма приема и обработки сигнала.
На рисунках обозначено:
- R — скорость помехоустойчивого кодирования;
- MMSE (Minimum Mean Squared Error)
MIMO-сигналов по критерию минимума среднеквадратической ошибки;
- QRM-MLD с использованием ASESS (Adaptive Selection of the Surviving
Symbol Replica Candidates)
(QR decomposition and the M-algorithm
терию максимума функционала правдоподобия (Maximum Likelihood
Detection — MLD).
Зная требуемое отношение сигнал/шум и мощность передачи сигнала,
можно определить пиковые скорости передачи данных на разных удалениях
от базовой станции.
2. Емкость сети E-UTRAN: не менее 200 пользователей на соту в актив-
ном режиме при ширине спектра сигнала 5 МГц.
3. Время задержки передачи пакетов данных на уровне протоколов
управления (control-plane latency):
время перехода мобильного терминала из неработающего состояния IDLE
(Release 6) в активное состояние CELLJDCH (Release 6) менее 100 мс;
- время перехода мобильного терминала из режима ожидания CELL_PCH
(Release 6) в активное состояние CELL_DCH (Release 6) менее 50 мс.
4. Время задержки передачи пакетов данных пользователя (user plane la
tency): менее 5 мс в активном состоянии мобильного терминала при загрузке
IP-пакетов минимальных размеров (для одного пользователя с одним пото-
ком данных).
ПОСТРОЕНИЕ И ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ РАДИОИНТЕРФЕИСА СЕТИ LTE
123
120
о
1
X
S
X
те
ф
ф
о
о
о
и
QRM-MLD с использованием ASESS
MMSE
100
80
4/5
60
40
О О 16QAM, /? = 3/4
Д Д 16QAM,
• • 64QAM, R = 2/ 3
64QAM, R = 3/ 4
♦ ♦ 64QAM,R = 4/5
a A QPSK, R= 1/2
▼ ▼ QPSK, R = 2/3
X X QPSK, R = 3/4
О О 16QAM, R=1/2
□ □ 16QAM, R
Требуемое отношение сигнал/шум, дБ
о
W
Рис. 6.1. Зависимость пиковой скорости передачи данных от отношения сигнал/шум
в линии «вниз» канала с шириной полосы 20 МГц (мобильность абонента до 3 км/час)
Источник: ETSI
Небольшое время задержки передачи пакетов данных требуется для пре-
доставления современных услуг в реальном масштабе времени сетями сото-
вой связи, функционирующими по принципу коммутации пакетов (TCP/IP).
Время задержки передачи пакетов данных пользователя с IP-уровня одно-
го узла сети (мобильного терминала, шлюза) на IP-уровень другого узла сети
складывается из времен задержек на различных этапах передачи данных
(табл. 6.3). Суммарное среднее время задержки передачи пакетов для прото-
колов плоскости пользователя при передаче данных для сети E-UTRAN равно
4,0 мс (включая задержку передачи данных между базовой станцией и шлю-
зом сети). Сокращение этой задержки до 1,0 мс является целью создания ра
диоинтерфейса в рамках проекта WINNER.
«и
124
ГЛАВА 6
X
3
S
ф
JD
о
о
g
о
СС
си
50
1/3
3/4
40
30
20
10
мм
О QPSK,
Д QPSK, R = 1/ 2
□ QPSK,
▲ 16QAM, R=1/2
16QAM, R = 3/4
▼ 16QAM, К = 4/5
X 16QAM,R = 8/9
Требуемое отношение сигнал/шум, дБ
Рис. 6.2. Зависимость пиковой скорости передачи данных от отношения сигнал/шум
в линии «вверх» канала с шириной полосы 20 МГц (мобильность абонента до 3 км/час)
Источник: ETSI
Таблица 6.3. Оценка времени задержки передачи данных
протоколами плоскости пользователя
Этап передачи
данных
0
1
Описание этапа
Активизация терминала____________________________________
Обработка задания передачи пакетов данных процессором тер-
минала___________________________________________________
Цикловая синхронизация__________________________________
Длительность подкадра____________________________________
Выполнение алгоритма ретрансляции HARQ
Обработка задания передачи пакетов данных процессором базо-
вой станции______________________________________________
Передача пакета данных между базовой станцией и шлюзом aGW
Обработка задания процессором шлюза______________________
Общая задержка
W
Время
задержки, мс
Не учитывается
1
0,25
0,5
0,3x2,5
1
1...15 (Ts1u)
0,5
4 мс + Ts1u
ПОСТРОЕНИЕ И ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ РАДИОИНТЕРФЕИСА СЕТИ LTE
125
5. Скорость передачи данных пользователя {user throughput):
- в линии «вниз» в три-четыре раза выше, чем при использовании техно-
логии HSDPA (Release 6) и при двух передающих антеннах базовых
станций и двух приемных антеннах абонентских терминалов;
- в линии «вверх» в два-три раза выше, чем при использовании техноло-
гии HSUPA и при одной передающей антенне абонентских терминалов
и двух приемных антеннах базовых станций.
6. Эффективность использования спектра {спектральная эффективность)'.
- в линии «вниз» в три-четыре раза выше, чем при использовании техно-
логии HSDPA (Release 6) в условиях полной загрузки сети;
- в линии «вверх» в два-три раза выше, чем при использовании техноло-
гии HSUPA в условиях полной загрузки сети.
Параметры спектральной эффективности сети E-UTRAN приведены в
табл. 6.4 (для абонентов с низкой мобильностью и при несущих частотах ра-
диосигнала в диапазоне 2 ГГц).
Таблица 6.4. Значения параметров спектральной эффективности сети E-UTRAN
Параметр
Средняя спектральная эффективность
Средняя спектральная эффективность на одного поль-
зователя в соте (точка 5% на интегральной функции
распределения (CDF) пользовательской пропускной
способности)
Абсолютное значение параметра, бит/с/Гц
Линия «вниз»
до 2,6 (2x2 MIMO)
Линия «вверх»
ДО 0,9
ДО 0,27
до 0,15
7. Мобильность абонентов в сети E-UTRAN:
- низкая (скорость перемещения 0... 15 км/час);
- высокая (скорость перемещения 15... 120 км/час);
- сверхвысокая (скорость перемещения 120...350 км/час, максимально до
500 км/час).
8. Радиус сот:
- до 5 км при обеспечении максимальных пропускной способности, спек-
тральной эффективности и мобильности;
- до 30 км при ухудшении этих параметров.
9. Технология мобильного вещания {Multimedia Broadcast Multicast Ser-
vice — MBMS):
- снижение технологической сложности AT
вых видов модуляции, кодирования, множественного доступа и одина-
ковых полос канала в сети для режимов Multicast и Unicast:
использование одинако-
*
126
ГЛАВА 6
- одновременное предоставление пользователю услуг вещания MBMS и
передачи речи;
- доступность для технологии вещания парных (в режиме FDD) и непар-
ных (в режиме TDD) спектральных полос.
10. Гибкость использования радиоспектра:
- использование адаптивных каналов с шириной спектра 1,4; 3; 5; 10; 15 и
20 МГц в линиях «вверх» и «вниз»;
- обеспечение гибкости использования радиоспектра в режиме только в
линии «вниз» и в режиме в линиях «вниз» и «вверх».
11. Совместимость сети E-UTRAN с другими сетями 3GPP:
совместимость в одной географической зоне и одновременное использо
вание каналов сетей E-UTRAN и сетей GERAN/UTRAN;
- абонентские терминалы сети E-UTRAN, поддерживающие сети UTRAN
и/или GERAN, обеспечивают межсетевой хэндовер;
- длительность прерывания обслуживания в процессе выполнения хэндо-
вера между сетями E-UTRAN и UTRAN (или GERAN) для оказания ус-
луг в реальном масштабе времени (real-time) не должно превышать 300
мс;
- длительность прерывания обслуживания в процессе выполнения хэндове-
ра между сетями E-UTRAN и UTRAN (или GERAN) для оказания услуг,
инвариантных ко времени (non real-time), не должна превышать 500 мс.
6.2. Особенности ридиоинтерфейса сети E-UTRAN
в линии «вниз»
kz
Радиоинтерфейс сети E-UTRAN поддерживает оба метода дуплексного разде-
ления каналов: частотный FDD и временной TDD [6-8]. Особенностью ра-
диоинтерфейса в линии «вниз» сети E-UTRAN является использование тех-
нологии множественного доступа OFDMA, позволяющей получить высокую
гибкость распределения и масштабируемость радиоресурсов для каналов пе-
редачи данных с различной полосой пропускания. Интервал времени переда-
чи TTI в линии «вниз» сети E-UTRAN соответствует длительности подкадра
и равен 0,5 мс (как и при технологии HSDPA). При этом обеспечивается не-
большое время ожидания и высокая эффективность планирования передачи
пакетов данных на радиоинтерфейсе.
В линии «вниз» применяются следующие виды модуляции: QPSK,
16QAM и 64QAM [10]. Кроме того, в линии «вниз» предполагается использо-
вать технологию MIMO. Основная конфигурация технологии MIMO
двух передающих и двух приемных антенн соответственно базовой станции и
это до
ПОСТРОЕНИЕ И ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ РАДИОИНТЕРФЕИСА СЕТИ LTE
127
мобильного терминала. Максимально можно использовать четыре передаю-
щие антенны базовых станций и две-четыре приемные антенны абонентских
терминалов. Технология MIMO обеспечивает передачу данных как многих
пользователей (MU-MIMO), так и единственного пользователя (SU-MIMO).
Для линии «вниз» сети E-UTRAN определены три физических канала [2]:
PDSCH (Physical Downlink Shared Channel)
зический канал линии «вниз»;
- PDCCH (Physical Downlink Control Channel)
ления линии «вниз»;
- ССРСН (Common Control Physical Channels)
управления
и четыре транспортных канала:
ВСН (Broadcast Channel)
- РСН (Paging Channel) —
- DL-SCH (Downlink Shared Channel)
MCH (Multicast Channel)
Связь этих транспортных и физических каналов показана на рис. 6.3.
общий транспортный фи-
физический канал управ-
общий физический канал
вещательный канал;
канал вызова (пейджинга);
общий канал линии «вниз»;
канал вещания в группе.
РСН
DL-SCH
мен
ВСН
ССРСН
Транспортные каналы
линии «вниз»
Физические каналы
линии «вниз»
PDSCH
PDCCH
н
Рис. 6.3. Связь транспортных и физических каналов
в линии «вниз» сети E-UTRAN
Канал PDSCH предназначен для передачи данных и мультимедиа с высо-
кой скоростью. В этом канале используются следующие виды модуляции:
QPSK, 16 QAM, 64 QAM и пространственное мультитекстирование сигналов.
Канал PDCCH передает специфическую информацию управления абонент-
скими терминалами и использует только модуляцию QPSK. Этот канал зани-
мает первые три OFDM-символа в первом слоте каждого подкадра. Канал
128
ГЛАВА 6
п-я радиальная подне-
ССРСН передает служебную вещательную информацию. Использует только
модуляцию QPSK.
Как видно из рис. 6.3, в сети E-UTRAN по сравнению с сетью UMTS мак-
симально, где возможно, упрощены протоколы обмена информацией.
Помимо модуляции OFDM/QAM в каналах линии «вниз» сети E-UTRAN
предполагается использовать перспективную модуляцию OFDM/OQAM.
Модуляция OFDM/QAM в линии «вниз». Технология ортогонального
частотного мультиплексирования OFDM основана на формировании много-
частотного сигнала, состоящего из множества поднесущих частот, отличаю-
щихся на величину Af = cdw - (Dn_j / 2л, выбранную из условия ортогонально
сти сигналов на соседних поднесущих частотах (соп
сущая частота).
При формировании OFDM-сигнала поток последовательных информаци
онных символов длительностью T\J N разбивается на блоки, содержащие N
символов (Ги
информационных символов преобразуется в блок параллельных символов, в
котором каждый информационный символ соответствует определенной под
несущей частоте многочастотного сигнала. При этом длительность символа
увеличивается в N раз. Таким образом, суммарная ширина спектра многочас-
тотного сигнала соответствует ширине спектра исходного сигнала с последо-
вательными символами. Целью такого преобразования является защита сигна-
ла от узкополосных помех (либо от частичных искажений спектра в результате
переотражений и многолучевого распространения). Защита достигается благо-
даря тому, что параллельные символы многочастотного сигнала представляют
собой кодовое слово помехоустойчивого кода (например, кода Рида-Соломо-
на), который позволяет восстановить символы в случае их ошибочного приема
из-за искажений спектра. Частотно-временное представление OFDM-сигнала
показано на рис. 6.4. Преобразование сигнала из временной области в частот
ную происходит с помощью быстрого преобразования Фурье (БПФ).
Кроме того, преимущество OFDM-сигнала заключается в уменьшении не
обходимого количества временных защитных интервалов. При сигнале с по
следовательными символами (одночастотный сигнал) защитные интервалы
добавляются между каждыми символами, а при сигнале с параллельными
символами (многочастотном сигнале)
символами).
Особенности OFDM-сигналов заключаются в следующем:
- мультиплексирование сигналов на поднесущих частотах, модулирован
ных информационными символами по выбранному закону (QPSK
16QAM, 64QAM);
длительность одного символа). Далее блок последовательных
W»
*
ЙЙВ
<М
между группами символов (OFDM-
129
I
I
(
I
I
1
I
Ч астота
Время
w
QAM-модулятор
е
QAM-модулятор
s(t)
QAM-модулятор
j&N-lf
Рис. 6.5. Схема формирования OFDM/QAM-сигнала
Ширина спектра сигнала 5 МГц
Поднесущие частоты
Скорость манипуляции
1/Т, симв./с
Г1
1
I
I
ПОСТРОЕНИЕ И ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ РАДИОИНТЕРФЕИСА СЕТИ LTE
Функция
преобразования
Фурье —
Защитные интервалы ,
Информационные \ .—J I
символы _ U I I
Рис. 6.4. Частотно-временное представление OFDM-сигнала
при ширине спектра 5 МГц
- ортогональность сигналов на поднесущих частотах (взаимная корреля-
ционная функция равна нулю) или, по крайней мере, их квазиортого-
нальность (на практике);
- каждый OFDM-символ имеет защитный временной интервал для исклю-
чения межсимвольной интерференции, который выбирается с учетом
импульсной характеристики линии связи (физической среды распро-
странения радиосигнала).
Схема формирования OFDM-сигнала показана на рис. 6.5.
130
ГЛАВА 6
На практике при формировании OFDM/QAM-сигнала используется дис-
кретное обратное быстрое преобразование Фурье (ОБПФ) на N точек
(рис. 6.6). Это значительно упрощает практическую реализацию приемопере-
дающего устройства с модуляцией OFDM/QAM. На рис. 6.6 a(mN+ri)
дулированный символ и-й поднесущей частоты длительностью Ти в интерва-
ле времени тТи <t<(m + 1)ГИ. Вектор sm на выходе блока ОБПФ представля-
собой OFDM-символ. Схема формирования OFDM/QAM-сигнала в пере-
датчике базовой станции сети E-UTRAN показана на рис. 6.7.
мо-
ет
^Время^^^и
си
си
a(mN+0)
а( Л7Л/+1)
a(mN+2)
ОБПФ
Л7ТИ
Время
sm(0), sm(1), sm(2)..Sm(n-1)
(п?+1)Ти
a(mN+N-1)
s
т
Рис. 6.6. Схема формирования OFDM/QAM-сигнала при использовании ОБПФ
QAM-символы
(N/Т* симв./с)
Данные
QAM-
модулятор
1:Л/
N потоков
символов
(1/7^симв./с
ОБПФ
OFDM
символы
1/7^симв./с)
А/:1
OFDM/QAM-
. сигнал
(OFDM-
символы)
9—
Рис. 6.7. Схема формирования OFDM/QAM-сигнала
в передатчике базовой станции сети E-UTRAN
I
I
I
При формировании OFDM/QAM-сигналов в линии «вниз» в режиме вре-
менного дуплекса используются циклические префиксы СР для борьбы с меж-
символьной интерференцией. При этом длительность коротких СР (Тср) равна
4,7 мкс, длительность длинных СР — 16,7 мкс при разнесении поднесущих час-
тот на 15 кГц. Временные отрезки (кадры длительностью 10 мс) состоят из 20
подкадров одинаковой длительности: Тпк = 0,5 мс. Параметры OFDM/QAM-
сигнала в линии «вниз» в режиме TDD приведены в табл. 6.5 [1].
ПОСТРОЕНИЕ И ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ РАДИОИНТЕРФЕИСА СЕТИ LTE
131
Таблица 6.5. Значения параметров OFDM/QAM-сигнала в линии «вниз»
в режиме TDD
_________Параметр________
Ширина спектра сигнала (BW)
Длительность подкадра
Разнесение поднесущих
Частота дискретизации
(тактовая частота)
Количество точек быстрого
преобразования Фурье
Количество поднесущих
частот
Количество OFDM-символов
в подкадре (короткие/длин-
ные СР)
Длительность Короткий СР
СР, мкс
Длинный СР
1,4 МГц
1,92 МГц
(1/2x3,84
МГц)
128
73
16,67/32
3 МГц
3,84 МГц
256
181
16,67/64
Значения параметров
5 МГц
10 МГц
15 МГц
20 МГц
0,5 мс
15кГц
7,68 МГц
(2x3,84
МГц)
512
301
7/6
15,36
МГц
(4x3,84
МГц)
1024
601
5,21 хГ; 4,69x6“
23,04
МГц
(6x3,84
МГц)
1536
901
30,72
МГц
(8x3,84
МГц)
2048
1201
16,67/128 16,67/256 16,67/384 16,67/512
* 5,21 для первого OFDM/QAM-символа в частотно-временном блоке PRB (Phisical Recource Block).
“ 4,69 для последующих шести OFDM/QAM-символов в PRB.
Модуляция OFDM/OQAM в линии «вниз». Перспективная модуляция
от уже ставшей традиционной модуляции
OFDM/OQAM
OFDM/QAM, не требует наличия циклических префиксов (7ср = 0). Квадра-
турная амплитудная модуляция со сдвигом OQAM (Offset QAM) значительно
повышает эффективность использования спектра за счет уменьшения интер-
ференции межсимвольных помех и уплотнения сигнала по времени (рис. 6.8).
При формировании OFDM/OQAM-сигнала QAM-символы (стп) разделя-
ются на две комплексные составляющие: вещественную Re{cw„}
мую 1ш{стл}= b
TJ2 относительно вещественной.
Классический OFDM/QAM-сигнал записывается в виде выражения (без
учета защитных интервалов)
в
отличие
тп И МНИ-
причем мнимая часть сдвигается по времени на величину
п=
m=N„ —1
j2nm Л/ t
m=Q
тп
g(t-nT„)
(6.1)
где g(t-nTK)
1 при пТи < t < (п + 1)ТИ
О вне интервала
прямоугольный видеоимпульс.
132
ГЛАВА 6
OFDM/QAM
ц.
ГО
о
со
Спектр OFDM/QAM-сигнала
Время Т
OFDM/OQAM
ul
го
о
(О
Время Т
Рис. 6.8. Сравнение OFDM/OQAM-сигнала и OFDM/QAM-сигнала
Спектр OFDM/OQAM-сигнала
Сигнал OFDM/OQAM при разложении стп на комплексные составляющие
может быть представлен выражением
« -
п=
m=N.. —1
•m
1 €
mjiJ
j2iun Hsf t
•tn j2ltm bf t
+ TKl'l — nTn} =
n=
/2 = —оо
w=NH —1
tn=O
•tn j2iun t
,nJ e
ni.n
m-0
/7=—оо
Выражение (5.2) можно упростить:
NH-1
m,nJ
•tn+n j2nmtift
3(/-nx0)
n
•zn+1 j2Ttm t
NH-1
0
(6.2)
= TJ2, (6.3)
где d,„.
m=0
т=0
или d
п
, 'tn+n
в зависимости от значения и; j
определяет тип
слагаемого: действительное (если т+п четное) или мнимое (если т+п нечет-
фильтрующая функция ЮТА (Isotropic Orthogonal Transfer
Algorithm), обеспечивающая ортогональность OFDM-символов на поднесу-
щих частотах.
Для функции
m.n
^т,п
m,n
m,n
ное); Sm.(0
m,n
(/) справедливо выражение
Re
[З (7)*3*' ,(t}dt
7 tn ,n v 7
f
m.m
3 /, где 3
n.n ’
дельта-функция.
Важным отличием OFDM/OQAM-сигнала от классического OFDM/QAM-
сигнала является то, что при OFDM/OQAM-сигнале скорость передачи сим-
волов удваивается (т0 = Ги / 2).
Схема формирования OFDM/OQAM-сигнала в передатчике базовой стан-
этой схеме QAM-модулятор гене-
ции сети E-UTRAN показана на рис. 6.9.
ПОСТРОЕНИЕ И ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ РАДИОИНТЕРФЕИСА СЕТИ LTE
133
т+п
рирует А действительных символов длительностью то
ОБПФ) они мультиплексируются с учетом составляющей j
четном т+п является действительной, при нечетном
ставляющая может быть как положительной, так и отрицательной).
Ти/2. Затем (до блока
которая при
мнимой (при этом со-
QAM-символы
(N/Т* симв./с)
Данные
QAM
модулятор
мм
V.N
N потоков
символов
(1/7^симв./с).
ОБПФ
Много-
фазная
фильтра-
ция
OFDM/OQAM-
символы
(1/7^ симв./с)
N/2'Л
OFDM/OQAM-
сигнал
(OFDM-
символы)
Рис. 6.9. Схема формирования OFDM/OQAM-сигнала
в передатчике базовой станции сети E-UTRAN
На рис. 6.10 показана частотно-временная матрица комплексных сигналов
OFDM/OQAM и OFDM/QAM.
- ’
А Комплексный
_\ OFDM/QAM-символ
ф Действительная часть
OFDM/OQAM-символа
W Мнимая часть
OFDM/OQAM-символа
у
Л
I
л
*.
X
X
>
V
о
vo
2хт0 =
и
Рис. 6.10. Частотно-временная матрица сигналов OFDM/QAM и OFDM/OQAM
Еще одним важным отличием OFDM/OQAM-сигнала от классического
OFDM/QAM-сигнала является использование многофазной фильтрации
(фильтрующей функции ЮТА
менение
OFDM/OQAM-сигналов представлена на рис. 6.11.
G) после блока ОБПФ, исключающей при-
циклических префиксов. Схема передатчика и приемника
и
ф
1
аз
Ф
I
а
О)
ф
Q)
x—
О
о
а>
О) 0)
с °
i ф
аз
I
СП
X
Ф
Преобразование сигнала
с параллельными символами в сигнал
с последовательными символами
~'О) I
0)
Ф
Со
ф
Q)
Q)
Ф
о
0) 0)
?= <*>
ш
XJ
ф
I
CD
О)
о
£
Ф
X
0)
Преобразование сигнала
с последовательными символами
в сигнал с параллельными символами
СЛ
Ф
I
о
ф
ф
I
I
клЬ
ГО|^
го|гз
Демодуляция и эквалаизинг
9 vavtfJ
о»
I
73
Ф
t?£L
w
ПОСТРОЕНИЕ И ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ РАДИОИНТЕРФЕИСА СЕТИ LTE
135
Одним из упрощенных вариантов фильтрующей функции при многофазной
фильтрации, обеспечивающей ортогональность сигналов, является гауссовская
функция во временной и частотной области. Благодаря функции ЮТА проис
ходит локализация спектра OFDM/OQAM-сигнала (получается более крутой
спад по сравнению с OFDM/QAM-сигналом), в результате чего уменьшаются
интерференционные и внутрисистемные помехи в сети. На рис. 6.12 приведены
спектральные плотности сигналов OFDM/OQAM и OFDM/QAM с шириной
спектра 5 МГц (512 точек преобразования Фурье, 300 поднесущих).
5дБ
ОдБ
-ЮдБ
-2 Од Б
-ЗОдБ
Спектральная плотность
ГЧ"
! I
; I
г*ч-
I \
I \
5дБ
ОдБ
-10дБ
-20дБ
-ЗОдБ
-40дБ
-40дБ
-50дБ
-50дБ
-бОдБ
-70дБ
-75дБ
-3
-2
-1
о 1
Частота, МГц
-60дБ
-70дБ
-75дБ
/
/
2
I
I
I
---------- классический OFDM/QAM-сигнал;
----------OFDM/OQAM-сигнал с фильтрующей функцией
Рис. 6.12. Спектральные плотности сигнала OFDM/OQAM
и сигнала OFDM/QAM
6.3. Особенности радиоинтерфейса сети E-UTRAN
в линии «вверх»
Особенностью радиоинтерфейсов в линии «вверх» сети E-UTRAN является
использование технологии множественного доступа с одной несущей часто
136
ГЛАВА 6
SC-FDMA). Исклю-
той (Single Carrier-Frequency Division Multiple Access
чение взаимного влияния пользователей достигается введением циклических
префиксов и использованием эффективных эквалайзеров в приемных устрой-
ствах. Интервал времени передачи TTI в линии «вверх» сети E-UTRAN соот-
ветствует TTI в линии «вниз» и равен 0,5 мс. Этот интервал можно увеличить
для специальных типов каналов. Основная конфигурация антенн линии
«вверх» при использовании технологии MIMO предполагает наличие двух
передающих антенн на мобильном терминале и двух приемных антенн на ба-
зовой станции.
Технология множественного доступа SC-FDMA основана на преобразова-
нии Фурье (рис. 6.13).
Блок
из /V-символов
БПФ
ф
s
=Г
ф
ОБПФ
Добавление
СР
ф
Ф
Ф
о
Размер *-
преобразования Фурье
Л/-СИМВОЛОВ
Размер
обратного
преобразования Фурье
М-символов
(M>N)
Рис. 6.13. Схема передающего устройства
при множественном доступе SC-FDMA в сети E-UTRAN:
СР — циклические префиксы
При формировании группового сигнала в линии «вверх» (рис. 6.14) для
каждого терминала решается вопрос о том, какая часть поднесущих исполь-
зуется (заполняется данными), а какая нет (заполняется нулями). Между каж-
дым из сигналов, образующихся после быстрого преобразования Фурье,
вставляется £-1 нулевых символов; L
последовательном распределении поднесущих L- 1 (рис. 6.14, а)
символами, образующимися после быстрого преобразования Фурье, не встав-
ляются нулевые поднесущие (L - 1 = 0). При смешанном распределении L > 1
(рис. 6.14, 6).
количество нулевых символов. При
.е. между
9
ПОСТРОЕНИЕ И ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ РАДИОИНТЕРФЕИСА СЕТИ LTE
137
о
О
От блока
БПФ
К блоку
ОБПФ
От блока
БПФ
L -1 нулей
К блоку
ОБПФ
L-1 нулей
L-1 нулей
Рис. 6.14. Схема формирования поднесущих OFDM-сигнала:
последовательное распределение поднесущих;
б — смешанное распределение поднесущих
Для линии «вверх» сети E-UTRAN определены три физических канала:
- PRACH (Physical Random Access Channel)
вольного (случайного) доступа;
- PUCCH (Physical Uplink Control Channel) -
ния линии «вверх»;
- PUSCH (Physical Uplink Shared Channel) —
транспортный канал линии «вверх»
и два транспортных канала:
- RACH (Random Access Channel) —
- UL-SCH (Uplink Shared Channel) —
Связь транспортных и физических каналов показана на рис. 6.15.
физический канал произ-
физический канал управле-
физический распределенный
канал случайного доступа
совмещенный канал линии «вниз».
RACH
UL-SCH
«аа» вам ataat
Транспортные каналы
линии «вверх»
мааа «аа»
PRACH
PUCCH
PUSCH
Физические каналы
линии «вверх»
О
а
а
о
О
Рис. 6.15. Связь транспортных и физических каналов
в линии «вверх» сети E-UTRAN
138
ГЛАВА 6
6.4. Логические и транспортные каналы сети E-UTRAN
Логические каналы соответствуют типам передаваемой информации и под-
разделяются на две группы (рис. 6.16):
- каналы управления (передачи данных протоколов плоскости управления);
- каналы трафика (передачи данных протоколов плоскости пользователя).
Передача данных логических каналов осуществляется с помощью транс-
портных каналов. Преобразование логических каналов в транспортные и на-
оборот происходит согласно протоколу МАС. При преобразовании выполня-
ется планирование передачи пакетов данных с учетом приоритетов данных,
функций формирования пакетов данных транспортных каналов, мультиплек-
сирования и др.
Логические каналы
Каналы управления
Каналы трафика
Вещательные
каналы управления
ВССН
(каналы линии
«вниз»
для передачи
системной
управляющей
информации)
Общие каналы
управления
сссн
(каналы линии
«вверх/вниз»
для передачи
управляющей
информации АТ)
Выделенные каналы
управления
DCCH
(двунаправленные
каналы управления
типа «точка-точка»)
Каналы управления Каналы управления
вызовом вещанием
РССН МССН
(каналы линии (каналы линии«вниз»
типа «точка-многоточка»
1ля передачи
управляющей
информации
вещания MBMS)
«вниз»
для реализации
пейджинга АТ)
Каналы вещания
МТСН
(каналы линии«вниз»
типа« точка-многоточка »
для передачи
информации
вещания MBMS)
Выделенные каналы
трафика
DTCH
(двунаправленные
каналы передачи
анных)
w
W
а
V*
1
Рис. 6.16. Классификация логических каналов сети E-UTRAN
«Мм
канал передачи сигналов вызова мо
канал типа «точка-многоточка» пе-
К логическим каналам управления относятся:
- ВССН (Broadcast Control Channel) — вещательный канал передачи сис
темной служебной информации в линии «вниз»;
- РССН (Paging Control Channel) —
бильных станций в линии «вниз»;
МССН (Multicast Control Channel)
редачи данных управления одним или несколькими вещательными ка
налами МТСН в линии «вниз»; предназначен только для абонентских
терминалов, поддерживающих режим MBMS;
DCCH (Dedicated Control Channel)
нал типа «точка-точка» для обмена управляющей информацией между
выделенный двунаправленный ка-
ПОСТРОЕНИЕ И ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ РАДИОИНТЕРФЕИСА СЕТИ LTE
139
абонентским терминалом и сетью; выделение канала DCCH абонентско-
му терминалу осуществляется согласно протоколу управления радиоре-
сурсами RRC;
- СССН (Common Control Channel) — общий канал управления, предна-
значенный для решения задач, общих для всех абонентских терминалов
в соте; при организации передачи данных в этом канале не применяются
протоколы управления радиоресурсами RRC. Канал СССН может ис-
пользоваться для организации доступа абонентского терминала к ресур-
сам сети в соте. По логическому каналу СССН в линии «вверх» переда-
ются запросы сетевого доступа транспортного канала RACH, в линии
«вниз»
К логическим каналам трафика относятся:
- DTCH (Dedicated Traffic Channel)
ка» для передачи данных пользователя, предназначенный только для од-
ного абонентского терминала; используется в линиях «вверх» и «вниз»;
- MTCH (Multicast Traffic Channel)
передачи данных вещания, поддерживает режим синхронного вещания
SFN; канал МТСН, как и канал МССН, предназначен только для або-
нентских терминалов, поддерживающих режим MBMS.
Классификация транспортных каналов в обоих линиях показана на
результаты обработки запросов канала RACH.
выделенный канал типа «точка-точ-
канал типа «точка-многоточка» для
рис. 6.17.
Транспортные каналы
Каналы линии «вниз»
Каналы линии «вверх»
I
Вещательные
каналы
ВСН
(имеют
фиксированные
параметры сигнала)
Каналы
пейджинга
РСН
(используют
режим вещания)
Каналы
случайного доступа
RACH
(имеются риски
коллизий)
Совмещенные каналы
линии «вниз»
DL-SCH
(обеспечивают
динамическую
адаптацию каналов,
используют HARQ,
поддерживают режим DTX,
динамическое распределение
ресурсов)
Каналы вещания
мен
(типа «точка-многоточка»;
позвол я ют
осуществлять
вещание в режиме
SFN)
Совмещенные каналы
линии «вверх»
UL-SCH
(обеспечивают
динамическую
адаптацию каналов,
используют HARQ,
поддерживают режим DTX.
динамическое распределение
ресурсов)
V
Рис. 6.17. Классификация транспортных каналов сети E-UTRAN:
DTX — режим прерывистой передачи; HARQ — гибридный автоматический алгоритм
гарантированной доставки пакетов данных с использованием перезапросов; SFN
вещание в сети E-UTRAN (по аналогии с цифровым телевизионным) с использованием
выделенных ресурсов, при этом размеры зон вещания могут превышать размеры сот
синхронное
140
ГЛАВА 6
Распределение логических каналов по направлениям передачи и их связь
с транспортными каналами показаны на рис. 6.18 и 6.19.
РССН
ВССН СССН DCCH DTCH
—о-<>о-о
мссн мтсн
/
/
МСН
Логические каналы
линии «вниз»
ют» «ют шааа
•ют ют» <ют» «ют
Транспортные каналы
линии «вниз»
РСН
ВСН
DL-SCH
/
Рис. 6.18. Логические каналы в линии «вниз
»
СССН
DCCH
DTCH
RACH
UL-SCH
Логические каналы
линии «вверх»
Транспортные каналы
линии «вверх»
Рис. 6.19. Логические каналы в линии «вверх
»
6.5. Частотно-временная структура OFDM-сигналов
сети E-UTRAN в режиме TDD
Во временной области физический уровень радиоинтерфейса сети E-UTRAN
имеет кадровую структуру, состоящую из полукадров длительностью 5 мс.
Каждый полукадр состоит из пяти подкадров или десяти временных слотов.
Временная кадровая структура сети E-UTRAN в режиме TDD приведена на
рис. 6.20.
V
ПОСТРОЕНИЕ И ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ РАДИОИНТЕРФЕИСА СЕТИ LTE
141
Кадр (10 мс)
Пять стандартных
слотов
OFDMA
в линии «вниз»
Слот
с защитным интервалом
Полукадр (5 мс)
(ЗИ)
SC-FDMA
в линии «вверх»
слота
DUSP
сл
сл
Рис. 6.20. Временная структура OFDM-сигнала
сети E-UTRAN в режиме TDD
При работе сети E-UTRAN в режиме временного дуплекса TDD временные
слоты полукадров распределяются между линиями «вверх» и «вниз» с учетом
различных типов пользовательского трафика. Временные слоты линий
«вверх» и «вниз» состоят из целого числа сигнальных символов (некоторые
из которых могут использоваться для определения времени задержки распро-
странения радиосигналов). Структура временных слотов внутри полу кадра
может изменяться от полукадра к полукадру, адаптируясь к различным про-
филям трафика и требованиям к задержкам.
В линии «вниз» полукадры содержат сигналы синхронизации и систем-
ную информацию. Значительное упрощение абонентского терминала дости-
гается за счет аналогичности структур сигналов синхронизации и системной
информации в режимах TDD и FDD.
Как видно из рис. 6.20, полукадры сети
UTRAN имеют защитный ин-
тервал только в точке переключения из линии «вниз» в линию «вверх»
(Downlink to Uplink Switching Point
нии «вверх» в линию «вниз» (Uplink to Downlink Switching Point
нет необходимости в защитном интервале благодаря синхронизации по вре
мени задержки распространения радиосигнала.
DUSP). В точке переключения из ли-
UDSP)
142
ГЛАВА 6
.е. семь или шесть OFDM-символов при
В частотной области физический уровень сети E-UTRAN состоит из час-
тотно-временных блоков PRB. Блок PRB является условной единицей ис-
пользования частотно-временного ресурса сети E-UTRAN. Частотно-вре-
менная структура блока включает в себя 12 поднесущих частот и имеет дли-
тельность одного временного слота
коротком/длинном циклическом префиксе СР (рис. 6.21). Формирование
OFDM-сигналов с заданной шириной спектра осуществляется путем стыков-
ки нескольких блоков PRB (табл. 6.8). Распределение блоков PRB между
абонентскими терминалами выполняется базовыми станциями eNB. Из
рис. 6.21 следует, что передаваемый радиосигнал в линии «вниз» определяет-
ся количеством поднесущих N в полосе канала и длительностью OFDM-сим-
волов.
слота
Временной слот линии «вниз»
ф
о
о
о
X
Блок PRB
/символов х 12 поднесущих
(короткие СР)
или
(длинные СР)
символов х 12 поднесущих
о
ф о
о
сч
Минимальный
дискретный элемент
Рис. 6.21. Частотно-временная структура блока PRB
ПОСТРОЕНИЕ И ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ РАДИОИНТЕРФЕИСА СЕТИ LTE
143
4
Таблица 6.8. Значения параметров формирования OFDM-сигналов в линии «вниз»
______________Параметр_____________
Ширина спектра сигнала, МГц________
Частотное разнесение поднесущих, кГц
Ширина спектра блока PRB, кГц______
Количество блоков PRB
1,4
Значения параметров
5,0
15
180
10,0
15,0
20,0
15 |
25
50
75
100
Для синхронизации и оценки параметров канала блок PRB содержит спе-
циальные контрольные сигнальные символы R (Reference), которые переда-
ются в первом и пятом OFDM-символе каждого временного слота при корот
ком СР (рис. 6.22) либо в первом и четвертом
ной области контрольные сигнальные символы передаются с фиксированным
частотным разносом.
при длинном СР. В частот-
Подкадр
Слот
Слот
I
О
О
к
о
CXJ
I
Рис. 6.22. Распределение контрольных сигнальных символов R
во временном слоте
При применении в сети E-UTRAN технологии MIMO контрольные сиг-
нальные символы передаются каждой антенной (рис. 6.23). Как показано на
рис. 6.23, контрольные сигнальные символы от разных антенн разнесены по
времени и частоте. Следует заметить, что каждая из антенн не излучает ника
ких сигналов в моменты времени и на частоте поднесущих передачи кон
трольных сигнальных символов другими антеннами.
144
ГЛАВА 6
OFDM-символы (время)
Антенна 1
Контрольные сигнальные
символы антенны 1
о
о
ф
о
ф
о
о
О
Антенна О
о
Контрольные сигнальные
символы антенны О
1
Неиспользуемые элементы
Рис. 6.23. Распределение контрольных сигнальных символов RO, R1
во временном слоте при технологии MIMO
6.6. Совместное функционирование радиоинтерфейсов
сети E-UTRAN и сети UTRAN/TDD. работающей
в режиме LCR
При работе сети UTRAN/TDD с низкой скоростью, т.е. в режиме LCR (Low
Chip Rate), скорость передачи элементов (чипов) равна 1,28 Мбод. Пример
кадровой (временной) структуры радиоинтерфейса сети UTRAN/TDD пока-
зан на рис. 6.24. Она состоит из кадров длительностью 10 мс, каждый из ко-
торых содержит два подкадра длительностью 5 мс. Подкадры разделены на
временные слоты (TS), которые могут быть использованы как в линии
«вверх», так и в линии «вниз». Всего в одном подкадре содержится семь вре-
менных слотов (TSO, TS1-TS6) длительностью 0,675 мс. В каждом вре-
менном слоте имеется защитный интервал для исключения межсимвольной
интерференции из-за многолучевости распространения радиоволн. Кроме то-
го, в подкадре в течение 0,275 мс передается служебная информация каналов
линий «вниз» и «вверх» (DwPTS и UpPTS соответственно). В течение подкад-
ра может произойти два переключения направления передачи данных: точка
переключения «вверх» DUSP и точка переключения «вниз» UDSP.
i
ПОСТРОЕНИЕ И ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ РАДИОИНТЕРФЕЙСА СЕТИ LTE
145
Кадр (10 мс)
Кадр i
Кадр i +1
Подкадр (5 мс)
Под кадр 1
Подкадр 2
DUSP
UDSP
TS0 |
TS1
TS2 |
TS3
TS4 |
TS6
DwPTS
GP
UpPTS
Временные слоты
TS5 |
1
т
Рис. 6.24. Кадровая структура радиоинтерфейса сети UTRAN/TDD:
GP (Guard Period) — защитный интервал
модуляции, равен 0,675 мс, что соответствует длительности вре-
Нулевой временной слот TS0 всегда назначается линии «вниз» для пере-
дачи служебной информации вещательного канала управления ВСН; первый
временной слот TS1 — линии «вверх». Таким образом, положение первой
точки переключения DUSP фиксировано. Положение второй точки переклю-
чения UDSP зависит от типа пользовательского трафика.
В радиоинтерфейсе сети UTRAN/TDD интервал времени передачи TTI
в линиях «вверх» и «вниз», в течение которого не изменяется схема кодиро-
вания и
менного слота.
Пример согласования по времени кадровых структур радиоинтерфейсов
сети UTRAN/TDD в режиме LCR с распределением временных слотов 3:3 (в
линии «вверх» и «вниз» соответственно) и сети E-UTRAN показан на
рис. 6.25. На этом рисунке учитывается, что:
- кадровая структура радиоинтерфейса сети E-UTRAN соответствует из-
начальной структуре радиоинтерфейса сети UTRAN/TDD в режиме
LCR и основана на временных слотах длительностью 0,675 мс;
- кадровая структура радиоинтерфейса сети E-UTRAN основана на вре-
менных слотах длительностью 0,5 мс и совмещена с кадровой структу-
рой радиоинтерфейса сети UTRAN/TDD.
146
ГЛАВА 6
5 мс
UTRAN/TDD-LCR
1 E-UTRAN
1П
ш
см
10 мс
5 мс
СМ
см
5 мс
in
ом
S я
ш
I
I
।
।
।
ю
ю
I
I
I
I
ю
UTRAN/
TDD-LCR
F
-4
и
и
и
*
DwPTS'/ 4 UpPTS
GP
E-UTRAN
in
z idle-символы
in
CM
ш
см
idle-блок данных
' SC-FDMA/
OFDM-символ
Время, мкс
и
и
и
Рис. 6.25. Пример согласования по времени кадровых структур
радиоинтерфейсов сети E-UTRAN и сети UTRAN/TDD в режиме LCR
с распределением временных слотов 3:3 (U:D):
линия «вверх»; D
линия «вниз»
U
Совместимость кадровых структур радиоинтерфейсов сети UTRAN/TDD
в режиме LCR и сети E-UTRAN может быть обеспечена добавлением в кадры
структуры радиоинтерфейса сети E-UTRAN символов, не используемых для
передачи информации (idle). Они требуются для определения временных за-
держек или подкадров.
Пример согласования кадровых структур радиоинтерфейсов тех же сетей
с распределением временных слотов 2:4 приведен на рис. 6.26.
147
ПОСТРОЕНИЕ И ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ РАДИОИНТЕРФЕЙСА СЕТИ LTE
I
10 мс
*
в__________5 мс
UTRAN/TDD-LCR
I
I
I
I
5 мс
! E-UTRAN
5 мс
UTRAN/TDD-LCR
о ю
10 см
ш
см
см
см
in
ю
1
D
4
I
• ч
ю
и
и
I
I
I
I
I
I
I
I
ю
ш
К
DwPTS '/
GP
E-UTRAN
'UpPTS
idle-OFDM-
/ символ
/OFDM-символ
и
и
и
10
см
in
см
ш
см
in
см
10
см
см
ш
см
ю
см
ш
см
ш
см
in
см
Время, мкс
Рис. 6.26. Пример согласования по времени кадровых структур
радиоинтерфейсов сети E-UTRAN и сети UTRAN/TDD в режиме LCR
с распределением временных слотов 2:4 (U:D):
линия «вверх»; D — линия «вниз»
U
6.7. Совместное функционирование радиоинтерфейсов
сети E-UTRAN и сети UTRAN/TDD, работающей
в режиме HCR
При работе сети UTRAN/TDD с высокой скоростью передачи
(чипов), т.е. в
3,84 Мбод. Кадры сети UTRAN/TDD в режиме HCR имеют длительность 10 мс
элементов
режиме HCR (Height Chip Rate), скорость манипуляции равна
148
ГЛАВА 6
из линии «вниз» в линию «вверх».
в
и каждый из них разделен на 15 временных слотов равной длительности
(~ 666,667 мкс). Каждый временной слот может, как и в режиме LCR, назна-
чаться для линий «вверх» и «вниз». При этом в кадре имеется только одна
точка переключения временных слотов
Длительность трех временных слотов радиоинтерфейса сети UTRAN/TDD
режиме HCR (3x666,667 мкс) соответствует длительности четырех вре-
менных слотов радиоинтерфейса сети E-UTRAN.
Пример согласования по времени кадровых структур радиоинтерфейсов
этих сетей показан на рис. 6.27. На рисунке учитывается, что:
- кадровая структура радиоинтерфейса сети E-UTRAN соответствует из-
начальной структуре радиоинтерфейса сети UTRAN/TDD в режиме
HCR и основана на временных слотах длительностью 0,01/15 с;
— кадровая структура радиоинтерфейса сети E-UTRAN основана на вре
менных слотах длительностью 0,5 мс и совмещена с кадровой структу
рой радиоинтерфейса сети UTRAN/TDD в режиме HCR.
Соотношение длительностей временных слотов для сети UTRAN/TDD-HCR
(Ту) и сети E-UTRAN (ТЕи) соответствует выражению ЗхТи = 4хТЕи =
I
i
«я*
мс.
10 МС
; UTRAN/TDD-HCR
0,667 мс
I
I
I
I
I
I
I
।
।
। E-UTRAN
I
I
I
I
।
।
।
I
I
I
I
I
I
0,5 мс
2 мс
।
।
I
Рис. 6.27. Пример согласования по времени кадровых структур
радиоинтерфейсов сети E-UTRAN и сети UTRAN/TDD в режиме HCR
с распределением временных слотов 6:9 (U:D):
линия «вверх»; D — линия «вниз»
и
I
!
I
Глава
СПЕКТРАЛЬНАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ СИСТЕМ
МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ LTE/UMTS
7.1. Определение спектральной эффективности
систем мобильной связи
показателем качества услуг.
ммв
Спектральная эффективность системы мобильной связи представляет собой
показатель, вычисляемый как отношение скорости передачи данных на 1 Гц
используемой полосы частот (бит/с/Гц). Эта величина также характеризует
скорость передачи информации в заданной полосе частот. Спектральная эф-
фективность является показателем эффективности использования частотного
ресурса и в некоторых случаях
Увеличение спектральной эффективности с развитием технологии мо
бильной связи позволяет [1]:
- снизить расходы на использование выделенного диапазона частот;
уменьшить затраты на приобретение, установку, электропитание и об
служивание базовых станций по отношению к количеству конечных
пользователей;
увеличить емкость соты, что, в свою очередь, повышает пропускную спо-
собность системы в целом и влияет на качество обслуживания конечных
пользователей, особенно в условиях города.
Однако с ростом спектральной эффективности системы мобильной связи
повышается общая стоимость компонентов системы и увеличивается вероят-
ность возникновения ошибок при передаче данных. Оптимальное соотноше-
ние между значениями указанных параметров является одним из наиболее
важных факторов для операторов и производителей оборудования.
Кроме традиционного подхода к оценке спектральной эффективности
систем мобильной связи, существуют и другие подходы к расчету этого пока-
зателя, которые учитывают не только определенный канал связи, но и систе
му в целом, например:
150
ГЛАВА 7
I
м
V/
||
1
- спектральная эффективность может рассчитываться как отношение ско-
рости передачи данных всех абонентов сети в определенной географи-
ческой области (зоне, соте) на 1 Гц полосы частот (бит/с/Гц/сота или
бит/с/Гц/зона обслуживания) [2];
- спектральная эффективность может рассчитываться как отношение мак-
симальной пропускной способности сети к ширине полосы одного час
тотного канала (бит/с/Гц).
Учитывая потребности обеспечения более высокой пропускной способно
сти и возможное увеличение доступного радиочастотного спектра для сетей
3G, разработчики системы LTE предусмотрели использование канала связи
с более широкой полосой частот, чем 5 МГц. В то же время для обеспечения
большей гибкости (масштабируемости) системы LTE (Release 8) в стандарте
предусмотрена ширина полосы частот как более, так и менее 5 МГц (1,4; 3; 5;
10; 15; 20 МГц).
Основными задачами, стоящими перед разработчиками системы LTE, яв-
ляются: значительное повышение спектральной эффективности (доведение ее
до 5 бит/с/Гц), увеличение пропускной способности по прямому каналу (ли-
нии «вниз») до 100 Мбит/с при ширине полосы частот 20 МГц и до 50 Мбит/с
по обратному каналу (линии «вверх»), а также сокращение задержки переда-
чи пакетов данных до 10 мс по сравнению с 80 мс в сетях UMTS/HSDPA (Re-
lease 5) и упрощение архитектуры сети.
7.2. Спектральная эффективность систем UMTS
I
i
Системы UMTS на основе Release 99. Первые сети UMTS в Европе были
построены в 2000 г. на основе оборудования, разработанного согласно Re-
lease 99. Сеть радиодоступа UTRAN (Release 99) использует коммутацию ка-
налов, применяемую ранее в сетях GSM для голосовой связи, и коммутацию
пакетов для сети GPRS при доступе в Интернет. Сеть UTRAN имела радио-
интерфейс, основанный на технологии W-CDMA, который позволял сети ра-
ботать как с временным разделением каналов (TDD), так и с частотным
(FDD).
В сетях UMTS, созданных на основе оборудования Release 99, скорость
передачи данных достигала 2 Мбит/с для стационарных абонентов (скорость
передачи была ограничена 384 кбит/с для подвижных абонентов) при ширине
полосы частот 5 МГц для каждого канала связи. Таким образом, спектральная
эффективность сетей UMTS (Release 99), приведенная к ширине полосы ка-
нала связи, составляла 0,4 бит/с/Гц. Спектральная эффективность этих же се-
тей UMTS при использовании отношения скорости передачи данных всех
СПЕКТРАЛЬНАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ СИСТЕМ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ LTE/UMTS
151
абонентов сети в определенной географической области (соте) на 1 Гц поло
сы частот составляет 0,5 бит/с/Гц/сота [2] (табл. 7.1).
Таблица 7.1. Значения показателей спектральной эффективности в сетях UMTS/LTE
Версия стандарта
UMTS/LTE
Ширина
полосы
частот, МГц
Спектральная эффективность, бит/с/Гц
в линии «вниз»
в линии «вверх»
Спектральная
эффективность,
бит/с/Г ц/сота
Release 99
0,4
0,5
Release 5
2,16
Release 6
1,15
1,8...2,88
Release 7
2x5
2,8...4,2
1,15
Release 8 (LTE)
20
-
-
SIP) для поддержки мультимедийных услуг в
HSDPA).
Системы UMTS на основе Release 4. Разработка Release 4 была заверше-
на в марте 2001 г. Эта версия системы UMTS позволила предоставлять IP-ус-
луги, многократно используя ресурсы сети. В Release 4 не предусматривалось
улучшение спектральной эффективности системы UMTS по сравнению с сис-
темой UMTS Release 99.
Системы UMTS на основе Release 5. Разработка Release 5 была заверше-
на в июне 2002 г. Основными нововведениями стали:
- подсистема IMS, использующая протоколы инициализации сессии (Ses-
sion Initiation Protocol
режиме реального времени;
- новый режим высокоскоростного пакетного доступа в линии «вниз»
(High Speed Downlink Packet Access
Режим HSDPA обеспечил увеличение максимальной пропускной способ-
ности сети до 10,8 Мбит/с (и до 20 Мбит/с при использовании технологии
MIMO) на канал с шириной полосы частот 5 МГц. Спектральная эффектив-
ность сети UMTS в линии «вниз» при использовании оборудования Release 5
составила 2,16 бит/с/Гц. Значение другого показателя спектральной эффек-
тивности сети лежит в диапазоне 1,8. ..2,88 бит/с/Гц/сота (см. табл. 7.1).
Системы UMTS на основе Release 6. Работа над Release 6 была заверше-
на в декабре 2004 г. Основными нововведениями стали |3J:
- режим мультимедийного вещания (Multimedia Broadcast Multicast Ser-
vice — MBMS);
- режим высокоскоростного пакетного доступа в линии «вверх» (High
Speed Uplink Packet Access
HSUPA).
152
ГЛАВА 7
II
I ] (
I
на 50%, что дало возможность сократить
I
!
I
NFC), обеспечивающей проведение платежей с помощью
Режим HSUPA позволил увеличить общую абонентскую емкость сети на
80% и пропускную способность
время задержки вызова пользователя в режиме пакетной коммутации на 50%.
При этом режиме максимальная пропускная способность сети UMTS увели-
чилась до 5,76 Мбит/с на канал с шириной полосы частот 5 МГц. Спектраль-
ная эффективность сети UMTS при использовании оборудования на базе Re-
lease 6 составляет в линии «вниз» 2,16 бит/с/Гц, в линии «вверх» —
1,15 бит/с/Гц (см. табл. 7.1).
Системы UMTS на основе Release 7. Разработка Release 7 завершена в
июле 2007 г. Основные достижения Release 7:
- сокращение времени задержки передачи пакетов данных (latency);
- повышение качества услуг;
- усовершенствование системной реализации услуг (приложений), пре-
доставляемых в режиме реального времени (VoIP и др.);
- усовершенствование технологии беспроводной связи с использованием
электромагнитного взаимодействия в ближнем поле (Near Field Commu-
nications
мобильных телефонов;
введение усовершенствованной технологии высокоскоростной пакетной
передачи данных (High Speed Packet Access Evolution
Release 7 установил возможность использования каналов с шириной по
лосы частот 2x5 МГц [3]. Максимальная пропускная способность для прямо
го канала составляет от 28 до 42 Мбит/с, а для обратного
Спектральная эффективность сети UMTS, рассчитанная для прямого канала,
равна 4,2 бит/с/Гц, а спектральная эффективность для обратного канала со-
ставляет те же 1,15 бит/с/Гц, как и в UMTS Release 6 (см. табл. 7.1).
Система LTE на основе Release 8. Одно из основных отличий системы
LTE заключается в принципиально новом радиоинтерфейсе с полностью из-
мененным способом модуляции сигнала по сравнению с радиоинтерфейсом
W-CDMA. В системе LTE для прямого канала используется радиоинтерфейс
с технологией OFDMA, а для обратного канала
Основная задача, поставленная перед разработчиками сети LTE, состоит в
значительном повышении спектральной эффективности до 5 бит/с/Гц для
прямого канала (при пропускной способности 100 Мбит/с и ширине полосы
частот 20 МГц) и до 2,5 бит/с/Гц для обратного канала (при пропускной спо-
собности 50 Мбит/с и ширине полосы частот 20 МГц)
Анализ данных табл. 7.1 показывает, что технология HSDPA (Release 5)
по сравнению с технологией W-CDMA (Release 99) увеличивает пропускную
способность сети UMTS почти в три раза. Использование в антенных MIMO-
системах методов пространственно-временной обработки сигналов по крите-
HSPA+).
шал
11,5 Мбит/с.
с технологией SC-FDMA [4].
см. табл. 7.1.
V*
н
i
СПЕКТРАЛЬНАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ СИСТЕМ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ LTE/UMTS
153
рию минимума среднеквадратической ошибки (Minimum Mean Square Error —
MMSE) позволит в дальнейшем увеличить емкость сети UMTS приблизи-
тельно на 20%. Метод разнесенной обработки сигналов (Mobile Receive Di-
versity — MRxD) позволит увеличить абонентскую емкость сети UMTS еще
на 50%. Достоинством методов MMSE и MRxD является то, что они могут
применяться совместно, что приводит к удвоению спектральной эффективно-
сти систем UMTS/HSDPA. Технология LTE также позволит увеличить спек-
тральную эффективность сети еще в
эффективностью сетей UMTS, основанных на технологии HSPA (Release 6).
Таким образом, спектральная эффективность сети UMTS (Release 99) в поло-
се частот 5 МГц составит 10% от спектральной эффективности сети LTE (Re-
lease 8) [2].
раза по сравнению со спектральной
7.3. Сравнительный анализ спектральной эффективности
систем LTE/UMTS и других систем мобильной связи
и широкополосного доступа
Для проведения корректного сравнительного анализа спектральной эффек-
тивности систем мобильной связи необходимо учесть, что наборы парамет-
ров по умолчанию (диапазон частот, ширина полосы частот, разнос сот и т.д.)
сравниваемых систем должны быть более или менее соизмеримыми. Такой
подход обуславливается тем, что при изменении (увеличении) ширины поло-
сы частот изменяются и предельные теоретические показатели Шенона по
скорости передачи информации в линиях связи*. Например, при использова-
нии для передачи данных полосы частот 10 МГц расчетное значение пропу-
скной способности сети выше, чем при полосе 5 МГц.
В настоящее время наиболее интересным представляется сравнительный
анализ спектральной эффективности систем связи, построенных на базе сле-
дующих стандартов для радиотехнологий, разработанных 3GPP/3GPP2, ETSI,
IEEE [5, 6]:
- Evolved UTRAN (LTE) (3GPP/ETSI);
- CDMA-EV-DO (3GPP2);
- 802.16a-802.16.m (IEEE);
- 802.20 (IEEE);
- 802.11 (IEEE).
*
— В log 2 1
где
- пропускная способность канала, бит/с; В - ширина
N
полосы частот, Гц.
154
ГЛАВА 7
со скоростью
и
состоит в способности сис-
Технология Wi-Fi (802.11.x) рассматривается телекоммуникационным со-
обществом в большей степени как дополнительная сеть доступа для сетей
фиксированной и мобильной связи. Однако данные по этой технологии будут
также приведены ниже.
Стандарты семейства CDMA-EV-DO.
Стандарт CDMA-EV-DO (Release О) позволяет получать информацию по
прямому каналу со скоростью 2,4 Мбит/с, а по обратному
153 кбит/с. При этом спектральная эффективность сети составит 1,9 и
0,12 бит/с/Гц для прямого и обратного каналов соответственно.
Стандарт CDMA-EV-DO (Revision А) позволяет операторам предостав-
лять усовершенствованные мультимедиа услуги (включающие передачу го-
лоса, данных и вещание) посредством IP-сетей. Ширина полосы частот кана-
ла в сетях, работающих на основе стандарта Revision А, составляет 1,25 МГц,
как и в сетях, работающих на основе стандарта cdma2000. Скорость передачи
информации по прямому и обратному каналу равна 3,1 и 1,8 Мбит/с соответ-
ственно. При этом спектральная эффективность сети равна 2,48
1,44 бит/с/Гц для прямого и обратного канала соответственно.
Стандарт CDMA-EV-DO (Revision В) является эволюционным продолже-
нием предыдущей версии. Новшество Revision
темы агрегировать сразу несколько каналов, используемых в Revision А. Так,
в полосе частот 20 МГц можно использовать до 15 каналов по 1,25 МГц каж-
дый. Это позволяет увеличить пропускную способность прямого и обратного
каналов сети стандарта CDMA-EV-DO до 46,5 и 27 Мбит/с соответственно.
При использовании модуляции 64QAM пропускная способность прямых ка-
налов с шириной полосы частот 1,4; 5 и 20 МГц составит соответственно 4,9;
14,7 и 73,5 Мбит/с.
Стандарт CDMA-EV-DO (Revision С) находится на стадии разработки.
Задачи, поставленные перед разработчиками Revision С, заключаются в уве-
личении пропускной способности с 73,5 до 200 Мбит/с.
В табл. 7.2 приведены данные по спектральной эффективности сетей
стандарта CDMA-EV-DO.
Таблица 7.2. Значения спектральной эффективности сетей CDMA-EV-DO
Версия стандарта
CDMA-EV-DO
Release 0
Revision А
Ширина полосы
частот, МГ ц
1,25 ~~
1,25
1,25
Спектральная эффективность, бит/с/Гц
в линии «вниз»
в линии «вверх»
Revision В
20
1,9
2,48
3,92
2,94
2,3...3,67
0,12
1,44
1,35
СПЕКТРАЛЬНАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ СИСТЕМ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ LTE/UMTS
155
основу стандарта положена сото
18, 36, 48
12 и 24 Мбит/с и пять необязательных:
отличие от базового стандарта, ориентированного на диапа-
DSSS) и
FHSS) заключается в том, что технология OFDM предполагает
Стандарты семейства IEEE 802.11 (Wi-Fi), 802.16 (WiMAX).
Стандарт IEEE 802.11, разработка которого была завершена в 1999 г.
является базовым и определяет протоколы, необходимые для организации
беспроводных локальных сетей (WLAN).
вая архитектура построения сети. Для обеспечения перехода мобильных ра-
бочих станций из зоны действия одной точки доступа в зону действия другой
в многосотовых сетях предусмотрены специальные процедуры сканирования
(активного и пассивного прослушивания эфира) и присоединения абонентов
сети, однако строгих требований по реализации роуминга стандарт IEEE
802.11 не предусматривает.
Стандарт 802.11а является наиболее «широкополосным» из семейства
стандартов IEEE 802.11, предусматривая скорость передачи данных до
54 Мбит/с (редакцией стандарта, утвержденной в 1999 г., определены три
обязательные скорости:
и 54 Мбит/с).
зон 2,4 ГГц, спецификациями IEEE 802.11а предусмотрена работа в диапазо-
не 5 ГГц. В качестве технологии модуляции сигнала выбрана модуляция, ос-
нованная на ортогональном частотном разделении сигналов (OFDM). Наибо-
лее существенное различие между этой технологией и радиотехнологиями
прямого расширения спектра (Direct Sequence Spread Spectrum
расширения спектра за счет перестройки частоты (Frequency Hopping Spread
Spectrum
параллельную передачу полезного сигнала одновременно по нескольким час-
тотным каналам, в то время как при технологиях DSSS и FHSS сигналы пере-
даются последовательно. В результате повышается пропускная способность
канала и качество сигнала.
Стандарт IEEE 802.11b позволяет получать высокую скорость передачи
данных (до 11 Мбит/с), практически эквивалентную пропускной способности
обычных проводных линий связи Ethernet, а также ориентирован на «освоен-
ный» диапазон частот 2,4 ГГц (ISM). Этот стандарт завоевал наибольшую по-
пулярность у производителей оборудования для беспроводных сетей.
Стандарт IEEE 802.11g представляет собой развитие стандарта 802.11b и
позволяет повысить скорость передачи данных в беспроводных широкопо-
лосных линиях связи до 22 Мбит/с (а возможно, и выше) благодаря использо-
ванию более эффективной технологии модуляции сигнала OFDM. Стандарт
802.11g предусматривает скорость передачи данных до 54 Мбит/с.
Стандарт IEEE 802.16а учитывает тонкости распределения спектра в по-
лосе частот 10...66 ГГц. Он определяет три режима физического уровня со-
единений. Предусмотрен режим с одной несущей для специальных нужд, но
дополнительно используется модуляция OFDM.
156
ГЛАВА 7
Цель разработки стандарта IEEE 802.20 схожа с целью разработки стандар-
та IEEE 802.1бе, призванного решить проблему мобильности в сетях WiMAX
на уровне пикосот и фемтосот.
Таблица 7.3 содержит данные по спектральной эффективности сетей стан-
дартов IEEE 802.11 и IEEE 802.16 [7].
Таблица 7.3. Значения спектральной эффективности сетей
беспроводного широкополосного доступа
Версия
стандарта
Ширина полосы
частот, МГ ц
Спектральная эффективность, бит/с/Гц
в линии «вниз»
в линии «вверх»
802.11а
802.11b
802.11 g
802.16а
20
20
20
20
0,55
802.1 бе
10
до 3,75
ДО 3,1
до 3,1
ДО 2,28
ДО 2,3
802.16d
На рис. 7.1-7.3 приведены диаграммы спектральной эффективности трех
различных систем мобильной связи и систем беспроводного широкополосно-
го доступа, использующих каналы с шириной полосы частот 5, 10 и 20 МГц.
Анализ данных рис. 7.1-7.3 позволяет сделать вывод о том, что стандарты
LTE (Release 8) позволят снизить стоимость передачи данных и существенно
расширить рынок сетей 3G за счет появления дополнительных конкурентных
преимуществ по сравнению со стандартами IEEE 802.1 бе. Отметим, что вне-
дрение технологии MIMO в сетях 3G потенциально может увеличить общую
информационную нагрузку пропорционально количеству приемо-передаю-
щих антенн.
При определении путей технического усовершенствования сетей мобиль-
ной и беспроводной связи необходимо отметить, что физический уровень се-
тей HSDPA, HSUPA, IxEV-DO, 2xEV-DO, IEEE 802.1 бе, 802.16d уже доста-
точно оптимизирован, показатели эффективности работы систем на физиче-
ском уровне близки к предельным теоретическим показателям Шеннона по
скорости передачи информации в линиях связи. Поэтому при всех технологи-
ях можно получить более или менее сопоставимые параметры работы физи-
ческих уровней систем.
1
V
СПЕКТРАЛЬНАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ СИСТЕМ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ LTE/UMTS
157
Спектральная
эффективность,
бит/с/Г ц
3,5-т------
2,5
2
1,5
1
UMTS
(Releases 5,6)
CDMA-EV-DO
(Rev.B)
802.16е
Технологии
Рис. 7.1. Спектральная эффективность систем
с шириной полосы канала 5МГц [7]
Спектральная
эффективность,
бит/с/Г ц
4,5”]------
3,5
2,5
2
*
1,5
1
АААААмАА
ПААМААМААМ
АААА
МАААА
ЙМ
ЙЛЛЙААААА
0,5
UMTS
(Release 7)
J ехнологии
WVW
.г
802. 16е
Рис. 7.2. Спектральная эффективность систем
с шириной полосы канала 10 МГц [7]
I
А
А
*
ГЛАВА 7
I
158
Спектральная
эффективность,
бит/с/Гц
5
4
2
1
о
LTE
CDMA-EV-DO
(Rev.B)
Технологии
802.16е
Рис. 7.3. Спектральная эффективность систем
с шириной полосы канала 20 МГц [7]
W
Таким образом, развитие системы UMTS было и остается направленным
не только на расширение спектра услуг и возможных приложений, но и на су-
щественное технологическое усовершенствование, связанное с необходимо-
стью повышения спектральной эффективности системы из-за ограниченности
участка спектра, выделенного в диапазоне 2-3 ГГц для развития сетей мо-
бильной связи третьего и четвертого поколения.
Сравнение мобильных и беспроводных систем связи целесообразнее осу-
ществлять на базе большего числа системных параметров, включающих не
только спектральную эффективность, но и доступность сети, качество пре-
доставляемых услуг, стоимость инфраструктуры, роуминг и параметры тер-
минального оборудования.
1
!
Глава
ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ MIMO
8.1. Возможности технологии MIMO
множественный выход) позволя-
о
Технология MIMO (множественный вход
ет значительно увеличить помехоустойчивость каналов связи, т.е. уменьшить
относительное число битов, принятых с ошибкой, без уменьшения скорости
передачи данных (например, из-за введения информационной избыточности
помехоустойчивыми кодами, введения обратных связи HARQ) в условиях
многолучевого распространения сигналов. Достоинства технологии MIMO
связаны с использованием нескольких антенн [4, 5].
Технологию MIMO можно еще считать не технологией, а методом форми-
рования канала связи с несколькими антеннами. Обозначение MIMO обобща-
ет целый ряд технологий:
использование «интеллектуальных» антенн (intelligent antennas), позво-
ляющих формировать узкую направленность передачи данных (лучи),
устранять мешающие воздействия помех за счет их компенсации в при-
емном устройстве; эта технология дает возможность как повысить поме-
хоустойчивость канала связи, так и увеличить эффективность использо-
вания спектра за счет передачи данных в параллельных лучах;
использование пространственно-временного кодирования (Space-Time
Coding — STC);
- использование поляризационного разделения каналов, поляризационной
обработки сигналов.
Все разновидности технологии MIMO направлены на достижение одной
цели — увеличение пиковой скорости передачи данных в сетях связи за счет
улучшения помехоустойчивости. Физический смысл возможности увеличения
скорости передачи данных можно пояснить с помощью формулы Шеннона.
Для однолучевого канала SISO (Single Input Single Output) справедливо
выражение
kJ>
KJ
к*
SISO
fg iog2(i+s/w)
(8.1)
160
ГЛАВА 8
I
I
I
I
I
I
где/g — ширина спектра сигнала; SIN — отношение сигнал/шум
ковая скорость передачи данных при заданных fg и S/N.
Дальнейшее увеличение скорости передачи данных возможно за счет уве-
личения ширины спектра сигнала, увеличения отношения сигнал/шум, а так-
же использования многопозиционных сигналов.
При использовании технологии MIMO пиковая скорость передачи данных
определяется выражением
Q1IMO ~
Здесь параметр М зависит от конфигурации MIMO: Л/=тш{Мпрд,
где Мпрд — число передающих антенн; Л7пр — число приемных антенн.
Например, система связи с антенными системами, у которой Л/прд = 2
3 (конфигурация 2x3) или Л7прд = 2, Л/пр
ширина спектра сигнала; S/N
SISO
пи-
Mfg log2 (1 + S / А).
число передающих антенн; Мпр
1
I
1
i
I
I
I
I
I
(8.2)
/^ПР } ,
= 4 (конфигурация 2x4), эквива-
= 2, М
^^пР
лентна системе связи с двумя пространственными потоками сигналов. Таким
образом, М = 2.
Скорость передачи данных при технологии MIMO линейно увеличивается
с увеличением числа антенн.
Для несимметричных антенных конфигураций MIMO (например, 1x2 или
2x1) скорость передачи данных Сирд/пр имеет логарифмическую зависимость:
М(5/А)).
прд/пр
= fg log2
(8.3)
8.2. Принцип пространственно-временного кодирования
Наиболее широкое распространение получила технология MIMO на основе про-
странственно-временного кодирования STC [1-3], которая вошла в стандарты
3GPP для сетей мобильной связи (Releases 7. 8). Кроме того, эта технология ис-
пользуется в сетях стандартов не-ЗСРР, например в сетях беспроводного широ-
кополосного доступа IEEE (Wi-Fi
Упрощенная схема, поясняющая алгоритм пространственно-временного
кодирования STC, приведена на рис. 8.1. На этом рисунке показана передача
данных двумя антеннами.
802.1 In, WiMAX
802.16-2004 и 802.1 бе).
010110
<
Передатчик
010
010
Приемник
010110
110
110
Рис. 8.1. Упрощенная схема алгоритма STC
ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ MIMO
161
Системы связи, работающие не по технологии MIMO, как правило, исполь-
зуют частотный метод разделения каналов.
основанные на технологии MIMO с STC, имеют множество каналов связи, ра
ботающих на одной частоте. Основная задача технологии MIMO с STC
деление и выравнивание (эквалайзинг) сигналов различных каналов. В этом
случае модель линии связи (распространения радиосигнала) представляет со-
бой (ихи)-матрицу Н, элементами которой являются комплексные коэффици-
енты передачи (фединги) каналов (элементы главной диагонали ha называют-
ся прямыми коэффициентами, остальные h
передающей антенны обозначается символом d, приемной
вектора nxl, где п
мы связи, работающей по технологии MIMO с STC, имеет вид
г — Hd 4~ п,
где п
Схема формирования физических каналов сети согласно технологии
MIMO показана на рис. 8.2.
отличие от них системы связи
раз
косвенными). Вектор сигнала
г (размерность
число приемных антенн). Уравнение наблюдения систе-
•
У
(8.4)
(их!)-вектор аддитивных шумов.
11
h
П ростра нствен по-
временной
кодер
^пр1
Ъ12
• h
шпрд/
21
h
h
РД
пр прд
2
h
2
Пространственно-
временной
декодер
d
Mr\p,
1
d
H
Рис. 8.2. Схема формирования физических каналов сети
согласно технологии MIMO
Знание матрицы Н необходимо для алгоритма обработки сигналов на при-
емной стороне. Комплексные коэффициенты передачи пространственных ка-
налов (фединги) в матрице Н определяются с помощью передачи обучающей
последовательности, заранее известной на приемной стороне. Измеренные на
приемной стороне фединги каналов могут пересылаться передающему уст-
ройству для использования при кодировании, что дополнительно повышает
эффективность технологии MIMO с STC.
162
ГЛАВА 8
Принцип пространственно-временного кодирования сигналов двумя
теннами показан на рис. 8.3, где d2 — _
сигналы
сигналов называется пространственно-временном блоком Аламоути.
ан-
*
комплексные сигналы; d\ , d2
комплексно сопряженные с сигналами dl9 d2. Матрица полученных
I
I
I
Пространство
I
d
1
d2]
d
1
d„
2
Время
Рис. 8.3. Принцип кодирования сигнала двумя антеннами
I
Принцип кодирования блока Аламоути состоит в том, что подлежащая
передаче последовательность комплексных сигналов разбивается на пары
(четные и нечетные) d\ и d2. Для их передачи требуются две антенны и два
временных интервала. В первом временном интервале излучаются сигналы d\
и d2, во втором
лов можно пояснить следующими выражениями:
Л,
А-
т jb,,
♦
d2*, . Физическую сущность формирования таких сигна
I
I
г
t
I
I
।
(8.5)
2
*
где а,-, Ь, -
2
а\ - Л,
- соответственно действительная и мнимая составляющая i-ro ком-
плексного сигнала.
Анализ выражения (8.5) показывает:
- если в первый момент времени сигналы синфазны, то во второй момент
времени они противофазны (и наоборот);
- если в первый момент времени сигналы ортогональны, то во второй мо-
мент времени они также ортогональны (с той лишь разницей, что опере-
жение фазы излучения будет поочередно возникать то на первой, то на
второй антенне).
Так как направление излучения двухантенной системы зависит от соотно-
шения фаз сигналов на ее антеннах (элементах), то направления суммарного
излучения пар сигналов в разные моменты времени будут различаться
(рис. 8.4). Это свойство может улучшить прохождение сигнала при сложных
условиях распространения в отсутствии прямой видимости. Прямая види-
мость определяется отсутствием препятствий для распространения в про-
странственных областях (зонах Френеля).
ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ MIMO
163
таком случае говорят о технологии MISO (Multiple
%-z
2
(8.6)
*
п
(8.7)
di =
2
1
(8.8)
2
2
Анализ выражения (8.8) показывает, что энергия сигнала увеличивается
пропорционально квадрату модулей федингов канала. Увеличение энергии
Г] = hidl + h2d
Г2 ~ “^1^2 + ^2^1
Физическую сущность повышения помехоустойчивости при использова-
нии технологии MISO можно пояснить, подставив (8.6) в (8.7). Опуская адди-
тивные шумы канала связи, получаем:
сигналы на входе приемной антенны в первый и второй моменты
комплексные коэффициенты передачи ка-
где г 1, г2
времени соответственно; Ль /г2
нала.
В приемном устройстве на основе принятых сигналов г\ и г2 получают две
линейные комбинации:
Рис. 8.4. Направления суммарного излучения
двухэлементной системы (X — длина волны):
а — синфазная запитка излучателей; б — противофазная запитка излучателя
Для приема сигнала, кодированного блоком Аламоути (см. рис. 8.3), дос
таточно одной антенны.
Input Single Output), являющейся подклассом технологии MIMO. Сигнал на
входе приемной антенны
и,.
164
ГЛАВА 8
позволяет увеличить скорость передачи данных в канале (согласно теореме
Шеннона).
Выражения (8.6) и (8.7) удобно записать в векторно-матричной форме:
4
1
*
2
*
**
d
1
= Hd
(8.9)
матрица, состоящая из комплексных федингов канала, для которой
где Н
справедливо выражение
Н тН = (|й1
2
2
(8.10)
где h
сумма квадратов модулей всех федингов канала; I
единичная
матрица.
На основании выражений (8.9) и (8.10) можно записать (умножив выраже
ние (8.9) слева на матрицу Н*т)
d = Н*тг.
(8.11)
Схема преобразования сигналов при пространственно-временном кодиро
вании согласно (8.11) приведена на рис. 8.5.
Передающее устройство базовой станции
cL -d
1
2
I
I
I
I
Источник
информации
dv d
Пространственно-
временной кодер
dn, d
Приемное устройство абонентского терминала
Получатель
информации
dvd.
Матричный
преобразователь Н*т
Фединги каналов
Рис. 8.5. Схема преобразования сигналов при пространственно-временном
кодировании согласно (8.11)
2
2
1
I
2
165
ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ MIMO
Выражение (8.11) представляет собой векторно-матричную запись выра-
жения (8.8). Удобство использования векторно-матричных выражений заклю-
чается в том, что их вид не зависит от числа приемо-передающих антенн.
Пространственно-временное кодирование определяет порядок формиро-
вания передаваемых сигналов для различного числа приемо-передающих ан-
тенн. Далее рассмотрим порядок формирования сигналов для двух (на основе
примера рис. 8.5), трех и четырех антенн.
Для основанной на технологии MIMO системы связи с двумя передающи
ми антеннами (А] и Аг) и двумя (одной) приемными антеннами порядок фор
мирования имеет вид:
•и®
1
*2
*
1
d
(8.12)
2
2
Для системы с тремя передающими антеннами порядок формирования
сигналов имеет вид
*
1
d
1
2
2
2
1
3
3
4
—d
(
cL
г*
!*
*
3
*
4
*
1
J*
а2
(8.13)
2
*
1
*
1
2
Для системы с четырьмя передающими антеннами порядок формирования
сигналов имеет вид
-d
а1
d2
d*
ч:
Г
12
1
Г
г4
*
3
*
3
*
2
1
-d
(8.14)
Из рассмотренных
скорость передачи сигналов, равная 1 (два сигнала сЦ и d2 передаются за два
интервала времени), соответствует системе с двумя передающими антеннами.
Для вариантов с тремя и четырьмя передающими антеннами символьная ско-
рость передачи сигналов равна 1/2 (четыре сигнала d\-d^ передаются за во-
семь интервалов времени).
Приведем выражения для матрицы Н комплексных федингов канала, ко-
торые необходимо использовать в приемном устройстве для рассмотренных
схем формирования сигналов (8.13) и (8.14).
выражении
следует
что максимальная символьная
i
i
з
4
*
з
*
2
2
з
*
4
3
1
2
1
3
2
1
d
*
2
1
I
166
ГЛАВА 8
Для трех передающих антенн
Г/г. /1, /г, 0 1
(8.15)
л.
Для четырех передающих антенн
h4 1
hl
~hi
/г4‘
(8.16)
-h.
h2
Сравнивая матрицы (8.15) и (8.16), можно сделать вывод о том
ма связи на основе технологии MIMO с STC, имеющая три передающие ан-
тенны, для которой /?4
системы с четырьмя передающими антеннами.
И в том и в другом случае (8х1)-вектор г имеет следующий вид:
что систе-
О, представляет собой усеченный вариант этой же
V/
н =
Н =
О
О
к
- *
*
о
h
к
О
*
о
h
*
*
h
*
К
*
о
о
h
♦
*
*
4
*
4
к
h
*
*
з
2
2
3
1
(8.17)
I
Степень выигрыша в помехозащищенности при увеличении числа антенн
системы связи на основе технологии MIMO с STC определяется выражением
м
2
h
d = h = d
т
(8.18)
m=l
I
которое показывает, что мощность сигнала на выходе приемника системы
связи на основе технологии MIMO с STC равна сумме мощностей, поступаю-
щих в приемник от всех передающих антенн. Таким образом, при равных фе-
дингах каналов выигрыш в помехозащищенности пропорционален числу ан-
тени.
II
ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ MIMO
167
передающих и Nnp приемных антенн (при
Nnp), приведена на рис. 8.6. В соответствии с этой схемой поток после-
KZ
Обобщенная структурная схема системы связи, основанной на техноло-
гии MIMO с STC и имеющей NnDn
1¥прд
довательных информационных сигналов с помощью демультиплексора раз-
бивается на ?/Прд параллельных подпотоков. Каждый подпоток кодируется
пространственно-временным кодом и после модуляции излучается в про-
странство соответствующей антенной. Следует отметить, что все ?/прд парал-
лельных подпотоков излучаются одновременно (синхронно) в одной и той же
полосе частот.
Передающее устройство базовой станции
Кодер
1
Источник
информации
Последовательно-
параллельный
демультиплексор
Кодер
N
прд
STC
Приемное устройство абонентского терминала
Демодулятор
Получатель
информации
Пространственно-
временной
декодер
Демодулятор
Рис. 8.6. Обобщенная структурная схема системы связи
основанной на технологии MIMO с STC
N
пр
Излученные Мфд
на входе каждой из Nnp приемных антенн. Сигнал на входе каждой из прием-
ных антенн представляет собой смесь Д^прд сигналов, умноженных на ком-
плексные передаточные функции соответствующих передающих антенн и ка-
нала связи. Другими словами, вектор принятых сигналов представляет собой
произведение матрицы канала на вектор излученных сигналов. Матрица ка-
нала оценивается по соответствующей методике и считается известной на
приемной стороне. Далее в приемнике решается задача разделения и оценки
излученных N}
уравнений с Nr
подпотоков создают суммарные сигналы (наблюдения)
Прд
прд
сигналов. Для этого необходимо решить систему из Nnp
неизвестными.
9
1
168
ГЛАВА 8
8.3. Алгоритмы обработки MIMO-сигналов
на приемной стороне
BLAST) разработан лабораторией Bell-Labs и имеет
Алгоритм обработки MIMO-сигналов на приемной стороне (Bell Laboratories
Layered Space-Time
модификации: D-BLAST, V-BLAST. Этот алгоритм используется лишь в тех
случаях, когда число передающих антенн не превышает числа приемных.
Алгоритм D-BLAST позволяет достигнуть большей скорости передачи
данных, чем алгоритм V-BLAST, однако более сложен в реализации. С уче-
том того, что потери в скорости при использовании алгоритма V-BLAST не-
значительны, большинство производителей оборудования идет по пути упро-
щения реализации.
Для пояснения алгоритма BLAST примем следующие обозначения. Пола-
гаем, что (Апрх1)-вектор принятых сигналов на входе приемника определяет-
ся выражением
(8.19)
где d(t)
ностью (М1рхАпрд); n(t)
корреляционной матрицей вида
вектор размерностью (А^Прдх1); Н
матрица канала связи размер-
вектор аддитивных шумов размерностью (Vnpxl) с
V/
пн
п TVnpxJVnp ’
(8.20)
2
п
где
=М)/2 представляет собой дисперсию (спектральную плотность) шума.
Полагая, что передача данных происходит 7УПрд независимыми подпотока-
ми равной мощности, получаем ковариационную матрицу вектора d:
dd ~
d Л/прдхМзрд
средняя мощность сигнала, излучаемого одной антенной. Она свя-
(8.21)
где
зана с суммарной излучаемой мощностью Р следующим соотношением:
^=Р'^ЛРД.
Введем понятие вектора ошибки, который определяется как разность ме-
жду переданным вектором сигнала d(/) и его оценкой:
MMSE), основанный
e(z) = d(r) -d(z). (8.22)
Одним из критериев оптимального приема сигналов является критерий
минимизации ошибки (Minimum Mean Squared Error
на линейном детектировании по критерию минимума среднеквадратической
ошибки (СКО) (8.22). В соответствии с этим методом для получения опти-
169
ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ MIMO
мальной оценки вектора d следует наблюдение r(f) пропустить через MMSE-
фильтр, определяемый матрицей
G=H HTH + ocI
МгодхМфд
-i-i
= HQ
(8.23)
где а
вещественный весовой коэффициент, а = N
прд
э
п
Выражение (8.23) можно упростить:
G = H НТН
-i-i
(8-24)
V
переданных символов (векто-
пРД итераций. Каждая итерация выполняется за три
Выражение (8.24) называется псевдоинверсией матрицы Н и отличается
от (8.23) отсутствием диагональной матрицы ос1^прдхЛ, . Такое упрощение
алгоритма приводит к увеличению шумов на выходе приемного устройства,
особенно если матрица Н Н является плохо обусловленной. Поэтому исполь-
зование ненулевых значений ос более предпочтительно, даже если точное
значение спектральной плотности шума неизвестно.
В алгоритме V-BLAST детектирование Nnp4
pa d(/)) производится за
шага.
Шаг /. Определение оценки вектора d(0 с использованием MMSE-фильтра:
(8.25)
Шаг 2. Оценка составляющей вектора d(r), для которой отношение сиг-
нал/шум является наибольшим. Номер этой составляющей определяется но-
мером наименьшего диагонального элемента матрицы Q (8.23) при использо-
вании MMSE-фильтра или номером столбца с наименьшей нормой при псев-
доинверсии (8.24). Обозначим этот номер р\ и найдем оценку составляющей
dpi вектора d(t):
(8.26)
В (8.26) через Рг[х] обозначена операция выбора сигнала, который наибо-
лее близок к х в сигнально-кодовой конструкции.
Шаг 3. Модификация вектора г(7) и матрицы канала Н. Из вектора удаля-
ется результат воздействия символа dp\:
*2
Здесь
(8.27)
столбец с номером pl матрицы Н. Матрица канала Н моди-
фицируется удалением из нее столбца с номером pl (Н^1:>).
Шаги 1-3 повторяются 7Упрд
рЗ, •••,рА^прд«.
раз и далее вычисляются компоненты р2
ПРИМЕНЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ MIMO
В СЕТИ UTRAN
Рассмотрим реализацию технологии MIMO в сети UTRAN, использующей
технологию высокоскоростной передачи данных HSPA [1-4]. Техническими
спецификациями 3GPP (Release 7) предусмотрено несколько вариантов (алго
ритмов) применения технологии MIMO в сетях UTRAN. Эти варианты харак
теризуются:
максимальной конфигурацией антенной системы 4x4;
использованием алгоритмов пространственно-временного кодирования;
управлением прямым каналом передачи данных с помощью индикатора
качества канала (CQI), передаваемого в обратном канале.
Приведем описание основных из этих алгоритмов.
ммам»
9.1. Алгоритм параллельной передачи широкополосных
сигналов пространственно разнесенными антеннами
(PARC)
О
«м»
1
I
I
Алгоритм PARC (Per-Antenna Rate Control) является наиболее простым и пре
дусматривает наличие нескольких передающих антенн и одной антенны на
приемной стороне. При этом вид модуляции и скорость передачи данных для
различных антенн могут быть различными. Каждый сигнал с выхода пере
дающей антенны имеет уникальный скремблирующий код, который позволя
приемном устройстве, содержащем MMSE-фильтр, разделять передан-
ные сигналы.
Схема формирования MIMO-сигналов высокоскоростного общего канала
линии «вниз» (High-Speed Downlink Shared Channel
станцией сети UTRAN согласно алгоритму PARC показана на рис. 9.1. Высо
ет в
HS-DSCH) базовой
ПРИМЕНЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ MIMO В СЕТИ UTRAN
171
число передающих антенн). Каждый из этих потоков кодиру-
коскоростнои поток данных демультиплексируется в п потоков с меньшей
скоростью (п
ется помехоустойчивым турбокодом, затем осуществляется перемежение
символов и предварительная модуляция сигналов (QPSK или 16QAM). При
этом скорость передачи данных в различных потоках может быть разной.
Следовательно, потоки данных могут кодироваться кодами с различной ско-
ростью кодирования. Далее п потоков данных демультиплексируются вто-
рично в т потоков, где т
ленных базовой станцией для абонентского терминала. После расширения
эти т потоков суммируются в п потоков, равных числу передающих антенн.
Кроме того, сигналы каждой из антенн расширяются ортогональным канало-
образующим кодом скремблирования. Вид модуляции и длина расширяющей
последовательности для каждого потока данных определяются требуемым
значением отношения сигнал/шум в MIMO-канале.
максимальное число каналов HS-PDSCH, выде-
w
Расширяющий
ортогональный
11код 1
Высоко-
скоростной
ПОТОК ----
данных
ф
ф
СП
о
о
ф
Кодирование, —
перемежение
модуляция
Кодирование
перемежение,
модуляция
w
Расширяющий
ортогональный
. I код 2
1
Код
скремблирования
Расширяющий
ортогональный
код т
1
Код
скремблирования
1
J
А
1
W
ф
П
1
п
А
л
т
Рис. 9.1. Схема формирования MIMO-сигналов
согласно алгоритму PARC
Алгоритм PARC имеет несколько сценариев (2п- 1, где п
число ан-
тенн) распределения мощности передачи сигнала и скорости передачи дан-
ных (табл. 9.1 для двух передающих антенн
и Аг). Соответственно
для
1
172
ГЛАВА 9
3 сценария. Из таблицы следует,
двух передающих антенн имеем 2x2 - 1
что в сценарии 2 скорость передачи данных выше, чем в сценарии 1. Следо-
вательно, в сценарии 2 предъявляются более высокие требования к отноше-
нию сигнал/шум.
Таблица 9.1. Значения параметров передачи MIMO-сигналов
согласно алгоритму PARC
Номер
сценария
реализа-
ции алго-
ритма
PARC
Распределение
мощности пере-
дачи сигнала, %
Ai
100
100
50
50
Отношение
сигнал/шум,
ДБ
Ai
14
15
10,2
11,9
Вид
модуляции
Ai
16QAM
QPSK
16QAM
16QAM
Скорость
кодирования
Ai
0.486
0,691
0,551
0,371
Число рас-
ширяющих
кодов
Ai
Скорость передачи
данных, Мбит/с
Ai
2,332
2,644
1,292
1,782
Общая
2,332
2,644
3,074
1
3
0
5
0
0
5
0
4
5
9.2. Алгоритм параллельной передачи широкополосных
сигналов пространственно разнесенными антеннами
использующий пространственно-временное
кодирование (RC MPD)
Алгоритм RC MPD (Rate-Control Multi-Paths Diversity) предполагает наличие
одной приемной антенны и нескольких передающих. При этом скорость пе-
редачи и вид модуляции сигналов нескольких антенн одинаковы.
Схема формирования MIMO-сигналов с помощью алгоритма RC MPD
представлена на рис. 9.2. Данный вариант предусматривает использование
двух антенн на передающей стороне и одной антенны на приемной стороне.
В приведенной схеме высокоскоростной входной поток данных разбивается
на два потока, имеющих одинаковую скорость. При формировании MIMO-
сигналов на выходе передающих антенн используется пространственно-вре-
менной код STTD (Space-Time Transmit Diversity)
*
5
1
*
1
(9.1)
s
5
2
173
ПРИМЕНЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ MIMO В СЕТИ UTRAN
Кодирование
Высоко-
скоростной
поток ----
данных
си
m
о
Кодирование
Кодирование
расширяющим
и скремблирующим
кодами
Кодирование
расширяющим
и скремблирующим
кодами
А2
ф
о
ф
5
ф
Пространственно-
временное
кодирование
Задержка
на один сигнальный
интервал .
4— (тс)
1
Кодирование
расширяющим
и скремблирующим
кодами
Кодирование
расширяющим
и скремблирующим
кодами
Рис. 9.2. Схема формирования MIMO-сигналов двумя передающими антеннами
согласно алгоритму RC MPD
Для алгоритма RC MPD может быть предусмотрено и четыре передаю-
щие антенны (рис. 9.3). Для формирования потоков 1 и 2 используется 10 ор-
тогональных кодов OVSF, для формирования потоков 3 и 4
OVSF.
пять кодов
Поток 1
Кодирование
Высоко-
скоростной
поток ----
данных
CQ
О
Поток 2
Кодирование
Поток 3
Кодирование
Поток 4
Кодирование
Схема
пространственного
разнесения данных
для двух антенн
(MPD)
Схема
пространственного
разнесения данных
для двух антенн
(MPD)
а2
А4
А
1
ф
о
ф
ф
з
Рис. 9.3. Схема формирования MIMO-сигналов четырьмя передающими антеннами
согласно алгоритму RC MPD
174
ГЛАВА 9
9.3. Алгоритм параллельной передачи широкополосных
сигналов пространственно разнесенными
и разделенными на подгруппы антеннами,
использующий пространственно-временное
кодирование (DSTTD-SGRC)
Алгоритм DSTTD-SGRC (Double Space Time Transmit Diversity with Sub-
Group Rate Control) предполагает наличие нескольких антенн и на передаю-
щей, и на приемной стороне. Согласно этому алгоритму четыре передающие
антенны базовой станции сети UTRAN формируют две подгруппы MIMO-
сигналов. При этом адаптация параметров модуляции и кодирования к усло-
виям передачи MIMO-сигналов для каждой подгруппы выполняется незави-
симо. Две передающие антенны, формирующие сигналы одной подгруппы,
используют одинаковые схемы модуляции и кодирования MCS. Следователь-
но, сигналы одной подгруппы имеют одинаковую скорость передачи данных.
Скорости передачи данных каждой из подгрупп могут как зависеть, так и не
зависеть друг от друга.
Рассмотрим схемы передачи и приема MIMO-сигналов для четырех пере-
дающих и двух приемных антенн.
Схема формирования MIMO-сигналов четырьмя антеннами согласно
алгоритму DSTTD-SGRC. В этой схеме (рис. 9.4) поток данных канала HS-
DSCH разделяется с помощью модуля демультиплексирования на две незави-
симые подгруппы: подгруппу 1 и подгруппу 2. Распределение входных дан-
ных между различными подгруппами зависит от типов модуляции и кодиро-
вания, а также числа N ортогональных расширяющих кодов ОС (OVSF
Codes), выделенных для подгрупп в линии «вниз». Схемы модуляции и коди-
рования, выбранные для каждой из подгрупп, определяют скорость передачи
данных.
Потоки данных на выходе блока демультиплексирования подвергаются
помехоустойчивому кодированию, перемежению и модуляции (QAM,
16QAM) в соответствии со схемой модуляции и кодирования MCS для каж-
дой подгруппы, а также кодированию пространственно-временным кодом
STTD. Данные каждой из подгрупп на выходе кодера STTD разделяются де-
мультиплексором на N параллельных подпотоков (в зависимости от числа ор-
тогональных кодов OVSF), которые далее расширяются ортогональными ко-
дами ОС/. Затем потоки суммируются, расширяются скремблирующим кодом
SC (Scrambling Code), уникальным для базовой станции и одинаковым для всех
четырех антенн, и поступают на соответствующую передающую антенну.
В случае если сигналы передаются только двумя антеннами, то использу-
ется лишь одна часть (верхняя или нижняя) рассмотренной схемы.
175
ПРИМЕНЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ MIMO В СЕТИ UTRAN
ОС
1
9cn
SC
ф
ф
ф
то
1
Ф сл
пО
о
ф
ф
2
сл
о
мот
2 сл
| ч
СЛ СО
Демульти- Г;
плексиро
вание
А1
о
ф
о
Демульти- Г
плексиро- :
вание L
А2
Поток
данных
канала
ф
2
ф
2
ОС
1
ОС
SC
ф
ф
Демульти- .
плексиро- :
I
N
со см
Ом
9 см
* сл
чё С?
ф
СМ
5 СЛ
н сч
со (Д
clO
вание
о
ф
Демульти- Г;
плексиро- :
вание L
А
4
Рис. 9.4. Схема формирования MIMO-сигналов четырьмя антеннами
согласно алгоритму DSTTD-SGRC
Схема обработки MIMO-сигналов приемным устройством согласно ал-
этом случае минимальное число приемных антенн
горитму DSTTD-SGRC.
не должно быть меньше половины числа передающих антенн. Схема обработки
MIMO-сигналов двумя антеннами приведена на рис. 9.5. Приемное устройство
содержит линейный детектор сигналов с MMSE-фильтром, устраняющим ин
терференционное взаимное влияние сигналов различных антенн последователь-
ным методом.
сигналов одной подгруппы, затем другой. Порядок детектирования подгрупп
сигналов определяется значением отношения сигнал/шум (вначале детектирует-
ся подгруппа сигналов с максимальным отношением сигнал/шум).
%-*
%-*
от*
приемном устройстве сначала выполняется детектирование
Выход 1
Дескрембли
рование,снятие
широко-
полосное™
от»
Дескрембли-
рование, снятие
широко
полосности
«от
MMSE-
фильтр
для подгрупп
сигналов
I
I
А
I
т
Де моду-
ляция.
Депереме
жение
•*
Устранение
интер-
ференции
Демоду-
ляция. ,
Депереме-
жение
В ыход 2
।
।
।______
Оценка
параметров
каналов
I
1
Определение
очередности обработки
подгрупп сигналов
В
Рис. 9.5. Схема обработки Ml МО-сигналов приемным устройством
с двумя антеннами согласно алгоритму DSTTD-SGRC
176
ГЛАВА 9
Принцип функционирования приемника основан на оценке комплексных
параметров пространственных MIMO-каналов. Вначале сигналы с выходов
приемных антенн дескремблируются, затем осуществляется снятие широко-
полосное™. Далее сигналы поступают на MMSE-фильтр, который выделяет
подгруппу с максимальным отношением сигнал/шум. Сигналы этой подгруп-
пы демодулируются, деперемежаются и поступают на выход 1 приемного
устройства, а также на схему устранения интерференции и выделения сигна-
лов второй подгруппы с меньшим отношением сигнал/шум.
Для системы из четырех передающих и двух приемных антенн (2х4)-мат-
рица комплексных федингов MIMO-канала имеет вид Н = 17^ /г2 /?3 /z4], где
hn для двух прием-
вектор-столбец, состоящий из двух элементов (h
ных антенн и i-й передающей антенны, где i = 1 ...4).
Сигналы у, с выходов двух приемных антенн в два момента времени (0 и
1) можно записать в виде
hi
1/>
2
у,(0) у,(1)
У2(О) у2(1)
—х2
П
(9.2)
з
4
3
комплексные сигналы, передаваемые в подгруппе 1; и х4 —
(2х2)-матрица шу-
где и Х2
комплексные сигналы, передаваемые в подгруппе 2; п
мов.
Модифицируем (2х4)-матрицу Н федингов канала в (4х4)-матрицу G:
/г,
. *
4
. *
*
*
4
(9.3)
Используя (9.3), получаем модифицированный вектор наблюдения:
у,(0)
а)
у2(0)
ь (1)
1
2
п’.
(9.4)
3
X
4
У
Предположим, что приемник абонентского терминала первой детектирует
подгруппу 1. В этом случае MMSE-фильтр сначала детектирует подгруппу 1
потом устраняет интерференцию подгрупп путем вычитания вклада сигналов
подгруппы 1 из суммарного приемного сигнала (наблюдения), а затем детек-
тирует подгруппу 2.
ПРИМЕНЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ MIMO В СЕТИ UTRAN
177
Схемы адаптивной модуляции и кодирования. Номер схемы модуля-
ции и кодирования MCS устанавливается для каждой подгруппы сигналов на
основе значения индикатора CQI, передаваемого мобильным терминалом.
В настоящее время определены пять схем MCS, соответствующих техноло-
гии HSDPA. Для алгоритма DSTTD-SGRC, используемого в технологии
MIMO, введена дополнительная схема MCS 1. Эта схема назначена подгруппе
с отношением сигнал/шум ниже требуемого минимального значения и соот-
ветствует отсутствию излучения сигналов подгруппы в эфир. Параметры сиг-
налов подгрупп 1 и 2 в зависимости от индикатора CQI для алгоритма
DSTTD-SGRC приведены в табл. 9.2. В соответствие с этой таблицей макси-
мальная скорость передачи данных
Адаптируя скорость передачи данных к качеству канала, можно обеспечить
ее дискретные изменения: 1,2; 2,4; 3,6; 4,8;
При этом индикатор CQI имеет 15 значений.
канале HS-DSCH равна 14,4 Мбит/с.
0; 7,2; 8,4; 12,0 и 14,4 Мбит/с.
Таблица 9.2. Значения скорости передачи данных сгласно алгоритму DSTTD-SGRC
при различных индикаторах CQI
Значение
индиктора
CQI
Номер схемы MCS
для подгруппы
1
О
1
6
5
6
4
4
Количество
битов за один
интервал передачи
(TTI) для подгруппы
1
Скорость передачи
данных для под-
группы, Мбит/с
(10 кодов OVSF)
8
11
12
3
3
2
4
3
13
3
1 (нет
передачи)
1440
1440
960
960
960
720
720
720
480
480
480
240
240
1440
960
1440
960
720
960
720
480
720
480
240
480
240
14
15
1 (нет
передачи)
1 (нет
передачи)
1 (нет
передачи)
240
0
240
£
7,2
7,2
4,8
4,8
4,8
3,6
3,6
3,6
4,8
Мц
4,8
3,6
4,8
3,6
2,4
1,2
Суммарная ско-
рость передачи
данных, Мбит/с
(10 кодов OVSF)
14,4
12,0
12,0
8,4
8,4
6,0
6,0
4,8
3,6
3,6
1,2
178
ГЛАВА 9
Соответствие вида модуляции и скорости кодирования номеру схем MCS
приведено в табл. 9.3.
Таблица 9.3. Виды модуляции и скорости кодирования для разных схем MCS
Номер схемы MCS
1 (нет передачи)
Вид модуляции
Скорость кодирования
4
4QAM (QPSK)
4QAM
4QAM
16QAM
16QAM
1/4
1/2
3/4
1/2
3/4
9.4. Алгоритм пространственного разнесения
широкополосных сигналов с различными
весовыми коэффициентами
Схема устройства, передающего один поток данных несколькими широкопо-
лосными сигналами с различными весовыми коэффициентами, определяемы-
ми с помощью обратной связи по каналу (так называемого закрытого контура
MIMO), приведена на рис. 9.6. Согласно этой схеме кодированный и модули-
рованный поток сигналов расширяется ортогональной и скремблирующей по-
следовательностями, затем умножается на комплексный весовой коэффици-
ент Wf, выбранный для каждой передающей антенны. Схема модуляции и ко-
дирования выбирается на основе значения индикатора CQ1. Комплексные ве-
совые коэффициенты и; выбираются с учетом качества канала связи каждой
из антенн. Далее сигналы каждой из антенн суммируются с пилот-сигналами
и излучаются в эфир.
Как видно из рис. 9.6, скремблирующие и расширяющие последователь-
ности одинаковы для всех передающих антенн.
9.5. Модифицированный алгоритм S-PARC
Нормальная работа алгоритма PARC на приемной стороне, использующего
последовательный метод декодирования и компенсации интерференции, тре-
бует большого отношения сигнал/шум. Для устранения этого недостатка
предложен модифицированный алгоритм S-PARC (Selective PARC), адапти-
рующийся к параметрам канала связи.
ПРИМЕНЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ MIMO В СЕТИ UTRAN
179
w
1
Пилот--
сигнал 1
А1
Расширение потока данных
ортогональной и скремблирующей
последовательностями
W
Пилот—
сигнал 2
Кодированный
и модулированный
поток данных
2
W
3
Пилот--
сигнал 3
W
4
Пилот--
сигнал 4
А4
w
W
W
W2
1
3
Определение коэффициентов
Информация канала линии «вверх»
Рис. 9.6. Схема устройства, передающего
один поток данных четырьмя антеннами
Процесс адаптации алгоритма S-PARC к параметрам канала связи заклю-
чается в том, что абонентский терминал принимает решение о необходимом
режиме передачи данных (количестве требуемых подгрупп данных, исполь-
зуемой схеме модуляции и кодирования MCS). Однако эффективная работа
данного алгоритма невозможна без обеспечения сигнализации абонентскому
терминалу о наличии доступного ресурса сети радиодоступа.
В алгоритме S-PARC решение об используемом режиме принимает базо-
вая станция. При этом абонентский терминал в обратном канале передает ин-
формацию об измеренных и требуемых значениях параметров канала связи
(например, скорости передачи данных, индикатора CQI). Базовая станция
зная эту и другую информацию (доступный ресурс сети радиодоступа, тре
буемые параметры передачи для других пользователей в соте), принимает ре-
шение о выборе режима передачи.
Для реализации алгоритма S-PARC требуется, чтобы индикатор качества
канала CQI измерялся для каждого выбранного режима (числа передающих
180
ГЛАВА 9
антенн, выбранной схемы MCS). Однако такой вариант намного увеличивает
конечное время выбора режима передачи, а также значительно повышает за-
грузку обратного канала сигнализации. Для упрощения процедуры выбора
режимов в алгоритме S-PARC реализуется только выбор числа передающих
антенн, загрузка обратного канала сигнализации определяется максимально
возможным числом М передающих антенн. Зная М значений (метрик) инди-
катора CQI, базовая станция выбирает число антенн и определяет схему
MCS, прогнозируя изменение CQI в ту или иную сторону.
Выбор режима передачи (числа и комбинации номеров передающих
антенн) для алгоритма S-PARC. Режим передачи для алгоритма S-PARC
определяется числом и комбинацией передающих антенн. Выбор оптималь
ного режима осуществляется путем перебора всех вариантов и изменения па-
раметров канала. Рассмотрим подход, позволяющий уменьшить общее число
исследуемых комбинаций передающих антенн.
Предположим, что базовая станция использует четыре передающие ан-
тенны (М =4) . Термин «режим» будет соответствовать числу передаваемых
потоков сигналов, равному числу активных передающих антенн. На первом
этапе выбора режима передачи измеряются отношения сигнал/шум при пере-
даче только одного потока сигналов от каждой антенны (режим 1). При этом
используется специальный тестовый сигнал. Соответственно, так как М =4,
то существует всего четыре возможных варианта измерений. После выполне-
ния всех четырех измерений определяется, какая антенна базовой станции
обеспечивает наибольшую скорость передачи данных (например, антенна 3 в
табл. 9.4).
Таблица 9.4, Пример анализа возможных режимов передачи данных
согласно алгоритму S-PARC при использовании четырех антенн
Комбинации передающих антенн в режимах
1
1
4
4
{1,3}
{2,3}
{4,3}
{1,2}
{1,4}
{2,4}
{1,2, 3}
{4,2,3}
{1,4,2,3}
{1,2,4}
{1,3,4}
На втором этапе рассматривается режим 2, при котором мобильный тер-
минал должен определить наилучшую комбинацию из двух антенн. Однако
при этом рассматриваются только те комбинации, которые являются наилуч-
ПРИМЕНЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ MIMO В СЕТИ UTRAN
181
V/
SIC), выполняющимся в две стадии. На первой стадии детектируется
шими для предыдущего этапа (например, {1, 3}, {2, 3} и {4, 3} в табл. 9.4).
Сначала отношение сигнал/шум измеряется для каждой антенны для случая
{1, 3}; при этом особое внимание уделяется оценке компенсации параметров
интерференции в приемнике. Отметим, что для рассматриваемых потоков
сигналов используются одинаковые схемы MCS. Далее выполняются измере-
ния для комбинаций антенн {2, 3}, и {4, 3}. Для рассматриваемого примера
наилучшей комбинацией в режиме 2 является комбинация {2,3}.
Выбор лучшей комбинации антенн для каждого режима является важной за-
дачей. Заметим, что для режима 2 (аналогично и для других режимов) измере-
ние отношения сигнал/шум для антенны 3 (лучшей для предыдущего режима)
производится на заключительной стадии измерений. Это обусловлено использо-
ванием алгоритма компенсации интерференции (Successive Interference Cancel-
lation
поток сигнала 1 с максимальным отношением сигнал/шум. Затем он компенси-
руется в суммарном наблюдении — этим устраняется интерференция. Далее де-
тектируется поток сигнала 2, но при этом уже с меньшей интерференцией. Сле-
довательно, согласно табл. 9.4 измерение отношений сигнал/шум на второй ста-
дии алгоритма SIC в режиме 2 аналогично измерению в режиме 1.
Считается, что во всех рассмотренных режимах суммарная мощность из-
лучения всех потоков сигналов фиксирована. Так, например, если в режиме 1
вся мощность сигнала в канале HS-DSCH [1,2] соответствует антенне 3, то в
режиме 2 ей соответствует лишь половина этой мощности. Следовательно,
значение отношения сигнал/шум потока сигнала, полученное на второй ста-
дии алгоритма SIC в режиме 2, в два раза меньше значения, полученного на
первой стадии, и может быть определено заранее умножением значения отно-
шения сигнал/шум в режиме 1 на коэффициент 1/2. Так как мощность излуче-
ния известна, то новая информация для измерения в режиме
ношения сигнал/шум передающей антенны 2 определяется на первой стадии
алгоритма компенсации интерференции SIC.
Таким образом, для каждого из рассмотренных режимов наиболее важна
лишь первая стадия измерения отношения сигнал/шум, результаты которой и
передаются базовой станции в обратном канале.
Управление режимами передачи в обратном канале. Основной задачей
сигнализации в обратном канале является обеспечение работы алгоритма вы-
бора режима передачи базовой станции. При этом требуется, чтобы в обрат-
ном канале передавался минимальный объем данных сигнализации. Учиты-
вая рассмотренный выше пример для М = 4, при выборе режима передачи и
выборе комбинации антенн необходимо передавать десять измерений инди-
катора CQI (4+3+2+1) плюс четыре признака лучшей комбинации антенн
(по одному для каждого режима).
значение от-
182
ГЛАВА 9
Для технологии HSDPA индикатор качества CQI представляет собой дво-
ичный номер (5 битов) требуемой схемы MCS из 30 возможных. Если ис-
пользовать для алгоритма S-PARC этот же формат индикатора качества CQI,
то общее количество битов данных в обратном канале сигнализации опреде-
ляется выражением
м
7Vh =
5т + log
( м
(9.5)
2
т=1
т
количество битов, необходимое для
количество битов, требуемых для передачи при
Первая составляющая суммы (9.5)
передачи т измерений CQI (каждое измерение соответствует 5 битам). Вто-
рой элемент суммы (9.5)
знака лучшей комбинации антенн для тп-го режима. Например, для режима 2
есть шесть возможных комбинаций выбора двух антенн из четырех: таким
образом, требуется 3 бита. Для М= 4 общее количество битов передавае-
мых в обратном канале сигнализации, равно 57. Таким образом, по сравне-
нию с 5 битами технологии HSDPA при использовании технологии MIMO
имеет место очень большое увеличение общего количества битов, передавае-
мых в обратном канале сигнализации.
9.6. Алгоритм пространственного разнесения
широкополосных сигналов с различными
весовыми коэффициентами, использующий
разбиение потоков данных на подгруппы (D-TxAA)
Если при использовании алгоритма D-TxAA (Double Transmit Antenna Array)
базовая станция Node В имеет четыре передающие антенны, то они разбива-
ются на две подгруппы, и каждая подгруппа передает независимый поток
данных. Скорости передачи потоков данных также различны.
Схема MIMO-системы, имеющей четыре передающие и две приемные ан-
тенны, построенная согласно алгоритму D-TxAA, представлена на рис. 9.7, на
котором показан принцип формирования канала HS-DSCH. Согласно схеме
два независимых потока данных сначала подвергаются расширению и
скремблированию, а затем распределяются на две подгруппы. Сигналы каж-
дой подгруппы умножаются на комплексные коэффициенты.
Если hi
V
является вектором канала между j-й передающей антенной
2j
h
и двумя приемными антеннами, весовые векторы каждой подгруппы могут
быть получены из анализа ковариационных матриц HjrplHnrpl и Н^Н^,
ПРИМЕНЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ MIMO В СЕТИ UTRAN
183
где Н
[hjh2] иН
= [h3h4], Векторы весовых коэффициентов под-
групп 1 и 2 являются собственными векторами матриц Н
Н
пгр!
пгр2
пгр1
пгр!
пгр2 пгр2
имеющими максимальные значения.
Поток данных
Расширение/
скремблирование
ИЛ.
I 11
12
W
.21
Поток данных
Поток данных
Поток данных
и/.
22
1
>
Расширение/
скремблирование
Весовые
коэффициенты
MCS Управление схемой MCS
----- и весовыми
коэффициентами
Оценка весовых
коэффициентов
и индикатора CQI
Рис. 9.7. Схема MIMO-системы с четырьмя передающими и двумя приемными
антеннами, построенная согласно алгоритму D-TxAA
W
12’
и CQI
W
11
и/
н
н
и
Параметры схемы MCS каждого потока определяются базовой станцией
Node В на основе индикатора CQL
9.7. Алгоритм пространственного разнесения
широкополосных сигналов, использующий
турбокодирование
1
Как показывает практика, использование большого числа приемных антенн в
линии «вниз» ограничено массогабаритными характеристиками абонентского
терминала, емкостью батареи. Поэтому алгоритмы, которые позволяют рабо-
I
I,
I
I -
1“
I I
184
ГЛАВА 9
тать с несколькими передающими и одной приемной антеннами, представляют
значительный интерес. Пространственно-временное турбокодирование (Spatial
Temporal Turbo Channel Coding — STTCC) — это технология, позволяющая
при одной приемной антенне оптимально комбинировать методы кодирования
модуляции, а также пространственного мультиплексирования для обеспече-
высокой скорости передачи данных. Рассмотрим принцип формирования
STTCC)
и
ния
каналов HS-DSCH с использованием турбокодирования STTCC.
Схема передающего устройства с одним и двумя турбокодерами STTCC
представлена на рис. 9.8, а, б соответственно. Входной поток данных кодиру-
ется пространственным STTCC-кодом, в результате чего формируется мно-
жество параллельных подпотоков данных. Далее эти подпотоки подвергают-
ся перемежению и расширению ортогональным кодом OVSF. Результирую
щие сигналы скремблируются одним кодом и передаются в эфир. Для обеспе-
чения более гибкого управления суммарной скоростью передачи данных ис-
пользуется схема с двумя STTCC-кодерами.
Рассмотрим работу пространственно-временного турбокодера. Предполо-
что требуемая скорость передачи данных равна L битов за один услов-
этом случае кодирование вектора данных
bL] происходит за следующие три стадии (для этого используются
от»
жим
ный символьный период.
В = [Ь
три канала, рис. 9.9):
1. В первом канале вектор данных В передается непосредственно в моду-
лятор без кодирования. На выходе модулятора получается модулированный
сигнал s, состоящий из U элементов (Ф[В] = [s
модуляции. При условии использования модуляции QPSK (один канальный
символ передает два бита) U = L/2. Этот канал называется систематическим
(информационные биты систематизированы).
2. Во втором канале вектор информации В сначала поступает в рекурсив-
кодер 1, на выходе которого формируется вектор кодового слова
.,d^]. После согласования скоростей каналов (rate matching) вектор
.,Ср]. Далее осуществляется модуляция. На
число
s,, ]), где Ф[ ]
•’°<7
функция
ный
D = [d
D становится вектором
выходе модулятора формируется вектор Ф[С] - [$£
передающих антенн.
3. В третьем канале вектор информации В сначала подвергается переме-
жению символов, а затем поступает на рекурсивный кодер 2 (далее процесс
аналогичен процессу в канале 2). На заключительной стадии преобразований
в канале 3 происходит обратное перемежение символов.
Символы с выходов каналов 2 и 3 подвергаются временному мультиплек-
сированию (в момент времени t\ передается вектор [s
мени ti
1
1
= [с
1
1
.,Z], где N
U+l^’^N
sN ], в момент вре-
вектор [5
2
U+l’—’^N
4]).
I
I
I
I
ПРИМЕНЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ MIMO В СЕТИ UTRAN
185
Поток данных
Простран-
ственно-
временной
кодер
Пере-
межение
Расширяющий
код 1
Код
Расширяющий скремблирования
Пере-
межение
Выбор
схемы
MCS
а
Пере-
межение
Обратная связь от АТ
по индикатору CQI
Кодер
STTCC
Расширяющий
код I 1
Расширяющий
Код
скремблиро-
вания
ф
X
си
m
о
Пере-
межение
код \_К
Высоко-
скоростной
поток-----
данных
ЧУ
о
ф
-О
ф
Кодер
STTCC
II
Пере-
межение
Расширяющий
код II 1
Расширяющий
код IIJC
Пере-
межение
Группа 1
передающих
антенн
Код
скремблиро-
вания
Выбор
схемы
MCS
Обратная связь от АТ
по индикатору CQI
Группа 2
передающих
антенн
f
Рис. 9.8. Схема передающего устройства с одним (а)
и двумя (б) турбокодерами STTCC
186
ГЛАВА 9
ф
1
Высоко-
скоростной
поток----*
данных
V
о
ф
ф
Систематические биты
(без пеоемежения)
Рекурсивный
кодер 1
Перемежение
Рекурсивный
кодер 2
d
1
1
d1. •
м
1
м
S
S
S
Согласо-
вание
скоростей
каналов
1
1
1
С/+1
и'_____________
Мультиплекси-
ование
S1
Деперемежение
L/+1
Согласо-
вание
скоростей
каналов
1
а
S
2 :
N*
Рис. 9.9. Схема пространственно-временного турбокодера STTCC
Базовая станция Node
на основе результатов измерении качества канала
выбирает требуемые вид модуляции и скорость кодирования. Примеры их
возможных вариантов при различном числе передающих и приемных антенн
(N и М соответственно) приведены в табл. 9.5.
Таблица 9.5. Значения спектральной эффективности сети UMTS при использовании
алгоритма пространственного разнесения широкополосных сигналов
с турбокодированием
Число передающих
и приемных антенн
(N,M)
(2,1)
(2,2)
(2,1)
(2,2)
(4,1)
(4,2)
(4,1)
(4,2)
(4,4)
Скорость работы
пространственного
турбокодера STTCC
1/2
_________1/2
_________1/2
_________1/2
_________1/2
_________1/2_______
_________1/2_______
_________1/2
1/2
Вид
модуляции
QPSK
QPSK
16QAM
16QAM
QPSK
QPSK
16QAM
16QAM
16QAM
Спектральная
эффективность
(бит/символьный период)
8
8
8
РЕГУЛИРОВАНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
РЕСУРСА НУМЕРАЦИИ В СЕТЯХ UMTS
10.1. Нормативно-правовая база регулирования
использования ресурса нумерации
в российских сетях UMTS
российский план нумерации), в частности, сетей UMTS, вклю-
Федеральный закон «О связи» от 7 июля 2003 г. [1];
Ресурсы нумерации единой сети электросвязи Российской Федерации явля-
ются частью ресурса нумерации международной сети связи и состоят из ре-
сурсов нумерации телефонной сети, телеграфной сети, сетей передачи дан-
ных, телематических служб, кодов идентификации Интернета, а также слу-
жебных кодов идентификации сетей связи, их элементов и оконечного обору-
дования.
В настоящее время нормативная база российской системы нумерации и
плана нумерации сетей связи Единой сети электросвязи Российской Федера-
ции (далее
чает следующие нормативные документы (рис. 10.1):
- ФЗ № 126
- Постановление Правительства РФ от 13 июля 2004 г. № 350 «Об утвер-
ждении Правил распределения и использования ресурсов нумерации
Единой сети электросвязи Российской Федерации» [2];
- Постановление Правительства РФ от 5 июля 2007 г. № 429 «О внесении
изменений в Правила распределения и использования ресурсов нумера-
ции Единой сети электросвязи Российской Федерации» [3];
- Приказ Мининформсвязи России № 142 от 17 ноября 2006 г. «Об утвер-
ждении и введении в действие Российской системы и плана нумерации»
[4].
Национальная нормативно-правовой база нумерации имеет следующие
особенности:
- является технологически и сервисно нейтральной, т.е. нс учитывает спе-
цифику и особенности нумерации в сетях UMTS;
188
ГЛАВА 10
- определяет общие принципы нумерации в сетях связи, гармонизирован-
ные с международными требованиями;
- определяет процедуры получения номерной емкости для операторов се-
ти UMTS;
- устанавливает принципы и процедуры контроля за использованием ре-
сурса нумерации;
- определяет ответственность оператора сети UMTS за правильность ис-
пользования ресурса нумерации, порядок передачи, возврата и оплаты;
- не предъявляет специальных требований к нумерации, адресации и
идентификации в подсистеме IP-мультимедийных услуг базовой сети
UMTS (IMS) в ходе развития системы UMTS.
Ст 26 ФЗ
от 7 июля 2003 г
№ 126-ФЗ
«О связи»
Постановление
Правительства РФ
от 13 июня 2004 г.
№350
Постановление
Правительства РФ
от 5 июля 2007 г.
№ 429
Приказ
Мининформсвязи
от 17 декабря 2006 г.
№ 142
Рис. 10.1. Структура нормативной базы использования ресурса
нумерации в сетях UMTS
V/
Регулирование использования ресурсов нумерации единой сети электро-
связи Российской Федерации является исключительным правом государства.
Федеральное агентство связи выделяет ресурс нумерации для сетей элек-
тросвязи, определяет наличие ограниченности ресурса нумерации, в установ-
ленных законодательством Российской Федерации случаях изменяет, изыма-
ет полностью или частично выделенный ресурс нумерации, переоформляет
решения о выделении ресурса нумерации.
Формы решений Федерального агентства связи о выделении, изменении и
изъятии ресурса нумерации утверждаются Министерством связи и массовых
коммуникаций Российской Федерации.
Выделение ресурса нумерации для сетей электросвязи осуществляется
Федеральным агентством связи по заявлению операторов связи, обладающих
лицензией на осуществление деятельности в области оказания услуг связи
(далее
Коды зон нумерации, определяемых географически в пределах террито-
рии Российской Федерации и не определяемых географически в пределах
лицензия на оказание услуг в области связи).
189
РЕГУЛИРОВАНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЕСУРСА НУМЕРАЦИИ В СЕТЯХ UMTS
для индивидуального предпринимателя;
9
Правила распреде-
территории Российской Федерации, а также коды доступа к услуге электро-
связи не имеют конкретного получателя и закрепляются Министерством свя-
зи и массовых коммуникаций Российской Федерации за определенной терри-
торией, сетью электросвязи или видом услуги электросвязи в соответствии с
российским планом нумерации.
Для получения ресурса нумерации оператор связи подает в Федеральное
агентство связи заявление в письменной форме, в котором указываются:
- наименование (фирменное наименование), организационно-правовая
форма, место нахождения юридического лица — для юридического лица;
- фамилия, имя, отчество, место жительства, данные документа, удосто-
веряющего личность,
- объем запрашиваемого ресурса нумерации;
- территория, на которой предполагается использовать запрашиваемый
ресурс нумерации.
К заявлению, указанному в п. 9 Постановления Правительства РФ «Об ут
верждении Правил распределения и использования ресурсов нумерации еди-
ной сети электросвязи Российской Федерации» (далее
ления), прилагаются:
- нотариально заверенная копия лицензии на оказание услуг в области
связи;
- копии учредительных документов, заверенные нотариально или госу
дарственным органом, осуществляющим ведение Единого государст
венного реестра юридических лиц (для юридических лиц);
копия документа, подтверждающего факт внесения записи о юридиче-
ском лице в Единый государственный реестр юридических лиц, заве-
ренная нотариально или органом, выдавшим указанный документ (для
юридических лиц);
копия свидетельства о государственной регистрации в качестве индиви-
дуального предпринимателя, заверенная нотариально или органом, вы-
давшим указанный документ (для индивидуальных предпринимателей);
- копия свидетельства о постановке юридического лица или индивидуаль-
ного предпринимателя на учет в налоговом органе, заверенная нотари-
ально или государственным органом, осуществляющим постановку на
налоговый учет;
- схема построения сети связи и описание услуги связи, для оказания ко-
торой предполагается использовать запрашиваемый ресурс нумерации.
При выделении ресурса нумерации на территории, где ресурсы нумера-
ции сети связи общего пользования ограничены, победитель торгов (аукцио-
на, конкурса) на получение лицензии на оказание услуг в области связи пред-
ставляет в Федеральное агентство связи документы, подгверждающие выпол-
•е
KZ
190
ГЛАВА 10
I
1
I
нение условий торгов (аукциона, конкурса), которые должны быть им выпол-
нены до выделения ресурса нумерации.
Требовать от заявителя документы, не указанные в п. 10 Правил распреде-
ления, не допускается.
Федеральное агентство связи на основании представленных заявителем
документов проводит анализ ресурса нумерации на предмет выявления его
ограниченности на заявленной территории и технической возможности выде-
ления ресурса нумерации.
Выделение ресурса нумерации осуществляется Федеральным агентством
связи в срок, не превышающий 60 дней со дня получения заявления со всеми
документами, указанными в п. 10 Правила распределения.
В случае, если заявитель в течение 90 дней со дня выделения ресурса ну-
мерации не представил копию документа, подтверждающего уплату сбора за
выделение ресурса нумерации, Федеральное агентство связи изымает выде-
ленный ресурс нумерации.
Ресурс нумерации считается ограниченным, если в соответствии с рос-
сийской системой нумерации и российским планом нумерации объем нумера-
ции, выделенный всем операторам связи и запрашиваемый в поступивших за-
явлениях о выделении ресурса нумерации на конкретной территории, состав-
ляет более 90 процентов доступного ресурса. Информация об ограниченности
ресурса нумерации подлежит опубликованию Федеральным агентством связи
в течение 10 дней со дня установления этого факта.
Федеральное агентство связи не вправе принимать решение о выделении
ресурса нумерации при наличии следующих оснований:
— несоответствие заявления о выделении ресурса нумерации и прилагае-
мых к нему документов требованиям Правил распределения;
- непредставление требуемых документов, указанных в пункте 10 Правил
распределения;
- наличие в документах, представленных заявителем, недостоверной или
искаженной информации;
- несоответствие заявленной потребности в ресурсе нумерации представ-
ленной заявителем копии лицензии на оказание услуг в области связи;
- несоответствие представленных вместе с заявлением схемы построения
сети связи и описания услуги связи, для оказания которой предполагается
использовать ресурс нумерации, запрашиваемому ресурсу нумерации;
- ограниченность ресурса нумерации на данной территории Российской
Федерации, который выделяется по результатам торгов (аукциона, кон-
курса) на получение лицензии на оказание услуг в области связи;
- несоответствие запрашиваемого ресурса нумерации российской системе
нумерации и российскому плану нумерации.
ч^
к>
к>
W
V/
v>
v>
1
РЕГУЛИРОВАНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЕСУРСА НУМЕРАЦИИ В СЕТЯХ UMTS
191
При наличии одного из указанных оснований Федеральное агентство свя-
зи в течение 30 дней со дня получения документов возвращает их заявителю
с указанием причин возврата.
Использование ресурса нумерации, не выделенного в установленном по-
рядке, не допускается. Органы Федеральной службы по надзору в сфере свя
зи обязаны принять меры по незамедлительному прекращению такого ис
пользования ресурса нумерации.
Выделенный ресурс нумерации должен быть использован полностью или
частично в течение двух лет со дня его выделения.
Выделенный ресурс нумерации считается использованным полностью, ес-
ли он использован не менее чем на 90 процентов.
Выделенный ресурс нумерации считается использованным частично, если
монтированная емкость сети связи обеспечивает возможность его использо-
вания не менее чем на 90 процентов.
Оператор связи вправе передать выделенный ему ресурс нумерации
другому оператору связи только с согласия Федерального агентства связи.
Операторы связи для получения согласия на передачу ресурса нумерации
подают в Федеральное агентство связи заявления, соответствующие требо
ваниям, установленным пп. 9 и 10 Правил распределения. При этом в слу
чае наличия одного из оснований, предусмотренных п. 14 Правил распре-
деления, Федеральное агентство связи обязано возвратить заявителям пред-
ставленные ими документы с указанием причин возврата. Федеральное
агентство связи не вправе давать согласие на передачу выделенного ранее
ресурса нумерации или его части, если на день получения заявлений опера
торов связи ресурс нумерации на соответствующей территории является
ограниченным. В этом случае Федеральное агентство связи направляет зая-
вителям мотивированные уведомления. Федеральное агентство связи не
вправе отказать в даче согласия на передачу полностью или частично ис
пользованного ресурса нумерации от одного оператора связи другому one
ратору связи, имеющему лицензию, которая допускает использование та-
кой нумерации в соответствии с российской системой нумерации и россий-
ским планом нумерации.
Оператор связи, получивший ресурс нумерации, самостоятельно выделяет
номера для абонентов и пользователей услугами связи, назначает идентифи-
кационные коды элементов сети, коды доступа к услугам связи на своей сети
связи из выделенного ему ресурса нумерации.
Оператор связи, получивший ресурс нумерации, самостоятельно выделяет
номера для абонентов и пользователей услугами связи, назначает идентифи-
кационные коды элементов сети, коды доступа к услугам связи на своей сети
связи из выделенного ему ресурса нумерации.
KZ
KZ
KZ
vz
«to
«•to
M
LZ
to
^z
KZ
W
VZ
KZ
vz
w
192
ГЛАВА 10
>
Оператор связи, получивший ресурс нумерации, обязан иметь план нуме-
рации, определяющий распределение полученного ресурса нумерации по об-
служиваемой территории или по услугам связи. Копия указанного плана ну-
мерации должна быть представлена в Федеральное агентство связи для вклю-
чения в российский план нумерации.
Федеральное агентство связи переоформляет решения о выделении ресур-
са нумерации в случае:
реорганизации юридического лица в форме слияния, присоединения,
преобразования — по заявлению правопреемника;
- реорганизации юридического лица в форме разделения или выделения
— по заявлениям правопреемников.
При оспаривании другими правопреемниками прав заинтересованного
правопреемника на использование ресурса нумерации спор между сторонами
разрешается в судебном порядке.
При переоформлении решения о выделении ресурса нумерации Федераль-
ное агентство связи представляет в Министерство связи и массовых комму-
никаций Российской Федерации предложение о внесении соответствующего
изменения в российскую систему нумерации.
В случае наличия одного из оснований, предусмотренных п. 14 Правил
распределения, Федеральное агентство связи не вправе осуществлять пере-
оформление решения о выделении ресурса нумерации и обязано возвратить
заявителю (заявителям) представленные документы с указанием причин воз-
врата.
Решение об изъятии выделенного ресурса нумерации принимается Феде-
ральным агентством связи в следующих случаях:
обращение оператора связи, которому выделен ресурс нумерации;
- прекращение действия лицензии на оказание услуг в области связи, вы-
данной оператору связи;
- неиспользование оператором связи выделенного ресурса нумерации
полностью или частично в течение двух лет со дня выделения ресурса
нумерации;
использование ресурса нумерации оператором связи с нарушением рос-
сийской системы нумерации и российского плана нумерации;
- неуплата сбора за выделение ресурса нумерации в течение 90 дней со
дня выделения;
- невыполнение оператором связи обязательств, содержащихся в услови-
ях торгов (аукциона, конкурса), победителем которых он был признан.
Оператор связи о принятом решении об изъятии ресурса нумерации изве-
щается Федеральным агентством связи в письменной форме за 30 дней до на-
ступления срока изъятия с указанием причин принятия такого решения.
РЕГУЛИРОВАНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЕСУРСА НУМЕРАЦИИ В СЕТЯХ UMTS
193
к-/
о
V/
Минкомсвязи РФ в случае изменения российского плана нумерации при-
нимает решение об изменении нумерации сетей связи единой сети электро-
связи Российской Федерации. Информация о предстоящем изменении рос-
сийского плана нумерации, причинах и сроках его осуществления подлежит
опубликованию.
Порядок и срок изменения нумерации на сети связи оператора устанав-
ливаются Федеральным агентством связи отдельно в каждом конкретном
случае.
Федеральное агентство связи организует работу по учету ресурса нумера-
ции, формирует и ведет реестр российской системы нумерации, который со-
держит:
российский план нумерации;
российскую систему нумерации;
сведения о выделенных ресурсах нумерации российской системы нуме-
рации;
сведения о свободных ресурсах нумерации российской системы нумера-
ции;
- сведения об операторах связи, в отношении которых принято решение о
выделении, изменении ресурса нумерации или переоформлено решение
о выделении ресурса нумерации, включающие:
- наименование (фирменное наименование), организационно-правовую
форму, место нахождения юридического лица
лица;
’ фамилию, имя, отчество, место жительства, данные документа, удосто-
веряющего личность
объем выделенного ресурса нумерации;
• информацию о территории использования выделенного ресурса нуме-
рации;
- дату выдачи и регистрационный номер решения о выделении (измене-
нии, изъятии полностью или частично) ресурса нумерации, дату пере-
оформления решения о выделении ресурса нумерации.
Информация, содержащаяся в реестре российской системы нумерации
подлежит опубликованию в объеме, по форме и в порядке, которые определя-
ет Федеральное агентство связи.
Для ведения реестра российской системы нумерации операторы связи, ко-
торым выделен ресурс нумерации, представляют в Федеральное агентство
связи ежеквартально данные об изменениях используемой нумерации на се-
тях связи и ежегодно, не позднее 30 января
мерации.
для юридического
для индивидуального предпринимателя;
данные об используемой ну-
194
ГЛАВА 10
10.2. Стандартизация ETSI требований к использованию
ресурса нумерации в сетях UMTS
I
I
I
I
I
технические требования к различным видам
Стратегические направления деятельности ETSI заключаются в содействии
интеграции разнородных коммуникационных инфраструктур и построению
панъевропейских сетей связи, в обеспечении возможности взаимодействия
новых сетевых сервисов с уже реализованными в сетях связи, в достижении
совместимости терминального оборудования разных изготовителей и в согла
совании телекоммуникационных стандартов, действующих в разных странах
Европы.
Основной продукт ETSI
оборудования электросвязи. Этот продукт делится на несколько категорий:
стандарты, технические спецификации, технические отчеты, специальные от-
четы, руководства и др. Соответствующие документы различаются по харак-
теру содержащегося в них материала, назначению, процедурам разработки и
утверждения. Программа работы института определяется ее членами. Поэто-
му действия Европейского института стандартизации электросвязи непосред-
ственно связаны с рыночными потребностями, выражаемыми его членами.
В процессе своей деятельности ETSI тесно сотрудничает с другими орга-
низациями во всем мире, внося существенный вклад в процесс глобальной
стандартизации. Стандарты ETSI согласованы с нормативными документами
других международных и европейских организаций.
На сегодняшний день в институте состоят около 600 членов с пяти конти-
нентов, объединяя производителей, сетевых операторов и поставщиков услуг,
Администрации связи, исследовательские организации и пользователей в
единый форум, в котором все участники играют ключевую роль.
Структурно ETSI включает в себя Генеральную Ассамблею, Правление
ETSI, Секретариат ETSI, Технические органы и Оперативные целевые груп-
пы [5]. Технические органы ответственны за разработку и утверждение стан-
дартов. Оперативные целевые группы представляют собой группы квалифи-
цированных экспертов, призванных решать специфические вопросы и задачи
технического характера под руководством какого-либо из технических орга-
нов ETSI. В состав технических органов входят: технические комитеты, про-
ектные комитеты и совместные проектные комитеты.
Технический комитет ТС TISPAN. Этот головной комитет ETSI зани-
мается вопросами развития технологии стационарных сетей связи и вопроса-
ми перехода от сетей с коммутацией каналов к сетям связи с пакетной пере-
дачей данных, имеющим единую архитектуру, удовлетворяющую требовани-
ям обеих технологий. Комитет отвечает за все аспекты стандартизации для
существующих и будущих/создаваемых конвергентных сетей, включая сети
РЕГУЛИРОВАНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЕСУРСА НУМЕРАЦИИ В СЕТЯХ UMTS
195
следующего поколения NGN, аспекты услуг, архитектурные аспекты, аспек-
ты протокола, исследования в области QoS, исследования в области безопас-
ности, аспекты мобильности внутри стационарных сетей связи, используя су-
ществующие и находящиеся на стадии внедрения технологии.
Структурно комитет TISPAN организован как единый технический коми-
под началом которого находятся рабочие группы (Working Groups —
РТ). Рабочие группы имеют опре-
KJ
тет
WG) и проектные группы (Project Teams
деленные основные обязанности и области ответственности, программу дея-
тельности, направленную на достижение поставленных ETSI целей. Область
ответственности рабочих и проектных групп определена соответствующими
документами ETSI и отлична от области ответственности всего комитета
TISPAN.
Основные задачи комитета TISPAN заключаются в следующем:
определение аспектов базовой сети и услуг как для всех существующих,
так и для вновь создаваемых сетей с проводным доступом и базовых се-
тей;
определение вопросов взаимодействия на уровне услуг между традици-
онными сетями с коммутацией каналов, особенно с сетями фиксирован-
ной телефонной связи, с интеграцией услуг и мобильной связи общего
пользования (PSTN, ISDN или PLMN) и появляющимися сетями новых
поколений;
определение средств обеспечения общественных услуг связи в гетеро-
генной (немонохроматической) окружающей среде посредством опреде-
ления обобщенных средств создания услуг, не зависящих от используе-
мой технологии, на которой основана сеть (то есть, независимо от того,
является ли она сетью с коммутацией каналов или же основана на па-
кетной передаче);
определение возможностей передачи информации, требований к сигна-
лизации; разработка протоколов и ассоциированных тестовых специфи-
каций; адаптация, профилирование и стандартизация протоколов и тех-
нических решений для поддержания протоколов.
Технический комитет TISPAN исследует и разрабатывает стандарты по
взаимодействию между сетями общего пользования и ведомственными сетя-
ми связи, а также между фиксированными сетями и сетями мобильной связи,
включая вопросы сертификации и учета требований госрегулирования к безо-
пасности, законному прослушиванию сети, срочной связи, требований к каче-
ству обслуживания/услугам, нумерации/присваивания доменных имен, бил-
лингу, мобильности, управлению сетями связи.
Комитет TISPAN обеспечивает разработку стандартов в рамках своей дея-
тельности и деятельности его рабочих групп. Работа комитета направлена на
О
196
I
J
I
[
I
I
ГЛАВА 10
достижение в сетях NGN и IP-сетях глобальной связанности и уровня качест-
ва услуг, сопоставимого с уровнем современных телефонных сетей общего
пользования с коммутацией каналов.
Технический комитет TISPAN планирует мероприятия, охватывающие
как сети с пакетной коммутацией, так и сети с коммутацией каналов, включая
сети с IP- и АТМ-технологией.
В настоящее время на базе комитета ТС TISPAN созданы и успешно
функционируют восемь рабочих групп (WG):
- TISPAN WG1
ления;
- TISPAN WG2
- TISPAN WG3
- TISPAN WG4
сации и маршрутизации;
- TISPAN WG5
функционирования сетей (NP);
- TISPAN WG6 — рабочая группа по тестированию;
- TISPAN WG7
- TISPAN WG8
менту.
Полномочия рабочей группы WG4 комитета TISPAN. Рабочая группа
WG4 отвечает за стандартизацию использования ресурсов нумерации в раз-
личных сетях связи. Полномочия рабочей группы WG4 направлены на реше
ние следующих вопросов:
- координацию различных аспектов нумерации и адресации в сетях связи
внутри ETSI и подготовку вкладов по этим вопросам в исследователь
скую комиссию ITU-T SG2;
- преобразование номеров и адресов;
- представление ETSI на Европейском форуме по использованию нумера
ции (European Numbering Forum
- взаимодействие с Европейским бюро радиосвязи (European Radio Office —
ERO) по вопросам европейской системы нумерации, присвоения домен-
ных имен и адресации;
- представление ETSI в целевом комитете (steering committee) по Евро-
пейскому телефонному нумерационному пространству (European Te-
lephony Numbering Space — ETNS).
В процессе своих исследований комитет TISPAN и проект 3GPP разрабо-
тали ряд технических спецификаций и требований к нумерации в сетях
UMTS. В требованиях 3GPP/ETSI к плану нумерации мобильных абонентов
сети UMTS устанавливаются системные и технические решения, а также ус-
w
рабочая группа по услугам в сетях следующего поко-
рабочая группа по сетевой и системной архитектуре;
рабочая группа по определению протоколов;
рабочая группа по нумерации, присвоению имен, адре-
рабочая группа по качеству услуг (QoS) и качеству
9
рабочая группа по безопасности;
рабочая группа по телекоммуникационному менедж-
EN F);
м
РЕГУЛИРОВАНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЕСУРСА НУМЕРАЦИИ В СЕТЯХ UMTS
197
о
ловия взаимодействия с национальными регулирующими органами для реа-
лизации этих решений.
Базовым стандартом 3GPP/ETSI являются технические спецификации
3GPP TS 23.003, которые определяют требования к формату [6]:
идентификаторов мобильных станций в сети UMTS;
- номеров мобильных терминалов;
идентификаторов географических зон и базовых станций в сетях UMTS;
идентификаторов центров MSC, узлов GSN и регистров местоположе-
ния абонентов;
- номеров, адресов и идентификаторов для IMS/UMTS.
Вопросы нумерации, адресации и идентификации в сетях UMTS подроб-
но будут рассмотрены в гл. 11.
НУМЕРАЦИЯ, АДРЕСАЦИЯ
И ИДЕНТИФИКАЦИЯ В СЕТЯХ UMTS
11.1. Идентификация мобильных абонентов
ЯШ
для услуг, предоставляемых сервисным узлом SGSN (вре-
О
I
Каждому мобильному абоненту в системе GSM/UMTS выделяется уникаль-
ный международный идентификатор IMSL Этот подход был сформулирован
в виде концепции, которая в рекомендациях ITU-T названа «Международной
идентификацией мобильной станции».
Для поддержки конфиденциальности абонента визитные регистры место-
положения абонента (VLR) могут выделить визитным мобильным абонентам
временные уникальные идентификаторы TMSL
Мобильному абоненту сети GSM/UMTS могут быть выделены два идеи
тификатора TMSI: один для услуг, предоставляемых центром коммутации
MSC, а другой
менный пакетный идентификатор P-TMSI).
Для адресации в подсистеме пакетной коммутации GERAN/UMTS ис-
пользуется временный идентификатор логического канала (TLLI), который
формируется на основе идентификатора P-TMSI.
Для ускорения процедуры поиска данных абонента в базе данных регист-
ра VLR визитному абоненту выделяется дополнительный локальный иденти-
фикатор LMSL Этот идентификатор временно присваивается визитному або-
ненту. Запросы, передаваемые от регистра VLR к домашнему регистру HLR
содержат идентификатор LMSI совместно с идентификатором IMSL Регистр
HLR использует LMSI для формирования ответов регистру VLR.
Структура уникального международного идентификатора абонента
(IMSI). В структуре идентификатора IMSI [1] можно выделить три части
(рис. 11.1):
1. Мобильный код страны (МСС), состоящий из трех цифр. МСС одно-
значно идентифицирует страну расположения сети, к которой принадлежит
мобильный абонент.
9
I
НУМЕРАЦИЯ, АДРЕСАЦИЯ И ИДЕНТИФИКАЦИЯ В СЕТЯХ UMTS
199
2. Код сети мобильной связи (MNC), состоящий из двух или трех цифр.
Код MNC идентифицирует домашнюю сеть мобильного абонента. Длина ко-
да MNC (две или три цифры) зависит от кода МСС.
3. Номер MSIN, идентифицирующий мобильного абонента в пределах его
домашней сети.
Не более 15 цифр
3 цифры
2 или 3 цифры
МСС
MNC
MSIN
NMSI
IMSI
Рис. 11.1. Структура идентификатора IMSI
i о л ь-
В идентификатор IMSI входят мобильный код страны МСС и уникальный
национальный идентификатор мобильного абонента NMSI. состоящий из ко-
да сети мобильной связи MNC и номера мобильного абонента MSIN.
Уникальный международный идентификатор IMSI должен состоя и
ко из десятичных цифр (от 0 до 9), а общее количество цифр в IMSI не долж-
но превышать 15.
Распределение мобильных кодов страны МСС осуществляет ITU-T. Для
России МСС равен 250. Текущее распределение приведено в дополнении
Рекомендации ITU-T Е.212 [1].
Структура временного уникального идентификатора абонеп га (TMSI).
Поскольку TMSI имеет только локальную значимость (т.е. в пределах визит-
ного регистра VLR и контролируемой им зоны), то его структуру операторы
могут выбирать самостоятельно.
Временный уникальный идентификатор TMSI состоит из четырех октетов
и может быть представлен в шестнадцатеричном виде. Для того чтобы иден-
тификатор TMSI не был назначен дважды, определенная его часть
вует времени его выделения. Кроме того, идентификатор TMSI включает
себя цифровое поле (счетчик), которое изменяется после каждого назначения
идентификатора.
В тех областях обслуживания сети, где услуги предоставляются как цен-
тром MSC, так и узлом SGSN, требуется распознавание источника распреде-
к
соответст-
200
ГЛАВА 11
КОД 11.
ления идентификатора TMSI. Распознавание должно происходить по двум
наиболее значимым разрядам номера, при этом регистр VLR использует коды
00, 01 и 10, a SGSN
Частью TMSI может быть идентификатор сетевого ресурса NRI (в соот-
ветствии с требованиями технических спецификаций TS 23.236 [3]). Иденти-
фикатор NRI имеет конфигурируемую длину от 0 до 10 разрядов.
Временные уникальные идентификаторы TMSI следует распределять
только в кодированном виде в соответствии с требованиями технических
спецификаций 3GPP TS 43.020 [4] и 3GPP TS 33.102 [5]. Исключается ис-
пользование TMSI, состоящих только из единиц в двоичном коде.
Идентификатор TMSI хранится в памяти модуля USIM. Если идентифика-
тор TMSI отсутствует, то соответствующие поля памяти модуля USIM имеют
единичные значения.
Структура локального идентификатора абонента (LMSI). Локальный
идентификатор LMSI состоит из 4 октетов и распределяется визитным реги-
стром VLR. Идентификатор не может принимать нулевое значение.
Структура временного идентификатора логического канала (TLLI).
Идентификатор TLLI состоит из 32 разрядов, пронумерованных от 0 до 31 в
порядке значимости, при этом разряд 0 является младшим (табл. 11.1).
Таблица 11.1. Структура идентификатора TLLI
Значения разрядов идентификатора ТШ
31
2
2
2
2
2
о
30
2
_о_
2
1
2
1
29
28
27
1_
о
X
X
26-0
Тип идентификатора ТШ
Идентификатор в домашней сети
Идентификатор в визитной сети
Произвольный________________
Вспомогательный_____________
Резерв______________________
Резерв
2
1
о
2
о
х
А
X
X
Примечание. Буквы Т, R, А и X соответствуют разрядам, которые могут принимать любые значения
для ТШ;
имеющие произвольные значения; А
зервные разряды.
разряды, имеющие значения тех же разрядов идентификатора P-TMSI; R — разряды
разряды, значения которых назначены узлом SGSN; X — ре-
Идентификатор TLLI, назначенный мобильным терминалам в домашней
сети, имеет следующий формат:
- значения разрядов 31 и 30 равны 1;
- значения разрядов 29-0 соответствуют значениям разрядов 29-0 иден-
тификатора P-TMSI.
I
НУМЕРАЦИЯ, АДРЕСАЦИЯ И ИДЕНТИФИКАЦИЯ В СЕТЯХ UMTS
201
В визитнои
Идентификатор TLLI, назначенный мобильным терминалам
сети, имеет следующий формат:
- значение разряда 31 равно 1;
- значение разряда 30 равно 0;
- значения разрядов 29-0 соответствуют значениям разрадов 29-0 иден-
тификатора P-TMSI.
Произвольный идентификатор TLLI имеет следующий формат:
- значение разряда 31 равно 0;
- значения разрядов 30-27 равны 1;
— разряды 0—26 имеют произвольные значения.
Вспомогательный идентификатор TLLI назначается узлом SGSN и
следующий формат:
- значение разряда 31 равно 0;
- значения разрядов 30-28 равны 1;
- значение разряда 27 равно 0;
разряды 0-26 имеют произвольные значения.
Структура временного уникального пакетного идентификатора
(P-TMSI). Идентификатор P-TMSI является специальным системным пара-
метром, который сервисный узел SGGN посылает абоненту при выполнении
процедуры присоединения мобильного терминала к сети для обеспечения
конфиденциальности абонента.
Сеть UMTS не должна назначать абоненту идентификатор P-TMSI, у ко-
торого все разряды равны 1, из-за того, что единичные значения соответст-
вующего поля памяти модуля USIM указывают на отсутствие идентификато-
ра P-TMSI.
имеет
11.2. Нумерация и адресация мобильных абонентов
Абонентам сетей мобильной связи выделяются следующие номера и адреса:
- международные номера, используемые абонентами сети мобильной свя-
зи для инициализации и приема голосовых вызовов, отправки и приема
коротких и мультимедийных сообщений (SMS и MMS);
- роуминговые номера;
-динамические либо стационарные IP-адреса, используемые для иденти-
фикации мобильного терминала в пакетной сети.
Структура международного номера мобильного абонента (MSISDN).
Распределение международных номеров MSISDN [2, 6] производится по пла-
ну нумерации Рекомендации ITU-T Е.164 (см. также Рекомендацию 1TU-T
Е.213). Структура международного номера мобильного абонента MSISDN
202
ГЛАВА 11
(рис. 11.2) соответствует структуре номера абонента сети ISDN и состоит из
следующих компонентов:
- кода страны (СС), в которой зарегистрирован мобильный абонент;
- национального номера абонента, включающего в себя:
- национальный код назначения (NDC),
• номер абонента (SN).
СС
NDC
SN
Национальный (значимый) мобильный номер
MSISDN
Рис, 11.2. Структура номера MSISDN
11
I
GT), предназначенных для решения задач маршрутизации сигнальных
что
Национальный код назначения NDC может быть как географически при-
вязанным (АВС), так и географически не привязанным (DEF), что характерно
для абонентов сетей мобильной связи. Операторы сетей мобильной связи, как
правило, имеют несколько кодов назначения DNC.
Номера MSISDN выделяются не только абонентам сетей мобильной свя-
зи, но и сетевому оборудованию в качестве глобальных заголовков (Global Ti-
tle
сообщений.
Структура роумингового номера мобильного абонента (MSRN). Ро-
уминговый номер MSRN выделяется мобильному абоненту, зарегистриро-
ванному в визитной сети, для маршрутизации голосовых вызовов, посту-
пающих из его домашней сети. Структура номера MSRN соответствует
структуре номера MSISDN. Различие этих номеров заключается в том
код СС и код NDC номера MSRN характеризуют ту страну и ту визитную
сеть, в которой зарегистрирован мобильный абонент.
Номера MSRN являются служебными и неизвестны абоненту.
[ресация в сети UMTS. Адресация используется для обеспечения вы-
зовов мобильных абонентов и маршрутизации вызовов на основе IP-
протокола. Наиболее распространенной версией IP-протокола является чет-
вертая (IPv4). Структура адреса протокола IPv4 определена в документе RFC
791 [7]. Адрес протокола IPv4 может быть присвоен мобильному абоненту на
постоянной или временной основе при подключении абонента к сети. Сле-
дующей версией IP-протокола, расширяющей адресное пространство, являет-
ся шестая (IPv6).
J
и
I
203
НУМЕРАЦИЯ, АДРЕСАЦИЯ И ИДЕНТИФИКАЦИЯ В СЕТЯХ UMTS
Структура адреса протокола IPv6 определена в спецификации RFC 2373
[8]. Адрес протокола IPv6 может быть присвоен мобильному абоненту на по-
стоянной или временной основе при подключении абонента к сети.
11.3. Идентификация базовых станций, зон местоположения
абонента и маршрутизации
Идентификатор зоны местоположения абонента (LAI). В состав иден-
тификатора LAI входят следующие элементы (рис. 11.3):
- мобильный код страны (МСС), идентифицирующий страну, в которой
расположена сеть, и содержащий три цифры (аналогично коду МСС,
входящему в международный уникальный идентификатор мобильного
абонента IMSI);
- код сети мобильной связи (MNC), идентифицирующий сеть мобильного
абонента и состоящий из двух или трех цифр (аналогично коду MNC,
входящему в IMSI);
- код зоны местоположения (LAC), имеющий фиксированную длину
(два октета) и определяющий зону местоположения мобильного абонен-
та в пределах сети.
мсс
MNC
LAC
LAI
Рис. 11.3. Структура идентификатора LAI
Код LAC можно представить в шестнадцатиричном виде, за исключением
зарезервированных шестнадцатеричных значений 0000 и FFFE.
Идентификатор зоны маршрутизации (RAI). Структура RAI показана
на рис. 11.4. В состав идентификатора зоны маршрутизации RAI входят сле-
дующие элементы:
- идентификатор зон местоположения мобильного абонента (LAI); в осо-
бых случаях выбираются неиспользуемые значения LAI;
- код зоны маршрутизации (RAC), который имеет фиксированную длину
(один октет) и идентифицирует зону маршрутизации подсистемы GPRS
в пределах зоны местоположения абонента.
204
ГЛАВА 11
LAI
RAC
RAI
Рис. 11.4. Структура идентификатора RAI
Идентификатор базовой станции. Идентификатор определяет базовые
станции сети мобильной связи и соты внутри подсистемы базовых станций в
пределах зоны местоположения абонента или зоны машрутизации. Код уни-
кального идентификатора базовой станции (BSIC) представляет собой сово-
купность «цветовых» кодов сети и базовой станции. Благодаря этому коду
мобильный терминал отличает базовые станции друг от друга. Код BSIC
имеет шесть разрядов (рис. 11.5).
Уникальный идентификатор соты (CI) имеет фиксированную длину (два
октета) и может быть представлен в шестнадцатиричном виде.
3 бита
3 бита
NCC
вес
Цветовой код сети UMTS
Цветовой код базовой станции
Рис. 11.5. Структура кода BSIC
I
i
i
।
Глобальный идентификатор соты (CGI) представляет собой объединение
идентификатора зоны местоположения абонента и уникального идентифика-
тора соты (рис. 11.6).
МСС
MNC
LAC
CI
I
I
!
I
I
I
I
LAI
i
CGI
Рис. 11.6. Структура идентификатора CGI
I
НУМЕРАЦИЯ, АДРЕСАЦИЯ И ИДЕНТИФИКАЦИЯ В СЕТЯХ UMTS
205
Уникальный идентификатор региональной зоны роумиша абонентов
(RSZI). Ориентированное на сеть UMTS региональное деление абонентов од-
нозначно определяет для всей сети UMTS те области, в которых разрешен ро-
уминг. В такие области входит одна или несколько региональных зон роумин-
га. Идентификатор региональной зоны роуминга приведен на рис. 11.7.
2 октета
СС
NDC
ZC
RSZI
Рис. 11.7. Структура идентификатора RSZI
В состав уникального идентификатора региональной зоны роуминга вхо-
дят следующие элементы:
код страны (СС), идентифицирующий страну, в которой расположена
сеть UMTS;
национальный код назначения (NDC), идентифицирующий сеть UMTS
в этой стране;
- код зоны (ZC), идентифицирующий региональную зону роуминга в этой
сети UMTS; код ZC имеет фиксированную длину (два октета) и пред-
ставляется в шестнадцатеричном виде.
Структура идентификатора RSZI и подробная информация по его при-
своению приведены в технических спецификациях 3GPP TS 23.008 [9].
Код местоположения мобильного абонента. Этот код определяет кон-
кретное местоположение мобильного абонента в пределах зоны обслужива-
ния сети UMTS. Форматирование кода местоположения производится соглас-
но Рекомендации ITU-T Е.164, как показано на рис. 11.8. Код страны (СС)
национальный код назначения (NDC) определяют сеть UMTS, в которой рас-
положен мобильный абонент.
и
СС
NDC
LSP
Рис. 11.8. Структура кода местоположения мобильного абонента
Структура локально значимой части кода местоположения мобильного
абонента (LSP) подлежит согласованию между оператором UMTS и нацио-
нальным органом, регулирующим распределение ресурса нумерации в стране
нахождения сети UMTS.
206
ГЛАВА 11
11.4. Идентификация центров коммутации MSC,
узлов GSN и регистров VLR, HLR
SPC).
Идентификация центров MSC, узлов GSN (SGSN, GGSN) и регистров VLR,
HLR осуществляется с помощью глобальных заголовков GT, структура кото-
рых соответствует международным номерам абонентов сетей PSTN/ISDN, а
также с помощью кодов пунктов сигнализации (Single Point Code
Кроме того, идентификация узлов GSN производится с помощью адресов,
структура которых показана на рис. 11.9. В состав адреса входят следующие
элементы:
- тип адреса, представляющий собой код длиной два разряда;
- длина адреса, представляющая собой код длиной шесть разрядов;
- IP-адрес протокола IPv4 или IPv6.
Тип адреса
Длина адреса
IP-адрес
2 цифры
6 цифр
4 октета либо 16 октетов
Адрес узла GSN
Рис. 11.9. Структура адреса узла GSN
тип адреса 1 и
Если IP-адресом является адрес протокола IPv4, то используется тип адре
са 0 и длина адреса 4 октета, а если адрес протокола IPv6
длина адреса 16 октетов. Структуры адресов протоколов IPv4 и IPv6 приведе-
ны соответственно в RFC 791 [7] и в RFC 2373 [8].
Идентификация регистра HLR может быть осуществлена с помощью од-
ного или нескольких кодов, отражающих диапазон идентификаторов IMSI,
обслуживаемых регистром HLR.
11.5. Международный уникальный идентификатор
оборудования мобильной станции и номер версии
программного обеспечения
Структуры международного уникального идентификатора оборудования мо-
бильной станции (IMEI) и номера версии программного обеспечения (IMEISV)
показаны на рис. 11.10 и 11.11 соответственно.
НУМЕРАЦИЯ, АДРЕСАЦИЯ И ИДЕНТИФИКАЦИЯ В СЕТЯХ UMTS
207
8 цифр
ТАС
8 цифр
ТАС
15 цифр
6 цифр
SNR
IMEI
Рис. 11.10. Структура идентификатора IMEI
16 цифр
6 цифр
SNR
IMEISV
1 цифра
Запас
2 цифры
SVN
Рис. 11.11. Структура номера IMEISV
шесть цифр.
Идентификатор IMEI содержит следующие элементы (каждый элемент
должен состоять только из десятичных цифр):
- код ТАС, определяющий орган сертификации (первые две цифры), про-
изводителя оборорудования и номер партии (последние шесть цифр);
- индивидуальный серийный номер SNR, определяющий конкретное обо-
рудование в пределах кода ТАС; длина
Код ТАС и серийный номер SNR содержат контрольные символы, кото-
рые служат для проверки ошибок передачи идентификатора IMEI в сети либо
для ввода идентификатора абонента вручную.
Требования к идентификатору IMEI определены в технических докумен-
тациях 3GPP TS 22.016 [10].
В номер IMEISV входят следующие элементы (каждый элемент должен
состоять только из десятичных цифр):
- код ТАС длиной восемь цифр;
- индивидуальный серийный номер SNR, определяющий конкретное обо-
рудование в пределах ТАС; длина
- номер SVN версии программного обеспечения мобильного оборудова-
ния; длина — две цифры.
Требования к номеру IMEISV определены в технических документациях
3GPP TS 22.016 [10].
Код ТАС выдается централизованно оператором или регулирующим органом.
Производители мобильного оборудования (телефонов, базовых станций и т.д.)
должны выделять индивидуальные серийные номера SNR последовательно.
Как правило, сочетание ТАС и SNR, используемое в идентификаторе
IMEI, дублирует комбинацию ТАС и SNR, используемую в номере IMEISV.
шесть цифр;
1
I
I
I
I I
I
II
I
Глава
ПРОЦЕДУРЫ РЕГИСТРАЦИИ
И УСТАНОВЛЕНИЯ СОЕДИНЕНИЙ
В СЕТИ UMTS/IMS
4
базовая подсистема услуг
времени, поддержку интерфейса с системами инициализации, управле-
-В. _ Ж
биллинга операторов [2-4]. В соответствии с этим назначением IMS
12.1. Регистрация абонентского терминала в сети UMTS/IMS
Подсистема IMS (IP Multimedia Subsystem)
IP-мультимедиа сети UMTS, осуществляющая управление и синхронизацию
при передаче пакетов данных (речи, видео, текста) пользователя, а также ре-
зервирование сетевых ресурсов, маршрутизацию IP-пакетов в режиме реаль-
ного
ния и
выполняет следующие функции:
маршрутизацию сигнализации и адресацию пакетов данных согласно
SIP-протоколу между абонентским терминалом UE и сервером полуду-
плексной
UE и сервером присутствия подсистемы IMS;
- аутентификацию и авторизацию абонентов сети;
- управление качеством услуг РоС;
- сжатие (компрессию) SIP-сообщений для увеличения скорости передачи
данных;
- поддержку режима регистрации и сеансов обмена данными SIP-прото-
кола;
— подготовку отчетов для системы тарификации.
В состав базовой подсистемы IMS входят следующие основные функцио-
нальные элементы [1]:
P-CSCF (Proxy Call Session Control Function)
токола
торым устанавливает контакт абонентский терминал UE. Прокси-сервер
P-CSCF обеспечивает маршрутизацию SIP-сообщений от абонентского
терминала к SIP-серверу S-CSCF, трансляцию имен в адреса и обратно;
передачи речи РоС, а также между абонентским терминалом
9
прокси-сервер SIP-про-
являющийся первым сетевым элементом подсистемы IMS, с ко-
III
I
ПРОЦЕДУРЫ РЕГИСТРАЦИИ И УСТАНОВЛЕНИЯ СОЕДИНЕНИИ В СЕТИ UMTS/IMS
209
CDR). управ
центральный обслуживаю
кроме того, он выполняет задачи по обслуживанию экстренных вызо
вов, генерации записей тарификации (Call Detail Record
лению доступом к медиашлюзам;
- S-CSCF (Serving Call Session Control Function)
щий сервер подсистемы IMS, обеспечивающий аутентификацию и а в гори
зацию пользователей, управление сессиями и статусами пользователей;
- I-CSCF (Interrogating Call Session Control Function)
сервер, являющийся граничным элементом подсистемы IMS, с которым
устанавливает контакт внешняя сеть; сервер I-CSCF запрашивает у до-
машнего сервера базы данных пользователя (HSS) адрес сервера S-
CSCF, обслуживающего абонента, и обеспечивает маршрутизацию SIP-
сообщений к S-CSCF;
- HSS (Home Subscriber Server)
теля, представляющий собой совокупность регистров HLR/AuC, содержит
базу данных об абонентах, доступную для узлов SGSN, GGSN и S-CSCF.
Многоуровневая архитектура подсистемы IMS и ее взаимодействие с се-
тью UMTS показана на рис. 12.1.
опрашивающим
домашний сервер базы данных пользова-
♦
в
Плоскость
приложений
AS
-
I
W
।
।
HSS
Плоскость
управления
।
I
Плоскость
пользователя
в
SGSN
AS
CSCF
BGCF
VMl
I
M.GCF
MR FC
MRFP
GGSN
AS - серверы
приложений
4
IM-MGW
Внешние
IP-сети
WLAN,
ADSL,
кабель
SGW
ТФоП/ /
внешние сети
с коммутацией
каналов J
Сеть /*
радиодоступа
UMTS
Рис.12.1. Многоуровневая архитектура подсистемы IMS
и ее взаимодействие с сетью UMTS:
трафик сигнализации;
— трафик пользователя
210
ГЛАВА 12
I
I
О
Функциональные элементы, входящие в подсистему IMS, могут быть раз-
делены на шесть основных категорий (групп): семейство элементов управле-
ния сессиями передачи данных и маршрутизации CSCFs (P-CSCF, S-CSCF, I-
CSCF), домашний сервер HSS базы данных абонентов, модуль SLF поиска
подписанных услуг, модули BGCF, MGCF, IM-MGW и SGW, обеспечиваю-
щие межсетевое взаимодействие, служебные и сервисные элементы AS,
MRFC, MRFP и шлюз SEG безопасности сети.
Сервисный узел пакетного трафика SGSN выполняет функции, обеспечи-
вающие передачу данных с коммутацией пакетов PS-домена сети UMTS.
Узел SGSN является центральным элементом PS-домена сети UMTS и рабо-
тает со следующими видами информации:
данными об услугах связи, на которые подписан абонент сети UMTS;
идентификаторами абонентов сети мобильной связи IMSI;
- временными признаками и идентификаторами пакетов данных;
- PDP-адресами;
— данными о местоположении абонентов;
- данными о сотах или зонах маршрутизации, в которых зарегистрирован
абонентский терминал;
данными о визитном регистре VLR, в котором зарегистрирован або-
нентский терминал;
- данными об адресе каждого шлюза пакетного трафика GGSN, в котором
активирован PDP-контекст (Packet Data Protocol Context), устанавливаю-
щий логическую связь между абонентским терминалом UE и шлюзом
GGSN для передачи 1Р-трафика.
Узел SGSN соединен с сетью радиодоступа UTRAN интерфейсом lu-PS, а
также с сетью радиодоступа GERAN (GSM/EDGE) интерфейсом Gb.
Шлюз пакетного трафика GGSN является интерфейсным узлом, обеспе-
чивающим маршрутизацию пакетных данных из сети UMTS во внешние сети
с коммутацией пакетов и обратно.
Абонентские терминалы UE сети UMTS снабжены универсальной персо-
нальной смарт-картой абонента (Universal Integrated Circuit Card
показанной на рис. 12.2. Карта UICC состоит из двух модулей: универсально-
го модуля идентификации абонента (Universal Subscriber Identity Module —
USIM) и модуля идентификации мультимедийных IP-услуг ISIM (IP Multime-
dia Services Identity Module). Модуль идентификации ISIM [3, 4] относится к
подсистеме IMS, тогда как модуль USIM относится только к сети UMTS.
Модуль идентификации ISIM содержит параметры, используемые для
идентификации и аутентификации пользователей подсистемы IMS. а
конфигурирования терминалов подсистемы IMS. К основным параметрам
хранимым в модуле идентификации ISIM, относятся:
UICC)
также
1
ПРОЦЕДУРЫ РЕГИСТРАЦИИ И УСТАНОВЛЕНИЯ СОЕДИНЕНИЙ В СЕТИ UMTS/IMS
211
- закрытый уникальный идентификатор пользователя (Private User Iden-
tity — PrUI);
- открытый (публичный) уникальный идентификатор пользователя (Pub-
lic User Identity — PuUI);
идентификатор URI домена домашней сети (доменное имя домашней
сети);
секретные ключи, используемые для аутентификации и шифрования
данных.
Секретные ключи для аутентификации
и шифрования данных
ISIM
Открытый (публичный) уникальный
идентификатор пользователя
Закрытый уникальный
идентификатор пользователя
Доменное имя
домашней сети
Правила доступа
Служебные данные
1
USIM
UICC
Рис. 12.2. Универсальная персональная смарт-карта UICC
Открытый уникальный идентификатор пользователя PuUl выделяется
оператором домашней сети. Одному абоненту может быть выделено несколь-
ко таких идентификаторов (например, для частного и служебного использо-
вания). В подсистеме IMS можно регистрировать с помощью одного SIP-co-
общения сразу несколько идентификаторов PuUI. Открытым уникальным
идентификатором пользователя PuUI является идентификатор SIP URI (на-
пример, формата sipzsergey.ivanov@megafon.ru) или идентификатор TEL URI
(например, формата tel:+7-926-123-4567) или их комбинация (например, фор-
мата sip:+7-926-123-4567@megafon.ru). Идентификатор TEL URI необходим
для вызовов абонента сети UMTS/IMS из сети ТфОП или звонка на нее.
Закрытый уникальный идентификатор пользователя PrUI выделяется опе-
ратором домашней сети по одному на каждого абонента сети UMTS/IMS. Его
форматом является не формат SIP URI или TEL URI, а формат иденгификато-
212
ГЛАВА 12
ра сетевого доступа (NAI), имеющий следующий вид: usemame@operator.ru.
Идентификатор PrUI используются в сети исключительно для аутентифика-
ции пользователей, а не для маршрутизации SIP-сообщений. Идентификатор
PrUI хранится в универсальной персональной смарт-карте UICC и необяза-
тельно известен абоненту.
Обновление данных о местоположении мобильного терминала и уста-
новление логической связи между мобильным терминалом UE и сервис-
ным узлом SGSN. Процедура обновления данных о местоположении мо-
бильного терминала и установления логической связи между мобильным тер-
миналом UE и сервисным узлом SGSN показана на рис. 12.3. Она выполняет-
ся за шесть шагов:
Шаг 1. Мобильный терминал UE после его включения через контроллер
RNC отправляет на сервисный узел SGSN команду ATTACH REQUEST (за
прос подключения).
Шаг 2. Сервисный узел SGSN запрашивает аутентификацию абонента
идентифицируемого по IMSI, у домашнего регистра HLR. Запрос аутентифи
кации передается по протоколу МАР.
Шаг 3. Домашний регистр HLR с помощью регистра АиС предоставляет
сервисному узлу SGSN параметры аутентификации абонента.
Шаг 4. В случае успешного выполнения процедуры аутентификации сер-
висный узел SGSN запрашивает у домашнего регистра HLR параметры про-
филя абонента и сообщает домашнему регистру HLR значение идентифика
тора соты Cell_ID, в которой находится абонентский терминал UE, для об
новления записи в HLR о местоположении абонента.
9
UTRAN
1
SGSN
RNC
UE
1
4
2
5
HLR
Рис. 12.3. Процедура обновления данных о местоположении
мобильного терминала и установления логической связи между
мобильным терминалом UE и сервисным узлом SGSN
ПРОЦЕДУРЫ РЕГИСТРАЦИИ И УСТАНОВЛЕНИЯ СОЕДИНЕНИИ В СЕТИ UMTS/IMS
213
DNS).
Шаг 5. Домашний регистр HLR в ответ на запрос передает сервисному уз-
лу SGSN параметры профиля абонента (перечень подключенных услуг и ак-
тивированные точки доступа APN, качество передачи данных, статический
IP-адрес при условии его выделения оператором сети и т.д.).
Шаг 6. Сервисный узел SGSN отправляет мобильному терминалу UE со-
общение ATTACH ACCEPT, информируя об успешности завершения в сети
UMTS процедуры подключения. Мобильный терминал UE подтверждает
прием сообщения ATTACH ACCEPT и завершает процедуру подключения
сообщением ATTACH COMPLETE (подключение завершено).
Активация PDP-контекста. Назначение абонентским терминалам 1Р-ад-
ресов сопровождается активацией PDP-контекстов. Каждый PDP-контекст со-
ответствует определенной точке доступа APN к сети (например, APN MMS,
APN WAP, APN Интернет и др.), которая идентифицирует внешнюю сеть и
оператора. Различные точки доступа APN можно рассматривать в качестве
своеобразных «окон» в разные сетевые пространства (например, одна точка
доступа ведет к WAP-серверам, другая к WEB-серверам IP-сети, третья в кор-
поративную сеть компании и др.). Одна APN может указывать на несколько
физических точек доступа АР, расположенных в шлюзе GGSN. Соответствие
имени точки доступа APN IP-адресу шлюза GGSN определяется сервером до-
менных имен (Domain Name Server
Процедура активации PDP-контекста показана на рис. 12.4. Она выполня-
ется за пять шагов.
Шаг 7. При получении команды ATTACH COMPLETE (присоединение
завершено) сеть UTRAN автоматически посылает сервисному узлу SGSN ко-
манду ACTIVATE PDP CONTEXT REQUEST (запрос активации PDP-кон-
текста). Если абонентский терминал UE представляет собой IMS-терминал,
то имя точки доступа APN в запросе активации PDP-контекста указывает на
сеть подсистемы IMS.
Шаг 2. Сервисный узел SGSN обеспечивает проверку соответствия дан-
ных, указанных в запросе активации PDP-контекста, и данных из профиля
абонента, полученных из HLR на шаге 5 процедуры обновления данных о ме-
стоположении мобильного терминала и установления логической связи меж-
ду UE и сервисным узлом SGSN.
Шаг 3. В случае успешной проверки сервисный узел SGSN посылает ко-
манду CREATE PDP CONTEXT REQUEST (запрос создания PDP-контек-
ста) шлюзу GGSN, соответствующему указанной на шаге 1 точке доступа
APN и к которому присоединен прокси-сервер P-CSCF подсистемы IMS. Се-
тевые элементы GGSN и P-CSCF должны всегда находиться в одной сети, по-
скольку интерфейс между ними является внутрисетевым.
214
ГЛАВА 12
Шаг 4. Шлюз GGSN, получив сообщение CREATE PDP CONTEXT RE-
QUEST, осуществляет аутентификацию пользователя, взаимодействуя с
AAA-сервером по протоколу RADIUS. В случае успешной аутентификации
пользователя шлюз GGSN запрашивает у DHCP-сервера назанчение IP-
адреса мобильному абоненту. Получив запрашиваемый IP-адрес, шлюз GGSN
посылает сервисному узлу SGSN сообщение CREATE PDP CONTEXT
RESPONSE (ответ о результатах создания PDP-контекста). Этот ответ вклю
чает в себя IP-адрес прокси-сервера P-CSCF (GGSN хранит адреса P-CSCF).
Шаг 5. Сервисный узел SGSN посылает на абонентский терминал UE со-
общение ACTIVATE PDP CONTEXT ACCEPT (активация PDP-контекста
выполнена). В сообщении передается IP-адрес прокси-сервера P-CSCF, ис-
пользуемый UE для работы SIP-приложений. Между UE и GGSN установле-
но логическое соединение в соответствии с параметрами PDP-контекста.
2
UE
UTRAN
RNC
SGSN
GGSN
1
5
Рис. 12.4. Процедура активации PDP-контекста (шаги 1-5)
I
I
Шаги 1-5 описывают «интегрированную процедуру» активации PDP-кон-
текста. В так называемой «автономной процедуре» на мобильный терминал
вместо IP-адреса прокси-сервера P-CSCF передается адрес шлюза GGSN и
мобильному терминалу UE для получения адреса P-CSCF необходимо свя-
заться с сервером DNS.
Адрес прокси-сервера P-CSCF закрепляется за мобильным терминалом
UE для обеспечения маршрутизации пакетов данных. Это присвоение не ме-
няется до тех пор, пока абонентский терминал UE не будет выключен или не
выйдет из зоны обслуживания сети UMTS.
Регистрация пользователя услуг подсистемы IMS. Цель регистрации
пользователя услуг подсистемы IMS заключается в обозначении «присутст-
вия» пользователя и авторизации услуг подсистемы IMS. Она необходима пе
ред установлением сессии.
В процессе регистрации пользователя услуг подсистемы IMS выполняют-
ся следующие действия:
- мобильный терминал «увязывает» свой открытый уникальный иденти
фикатор PuUI с контактным адресом, заданным в вызове;
W
w
ПРОЦЕДУРЫ РЕГИСТРАЦИИ И УСТАНОВЛЕНИЯ СОЕДИНЕНИИ В СЕТИ UMTS/IMS
215
домашняя сеть идентифицирует мобильный терминал;
- мобильный терминал идентифицирует свою домашнюю сеть;
домашняя сеть авторизует процедуру SIP-регистрации и использования
ресурсов подсистемы IMS;
домашняя сеть проверяет наличие соглашения о роуминге с оператором
визитной сети, в которой зарегистрировался абонент;
- мобильный терминал UE и прокси-сервер P-CSCF устанавливают:
• механизм безопасности для последующей передачи сообщений;
• набор защитных связей для обеспечения целостности используемых
SIP-сообщений;
• алгоритмы сжатия SIP-сообщений (сжатие SIP-сообщений необходимо
прежде всего для повышения эффективности использования радиоин-
терфейса, поскольку протокол SIP основан на текстовом формате и со-
держит длинные сообщения большого объема).
••
••
UTRAN
9
в
*
Г
*
в
»
UE
RNC
SGSN
DNS
Визитная сеть
P-CSCF
4
«• I
*
10
..........1.0.
GGSN
в*
[1
в
в
•
в
10
•-
11
S-CSCF
I-CSCF
V
4
4
*
1
в»<вш»**ж*»*»в****"<«*вш»и*>ж
9
1
«
8
Рис. 12.5. Процедура регистрации пользователя услуг подсистемы IMS
(Шаги 1-11)
Процедура регистрации пользователя услуг подсистемы IMS состоит из
18 шагов (рис. 12.5, рис. 12.6).
Шаг 1. Мобильный терминал UE посылает прокси-серверу P-CSCF под-
системы IMS команду запроса регистрации REGISTER протокола SIP. Это
команда включает в себя:
- уникальный идентификатор ресурса URI, который идентифицирует до-
машнюю сеть абонента (например, ims-megafon.ru);
открытый уникальный идентификатор пользователя PuUI (например.
SIP URI);
- закрытый уникальный идентификатор пользователя PrUI (идентифика-
тор PrUI может быть неизвестен пользователю, он подобен идентифика-
216
ГЛАВА 12
от»
тору IMSI и используется узлами S-CSCF и HSS только в целях аутенти-
фикации абонента);
контактный адрес мобильного терминала (IP-адрес мобильного терми-
нала UE, назначенный шлюзом GGSN при подключении, или имя хоста,
в котором доступен пользователь услуги).
Первые три параметра хранятся в модуле IS1M абонентского терминала
UE.
Шаг 2. Прокси-сервер P-CSCF обращается к серверу доменных имен DNS
(путем отправки доменного имени домашней сети) для получения адреса точ-
ки входа в домашнюю сеть абонента.
Шаг 3 Система DNS по идентификатору SIP URI предоставляет IP-адрес
опрашивающего сервера I-CSCF домашней сети. Следует отметить, что реги-
страция пользователя услуги всегда происходит с использованием сервера I-
CSCF, тогда как установление сессии может осуществляться непосредствен-
но сервером S-CSCF.
Шаг 4. Прокси-сервер P-CSCF посылает серверу I-CSCF команду регист
рации REGISTER. Эта команда включает в себя:
- уникальный идентификатор прокси-сервера P-CSCF (SIP URI);
- открытый уникальный идентификатор пользователя PuUI;
- закрытый уникальный идентификатор пользователя PrUI;
- идентификатор визитной сети (для проверки наличия соглашения о ро-
уминге).
Шаг 5. Опрашивающий сервер 1-CSCF определяет адрес центрального об-
служивающего сервера S-CSCF путем отправки домашнему серверу базы дан-
ных HSS запроса авторизации мобильного терминала пользователя UAR (User
Authorization Request) по протоколу DIAMETER. Этот запрос включает в себя:
- идентификатор визитной сети;
- открытый уникальный идентификатор пользователя PuUI;
- закрытый уникальный идентификатор пользователя PrUI.
Шаг 6. Сервер HSS проверяет полученные идентификаторы пользователя
и результат проверки передает опрашивающему серверу I-CSCF в ответном
сообщении авторизации UAA (User Authorization Answer) протокола
DIAMETER. Это сообщение включает идентификатор SIP URI обслуживаю-
щего сервера S-CSCF, если этот сервер выделялся ранее, или набор парамет-
ров S-CSCF, если он выделяется впервые. При первой регистрации мобильно-
го терминала UE в подсистеме IMS домашний сервер базы данных пользова-
телей HSS, как правило, посылает в ответном сообщении UAA набор обяза-
тельных (например, для управления вызовами по протоколу SIP) и дополни-
тельных (например, для начисления платы) параметров обслуживающего сер-
вера S-CSCF.
ПРОЦЕДУРЫ РЕГИСТРАЦИИ И УСТАНОВЛЕНИЯ СОЕДИНЕНИИ В СЕТИ UMTS/INIS
217
Шаг 7. Опрашивающий сервер I-CSCF на основе таблицы конфигурации
выбирает соответствующий обслуживающий сервер S-CSCF и посылает ему
команду регистрации REGISTER, которая содержит:
- открытый уникальный идентификатор пользователя PuUI;
- закрытый уникальный идентификатор пользователя PrUI;
- контактное имя визитной сети;
- контактную точку домашней сети;
- имя прокси-сервера P-CSCF.
Шаг 8. Обслуживающий сервер S-CSCF обращается к домашнему серверу
базы данных пользователя HSS посредством запроса аутентификации пользо-
вателя мультимедиа услуг MAR (Multimedia Auth Request) по протоколу
DIAMETER. В запросе передается уникальный закрытый идентификатор
пользователя PrUI. Этот запрос также информирует домашний сервер базы
данных пользователя HSS об идентификаторе URI выделенного сервера S-
CSCF.
Ша
. Домашний сервер базы данных пользователя HSS инициирует
процедуру аутентификации и в ответе МАА (Multimedia Auth Answer) посы-
лает серверу S-CSCF данные аутентификации пользователя.
Шаг 10. Сервер S-CSCF посылает мобильному терминалу UE ответ
UNAUTHORIZED (401) (пользователь не авторизован). Это сообщение по-
следовательно проходит через серверы I-CSCF, P-CSCF и узлы GSN.
Шаг 11. Получив ответ UNAUTHORIZED (401), мобильный терминал
UE распознает наличие запроса и обращается к модулю идентификации ISIM
за выполнением процедуры аутентификации. В случае успешной аутентифи-
кации пользователя между мобильным терминалом UE и прокси-сервером
P-CSCF формируется защищенный туннель с использованием протокола
IPSec.
DNS
Г»'-’
аг«ч« •>»*«• ««••О»**",
♦л
..."......
ч
-•д>.
Визитная сеть
13а
В
*
-в
UTRAN
13b
UE
12
12
RNC
SGSN
GGSN
18
18
P-CSCF
14
,• 18
I
л
«
*w
•«•«•*♦•*•*“***
S-CSCF
И8
Пб
17а
15a
HSS
I-CSCF
17b
Г
f
«
в
в
А
ч
I
Л
Рис. 12.6. Процедура регистрации пользователя услуг
подсистемы IMS (Шаги 12-18)
218
ГЛАВА 12
I
о
а так-
1
।
Шаг 12. Мобильный терминал UE посылает прокси-серверу P-CSCF ко-
манду регистрации REGISTER по защищенному туннелю протокола IPSec.
Шаг 13 а, Ь. Прокси-сервер P-CSCF осуществляет ту же процедуру, что
уже была выполнена при получении первоначальной команды REGISTER.
Он обращается к серверу доменных имен DNS для получения адреса сервера
I-CSCF домашней сети. Вследствие работы механизма балансировки нагруз-
ки в сервере DNS адрес сервера I-CSCF домашней сети, переданный в ответе,
может не совпадать с адресом, полученным при первой передаче команды ре-
гистрации REGISTER.
Шаг 14. Прокси-сервер P-CSCF передает команду регистрации REGISTER
серверу I-CSCF, который осуществляет ту же процедуру, что и на шаге 1.
Шаг 15а. Поскольку серверу I-CSCF (возможно, новому) неизвестно, вы-
делен ли уже пользователю сервер S-CSCF и каков адрес этого сервера
же нужно ли выполнять авторизацию, как и при посылке первой команды
REGISTER, сервер I-CSCF вновь передает запрос UAR по протоколу
DIAMETER домашнему серверу базы данных пользователя HSS. Этот запрос
включает в себя уникальный идентификатор визитной сети, уникальные от-
крытый и закрытый идентификаторы пользователя.
Шаг 15b. Домашний сервер базы данных пользователя HSS посылает сер-
веру I-CSCF ответное сообщение UAA по протоколу DIAMETER, которое
включает в себя идентификатор SIP URI сервера S-CSCF, уже выделенный
пользователю ранее.
Шаг 16. Сервер I-CSCF передает команду регистрации REGISTER серверу
S-CSCF; в команде передается закрытый уникальный идентификатор пользова-
теля PrUI. Сервер S-CSCF распознает поступление второго запроса и, следова-
тельно, успешное выполнение процедуры аутентификации пользователя.
Шаг 17а, Ь. Сервер S-CSCF посылает домашнему серверу базы данных
пользователя HSS запрос SAR (Server Assignment Request) по протоколу
DIAMETER, информирующий о завершении процедуры регистрации пользо-
вателя услуг подсистемы IMS и сообщающий сетевой адрес сервера S-CSCF
обслуживающего пользователя. В ответ с помощью команды SAA (Server As-
signment Answer) домашний сервер HSS посылает серверу S-CSCF параметры
пользователя, которые затем будут локально сохранены в S-CSCF. Сервер S-
CSCF сохраняет идентификатор пользователя URI, а так же перечень всех
возможных идентификаторов URI вместе с направлением маршрутизации па-
кетного трафика к абонентскому терминалу UE.
Шаг 18. Сервер S-CSCF посылает мобильному терминалу команду ОК (200)
указывая на успешное завершение процедуры регистрации. Адреса серверов
S-CSCF и I-CSCF могут быть добавлены в заголовок маршрутов пакетного
трафика (в зависимости от стратегии оператора домашней сети). Теперь або-
нентский терминал UE зарегистрирован в подсистеме IMS сети UMTS.
9
9
w
ПРОЦЕДУРЫ РЕГИСТРАЦИИ И УСТАНОВЛЕНИЯ СОЕДИНЕНИИ В СЕТИ UMTS/IMS
219
12.2. Установление сессии между мобильными
терминалами подсистемы IMS
Рассмотрим процедуру установления сессии [5] между двумя мобильными
терминалами подсистемы IMS при условии, что оба мобильных терминала
находятся в роуминге в различных визитных сетях, а также приписки к раз-
личным домашним сетям.
Принятые допущения и условия:
- сети UMTS визитных операторов имеют собственную подсистему IMS;
- мобильные терминалы UE1 и UE2 находятся в роуминге в различных
визитных сетях и оборудованы универсальной персональной смарт-кар-
той UICC, содержащей модуль идентификации ISIM;
- инициирующей стороной является мобильный терминал UE1, термини-
рующей
- оба мобильных терминала UE1 и UE2 прошли процедуру регистрации в
домашних подсистемах IMS;
- домашняя сеть мобильного терминала UE1 не содержит опрашивающий
сервер I-CSCF, а домашняя сеть мобильного терминала UE2
- серверы IMS-приложения вызывающей и вызываемой сторон не задей-
ствованы.
На рис. 12.7 и 12.8 показаны общая схема и сигнальная диаграмма установ-
ления сессии между мобильными терминалами UE1 и UE2 подсистемы IMS.
мобильный терминал UE2;
содержит;
Инициализация вызова
V|
••
V
•ft
4
ft
ft
V
J
«
A
В
*
Iе
UE
>
UTRAN 1
RNC
Визитная сеть1
X ^.б^Интранет
P-CSCF
1
SGSN
GSN
ft
•
A
4
V
/
ft
•
ft
ft
i ft
I *
F ft
ft
ft
«
Визитная сеть 2
Интранет
p-cscfIIW^
SGSN
UTRAN 2 W
RNCl )H
••••
«« ftft 4 "
ft--
ft-*
<
Ч
в
Й
r
*
*
*
«
•'
в
»Vaaa»tl«,«lв%Г*-“***
z
>
*
»
?
*
4
4
Л
4
Интернет
•»«« 9 ft ft;
ft
»•
•*
ft
ft
ft
ft
ft
4
fl
4
4
*
.1»
Домашняя сеть UE1
S-CSCF
IL_i_
Интранет
%
»
a
4?
ев
ft
а
ft
•
а
ft
ft
•
ft
ft
•
ft
ft
ft
ft
•
ft
ft
•
ft
ft
ft
ft
«
«
ft
Домашняя сеть jJE2
HSS2
•e
Интранет
e*
/
l
ft
ъ
•я
•ft
ft,
V4«MBaatB<«"v
a,
ж
туннель данных
- сигнализация
Рис. 12.7. Общая схема установления сессии
между мобильными терминалами UE1 и UE2 подсистемы IMS
220
ГЛАВА 12
UE1
P-CSCF1
IT
S-CSCF1;
INVITE (
Trvina ।
i
i
t
I
I
I
t
I
t
i
I
I
iTrvin
INVITE
I-CSCF2
LIR
HSS2
S-CSCFi
« I
P-CSCF2
UE2
Session Progress
_____ERA£K...
es
Ion Progress
PRACK
l
I
I
I
I
l
I
esfrion Pro
i
P^ACK
I
I
INVITE
I
I
I
I
I
I
I
I INVITE
[ Trying
I
л.
200 OK
200 OK
-....-t
Update
ress
Session Progress
Progress
I ।
INVITE
Trying _
Session Proqres
200 OK
i PRACK1
т------*
j 200 OK
I!
PRACK
2000К
200 QK
180 RINGING
200 ОК
SGSNllGGSN
18Q
_1£
I 2
200 0^
RINGj
180|'rINGIN
I
№и
I
I
___I____
foOQK
i
I___
200 OK
180 RINGING
I
I
I
j 200 01^
1 I уо RINGING
V I I
>
к
to
200 OK
180 RINGING
2QQ QK
I
I
♦
I 20Q QK
I 200 OK
200 QK
200 OK
T
I
I
I
I
—1
Медиа плоскость (например, передача речевых потоков в сквозном режиме)
-j j { ц —- и у* гр
I
I
to
GGSN SGSN
Домашняя сеть 1 •
«Визитная'
сеть 1 !
Домашняя сеть 2
Визитная
сеть 2
£
I
V
I
I
I
I
I
i
I
К
I
I
I
I
I
I
l
i
I
I
I
*
I
I
6
I
A
r
I
к
I
I
T
т
I
I
I
I
I
I
I
I
I
*
Рис. 12.8. Сигнальная диаграмма установления сессии
между мобильными терминалами UE1 и UE2 подсистемы IMS
Далее рассмотрим более детально сигнальную диаграмму. В ходе уста-
новления сессии между мобильными терминалами UE1 и UE2 выполняются
шаги, показанные на рис. 12.9-12.16. Описание сообщений, используемых в
этой сигнальной диаграмме, приведено в Приложении 2.
Г U Е1
P-CSCF1
Д 5!P№
2 Trying
iw
Ф
о
«мм»
Проверка ।
3 INCITE
4 Trvina
S-CSCF1
Проверка
{I-CSCF2
HSS2
S-CSCF2
P-CSCF2
UE2
Визитная
сеть 1
Домашняя
сеть 1
I
5INVITE ।
т
I
I
I
I
I
I
Домашняя сеть 2
Визитная
сеть 2
-
ENUM
Рис. 12.9. Сигнальная диаграмма установления сессии
между мобильными терминалами UE1 и UE2 подсистемы IMS (шаги 1-5):
сервер преобразования международного номера абонента в идентификатор SIP URI
ПРОЦЕДУРЫ РЕГИСТРАЦИИ И УСТАНОВЛЕНИЯ СОЕДИНЕНИИ В СЕТИ UMTS/IMS
221
Шаг 1. Мобильный терминал UE1 посылает прокси-серверу P-CSCF1
зитной сети команду приглашения мобильного терминала UE2 к сеансу связи
INVITE по протоколу SIP. Эта команда включает в себя:
- открытый уникальный идентификатор пользователя PuUI вызываемой
стороны (например, sip: bob@home2.net);
- открытый уникальный идентификатор пользователя PuUI вызывающей
стороны (например, sip: alice@homel.net);
- IP-адрес и номер порта, на который мобильный терминал UE1 предпо-
лагает получить ответ на команду INVITE, а также тип используемого
транспортного протокола (например, UDP, TCP или SCTP);
- маршрут передачи сообщений протокола SIP
подсистемы IMS, участвующих в передаче SIP-сообщений мобильного
терминала UE1
scsf 1 @home 1 .net);
- тип сети доступа и идентификатор соты мобильного терминала UE1
(например, UTRAN-FDD, UTRAN-CELL-ID), используемые домашней
сетью для конфигурации серверов приложений в зависимости от место-
положения абонента и параметров передачи пакетов данных (скорости,
задержек) на радиоинтерфейсе;
- дополнительную информацию (например, поддерживаемые мобильным
терминалом UE1 аудио/видео кодеки) и др.
Шаг 2. После получения команды INVITE прокси-сервер P-CSCF1
лает мобильному терминалу UE1 сообщение подтверждения TRYING (100) о
том, что команда принята и находится на стадии обработки. Если между мо-
бильным терминалом и прокси-сервером установлены «доверительные отно-
шения»
идентифицироваться с помощью заголовка P-Preferred-Identity команды
INVITE (например, «Alice» <sip:alice@homel.net>).
Шаг 3. Далее прокси-сервер P-CSCF1 проверяет информацию, указанную
в команде INVITE и в случае успешной проверки пересылает модифициро
ванную команду INVITE обслуживающему серверу S-CSCF1 домашней сети
(в случае отсутствия опрашивающего сервера I-CSCF), выделенному
вателю в процессе выполнения процедуры регистрации. При неудачном за-
вершении проверок прокси-сервер P-CSCF1 передает мобильному терминалу
UE1 ответ с указанием ошибки NOT ACCEPTABLE HERE (488) (парамет-
ры команды не поддерживаются). Это означает, что соединение с прокси-сер-
вером было установлено, но отдельные значения элементов описания сессии,
например, тип запрашиваемой информации, полоса пропускания, вид адреса-
ции, недопустимы.
ВИ-
(например
sip:
9
перечень имен серверов
pcscfl @visitedl.net
и
sip:
отсы-
то при желании пользователь мобильного терминала UE1 может
•и»
пользе-
222
ГЛАВА 12
случае использования идентификатора
Шаг 4, Получив команду INVITE, обслуживающий сервер S-CSCF1, как и
при выполнении шага 2, отправляет обратно на прокси-сервер P-CSCF1 сооб-
щение TRYING (100).
Шаг 5. Далее обслуживающий сервер S-CSCF1 идентифицирует пользо-
вателя мобильного терминала UE1 по заголовку P-Asserted-Identity модифи-
цированной команды INVITE и определяет параметры пользователя, которые
были уже загружены ранее при выполнении процедуры регистрации. Заголо
вок P-Asserted-Identity используется в сообщениях между логическими эле
ментами протокола SIP, между которыми существуют «доверительные отно-
шения» для переноса информации, удостоверяющей пользователя. Значение
заголовка состоит из идентификатора URI и опционально отображаемого
имени пользователя (например, "Alice” <sip:alice@homel.net>, аналогично
параметру P-Preferred-Identity).
После этого обслуживающий сервер S-CSCF1 выполняет следующие
функции:
оценивает критерии фильтрации, сохраненные в параметрах пользовате-
ля, для того, чтобы выяснить, какие серверы приложений необходимо
задействовать;
- анализирует идентификатор вызываемого абонента, которым может
быть SIP URI или TEL URI.
SIP URI (sip:bob@home2.net) либо комбинированного идентификатора
(например, sip:+7-926-123-4567 @home2.net) обслуживающий сервер
S-CSCF1 обращается к серверу доменных имен DNS для определения
IP-адреса SIP-сервера домашней сети вызываемого абонента (как прави-
ло, опрашивающего сервера I-CSCF); в случае использования идентифи-
катора TEL URI, который может относиться к абонентам сетей PSTN и
PLMN, обслуживающий сервер S-CSCF1 обращается к серверу ENUM
для получения идентификатора SIP URI;
в случае терминации вызова в сети PSTN и сети PLMN сервер S-CSCF1
добавляет идентификатор TEL URI вызывающей стороны в заголовок Р-
Asserted-Identity команды INVITE для того, чтобы терминирующая сеть
могла идентифицировать вызывающую сторону.
Обслуживающий сервер S-CSCF1 посылает модифицированную команду
INVITE опрашивающему серверу I-CSCF2 домашней сети мобильного тер-
минала UE2.
Шаг 6. Опрашивающий сервер I-CSCF2, как и при выполнении шагов 2, 4,
подтверждает получение команды путем отсылки обслуживающему серверу
S-CSCF1 сообщения TRYING (100).
Шаг 7. Далее опрашивающий сервер I-CSCF2 запрашивает у сервера
HSS2 домашней сети мобильного терминала UE2 адрес обслуживающего сер-
ПРОЦЕДУРЫ РЕГИСТРАЦИИ И УСТАНОВЛЕНИЯ СОЕДИНЕНИЙ В СЕТИ UMTS/IMS
223
вера S-CSCF, выделенного вызываемому пользователю (во время процедуры
регистрации терминала UE2 адрес S-CSCF2 был сохранен сервером HSS).
Для этого он посылает команду LIR (Location Info Request) по протоколу
DIAMETER, содержащую идентификатор вызываемого абонента (например,
sip:bob@home2.net).
UE1
8
P-CSCF1
LiiytaB
ММ ММ
Визитная сеть 1
I S-CSCF1
I-CSCF2
HSS2
S-CSCF2
I
3 INVITEE
м
J ptoij
ММ
(
Н:
P-CSCF2
UE2
Домашняя
сеть 1
7 LIR
MM MM MM MM MM
(- -
9 INVITE
IPIraiML
мм
I
(
О
ш
Домашняя сеть 2
hl INVITt
мм мм мм
42 Trvlna
ММ
13 INVITE
Визитная сеть 2
Рис. 12.10. Сигнальная диаграмма установления сессии
между мобильными терминалами UE1 и UE2 подсистемы IMS (шаги 1-13)
Шаг 8. Сервер HSS2 в ответном сообщении LIA (Location Info Answer) по
протоколу DIAMETER передает опрашиваемому серверу LCSCF2 адрес об-
служивающего сервера S-CSCF2, выделенного мобильному терминалу UE2.
Шаг 9. Далее опрашивающий сервер LCSCF2
INVITE обслуживающему серверу S-CSCF2.
Шаг 10. Как и при выполнении шагов 2,
S-CSCF2 посылает команду TRYING (100) опрашиваемому серверу I-CSCF2.
Шаг 11. Получив команду INVITE, обслуживающий сервер S-CSCF2 оце-
нивает начальные критерии фильтрации (как и при выполнении шага 5) для
проверки возможности использования сервисов и приложений вызываемой
стороной, определяет IP-адрес и порт мобильного терминала UE2 по иденти-
фикатору вызываемого абонента и
INVITE прокси-серверу P-CSCF2.
Шаг 12. Как и при выполнении шагов 2, 4, 6, 10
INVITE подтверждается путем отправки сообщения TRYING (100).
Шаг 13. Прокси-сервер P-CSCF2 анализирует идентификатор Privacy
манды INVITE, указывающий на конфиденциальность информации вызываю-
щей стороны. Идентификатор Privacy предназначен для обеспечения сокры-
тия от вызываемой стороны заголовков протокола SIP, используемых для
маршрутизации SIP-сообщений и которые не могут быть скры гы изначально
мобильным терминалом вызываемой стороны. Если идентификатор Privacy
указывает на конфиденциальность, то прокси-сервер P-CSCF2 удаляет
пересылает команду
4, 6, обслуживающий сервер
к-/
пересылает модифицированную команду
9
получение команды
ко-
из ко-
224
ГЛАВА 12
манды идентификатор P-Asserted-Identity, чтобы вызываемая сторона не ви-
дела информацию о вызывающей стороне. Затем прокси-сервер P-CSCF2 до-
бавляет в команду INVITE идентификатор P-Media-Authorization, указываю-
щий шлюзу GGSN на требуемое качество передачи пакетов данных пользова-
телей, добавляет свой собственный идентификатор SIP URI в заголовок Re-
cord-Route (таким образом, прокси-сервер P-CSCF2 остается на пути маршру-
та последующей передачи сигналов). После выполнения данных действий
прокси-сервер P-CSCF2 пересылает модифицированную команду INVITE на
мобильный терминал UE2.
UE1
P-CSCF1
S-CSCF1
I-CSCF2
HSS2
S-CSCF2
P-CSCF2
П 13 INVITE
14
UE2
/in
о
со
15 SESSION
PROGRESS
Визитная сеть 1
ОТ» МОТ) ОТ»
Домашняя
сеть 1 _ _
от* от»
Домашняя_сеть_2
ОТ* ОТЧ» ОТ»
Визитная сеть 2_ _
ф
о
Рис. 12.11. Сигнальная диаграмма установления сессии
между мобильными терминалами UE1 и UE2 подсистемы IMS (шаги 13-15)
SDP), передаваемых в
Шаг 14. Получив команду INVITE, вызываемый мобильный терминал
UE2 посылает команду TRYING (100);
Шаг 15. Мобильный терминал UE2 анализирует содержание полей прото-
кола описания сессии (Session Description Protocol
команде INVITE, для определения перечня допустимых аудио/видео кодеков,
поддерживаемых мобильным терминалом UE1. На основе данной информа-
ции мобильный терминал UE2 определяет общий перечень кодеков, поддер-
живаемых обоими мобильными терминалами. Этот общий перечень поддер-
живаемых кодеков добавляется с помощью протокола SDP в сообщение опи-
сания стадии процедуры установления сессии SESSION PROGRESS (183),
передаваемое прокси-серверу P-CSCF2. Сообщение SESSION PROGRESS ис-
пользуется для получения сетью описания сессии обмена пакетами данных
между пользователями.
Затем вызываемый абонентский терминал UE2 распознает поле P-As-
serted-Identity команды INVITE для определения идентификатора вызываю-
щей стороны, а также поле P-Called-Party-ID
тора вызываемой стороны. Комбинация этих идентификаторов может исполь-
зоваться далее для воспроизведения персонализированного вызова или инди-
цирования изображения вызывающей стороны.
для определения идентифика-
ПРОЦЕДУРЫ РЕГИСТРАЦИИ И УСТАНОВЛЕНИЯ СОЕДИНЕНИИ В СЕТИ UMTS/IMS
225
1
UE1
P-CSCF1
16 SESSION
PROGRESS
: s-cscfi ;
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I-CSCF2
HSS2
S-CSCF2
P-CSCF2
UE2
16 Session
PRpGREStS
Визитная сеть 1
ММ ММ ММ MW* ММ W* ММ ММ мм Мм ММ ММ ММ Мм мм
16 SESSIO
PR
I
I
I
I
I
I
I
l
♦
I
I
I
I
I
I
I
I
RES
16 SESSION
PROGRESS
16 SESSION
PROGRESS
15 SESSION
о
CD
। ।
। Домашняя
1 сеть 1 t
Домашняя сеть 2
мм Мм
Визитная сеть Z
ф
о
— J
I
Рис. 12.12. Сигнальная диаграмма установления сессии
между мобильными терминалами UE1 и UE2 подсистемы IMS (шаги 15-16)
Шаг 16. Сообщение SESSION PROGRESS (183) передается мобильному
терминалу UE1 последовательно через все серверы подсистемы IMS, участ-
вующие ранее в передаче команды INVITE.
г
UE1
P-CSCF1
S-CSCF1
I-CSCF2
HSS2
S-CSCF2
P-CSCF2
UE2
MP
16 SESSION
-PROGRESS_
00
17 PRACK
17 PRA
СК
17
PRAQK
17 PRACK
17 PRАС
17 PRACK
Визитная сеть_1_]
Домашняя
сеть 1
Домашняя сеть 2
Визитная jceTbJZ. _
•Ф
О
I
К
Рис. 12.13. Сигнальная диаграмма установления сессии
между мобильными терминалами UE1 и UE2 подсистемы IMS (шаги 16-17)
Шаг 17. Мобильный терминал UE1, получив сообщение SESSION
PROGRESS (183), определяет перечень кодеков, поддерживаемых обеими
сторонами, выбирает один из кодеков перечня и передает свое решение мо
бильному терминалу UE2 командой PRACK. Команда PRACK является
предварительным подтверждением приема ответа на команду INVITE и, в от-
личие от окончательного подтверждения АСК, требует отправки уведомле-
ния о получении команды ОК (200).
бильный терминал UE1 инициирует активацию PDP-контекста, взаимодейст-
вуя со шлюзом GGSN.
Команда PRACK передается последовательно через все серверы рассмот-
ренной цепочки. Маршрут передачи команды PRACK указан в заголовке Re-
cord-Route принятого сообщения SESSION PROGRESS (183).
зависимости от выбранного кодека мо-
226
ГЛАВА 12
UE1
P-CSCF1 ’
18 OK
I
I
I
I 18 OKI
4
I
I S-CSCF1 I
I
I
I
I
A
I
19 UPDATE
20 OK
Визитная сеть 1
I-CSCF2
HSS2
S-CSCF2
P-CSCF2
UE2
I I
1 $ UPDATE
I ।
t
I 20 OKI
I
I
I
I
I
18 OK
-4......
I
I
I
19 UPDAT
-----
I
28 OK
I
I
19 UPDATE
18 OK
20 OK
UPDATE
*20 OK ’
17 PRACK
18 OK
jo
co
19 UPDATE
20 OK
{ I Домашняя!
! ! сеть 1 I
Дома ш н я я „сеть 2
Визитная сеть 2
и
<
I
-
l
К
л
I
I
Рис. 12.14. Сигнальная диаграмма установления сессии
между мобильными терминалами UE1 и UE2 подсистемы IMS (шаги 16-20)
Шаг 18, Мобильный терминал UE2 подтверждает получение команды
PRACK сообщением ОК (200). Сообщение ОК (200) передается мобильному
терминалу UE1 последовательно через все серверы рассмотренной цепочки.
Мобильный терминал UE2 инициирует активацию PDP-контекста, взаи-
модействуя со шлюзом GGSN.
Шаг 19. После завершения резервирования необходимых сетевых ресур-
сов и активации PDP-контекста на вызывающей стороне мобильный терми-
нал UE1 передает мобильному терминалу UE2 команду модификации состоя-
ния сессии UPDATE, содержащую описание сеанса связи (Session Description
Protocol — SDP), учитывающее выбранные кодеки и параметры качества пе-
редачи пакетов данных согласно активированному PDP-контексту.
Шаг 20. Как и на шаге 18, мобильный терминал UE2 подтверждает полу-
чение сообщения UPDATE сообщением ОК (200) и завершает активацию
PDP-контекста в соответствии с описанием сеанса связи SDP.
I
UE1
P-CSCF1
! S-CSCF1 !
«I-CSCF2
21 RINGING
22 PRACK
23 OK
Визитная сеть 1
I
I
t
I
I
I
I
l
l
l
l
I
I
I
I
I
I
I
I
HSS2
S-CSCF2
5 P-CSCF2
I
I
I
I
I
1
UE2
II
2? RINGING
^2 PRAGK
""I""*"* I ip
I I
; 23 ок{
I I
। L
21 RINGING
—f
22 PRACK
1
I
I
I
I
'Домашняя! ;
! сеть 1 ! ।
22 PRACK
21 RINGING
2^1 RINGING
• I
l
21 RINGING
23 OK
22 PRACK
j 23 OK*
22 PRACK
23 OK
Домашняя сеть 2
l
I
l
l
l
l
i
I
I
I
I
i
Визитная сеть 2
ф
о
<
♦
I
♦
I
l
I
l
л
I
I
Рис. 12.15. Сигнальная диаграмма установления сессии
между мобильными терминалами UE1 и UE2 подсистемы IMS (шаги 21-23)
Шаг 21. После завершения процедуры активации PDP-контекста мобиль-
ный терминал UE2 информирует вызываемого абонента о поступлении вхо-
ПРОЦЕДУРЫ РЕГИСТРАЦИИ И УСТАНОВЛЕНИЯ СОЕДИНЕНИИ В СЕТИ UMTS/IMS
227
дящего вызова и передает мобильному терминалу UE1 сообщение
ление о посылке вызова RINGING (180).
Шаг 22. Получив сообщение RINGING, мобильный терминал UE1
уведом-
акти-
вирует параметры сигнала посылки вызова и посылает мобильному термина-
лу UE2 команду PRACK.
Шаг 23. Получив команду PRACK, мобильный терминал UE2 завершает
процедуру вызова ответом ОК (200). После этого вызывающий абонент слы
шит сигнал посылки вызова.
UE1
P-CSCF1
24 ОК
25 АСК
; S-CSCF1 I
I
I
I
I
24 0$
25 Аф
in u '
J Домашняя ।
I-CSCF2
HSS2
UTRAN
I
I
I
I
4 ОК
I
25 ACK
-1...
25 АСК
S-CSCF2!
I
24 ОК
Домашняя сеть 2
» L,£eibi-J
26 Медиа плоскость (например, передача речевых потоков
]
Визитная сеть 1
'P-CSCF2
I
i
l
l
*24 OK*
( 1
^5AC^
I
I
I
I
I
I
I
I
сквозном режиме
।
24 ОК
25 АСК
GGSN II SGSN
UE2
о
СП
UTRAN
^2^
Визитная сеть 2
ф
о
<
I
I
I
I
►
I
I
Рис. 12.16. Сигнальная диаграмма установления сессии
между мобильными терминалами UE1 и UE2 подсистемы IMS (шаги 24-25).
Шаг 24. После ответа вызываемой стороны мобильный терминал UE2 по-
сылает сообщение ОК (200).
Шаг 25. Мобильный терминал UE1 подтверждает установление сеанса
связи командой АСК, между мобильными терминалами UE1 и UE2 устанав-
ливается сессия. Передача пакетов данных осуществляется с использованием
протоколов RTP/RTCP.
230
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Код ответа/
сообщения
4ХХ
выполнения команды/запроса
Ответ/сообщение
Пояснение
Ответы, информирующие о невыполнении запроса: отклонение запроса, ошибка обработки или
UNAUTHORIZED
401
488
Ответ о том, что пользователь не авторизован
NOT ACCEPTABLE HERE Ответ о том, что параметры запроса не поддерживаются
сетью
*
5XX — Ответы/сообщения, информирующие о том, что запрос не может быть обработан из-за ошибок
на стороне сервера
6ХХ — Ответы, информирующие о глобальной ошибке (соединение с вызываемым пользователем ус-
тановить невозможно)
600
BUSY EVERYWHERE
603
DECLINE
604
DOES NOT EXIST
ANYWHERE
Ответ о том, что вызываемый пользователь занят и не же-
лает принимать вызов в данный момент_________________
Ответ о том, что вызываемый пользователь отклоняет вхо-
дящий вызов
Ответ о том, что вызываемого пользователя не существует
Приложение
Технические спецификации 3GPP на LTE
(Release 8)
Тип специ-
фикации
Номер спе-
цификации
Название спецификации
______________________________Серия 21. Общие вопросы______________________________
Серия содержит технические спецификации, определяющие общие вопросы создания технических
спецификаций Релиза 99 и общие термины, определения и понятия в системе UMTS
TS
21.101
TS
TS
TS
21.111
21.133
21.201
TS
21.202
TR
TR
TR
TR
TR
TR
TR
21.801
21.900
21.902
21.904
21.905
21.910
21.978
Technical Specifications and Technical Reports for a UTRAN-based 3GPP sys-
tem__________________________________________________________________________
USIM and IC card requirements________________________________________________
3G security. Security threats and requirements_______________________________
Technical Specifications and Technical Reports for an Evolved Packet System
(EPS) based 3GPP system______________________________________________________
Technical Specifications and Technical Reports relating to the Common IP Multi-
media Subsystem (IMS)__________________________ __ _______________________
Specification drafting rules_____________________
Technical Specification Group working methods________________________________
Evolution of 3GPP system___________________________ _________________________
User Equipment (UE) capability requirements__________________________________
Vocabulary for 3GPP Specifications___________________________________________
Multi-mode UE issues; categories, principles and procedures__________________
Feasibility Technical Report; CAMEL Control of VoIP Services_________________
Серия 22. Службы
Серия содержит технические спецификации, определяющие основные службы UMTS
и их технические характеристики, а также требования к обеспечению максимальной
совместимости служб и сетей с сетями второго поколения (GSM)
TS
22.001
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
22.002
22.003
22.004
22.011
22.016
22.022
22.024
Principles of circuit telecommunication services supported by a Public Land Mo-
bile Network (PLMN)________________________________ _ ________________________
Circuit Bearer Services (BS) supported by a Public Land Mobile Network (PLMN)
Circuit Teleservices supported by a Public Land Mobile Network (PLMN)_________
General on supplementary services_____________________________________________
Service accessibility______________________________
International Mobile Equipment Identities (IMEI)______________________________
Personalisation of Mobile Equipment (ME); Mobile functionality specification
Description of Charge Advice Information (CAI)
232
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
==
Тип специ-
фикации
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
Номер спе-
цификации
22.030
22.031
22.032
22.034
22.038
22.041
22.042
22.048
22.053
22.057
22.060
22.066
22.067
22.071
22.072
22.076
22.078
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
22.079
22.081
22.082
22.083
22.084
22.085
22.086
22.087
22.088
22.090
22.091
22.093
22.094
22.096
22.097
22.100
22.101
22.105
22.112
22.115
2:
Название спецификации
Man-Machine Interface (MMI) of the User Equipment (UE)
Fraud Information Gathering System (FIGS); Service description; Stage 1
Immediate Service Termination (1ST); Service description; Stage 1_____________
High Speed Circuit Switched Data (HSCSD); Stage 1_____________________________
USIM/SIM Application Toolkit (USAT/SAT); Service description; Stage 1_________
Operator Determined Call Barring______________________________________________
Network Identity and Time Zone (NITZ) service description; Stage 1____________
Security mechanisms for the (U)SIM application toolkit; Stage 1_______________
Tandem Free Operation (TFO); Service description; Stage 1_____________________
Mobile Execution Environment (MExE) service description; Stage 1______________
General Packet Radio Service (GPRS); Service description; Stage 1_____________
Support of Mobile Number Portability (MNP); Stage 1___________________________
enhanced Multi-Level Precedence and Pre-emption service (eMLPP); Stage 1
Location Services (LCS); Stage 1______________________________________________
Call Deflection (CD); Stage 1_________________________________________________
Noise suppression for the AMR codec; Service description; Stage 1
Customized Applications for Mobile network Enhanced Logic (CAMEL); Service
description; Stage 1__________________________________________________________
Support of optimal routeing; Stage 1__________________________________________
Line Identification supplementary services; Stage 1___________________________
Call Forwarding (CF) Supplementary Services; Stage 1__________________________
Call Waiting (CW) and Call Hold (HOLD) supplementary services; Stage 1
MultiParty (MPTY) supplementary service; Stage 1______________________________
Closed User Group (CUG) supplementary services; Stage 1_______________________
Advice of Charge (AoC) supplementary services; Stage 1________________________
User-to-user signalling (UUS); Stage 1________________________________________
Call Barring (CB) supplementary services; Stage 1_____________________________
Unstructured Supplementary Service Data (USSD); Stage 1_______________________
Explicit Call Transfer (ECT) supplementary service; Stage 1
Completion of Calls to Busy Subscriber (CCBS); Service description, Stage 1
Follow Me service description — Stage 1_______________________________________
Name identification supplementary services; Stage 1
Multiple Subscriber Profile (MSP) Phase 1; Service description — Stage 1
UMTS Phase 1__________________________________________________________________
Service aspects; Service principles___________________________________________
Services and service capabilities
USIM toolkit interpreter; Stage 1
Service Aspects Charging and billing
ТЕХНИЧЕСКИЕ СПЕЦИФИКАЦИИ 3GPP НА LTE (Release 8)
233
Тип специ-
фикации
TR
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
Номер спе-
цификации
22.121
22.127
22.129
22.135
22.140
22.141
22.142
22.146
22.153
22.167
Название спецификации
в*
TS
TS
22.167
22.173
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
22.174
22.177
22.182
22.183
22.220
22.226
22.227
22.228
Service aspects; The Virtual Home Environment; Stage 1______________________
Service Requirement for the Open Services Access (OSA); Stage 1_____________
Handover requirements between UTRAN and GERAN or other radio systems
Multicall; Service description; Stage 1_____________________________________
Multimedia Messaging Service (MMS); Stage 1_________________________________
Presence service; Stage 1___________________________________________________
Value Added Services (VAS) for Short Message Service (SMS) requirements
Multimedia Broadcast/Multicast Service (MBMS); Stage 1______________________
Multimedia priority service_________________________________________________
(reserved for: Internet Protocol (IP) based IP Multimedia Subsystem (IMS) emer-
gency sessions; Stage 1)____________________________________________________
Earthquake and Tsunami Warning System (ETWS) requirements; Stage 1__________
IP Multimedia Core Network Subsystem (IMS) Multimedia Telephony Service and
supplementary services; Stage 1_____________________________________________
Push service; Stage 1_______________________________________________________
Speech-enabled services; Stage 1____________________________________________
Customized Alerting Tone (CAT) requirements; Stage 1________________________
Customized Ringing Signal (CRS) requirements; Stage 1_______________________
Service requirements for Home Node В (HNB) and Home eNode В (HeNB)
Global text telephony (GTT); Stage 1: Service description
TS
TR
22.233
22.944
Service requirements for the Internet Protocol (IP) multimedia core network sub-
system; Stage 1________________________________________________________
Transparent end-to-end packet-switched streamng service; Stage 1_______
Service requirements for UE functionality split________________________
Серия 23. Архитектура GSM/UMTS
Серия содержит технические спецификации, определяющие архитектуру, а также особенности
нумерации, адресации, идентификации и функционирования элементов сети UMTS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TR
23.016
23.018
23.031
23.032
23.034
23.035
23.038
23.039
TS
TS
23.040
23.041
Subscriber data management; Stage 2____________________________________
Basic Call Handling; Technical realization_________________________
Fraud Information Gathering System (FIGS); Service description; Stage 2
Universal Geographical Area Description (GAD)_________________________
High Speed Circuit Switched Data (HSCSD); Stage 2______________
Immediate Service Termination (1ST); Stage 2______________
Alphabets and language-specific information_____________________
Interface Protocols for the Connection of Short Message Service Centers
(SMSCs) to Short Message Entities (SMEs)____________ ____
Technical realization of Short Message Service (SMS)
Technical realization of Cell Broadcast Service (CBS)
234
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
T ип специ-
фикации
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
Номер спе-
цификации
23.042
23.048
23.053
23.057
23.060
23.066
23.067
23.072
23.078
23.079
23.081
23.082
23.083
23.084
23.085
23.086
23.087
23.088
23.090
23.091
23.093
23.094
23.096
23.097
23.101
23.107
23.108
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
23.110
23.116
23.119
23.122
23.127
23.135
23.140
23.146
23.153
23.172
Название спецификации
Compression algorithm for SMS_______________________________________________
Security mechanisms for the (U)SIM application toolkit; Stage 2_____________
Tandem Free Operation (TFO); Service description; Stage 2___________________
Mobile Execution Environment (MExE); Functional description; Stage 2________
General Packet Radio Service (GPRS); Service description; Stage 2___________
Support of GSM Mobile Number Portability (MNP) stage 2
Enhanced Multi-Level Precedence and Pre-emption Service (eMLPP); Stage 2
Call Deflection Supplementary Service; Stage 2______________________________
customized Applications for Mobile network Enhanced Logic (CAMEL); Stage 2
Support of Optimal Routeing (SOR); Technical realization; Stage 2___________
Line Identification supplementary services; Stage 2_________________________
Call Forwarding (CF) Supplementary Services; Stage 2________________________
Call Waiting (CW) and Call Hold (HOLD) Supplementary Service; Stage 2
MultiParty (MPTY) Supplementary Service; Stage 2____________________________
Closed User Group (CUG) Supplementary Service; Stage 2______________________
Advice of Charge (AoC) Supplementary Service; Stage 2_______________________
User-to-User Signalling (UUS) supplementary service; Stage 2________________
Call Barring (CB) Supplementary Service; Stage 2____________________________
Unstructured Supplementary Service Data (USSD); Stage 2_____________________
Explicit Call Transfer (ECT) Supplementary Service; Stage 2_________________
Technical realization of Completion of Calls to Busy Subscriber (CCBS); Stage 2
Follow Me Stage 2___________________________________________________________
Name Identification Supplementary Service; Stage 2__________________________
Multiple Subscriber Profile (MSP) Phase 1; Stage 2__________________________
General UMTS Architecture___________________________________________________
Quality of Service (QoS) concept and architecture___________________________
Mobile radio interface layer 3 specification core network protocols; Stage 2
(structured procedures)_____________________________________________________
UMTS Access Stratum Services and Functions__________________________________
Super-Charger technical realization; Stage 2________________________________
Gateway Location Register (GLR); Stage2_____________________________________
Non-Access-Stratum functions related to Mobile Station (MS) in idle mode
Virtual Home Environment (VHE) / Open Service Access (OSA); Stage 2_________
Multicall supplementary service; Stage 2____________________________________
Multimedia Messaging Service (MMS); Functional description; Stage 2
Technical realization of facsimile Group 3 service
Out of Band Transcoder Control; Stage 2________
Technical realization of Circuit Switched (CS) multimedia service; UDI/RDI fall-
back and service modification; Stage 2
non-transparent
ТЕХНИЧЕСКИЕ СПЕЦИФИКАЦИИ 3GPP НА LTE (Release 8)
235
Тип специ-
фикации
TS
Номер спе-
цификации
23.195
Название спецификации
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
23.205
23.002
23.003
23.007
23.008
23.009
23.011
23.012
23.014
23.015
23.207
23.218
23.221
23.226
23.227
23.228
23.236
TS
TS
TR
TR
TR
TR
TR
TS
TS
TS
TS
Provision of User Equipment Specific Behaviour Information (UESBI) to network
entities_____________________________________________________________________
Bearer-independent circuit-switched core network; Stage 2____________________
Network architecture_________________________________________________________
Numbering, addressing and identification_____________________________________
Restoration procedures_______________________________________________________
Organisation of subscriber data______________________________________________
Handover procedures__________________________________________________________
Technical realization of Supplementary Services______________________________
Location management procedures_______________________________________________
Support of Dual Tone Multi Frequency (DTMF) signalling_______________________
Technical realization of Operator Determined Barring (ODB)___________________
End-to-end Quality of Service (QoS) concept and architecture_________________
IP Multimedia (IM) session handling; IM call model; Stage 2
Architectural requirements___________________________________________________
Global text telephony (GTT); Stage 2: Architecture___________________________
Application and user interaction in the UE; Principles and specific requirements
IP Multimedia Subsystem (IMS); Stage 2_______________________________________
Intra-domain connection of Radio Access Network (RAN) nodes to multiple Core
Network (CN) nodes___________________________________________________________
Location Services (LCS); Functional description; Stage 2_____________________
customized Applications for Mobile network Enhanced Logic (CAMEL) — IP Mul-
timedia System (IMS) interworking; Stage 2___________________________________
Charging implications of IMS architecture____________________________________
Enhanced support for user privacy in Location Services (LCS)
Support of Push service______________________________________________________
Circuit switched data bearer services________________________________________
Interworking aspects and migration scenarios for IPv4-based IP Multimedia Sub-
system (IMS) implementations_________________________________________________
__________Серия 24. UE/CN протоколы__________________________________________
Серия содержит технические спецификации, определяющие все протоколы взаимодействия
между мобильной частью сети UMTS и базовой сетью (протоколы ММ, СС, GMM, SM
____________________________________________________________________________________________________и протоколы подсистемы SMS__________________________________________________________________________
GSM-UMTS Public Land Mobile Network (PLMN) Access Reference Configura-
tion________________________________________________________________________________________________
Mobile radio interface signalling layer 3; General Aspects___________________
Mobile radio interface Layer 3 specification; Core network protocols; Stage 3
Mobile Radio Interface Layer 3 — Supplementary Services Specification — Gen-
eral Aspects
23.271
23.278
23.815
23.871
23.875
23.910
23.981
24.002
24.007
24.008
24.010
236
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
1
I
I
Тип специ-
фикации
TS
Номер спе-
цификации
24.011
Название спецификации
Point-to-Point (PP) Short Message Service (SMS) support on Mobile Radio Inter-
face_____________________________________________________________________
Radio Link Protocol (RLP) for circuit switched bearer and teleservices___
Location Services (LCS); Supplementary service operations; Stage 3
Enhanced Multi-Level Precedence and Pre-emption service (eMLPP); Stage 3
Call Deflection Supplementary Service; Stage 3___________________________
Mobile radio Layer 3 supplementary service specification; Formats and coding
Line Identification Supplementary Service; Stage 3_______________________
Call Forwarding supplementary service; Stage 3___________________________
Call Waiting (CW) and Cail Hold (HOLD) Supplementary Service; Stage 3
MultiParty (MPTY) Supplementary Service; Stage 3_________________________
Closed User Group (CUG) Supplementary Service; Stage 3___________________
Advice of Charge (AoC) Supplementary Service; Stage 3____________________
User-to-User Signalling (UUS); Stage 3___________________________________
Call Barring (CB) Supplementary Service; Stage 3_________________________
Unstructured Supplementary Service Data (USSD); Stage 3__________________
Explicit Call Transfer (ECT) Supplementary Service; Stage 3______________
Call Completion to Busy Subscriber (CCBS); Stage 3_______________________
Name Identification Supplementary Service; Stage 3_______________________
Multicall supplementary service; Stage 3_________________________________
Signalling flows for the IP multimedia call control based on Session Initiation Pro-
tocol (SIP) and Session Description Protocol (SDP); Stage 3
Internet Protocol (IP) multimedia call control protocol based on Session Initiation
Protocol (SIP) and Session Description Protocol (SDP); Stage 3
Серия 25. Наземная сеть радиодоступа UTRAN
Серия содержит технические спецификации, определяющие все аспекты сети UTRAN.
25.1 хх: Технические требования к элементам радиосети.
25.2 хх: Интерфейсы первого уровня (Level 1), включающие в себя: 25.21 х: Технические требования
к FDD-режиму. 25.22х: Технические требования к TDD-режиму.
25.3 хх: Протоколы радиоинтерфейса, включающие в себя: 25.32х: Протоколы второго уровня
(Level2). 25.33х: Протоколы третьего уровня (Level 3) UTRAN.
25.41 х: Протоколы 1и-интерфейса. 25.42х: Протоколы 1иг-интерфейса. 25.41 х: Протоколы 1иЬ-ин-
терфейса. 25.8х:Вопросы синхронизации в сети UTRAN. 25.9хВопросы управления ресурсами
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
24,022
24.030
24.067
24.072
24.080
24.081
24.082
24,083
24,084
24.085
24.086
24.087
24.088
24.090
24.091
24.093
24.096
24.135
24.228
24.229
25.101
25.102
25.104
25.105
25.106
25.113
25.123
<*
User Equipment (UE) radio transmission and reception (FDD)
User Equipment (UE) radio transmission and reception (TDD)
Base Station (BS) radio transmission and reception (FDD)
Base Station (BS) radio transmission and reception (TDD)
UTRA repeater radio transmission and reception______________
Base station and repeater electromagnetic compatibility (EMC)
Requirements for support of radio resource management (TDD)
I
I
ТЕХНИЧЕСКИЕ СПЕЦИФИКАЦИИ 3GPP НА LTE (Release 8)
237
T ип специ-
фикации
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
Номер спе-
цификации
25.133
25.141
25.142
25.143
25.201
25.211
25.212
25.213
25.214
25.215
25.221
25.222
25.223
25.224
25.225
25.301
25.302
25.303
25.304
Название спецификации
TS
25.305
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
25.306
25.307
25.308
25.321
25.322
25.323
25.324
25.331
25.401
25.402
25.410
25.411
25.412
25.413
25.414
25.415
Requirements for support of radio resource management (FDD)___________________
Base Station (BS) conformance testing (FDD)
Base Station (BS) conformance testing (TDD)___________________________________
UTRA repeater conformance testing_____________________________________________
Physical layer — general description__________________________________________
Physical channels and mapping of transport channels onto physical channels (FDD)
Multiplexing and channel coding (FDD)_________________________________________
Spreading and modulation (FDD)________________________________________________
Physical layer procedures (FDD)_______________________________________________
Physical layer; Measurements (FDD)
Physical channels and mapping of transport channels onto physical channels (TDD)
Multiplexing and channel coding (TDD)
Spreading and modulation (TDD)__________
Physical layer procedures (TDD)
Physical layer; Measurements (TDD)
Radio Interface Protocol Architecture
Services provided by the physical layer
Interlayer procedures in Connected Mode
User Equipment (UE) procedures in idle mode and procedures for cell reselection
in connected mode_____________________________________________________________
User Equipment (UE) positioning in Universal Terrestrial Radio Access Network
(UTRAN); Stage 2______________________________________________________________
UE Radio Access capabilities definition_______________________________________
Requirements on UEs supporting a release-independent frequency band___________
UTRA High Speed Downlink Packet Access (HSDPA); Overall description; Stage 2
Medium Access Control (MAC) protocol specification____________________________
Radio Link Control (RLC) protocol specification_______________________________
Packet Data Convergence Protocol (PDCP) specification_________________________
Broadcast/Multicast Control (BMC)_____________________________________________
Radio Resource Control (RRC) protocol specification___________________________
UTRAN overall description_____________________________________________________
Synchronisation in UTRAN Stage 2____________________________________________
UTRAN lu Interface: General Aspects and Principles
UTRAN lu interface layer 1
UTRAN lu interface signalling transport_____________________________________
UTRAN lu interface Radio Access Network Application Part (RANAP) signalling
UTRAN lu interface data transport & transport signalling____________________
UTRAN lu interface user plane protocols
Ml
238
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Тип специ- Номер спе-
фикации
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
цификации
25.419
25.420
25.421
25.422
25.423
25.424
25.425
25.426
Название спецификации
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TR
25.427
25.430
25.431
25.432
25.433
25.434
25.435
25.442
25.450
25.451
25.452
25.453
25.801
TR
TR
TR
TR
TR
TR
25.802
25.803
25.804
25.805
25.806
25.807
TR
TR
TR
TR
TR
25.808
25.809
25.810
25.811
25.812
-
TR
25.813
UTRAN lu-BC interface: Service Area Broadcast Protocol (SABP)_____________________
UTRAN lur Interface: General Aspects and Principles_______________________________
UTRAN lur interface Layer 1_______________________________________________________
UTRAN lur interface signalling transport__________________________________________
UTRAN lur interface Radio Network Subsystem Application Part (RNSAP) signalling
UTRAN lur interface data transport & transport signalling for CCH data streams
UTRAN lur interface user plane protocols for CCH data streams_____________________
UTRAN lur and lub interface data transport & transport signalling for DCH data
streams___________________________________________________________________________
UTRAN lur and lub interface user plane protocols for DCH data streams_____________
UTRAN lub Interface: General Aspects and Principles_______________________________
UTRAN lub interface Layer 1_______________________________________________________
UTRAN lub interface: signalling transport_________________________________________
UTRAN lub interface NBAP signalling_______________________________________________
UTRAN lub interface data transport & transport signalling for CCH data streams
UTRAN lub interface user plane protocols for CCH data streams_____________________
UTRAN implementation-specific O&M transport_______________________________________
UTRAN lupc interface general aspects and principles_______________________________
UTRAN lupc interface layer 1______________________________________________________
UTRAN lupc interface: signalling transport________________________________________
UTRAN lupc interface Positioning Calculation Application Part (PCAP) signalling
Feasibility study for improved access to User Equipment (UE) measurement data
for Controlling Radio Network Controller (CRNC) to support Time Division Duplex
(TDD) Radio Resource Management (RRM)_____________________________________________
Remote control of electrical tilting antennas_____________________________________
S-CCPCH performance for Multimedia Broadcast/Multicast Service (MBMS
Feasibility study on uplink enhancements for UTRA TDD_____________________________
DS-CDMA introduction in the 800 MHz band__________________________________________
UMTS 1700/2100MHz Work Item_______________________________________________________
Low output powers for general purpose Frequency Division Duplex (FDD) Base
Station (BS)_______________________________________
FDD enhanced uplink; Physical layer aspects
7.68 Mcps TDD option: Physical layer
UMTS 2.6 GHz (FDD) Work Item Technical Report
UMTS 2.6 GHz TDD Work Item Technical Report
Requirements for evolved Universal Terrestrial Radio Access (UTRA) and Uni-
versal Terrestrial Radio Access Network (UTRAN)_________________________________
Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) and Evolved Universal
Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN); Radio interface protocol aspects
I
ТЕХНИЧЕСКИЕ СПЕЦИФИКАЦИИ 3GPP НА LTE (Release 8)
239
Тип специ-
фикации
TR
TR
Номер спе-
цификации
25814
25.815
Название спецификации
TR
TR
TR
TR
TR
TR
TR
TR
TR
TR
TR
TR
TR
TR
TR
TS
TR
TR
TR
TR
TR
TR
TR
TR
TR
TR
TR
TR
TR
TR
25.816
25.817
25.818
25.819
25.820
25.854
25.858
25.859
25.860
25.868
25.870
25.875
25.877
25.878
25.879
25.880
25.881
25.882
25.883
25.884
25.921
25.922
25.931
25.933
25.942
25.943
25.945
25.952
25.956
25.991
TR
TR
25.993
25.994
Physical layer aspect for evolved Universal Terrestrial Radio Access (UTRA)
Signalling enhancements for Circuit-Switched (CS) and Packet-Switched (PS)
connections; Analyses and recommendations________________________________
UMTS 900 MHz Work Item technical teport__________________________________
UMTS 1700 Work item Technical Report_____________________________________
UTRA tower mounted amplifier (FDD) study item technical report___________
7.68 Mcps TDD option: Layer 2 and 3 protocol aspects_____________________
3G Home Node В (HNB) study item Technical Report
Uplink Synchronous Transmission Scheme (USTS)____________________________
Physical layer aspects of UTRA High Speed Downlink Packet Access_________
User Equipment (UE) positioning enhancements for 1,28 Mcps TDD___________
Radio acces bearer support enhancements__________________________________
Node В synchronization for 1,28 Mcps TDD____________________________________
Enhancement on the DSCH Hard Split mode_____________________________________
NAS node selector function__________________________________________________
High Speed Downlink Packet Access (HSDPA) — lub/lur Protocol Aspects
RL timing adjustment________________________________________________________
Separation of resource reservation and radio link activation_________________
Re-arrangement of lub transport bearers______________________________________
Improvement of Radio Resource Management (RRM) across RNS and RNS/BSS
1,28 Mcps TDD option base station classification_____________________________
Direct Transport Bearers Between SRNC and Node-B_____________________________
lur Neighbouring cell reporting efficiency optimisation______________________
Guidelines and principles for protocol description and error handling________
Radio resource management strategies_________________________________________
UTRAN Functions, examples on signalling procedures___________________________
IP transport in UTRAN________________________________________________________
RF system scenarios__________________________________________________________
Deployment aspects___________________________________________________________
RF requirements for low chip rate TDD option_________________________________
Base Station classification (TDD)____________________________________________
UTRA repeater: Planning guidelines and system analysis_______________________
Feasibility study on the mitigation of the effect of common pilot channel (CPICH)
interference at the user equipment________________________________
Typical examples of Radio Access Bearers (RABs) and Radio Bearers (RBs)
supported by Universal Terrestrial Radio Access (UTRA)_______________________
Measures employed by the UMTS Radio Access Network (UTRAN) to overcome
early User Equipment (UE) implementation faults
*
*
240
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
4
Тип специ-
фикации
TR
Номер спе-
цификации
25.995
Название спецификации
Measures employed by the UMTS Radio Access Network (RAN) to cater for leg-
acy User Equipment (UE) which conforms to superseded versions of the RAN in-
terface specification
Серия 26. Кодирование и декодирование для услуг узкополосной телефонии___
Серия содержит технические спецификации, определяющие вопросы кодирования и декодирования
в сети UMTS для различных видов услуг: узкополосной телефонии; мультимедийных услуг
с коммутацией каналов; услуг MMS; широкополосной телефонии
TS
TS
TS
TS
26.071
26.073
26.074
26.077
TS
TS
TS
TS
TS
TS
26.090
26.091
26.092
26.093
26.094
26.101
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
TS
26.102
26.103
26.104
26.110
26.111
26.115
26.131
26.132
4
4
TS
TS
TS
TS
TS
26.140
26.171
26.173
26.174
26.190
TS
TS
26.191
26.192
TS
TS
26.193
26.194
AMR speech Codec; General description_____________________________________
AMR speech Codec; C-source code___________________________________________
AMR speech Codec; Test sequences__________________________________________
Minimum performance requirements for noise suppresser application to the
Adaptive Multi-Rate (AMR) speech encoder__________________________________
AMR speech Codec; Transcoding Functions___________________________________
AMR speech Codec; Error concealment of lost frames________________________
AMR speech Codec; comfort noise for AMR Speech Traffic Channels___________
AMR speech Codec; Source Controlled Rate operation________________________
AMR Speech Codec; Voice Activity Detector for AMR Speech Traffic Channels
Mandatory speech codec speech processing functions; Adaptive Multi-Rate
(AMR) speech codec frame structure
Adaptive Multi-Rate (AMR) speech codec; Interface to lu and Uu
Speech codec list for GSM and UMTS
ANSI-C code for the floating-point Adaptive Multi-Rate (AMR) speech codec
Codec for circuit switched multimedia telephony service; General description
Codec for Circuit switched Multimedia Telephony Service; Modifications to H.324
Echo control for speech and multi-media services
Terminal acoustic characteristics for telephony; Requirements
Narrow band (3,1 kHz) speech and video telephony terminal acoustic test specifi-
cation______________________________________________________________________
Multimedia Messaging Service (MMS); Media formats and codes_________________
AMR speech codec, wideband; General description
ANSI-C code for the Adaptive Multi-Rate — Wideband (AMR-W) speech codec
AMR speech codec, wideband; Test sequences__________________________________
Mandatory Speech Codec speech processing functions AMR Wideband speech
codec; Transcoding functions________________________________________________
AMR speech codec, wideband; Error concealment of lost frames
Mandatory Speech Codec speech processing functions AMR Wideband Speech
Codec; Comfort noise aspects________________________________________________
AMR speech codec, wideband; Source Controlled Rate operation
Mandatory Speech Codec speech processing functions AMR Wideband speech
codec; Voice Activity Detector (VAD)
4
ТЕХНИЧЕСКИЕ СПЕЦИФИКАЦИИ 3GPP НА LTE (Release 8)
241
Тип специ- фикации Номер спе- цификации Название спецификации
TS 26.201 AMR speech codec, wideband; Frame structure
TS 26.202 AMR speech codec, wideband; Interface to lu and Uu
TS 26.204 ANSI-C code for the floating-point Adaptive Multi-Rate — Wideband (AMR-W) speech codec
TS 26.226 Global text telephony (GTT);Transport of text in the voice channel
TS 26.230 Global text telephony (GTT); Cellular text telephone modem transmitter C-code description
TS 26.231 Global text telephony (GTT); Cellular text telephone modem minimum perform- ance requirements
TS 26.233 End-to-end transparent streaming service; General description
TS 26.234 Transparent end-to-end streaming service; Protocols and codecs
TS 26.235 Packet switched conversational multimedia applications; Default codecs
TS 26.236 Packet switched conversational multimedia applications; Transport protocols
TR 26.911 Codec for Circuit switched Multimedia Telephony Service;Terminal Implementor’s Guide
TR 26.937 Transparent end-to-end packet switched streaming service (PSS); Real-time Transport Protocol (RTP) usage model
TR 26.975 Performance characterization of the Adaptive Multi-Rate (AMR) speech codec
TR 26.976 Performance characterization of the Adaptive Multi-Rate Wideband (AMR-WB) speech codec
Серия 27. Требования к терминальному оборудованию
Серия содержит технические спецификации, определяющие особенности функционирования абонентских терминалов для услуг передачи данных
TS 27.001 General on Terminal Adaptation Functions (TAF) for Mobile Stations (MS)
TS 27.002 Terminal Adaptation Functions (TAF) for services using Asynchronous bearer ca- pabilities
TS 27.003 Terminal Adaptation Functions (TAF) for services using Synchronous bearer ca- pabilities
TS 27.005 Use of Data Terminal Equipment — Data Circuit terminating Equipment (DTE- DCE) interface for Short Message Service (SMS) and Cell Broadcast Service (CBS)
TS 27.007 AT command set for 3G User Equipment (UE)
TS 27.010 Terminal Equipment to User Equipment (TE-UE) multiplexer protocol
TS 27.060 Packet domain; Mobile Station (MS) supporting Packet Switched services
TS 27.103 Wide Area Network Synchronization
TR 27.901 Report on Terminal Interfaces — An Overview
Серия 28. Транскодирование в базовой сети
Серия содержит технические спецификации, определяющие протоколы внутренней сигнализации для поддержки режима TFO при использовании различных речевых кодеков
TS 28.062 Inband Tandem Free Operation (TFO) of speech codecs; Service description; Stage 3
242
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Тип специ- фикации Номер спе- цификации Название спецификации
Серия 29. Требования к базовой сети
Серия содержит технические спецификации, определяющие параметры и протоколы базовой сети UMTS, включая протоколы MAP (Mobile Application Part) и GTP для режимов с коммутацией пакетов и каналов, а также технические спецификации,определяющие концепцию открытой сервисной архитектуры
TS 29.002 Mobile Application Part (MAP) specification
TS 29.007 General requirements on interworking between the Public Land Mobile Network (PLMN) and the Integrated Services Digital Network (ISDN) or Public Switched Telephone Network (PSTN)
TS 29.010 Information Element Mapping between Mobile Station — Base Station System (MS — BSS) and Base Station System — Mobile-services Switching Centre (BSS — MCS) Signalling Procedures and the Mobile Application Part (MAP)
TS 29.011 Signalling Interworking for Supplementary Services
TS 29.013 Signalling interworking between ISDN supplementary services Application Ser- vice Element (ASE) and Mobile Application Part (MAP) protocols
TS 29.016 Serving GPRS Support Node SGSN — Visitors Location Register (VLR); Gs In- terface Network Service Specification
TS 29.018 General Packet Radio Service (GPRS); Serving GPRS Support Node (SGSN) — Visitors Location Register (VLR); Gs interface layer 3 specification
TS 29.060 General Packet Radio Service (GPRS); GPRS Tunnelling Protocol (GTP) across the Gn and Gp interface
TS 29.061 Interworking between the Public Land Mobile Network (PLMN) supporting packet based services and Packet Data Networks (PDN)
TS 29.078 customized Applications for Mobile network Enhanced Logic (CAMEL); CAMEL Application Part (CAP) specification
TS 29.108 Application of the Radio Access Network Application Part (RANAP) on the E-in- terface
TS 29.119 GPRS Tunnelling Protocol (GTP) specification for Gateway Location Register (GLR)
TS 29.120 Mobile Application Part (MAP) specification for Gateway Location Register (GLR); Stage 3
TS 29.198-01 Open Service Access (OSA) Application Programming Interface (API); Part 1: Overview
TS 29.198-02 Open Service Access (OSA) Application Programming Interface (API); Part 2: Common data
TS 29.198-03 Open Service Access (OSA) Application Programming Interface (API); Part 3: Framework
TS 29.198-04-1 Open Service Access (OSA) Application Programming Interface (API); Part 4: Call control; Subpart 1: Common call control data definitions
TS 29.198-04-2 Open Service Access (OSA) Application Programming Interface (API); Part 4: Call control; Subpart 2: Generic call control data Service Capability Feature (SCF)
ТЕХНИЧЕСКИЕ СПЕЦИФИКАЦИИ 3GPP НА LTE (Release 8)
243
Тип специ- фикации Номер спе- цификации Название спецификации
TS 29.198-04-3 Open Service Access (OSA) Application Programming Interface (API); Part 4: Call control; Subpart 3: Multi-party call control data Service Capability Feature (SCF)
TS 29.198-04-4 Open Service Access (OSA) Application Programming Interface (API); Part 4: Call control; Subpart 4: Multimedia call control Service Capability Feature (SCF)
TS 29.198-05 Open Service Access (OSA) Application Programming Interface (API); Part 5: Generic user interaction
TS 29.198-06 Open Service Access (OSA) Application Programming Interface (API); Part 6: Mobility
TS 29.198-07 Open Service Access (OSA) Application Programming Interface (API); Part 7: Terminal capabilities
TS 29.198-08 Open Service Access (OSA) Application Programming Interface (API); Part 8: Data session control
TS 29.198-11 Open Service Access (OSA) Application Programming Interface (API); Part 11: Account management
TS 29.198-12 Open Service Access (OSA) Application Programming Interface (API); Part 12: Charging
TS 29.198-13 Open Service Access (OSA) Application Programming Interface (API); Part 13: Policy management SCF
TS 29.198-14 Open Service Access (OSA) Application Programming Interface (API); Part 14: Presence and Availability Management (PAM)
TS 29.202 Signalling System No. 7 (SS7) signalling transport in core network; Stage 3
TS 29.205 Application of Q.1900 series to bearer-independent Circuit Switched (CS) core network architecture; Stage 3
TS 29.207 Policy control over Go interface
TS 29.208 End to end Quality of Service (QoS) signalling flows
TS 29.228 IP Multimedia (IM) Subsystem Cx and Dx Interfaces; Signalling flows and mes- sage contents
TS 29.229 Cx and Dx interfaces based on the Diameter protocol; Protocol details
TS 29.232 Media Gateway Controller (MGC) — Media Gateway (MGW) interface; Stage 3
TS 29.278 customized Applications for Mobile network Enhanced Logic (CAMEL); CAMEL Application Part (CAP) specification for IP Multimedia Subsystems (IMS)
TS 29.328 IP Multimedia Subsystem (IMS) Sh interface signalling flows and message con- tents
TS 29.329 Sh interface based on the Diameter protocol
TS 29.414 Core network Nb data transport and transport signalling
TS 29.415 Core network Nb interface user plane protocols
TR 29.903 Feasibility study on SS7 signalling transportation in the core network with SCCP- User Adaptation (SUA)
TR 29.994 Recommended infrastructure measures to overcome specific Mobile Station (MS) and User Equipment (UE) faults
244
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Тип специ- фикации Номер спе- цификации Название спецификации
TR 29.998-01 Open Service Access (OSA) Application Programming Interface (API) Mapping for Open Service Access; Part 1: General issues on Application Programme In- terface (API) mapping
TR 29.998-04-1 Open Service Access (OSA) Application Programming Interface (API) Mapping for Open Service Access; Part 4: Call Control Service Mapping; Subpart 1: API to CAP Mapping
TR 29.998-04-4 Open Service Access (OSA) Application Programming Interface (API) Mapping for Open Service Access; Part 4: Call Control Service Mapping; Subpart 4: Multi- party Call Control ISC
TR 29.998-05-1 Open Service Access (OSA) Application Programming Interface (API) Mapping for Open Service Access; Part 5: User Interaction Service Mapping; Subpart 1: API to CAP Mapping
TR 29.998-05-4 Open Service Access (OSA) Application Programming Interface (API) Mapping for Open Service Access; Part 5: User Interaction Service Mapping; Subpart 4: API to SMS Mapping
TR 29.998-06 Open Service Access (OSA) Application Programming Interface (API) Mapping for Open Service Access; Part 6: User Location and User Status Service Map- ping to MAP
TR 29.998-08 Open Service Access (OSA) Application Programming Interface (API) Mapping for Open Service Access; Part 8: Data Session Control Service Mapping to CAP
Серия 30. Модификация протокола МАР
Серия содержит технические спецификации, определяющие изменения протокола МАР для сетей GSM 2.5 и UMTS
TR 30.902 Guidelines for the modification of the Mobile Application Part (MAP)
Серия 31. Модуль идентификации абонента
Серия содержит технические спецификации на модуль идентификации абонента UIM (User Identity Module), интерфейсы UIM и внешние элементы
TS 31.048 Security mechanisms for the (U)SIM application toolkit; Test specification
TS 31.101 UICC-terminal interface; Physical and logical characteristics
TS 31.102 Characteristics of the USIM application
TS 31.103 Characteristics of the IP Multimedia Services Identity Module (ISIM) application
TS 31.111 Universal Subscriber Identity Module Application Toolkit (USAT)
TS 31.112 Universal Subscriber Identity Module Application Toolkit (USAT) interpreter archi- tecture description; Stage 2
TS 31.113 Universal Subscriber Identity Module Application Toolkit (USAT) interpreter byte codes
TS 31.114 Universal Subscriber Identity Module Application Toolkit (USAT) interpreter proto- col and administration
TS 31.121 UICC-terminal interface; Universal Subscriber Identity Module (USIM) application test specification
TR 31.900 SIM/USIM internal and external interworking aspects
ТЕХНИЧЕСКИЕ СПЕЦИФИКАЦИИ 3GPP НА LTE (Release 8)
245
Тип специ- фикации Номер спе- цификации Название спецификации
Серия 32. Сервис и техническое обслуживание
Серия содержит технические спецификации на системы тарификации и управления сетью UMTS
TS 32.101 Telecommunication management; Principles and high level requirements
TS 32.102 Telecommunication management; Architecture
TS 32.111-1 Telecommunication management; Fault Management; Part 1:3G fault manage- ment requirements
TS 32.111-2 Telecommunication management; Fault Management; Part 2: Alarm Integration Reference Point (IRP): Information Service (IS)
TS 32.111-3 Telecommunication management; Fault Management; Part 3: Alarm Integration Reference Point (IRP): Common Object Request Broker Architecture (CORBA) Solution Set (SS)
TS 32.111-4 Telecommunication management; Fault Management; Part 4: Alarm Integration Reference Point (IRP): Common Management Information Protocol (CMIP) Solu- tion Set (SS)
TS 32.200 Telecommunication management; Charging management; Charging principles
TS 32.205 Telecommunication management; Charging management; Charging data de- scription for the Circuit Switched (CS) domain
TS 32.215 Telecommunication management; Charging management; Charging data de- scription for the Packet Switched (PS) domain
TS 32.225 Telecommunication management; Charging management; Charging data de- scription for the IP Multimedia Subsystem (IMS)
TS 32.235 Telecommunication management; Charging management; Charging data de- scription for application services
TS 32.300 Telecommunication management; Configuration Management (CM); Name con- vention for Managed Objects
TS 32.301 Telecommunication management; Configuration Management (CM); Notification Integration Reference Point (IRP): Requirements
TS 32.302 Telecommunication management; Configuration Management (CM); Notification Integration Reference Point (IRP): Information Service (IS)
TS 32.303 Telecommunication management; Configuration Management (CM); Notification Integration Reference Point (IRP): Common Object Request Broker Architecture (CORBA) Solution Set (SS)
TS 32.304 Telecommunication management; Configuration Management (CM); Notification Integration Reference Point (IRP): Common Management Information Protocol (CMIP) Solution Set (SS)
TS 32.311 Telecommunication management; Generic Integration Reference Point (IRP) management; Requirements
TS 32.312 Telecommunication management; Generic Integration Reference Point (IRP) management; Information Service (IS)
TS 32.321 Telecommunication management; Test management Integration Reference Point (IRP): Requirements
TS 32.322 Telecommunication management; Test management Integration Reference Point (IRP): Information Service (IS)
246
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Тип специ- фикации Номер спе- цификации Название спецификации
TS 32.323 Telecommunication management; Test management Integration Reference Point (IRP): Common Object Request Broker Architecture (CORBA) Solution Set (SS)
TS 32.324 Telecommunication management; Test management Integration Reference Point (IRP): Common Management Information Protocol (CMIP) Solution Set (SS)
TS 32.401 Telecommunication management; Performance Management (PM); Concept and requirements
TS 32.403 Telecommunication management; Performance Management (PM); Performance measurements — UMTS and combined UMTS/GSM
TS 32.600 Telecommunication management; Configuration Management (CM); Concept and high-level requirements
TS 32.601 Telecommunication management; Configuration Management (CM); Basic CM Integration Reference Point (IRP); Requirements
TS 32.602 Telecommunication management; Configuration Management (CM); Basic CM Integration Reference Point (IRP): Information Service (SS)
TS 32.603 Telecommunication management; Configuration Management (CM); Basic CM Integration Reference Point (IRP): Common Object Request Broker Architecture (CORBA) Solution Set (SS)
TS 32.604 Telecommunication management; Configuration Management (CM); Basic CM Integration Reference Point (IRP) Common Management Information Protocol (CMIP) Solution Set (SS)
TS 32.611 Telecommunication management; Configuration Management (CM); Bulk CM Integration Reference Point (IRP): Requirements
TS 32.612 Telecommunication management; Configuration Management (CM); Bulk CM Integration Reference Point (IRP): Information Service (IS)
TS 32.613 Telecommunication management; Configuration Management (CM); Bulk CM Integration Reference Point (IRP): Common Object Request Broker Architecture (CORBA) Solution Set (SS)
TS 32.614 Telecommunication management; Configuration Management (CM); Bulk CM Integration Reference Point (IRP): Common Management Information Protocol (CMIP) Solution Set (SS)
TS 32.615 Telecommunication management; Configuration Management (CM); Bulk CM Integration Reference Point (IRP): extensible Markup Language (XML) file format definition
TS 32.621 Telecommunication management; Configuration Management (CM); Generic network resources Integration Reference Point (IRP); Requirements
TS 32.622 Telecommunication management; Configuration Management (CM); Generic network resources Integration Reference Point (IRP): Network Resource Model (NRM)
TS 32.623 Telecommunication management; Configuration Management (CM); Generic network resources Integration Reference Point (IRP): Common Object Request Broker Architecture (CORBA) Solution Set (SS)
TS 32.624 Telecommunication management; Configuration Management (CM); Generic network resources: Integration Reference Point (IRP): Common Management Information Protocol (CMIP) Solution Set (SS)
ТЕХНИЧЕСКИЕ СПЕЦИФИКАЦИИ 3GPP НА LTE (Release 8)
247
Тип специ- фикации Номер спе- цификации Название спецификации
TS 32.625 Telecommunication management; Configuration Management (CM); Generic net- work resources Integration Reference Point (IRP): Bulk CM extensible Markup Language (XML) file format definition
TS 32.631 Telecommunication management; Configuration Management (CM); Core net- work resources Integration Reference Point (IRP): Requirements
TS 32.632 Telecommunication management; Configuration Management (CM); Core Net- work Resources Integration Reference Point (IRP): Network Resource Model (NRM)
TS 32.633 Telecommunication management; Configuration Management (CM); Core net- work resources Integration Reference Point (IRP): Common Object Request Bro- ker Architecture (CORBA) solution set
TS 32.634 Telecommunication management; Configuration Management (CM); Core net- work resources Integration Reference Point (IRP): Common Management Infor- mation Protocol (CMIP) solution set
TS 32.635 Telecommunication management; Configuration Management (CM); Core net- work resources Integration Reference Point (IRP): Bulk CM extensible Markup Language (XML) file format definition
TS 32.641 Telecommunication management; Configuration Management (CM); UTRAN net- work resources Integration Reference Point (IRP); Requirements
TS 32.642 Telecommunication management; Configuration Management (CM); UTRAN net- work resources Integration Reference Point (IRP): Network Resource Model (NRM)
TS 32.643 Telecommunication management; Configuration Management (CM); UTRAN net- work resources Integration Reference Point (IRP): Common Object Request Bro- ker Architecture (CORBA) Solution Set (SS)
TS 32.644 Telecommunication management; Configuration Management (CM); UTRAN net- work resources Integration Reference Point (IRP): Common Management Infor- mation Protocol (CMIP) Solution Set (SS)
TS 32.645 Telecommunication management; Configuration Management (CM); UTRAN net- work resources Integration Reference Point (IRP): Bulk CM extensible Markup Language (XML) file format definition
TS 32.651 Telecommunication management; Configuration Management (CM); GERAN net- work resources Integration Reference Point (IRP): Requirements
TS 32.652 Telecommunication management; Configuration Management (CM); GERAN net- work resources Integration Reference Point (IRP): Network Resource Model (NRM)
TS 32.653 Telecommunication management; Configuration Management (CM); GERAN net- work resources Integration Reference Point (IRP): Common Object Request Bro- ker Architecture (CORBA) Solution Set (SS)
TS 32.654 Telecommunication management; Configuration Management (CM); GERAN net- work resources Integration Reference Point (IRP): Common Management Infor- mation Protocol (CMIP) Solution Set (SS)
TS 32.655 Telecommunication management; Configuration Management (CM); GERAN net- work resources Integration Reference Point (IRP): Bulk CM extensible Markup Language (XML) file format definition
248
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Тип специ- фикации Номер спе- цификации Название спецификации
TS 32.661 Telecommunication management; Configuration Management (CM); Kernel CM; Requirements
TS 32.662 Telecommunication management; Configuration Management (CM); Kernel CM; Information service (IS)
TS 32.663 Telecommunication management; Configuration Management (CM); Kernel CM Integration Reference Point (IRP): Common Object Request Broker Architecture (CORBA) Solution Set (SS)
TS 32.664 Telecommunication management; Configuration Management (CM); Kernel CM Integration Reference Point (IRP): Common Management Information Protocol (CMIP) Solution Set (SS)
TS 32.671 Telecommunication management; Configuration Management (CM); State Man- agement Integration Reference Point (IRP): Requirements
TS 32.672 Telecommunication management; Configuration Management (CM); State Man- agement Integration Reference Point (IRP): Information Service (IS)
TS 32.673 Telecommunication management; Configuration Management (CM); State Man- agement Integration Reference Point (IRP): Common Object Request Broker Ar- chitecture (CORBA) Solution Set (SS)
TS 32.674 Telecommunication management; Configuration Management (CM); State Man- agement Integration Reference Point (IRP): Common Management Information Protocol (CMIP) Solution Set (SS)
TS 32.691 Telecommunication management; Inventory Management (IM) network resources Integration Reference Point (IRP): Requirements
.TS 32.692 Telecommunication management; Inventory Management (IM) network resources Integration Reference Point (IRP): Network Resource Model (NRM)
TR 32.800 Telecommunication management; Management level procedures and interaction with UTRAN
TR 32.802 Telecommunication management; User Equipment Management (UEM) feasibil- ity study
Серия 33. Безопасность сети
Серия содержит технические спецификации, определяющие все механизмы обеспечения безопасности информации в сетях UMTS, включая шифрование и кодирование
TS 33.102 3G security; Security architecture
TS 33.105 Cryptographic algorithm requirements
TS 33.106 Lawful interception requirements
TS 33.107 3G security; Lawful interception architecture and functions
TS 33.108 3G security; Handover interface for Lawful Interception (LI)
TS 33.200 3G Security; Network Domain Security (NDS); Mobile Application Part (MAP) ap- plication layer security
TS 33.201 Access domain security
TS 33.203 3G security; Access security for IP-based services
TS 33.210 3G security; Network Domain Security (NDS); IP network layer security
TR 33.900 Guide to 3G security
TR 33.903 Access Security for IP based services
ТЕХНИЧЕСКИЕ СПЕЦИФИКАЦИИ 3GPP НА LTE (Release 8)
249
Тип специ- фикации Номер спе- цификации Название спецификации
Серия 34. Тестирование сети
Серия содержит технические спецификации, определяющие особенности тестирования работоспособности сети UMTS, включая испытания на ЭМС и электрическую безопасность
TS 34.108 Common test environments for User Equipment (UE) conformance testing
TS 34.109 Terminal logical test interface; Special conformance testing functions
TS 34.121 Terminal Conformance Specification, Radio Transmission and Reception (FDD)
TS 34.122 Terminal conformance specification, Radio transmission and reception (TDD)
TS 34.123-1 User Equipment (UE) conformance specification; Part 1: Protocol conformance specification
TS 34.123-2 User Equipment (UE) conformance specification; Part 2: Implementation confor- mance statement (ICS) specification
TS 34.124 Electromagnetic compatibility (EMC) requirements for Mobile terminals and ancil- lary equipment
TR 34.902 Derivation of test tolerances for multi-cell Radio Resource Model (RRM) confor- mance tests
TR 34.926 Electromagnetic compatibility (EMC); Table of international requirements for mo- bile terminals and ancillary equipment
Серия 35. Алгоритмы безопасности сети
Серия содержит технические спецификации, определяющие особенности обеспечения безопасности информации и данных в сети UMTS
TS 35.201 Specification of the 3GPP confidentiality and integrity algorithms; Document 1: f8 and f9 specifications
TS 35.202 Specification of the 3GPP confidentiality and integrity algorithms; Document 2: Kasumi algorithm specification
TS 35.203 Specification of the 3GPP confidentiality and integrity algorithms; Document 3: Implementors' test data
TS 35.204 Specification of the 3GPP confidentiality and integrity algorithms; Document 4: Design conformance test data
TS 35.205 3G Security; Specification of the MILENAGE Algorithm Set: An example algo- rithm set for the 3GPP authentication and key generation functions f 1, f 1 *, f2, f3, f4, f5 and f5*; Document 1: General
TS 35.206 3G Security; Specification of the MILENAGE algorithm set: An example algorithm Set for the 3GPP Authentication and Key Generation functions f 1, f 1 *, f2, f3, f4, f5 and f5*; Document 2: Algorithm specification
TS 35.207 3G Security; Specification of the MILENAGE algorithm set: An example algorithm Set for the 3GPP Authentication and Key Generation functions f 1, f 1 *, f2, f3, f4, f5 and f5*; Document 3: Implementors’ test data
TS 35.208 3G Security; Specification of the MILENAGE algorithm set: An example algorithm Set for the 3GPP Authentication and Key Generation functions f 1, f 1 *, f2, f3, f4, f5 and f5*; Document 4: Design conformance test data
TR 35.909 3G Security; Specification of the MILENAGE algorithm set: an example algorithm set for the 3GPP authentication and key generation functions f1, f1 *, f2, f3, f4, f5 and f5*; Document 5: Summary and results of design and evaluation
250
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Тип специ- фикации Номер спе- цификации Название спецификации
Серия 36. Аспекты эволюции сети UTRA
Серия содержит технические спецификации, определяющие особенности построения сети радиодоступа E-UTRAN в сети LTE
TS 36.101 Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); User Equipment (UE) ra- dio transmission and reception
TS 36.104 Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Base Station (BS) radio transmission and reception
TS 36.106 Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); FDD repeater radio trans- mission and reception
TS 36.113 Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Base Station (BS) and re- peater ElectroMagnetic Compatibility (EMC)
TS 36.124 Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Electromagnetic compati- bility (EMC) requirements for mobile terminals and ancillary equipment
TS 36.133 Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Requirements for support of radio resource management
TS 36.141 Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Base Station (BS) confor- mance testing
TS 36.143 Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); FDD repeater confor- mance testing
TS 36.171 Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Requirements for Support of Assisted Global Navigation Satellite System (A-GNSS)
TS 36.201 Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Long Term Evolution (LTE) physical layer; General description
TS 36.211 Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Physical channels and modulation
TS 36.212 Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Multiplexing and channel coding
TS 36.213 Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Physical layer procedures
TS 36.214 Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Physical layer — Meas- urements
TS 36.300 Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) and Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN); Overall description; Stage 2
TS 36.302 Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Services provided by the physical layer
TS 36.304 Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); User Equipment (UE) pro- cedures in idle mode
TS 36.305 Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN); Stage 2 func- tional specification of User Equipment (UE) positioning in E-UTRAN
TS 36.306 Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); User Equipment (UE) ra- dio access capabilities
TS 36.314 Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN); Layer 2 — Measurements
ТЕХНИЧЕСКИЕ СПЕЦИФИКАЦИИ 3GPP НА LTE (Release 8)
251
Тип специ- фикации Номер спе- цификации Название спецификации
TS 36.321 Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Medium Access Control (MAC) protocol specification
TS 36.322 Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Radio Link Control (RLC) protocol specification
TS 36.323 Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Packet Data Convergence Protocol (PDCP) specification
TS 36.331 Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Radio Resource Control (RRC); Protocol specification
TS 36.355 Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); LTE Positioning Protocol (LPP
TS 36.401 Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN); Architecture description
TS 36.410 Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN); S1 layer 1 gen- eral aspects and principles
TS 36.411 Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN); S1 layer 1
TS 36.412 Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN); S1 signalling transport
TS 36.413 Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); S1 Application Protocol (S1AP)
TS 36.414 Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN); S1 data trans- port
TS 36.420 Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN); X2 general as- pects and principles
TS 36.421 Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN); X2 layer 1
TS 36.422 Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN); X2 signalling transport
TS 36.423 Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN); X2 Application Protocol (X2AP)
TS 36.424 Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN); X2 data trans- port
TS 36.440 Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN); General as- pects and principles for interfaces supporting Multimedia Broadcast Multicast Service (MBMS) within E-UTRAN
TS 36.441 Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN); Layer 1 for in- terfaces supporting Multimedia Broadcast Multicast Service (MBMS) within E- UTRAN
TS 36.442 Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN); Signalling Transport for interfaces supporting Multimedia Broadcast Multicast Service (MBMS) within E-UTRAN
TS 36.443 Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN); М2 Application Protocol (M2AP)
TS 36.444 Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN); М3 Application Protocol (M3AP)
252
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Тип специ- фикации Номер спе- цификации Название спецификации
TS 36.445 Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN); M1 Data Trans- port
TS 36.446 Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN); M1 User Plane protocol
TS 36.455 Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); LTE Positioning Protocol (LPP)
TS 36.508 Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) and Evolved Packet Core (EPC); Common test environments for User Equipment (UE) conformance testing
TS 36.509 Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) and Evolved Packet Core (EPC); Special conformance testing functions for User Equipment (UE)
TS 36.521-1 Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); User Equipment (UE) conformance specification; Radio transmission and reception; Part 1: Confor- mance testing
TS 36.521-2 Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); User Equipment (UE) conformance specification; Radio transmission and reception; Part 2: Implemen- tation Conformance Statement (ICS)
TS 36.521-3 Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); User Equipment (UE) conformance specification; Radio transmission and reception; Part 3: Radio Re- source Management (RRM) conformance testing
TS 36.523-1 Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) and Evolved Packet Core (EPC); User Equipment (UE) conformance specification; Part 1: Protocol confor- mance specification
TS 36.523-2 Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) and Evolved Packet Core (EPC); User Equipment (UE) conformance specification; Part 2: ICS
TS 36.523-3 Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) and Evolved Packet Core (EPC); User Equipment (UE) conformance specification; Part 3: Test suites
TS 36.800 Universal Terrestrial Radio Access (UTRA) and Evolved Universal Terrestrial Ra- dio Access (E-UTRA); Extended UMTS / LTE 800 Work Item Technical Report
TS 36.801 Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Measurement Require- ments
TS 36.803 Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); User Equipment (UE) ra- dio transmission and reception
TS 36.804 Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Base Station (BS) radio transmission and reception
TS 36.805 Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Study on minimization of drive-tests in next generation networks
TS 36.806 Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Relay architectures for E- UTRA (LTE-Advanced)
TS 36.810 Universal Terrestrial Radio Access (UTRA) and Evolved Universal Terrestrial Ra- dio Access (E-UTRA); UMTS / LTE 800 for Europe Work Item Technical Report
TS 36.814 Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Further advancements for E-UTRA Physical layer aspects
ТЕХНИЧЕСКИЕ СПЕЦИФИКАЦИИ 3GPP НА LTE (Release 8)
253
Тип специ- фикации Номер спе- цификации Название спецификации
TS 36.815 TR LTE-Advanced feasibility studies in RAN WG4
TS 36.821 Extended LTE/UMTS 1500 Work Item Technical Report
TS 36.902 Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN); Self-configuring and self-optimizing network (SON) use cases and solutions
TS 36.903 Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Derivation of test toler- ances for multi-cell Radio Resource Management (RRM) conformance tests
TS 36.912 Feasibility study for Further Advancements for E-UTRA (LTE-Advanced)
TS 36.913 Requirements for further advancements for Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) (LTE-Advanced)
TS 36.921 FDD Home eNodeB RF Requirements Work Item Technical Report
TS 36.922 LTE TDD Home eNode В (HeNB) Radio Frequency (RF) requirements; Work item Technical Report
TS 36.931 RF requirements for LTE Pico NodeB
TS 36.938 Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN); Improved net- work controlled mobility between E-UTRAN and 3GPP2/mobile WiMAX radio technologies
TS 36.942 Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Radio Frequency (RF) system scenarios
TS 36.956 Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Repeater planning guide- lines and system analysis
Серия 41. Данные об абоннетах сети
Серия содержит технические спецификации, определяющие особенности сбора данных (юридически правомочных) об абонентах сети
TR 41.033 Lawful Interception requirements for GSM
TS 41.101 Technical Specifications and Technical Reports for a GERAN-based 3GPP sys- tem
TR 41.031 Fraud Information Gathering System (FIGS); Service requirements; Stage 0
Серия 42. Локализация услуг, организация групповых голосовых услуг и вещания
Серия содержит технические спецификации, определяющие особенности локализации сервисных зон и особенности организации групповых голосовых услуг и вещания
TS 42.019 Subscriber Identity Module Application Programming Interface (SIM API); Stage 1
TS 42.033 Lawful Interception; Stage 1
TS 42.043 Support of Localised Service Area (SoLSA); Service description; Stage 1
TS 42.056 GSM Cordless Telephony System (CTS), Phase 1; Service description; Stage 1
TS 42.068 Voice Group Call Service (VGCS); Stage 1
TS 42.069 Voice Broadcast Service (VBS); Stage 1
Серия 43. Отдельные спецификации
Серия содержит отдельные технические спецификации, определяющие дальнейшее развитие сети GSM
TR 43.005 | Technical performance objectives
254
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Тип специ- фикации Номер спе- цификации Название спецификации
TS 43.010 GSM Public Land Mobile Network (PLMN) connection types
TS 43.013 Discontinuous Reception (DRX) in the GSM system
TS 43.019 Subscriber Identity Module Application Programming Interface (SIM API) for Java Card; Stage 2
TS 43.020 Security-related network functions
TS 43.022 Functions related to Mobile Station (MS) in idle mode and group receive mode
TR 43.026 Multiband operation of GSM / DCS 1800 by a single operator
TR 43.030 Radio network planning aspects
TS 43.033 Lawful Interception; Stage 2
TS 43.045 Technical Realization of Facsimile Group 3 Service — transparent
TS 43.050 Transmission Planning Aspects of the Speech Service in the GSM Public Land Mobile Network (PLMN) System
TS 43.051 GSM/EDGE Radio Access Network (GERAN) overall description; Stage 2
TS 43.052 Lower layers of the GSM Cordless Telephony System (CTS) radio interface; Stage 2
TS 43.055 Dual Transfer Mode (DTM); Stage 2
TR 43.058 Characterisation, test methods and quality assessment for handsfree Mobile Sta- tions (MSs)
TS 43.059 Functional stage 2 description of Location Services (LCS) in GERAN
TS 43.064 Overall description of the GPRS radio interface; Stage 2
TS 43.068 Voice Group Call Service (VGCS); Stage 2
TS 43.069 Voice Broadcast service (VBS); Stage 2
TS 43.073 Support of Localised Service Area (SoLSA); Stage 2
TS 43.130 lur-g interface; Stage2
Серия 44. Взаимодействие абонентского терминала с сетью
Серия содержит технические спецификации, определяющие особенности и протоколы взаимодействия абонентского терминала (MS) с подсистемой базовых станций (BSS), элементами подсистемы GPRS
TS 44.001 Mobile Station — Base Station System (MS — BSS) Interface General Aspects and Principles
TS 44.003 Mobile Station — Base Station System (MS — BSS) Interface Channel Struc- tures and Access Capabilities
TS 44.004 Layer 1 — General Requirements
TS 44.005 Data Link (DL) Layer General Aspects
TS 44.006 Mobile Station — Base Stations System (MS — BSS) Interface Data Link (DL) Layer Specification
TS 44.012 Short Message Service Cell Broadcast (SMSCB) Support on the Mobile Radio In- terface
TS 44.013 Performance Requirements on Mobile Radio Interface
TS 44.014 Individual equipment type requirements and interworking; Special conformance testing functions
ТЕХНИЧЕСКИЕ СПЕЦИФИКАЦИИ 3GPP НА LTE (Release 8)
255
Тип специ- фикации Номер спе- цификации Название спецификации
TS 44.018 Mobile radio interface layer 3 specification; Radio Resource Control (RRC) protocol
TS 44.021 Rate Adaption on the Mobile Station — Base Station System (MS-BSS) Interface
TS 44.031 Location Services (LCS); Mobile Station (MS) — Serving Mobile Location Centre (SMLC) Radio Resource LCS Protocol (RRLP)
TS 44.035 Location Services (LCS); Broadcast network assistance for Enhanced Observed Time Difference (E-OTD) and Global Positioning System (GPS) positioning meth- ods
TS 44.056 GSM Cordless Telephony System (CTS), (Phase 1) CTS Radio Interface Layer 3 Specification
TS 44.057 GSM Cordless Telephony System (CTS), (Phase 1) CTS CTS supervising sys- tem Layer 3 Specification
TS 44.060 General Packet Radio Service (GPRS); Mobile Station (MS) — Base Station Sys- tem (BSS) interface; Radio Link Control/ Medium Access Control (RLC/MAC) protocol
TS 44.064 Mobile Station — Serving GPRS Support Node (MS-SGSN) Logical Link Control (LLC) Layer Specification
TS 44.065 Mobile Station (MS) — Serving GPRS Support Node (SGSN); Subnetwork De- pendent Convergence Protocol (SNDCP)
TS 44.068 Group Call Control (GCC) Protocol
TS 44.069 Broadcast Call Control (BCC) protocol
TS 44.071 Location Services (LCS); Mobile radio interface layer 3 LCS specification
TS 44.118 Mobile radio interface layer 3 specification, Radio Resource Control (RRC) proto- col; lu mode
TS 44.160 General Packet Radio Service (GPRS); Mobile Station (MS) — Base Station Sys- tem (BSS) interface; Radio Link Control/ Medium Access Control (RLC/MAC) protocol for lu mode
TR 44.901 External network assisted cell change (NACC)
Серия 45. Особенности радиоинтерфейса GERAN
Серия содержит технические спецификации, определяющие описание физического и канального уровней радиоинтерфейса GERAN
TS 45.001 Physical layer on the radio path; General description
TS 45.002 Multiplexing and multiple access on the radio path
TS 45.003 Channel coding
TS 45.004 Modulation
TS 45.005 Radio transmission and reception
TS 45.008 Radio subsystem link control
TS 45.009 Link adaptation
TS 45.010 Radio subsystem synchronization
TR 45.022 Radio link management in hierarchical networks
TR 45.050 Background for RF Requirements
TS 45.056 CTS-FP Radio Sub-system
256
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Тип специ- фикации Номер спе- цификации Название спецификации
Серия 46. Режимы передачи речи
Серия содержит технические спецификации, определяющие различные режимы передачи речи
TS 46.001 Full Rate Speech Processing Functions
TS 46.002 Half Rate Speech Processing Functions
TS 46.006 Half-rate speech: ANSI-C code for GSM half-rate speech codec
TS 46.007 Half Rate Speech: Test Sequence for GSM Half Rate Speech Codec
TR 46.008 Half Rate Speech; Performance Characterization of the GSM Half Rate speech codec
TS 46.010 Full-rate speech transcoding
TS 46.011 Substitution and Muting of Lost Frames for Full Rate Speech Channels
TS 46.012 Comfort Noise Aspects for Full Rate Speech Traffic Channels
TS 46.020 Half Rate Speech Transcoding
TS 46.021 Half rate speech; Substitution and muting of lost frames for half rate speech traf- fic channels
TS 46.022 Comfort Noise Aspects for Half Rate Speech Traffic Channels
TS 46.031 Discontinuous Transmission (DTX) for Full Rate Speech Traffic Channels
TS 46.032 Voice Activity Detection (VAD)
TS 46.041 Discontinuous Transmission (DTX) for Half Rate Speech Traffic Channels
TS 46.042 Voice Activity Detection (VAD) for Half Rate Speech Traffic Channels
TS 46.051 GSM Enhanced full rate speech processing functions: General description
TS 46.053 ANSI-C code for the GSM Enhanced full rate speech codec
TS 46.054 Test sequences for the GSM Enhanced Full Rate (EFR)
TR 46.055 Performance characterisation of the GSM EFR Speech Codec
TS 46.060 Enhanced full rate speech transcoding
TS 46.061 Substitution and muting of lost frames for encanced full rate speech traffic chan- nels
TS 46.062 Comfort noise aspects for Enhanced Full Rate (EFR) speech traffic channels
TS 46.081 Discontinuous Transmission (DTX) for encanced full rate speech traffic channels
TS 46.082 Voice Activity Detection (VAD) for encanced full rate speech traffic channels
TR 46.085 Subjective tests on the interoperability of the HR/FR/EFR speech codecs; single, tandem and tandem free operation
Серия 48. Интерфейсы GPRS
Серия содержит технические спецификации, определяющие протоколы различных уровней для интерфейсов подсистемы GPRS
TS 48.001 General Aspects on the BSS-MSC Interface
TS 48.002 Base Station System — Mobile Services Switching Centre (BSS-MSC) Interface — Interface Principles
TS 48.004 Base Station System — Mobile Services Switching Centre (BSS-MSC) Interface Layer 1 Specification
ТЕХНИЧЕСКИЕ СПЕЦИФИКАЦИИ 3GPP НА LTE (Release 8)
257
Тип специ- фикации Номер спе- цификации Название спецификации
TS 48.006 Signalling Transport Mechanism Specification for the Base Station System — Mobile Services Switching Centre (BSS-MSC) Interface
TS 48.008 Mobile Switching Centre — Base Station system (MSC-BSS) Interface Layer 3 Specification
TS 48.014 General Packet Radio Service (GPRS); Base Station System (BSS) — Serving GPRS Support Node (SGSN) interface; Gb Interface Layer 1
TS 48.016 General Packet Radio Service (GPRS); Base Station System (BSS) — Serving GPRS Support Node (SGSN) Interface; Network Service
TS 48.018 General Packet Radio Service (GPRS); Base Station System (BSS) — Serving GPRS Support Node (SGSN); BSS GPRS Protocol
TS 48.020 Rate Adaptation on the Base Station System — Mobile Service Switching Centre (BSS-MSC) Interface
TS 48.031 Location Services LCS: Serving Mobile Location Centre — Serving Mobile Loca- tion Centre (SMLC — SMLC); SMLCPP specification
TS 48.051 Base Station Controller — Base Tranceiver Station (BSC-BTS) Interface General Aspects
TS 48.052 Base Station Controller — Base Tranceiver Station (BSC-BTS) Interface — Inter- face Principles
TS 48.054 Base Station Controller — Base Transceiver Station (BSC — BTS) interface; Layer 1 structure of physical circuits
TS 48.056 Base Station Controller — Base Transceiver Station (BSC — BTS) interface; Layer 2 specification
TS 48.058 Base Station Controller — Base Transceiver Station (BCS-BTS) Interface Layer 3 Specification
TS 48.060 In-band control of remote transcoders and rate adaptors for full rate traffic chan- nels
TS 48.061 In-band control of remote transcoders and rate adaptors for half rate traffic chan- nels
TS 48.071 Location Services (LCS); Serving Mobile Location Centre — Base Station Sys- tem (SMLC-BSS) interface; Layer 3 specification
Серия 49. Межсетевое взаимодействие
Серия содержит технические спецификации, определяющие особенности Е-интерфейса
TR 49.001 General network interworking scenarios
TS 49.008 Application of the Base Station System Application Part (BSSAP) on the E-lnter- face
TS 49.031 Location Services (LCS); Base Station System Application Part LCS Extension (BSSAP-LE)
Серия 51. Тестирование абонентских терминалов (MS)
Серия содержит технические спецификации, определяющие параметры и правила тестирования абонентских терминалов
TS | 51.010-1 | Mobile Station (MS) conformance specification; Part 1: Conformance specification
258
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Тип специ- фикации Номер спе- цификации Название спецификации
TS 51.010-2 Mobile Station (MS) conformance specification; Part 2: Protocol Implementation Conformance Statement (PICS) proforma specification
TS 51.010-3 Mobile Station (MS) conformance specification; Part 3: Layers (L3) Abstract Test Suite (ATS)
TS 51.010-5 Mobile Station (MS) conformance specification; Part 5: GERAN / UTRAN interac- tion Abstract Test Suite (ATS)
TS 51.013 Test specification for Subscriber Identity Module (SIM) Application Programming Interface (API) for Java Card
TS 51.021 GSM radio aspects base station system equipment specification
TS 51.026 GSM Repeater Equipment Specification
Серия 52. Управление сетью
Серия содержит технические спецификации, определяющие процедуры управления (менеджмент) сетью
TS 52.021 Network Management (NM) Procedures and messages on the A-bis interface
TS 52.402 Telecommunication management; Performance Management (PM); Performance measurements — GSM
Список сокращений
3G 3rd Generation
3GPP 3rd Generation Partnership Project
AAA Authentication, Authorization, Accounting
ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line
aGW Access Gateway
AMR-NB Adaptive Multy Rate Narrow Band Codec
AMR-WB Adaptive Multy Rate Wide Band Codec
AMR-WB+ Adaptive Multy Rate Wide Band Codec
AN Access Network
AP Access Point
APN Access Point Network
ARIB Association of Radio Industries and Businesses
ARP Address Resolution Protocol
ARQ Automatic Repeat reQuest
AS Access Stratum
ATM Asynchronous Transfer Mode
AUC Authentication Center
AWS Advanced Wireless Services
BCCH Broadcast Control Channel
BCH Broadcast Channel
BEM Block Edge Mask
BGCF Breakout Gateway Control Function
BLAST Bell Laboratories Layered Space-
Time
Третье поколение сетей сотовой связи, работающих
в рамках программы UMTS
Партнерский проект ETSI, занимающийся
стандартизацией в области систем 3G
Авторизация, аутентификация и тарификация
Асимметричная цифровая абонентская линия
Усовершенствованный шлюз доступа базовой сети SAE,
в состав которого входят шлюзы S-GW и P-GW
Узкополосный многоскоростной адаптивный кодек
Широкополосный многоскоростной адаптивный кодек
Широкополосный многоскоростной адаптивный кодек
усовершенствованный
Сеть доступа
Точка доступа
Точка доступа к сети (реализована в шлюзе GGSN)
Японская ассоциация радиопромышленности и бизнеса
Протокол канального уровня, предназначенный для
определения МАС-адреса терминала по его IP-адресу
Метод исправления ошибок путем автоматического
формирования запросов на повторную передачу
пакетов данных
Группа протоколов «уровня с доступом»
Асинхронный метод передачи данных
Центр аутентификации (проверки подлинности)
абонента
Будущие беспроводные радиослужбы
Логический вещательный канал передачи системной
служебной информации в линии «вниз»
Транспортный широковещательный канал линии
«вниз»
Граничная спектральная маска блока
Функция управления шлюзами подсистемы IMS, обес-
печивающая маршрутизацию вызовов и управление
шлюзами взаимодействия подсистемы IMS с сетями
коммутации каналов (например, GSM, ТфОП)
Алгоритм обработки MIMO-сигналов на приемной
стороне, разработанный лабораторией Bell-Labs
260
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
BSC Base Station Controller Контроллер базовой станции
BSIC Base Station Identity Code Идентификационный код базовой станции
BTS Base Transceiver Station Базовая приемопередающая станция
BW Bandwidth Полоса частот
С/А Carrier-to-Adjusting Interference Ratio Отношение сигнал/помеха по соседнему каналу
C/1 Carrier-to-lnterference Ratio Отношение сигнал/помеха по основному каналу
CAMEL Customized Applications for Mobile network Enhanced Logic Специальные приложения для расширенной логики мобильной сети
CC Country Code Код страны в номере MSISDN
CC Component Carrier Агрегированная компонентная несущая радиоинтер- фейса E-UTRAN
CCCH Common Control Channel Логический общий канал управления, предназначенный для решения задач, общих для всех абонентских тер- миналов в соте
CCPCH Common Control Physical Channel Общий физический канал управления
CDF Cumulative Distribution Function Интегральная функция распределения
CDMA Code Division Multiple Access Множественный доступ с кодовым разделением каналов
cdma2000 Code Division Multiple Access 2000 Стандарт сетей 3G партнерского проекта 3GPP2, являющийся развитием стандарта IS-95
CGI Cell Global Identity Глобальный идентификатор соты
Cl Cell Identity Идентификатор соты
CN Core Network Базовая сеть
CoA Care-of-Adress IP-адрес мобильного терминала в визитной сети
CoS Class of Service Класс обслуживания
CP Cyclic Prefix Циклический префикс, используемый при формирова- нии OFDM-сигнала
CPCH Common Packet Channel Общий транспортный канал передачи пакетов сети UTRAN
CQI Channel Quality Indicator Индикатор качества канала
CRNC Control RNC Управляющий контроллер сети радиодоступа
C-RNTI Cell - Radio Network Temporary Identifier Временный идентификатор абонентского терминала в соте сети радиодоступа
CS Circuit Switching Коммутация каналов
CSCF Call Session Control Function Функция управления сессиями вызова
CWTS China Wireless Telecommunication Standard group Китайская группа стандартизации технологий беспроводной связи
DCCH Dedicated Control Channel Логический выделенный двунаправленный канал типа
«точка-точка» для обмена управляющей информацией
между абонентским терминалом и сетью
261
DECT Digital Enhanced Cordless Telecommunication Технология цифровой беспроводной связи, относящая- ся к семейству IMT-2000
DFT Discrete Fourier Transform Дискретное преобразование Фурье
DHCP DIAMETER Dynamic Host Configuration Protocol Протокол динамической конфигурации хостов IP-сети Протокол IP-сети, обеспечивающий аутентификацию, авторизацию и тарификацию пользователей. Основан на протоколе RADIUS
DLPF Downlink Packet Filter Фильтр пакетов данных в линии «вниз», используемый службами передачи данных сети LTE для управления QoS
DL-SCH Downlink Shared Channel Транспортный общий канал линии «вниз»
DNS Domain Name Server Сервер доменных имен
DPCCH Dedicated Physical Control Channel Выделенный физический канал управления сети UTRAN
DPDCH Dedicated Physical Data Channel Выделенный физический канал передачи данных сети UTRAN
DRX Discontinuous Receive Режим прерывистого приема
DSCH Downlink Shared Channel Совмещенный транспортный канал линии «вниз»
DSMIPV6 Dual-Stack Mobile IP version 6 Дуальный протокол управления мобильностью в IP-сети
DSSS Direct-Sequence Spread-Spectrum system Метод расширения спектра прямой последовательно- стью
DSTTD- Double Space Time Transmit Diver- Алгоритм параллельной передачи широкополосных
SGRC sity with Sub-Group Rate Control сигналов пространственно разнесенными и разделен- ными на подгруппы антеннами, использующий про- странственно-временное кодирование
DTCH Dedicated Traffic Channel Логический выделенный канал типа «точка-точка», используемый для передачи данных пользователя
DTX Discontinuous Transmission Режим прерывистой передачи
D-TxAA Double Transmit Antenna Array Алгоритм пространственного разнесения широкополос- ных сигналов с различными весовыми коэффициента- ми, использующий разбиение потоков данных на под- группы
DUSP Switching Point from Downlink to Uplink Точка переключения временных слотов из линии «вниз» в линию «вверх»
DVB Digital Video Broadcasting Цифровое телевизионное вещание
DVB-T Digital Video Broadcasting-Terrestrial Цифровое наземное телевизионное вещание
DwPTS Downlink Pilot Timeslot Временной слот служебной информации линии «вниз»
E2E End-to-End Соединение типа «конечный пользователь - конечный пользователь»
ECS Electronic Communications Service Услуга службы электронной связи
EDGE Enhanced Data GSM Environment Технология повышения скорости передачи данных
в сети GSM/GPRS
262
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
E-IMS Enhanced IP Multimedia Subsystem Усовершенствованная подсистема IP-мультимедиа
EIR Equipment Identity Register Регистр идентификации оборудования пользователя
eNB Evolved Node-B Усовершенствованная базовая станция сети LTE
ЕРС Evolved Packet Core Новое поколение базовой пакетной сети
ePDG Evolved Packet Data Gateway Пакетный шлюз взаимодействия сети SAE с «ненадежными» сетями доступа
EPS Evolved Packet System Усовершенствованная пакетная система
ETSI European Telecommunications Standards Institute Европейский институт телекоммуникационных стандартов
E-UTRA Evolved UTRA Новое поколение технологии сети радиодоступа UTRA
E-UTRAN Evolved UTRAN Новое поколение сети радиодоступа UTRAN
FA Foreign Agent Агент визитной IP-сети
FACH Forward Access Channel Транспортный канал прямого доступа сети UTRAN
FACoA Foreign Agent Care-of Address IP-адрес агента визитной сети FA, одновременно являющийся одной из конечных точек 1Р-туннеля
FDD Frequency Division Duplex Метод дуплексной связи с частотным разделением направлений передачи
FHSS Frequency Hopping Spread Spectrum Метод расширения спектра за счет дискретной перестройки рабочей частоты
FMC Fixed-Mobile Convergence Конвергенция сетей мобильной и фиксированной связи
FR Full Rate Полноскоростной режим кодирования речи в GSM
FSS Fixed Service Satellite Фиксированная спутниковая служба
FTTH Fiber to the Home Технология организации фиксированного широкополосного доступа «волокно до жилища»
GBR Guaranteed Bit Rate Гарантированная скорость передачи данных
GERAN GSM/EDGE Radio Access Network Сеть радиодоступа GSM/EDGE, совместимая с UMTS
GGSN Gateway GPRS Support Node Шлюзовый узел поддержки GPRS
GMM GPRS Mobility Management Управление мобильностью в подсистеме GPRS
GMSC Gateway Mobile Switching Center Шлюз мобильного центра управления и коммутации
GMSK Gaussian Minimum Shift Keying Гауссова частотная манипуляция с минимальным индексом манипуляции
GPRS General Packet Radio Service Подсистема услуг пакетной передачи данных
GPS Global Positional System Глобальная система позиционирования
GRE Generic Routing Encapsulation Протокол формирования туннелей в IP-сети
GSM Global System for Mobile Telecommunications Стандарт сети сотовой связи второго поколения
GSN GPRS Service Node Обслуживающий узел в сети GPRS
GT Global Title Глобальный заголовок, используемый протоколами
сигнализации для адресации сигнальных сообщений
263
GTP GPRS Tunneling Protocol
GW Gateway
HA Home Agent
HARQ Hybrid Automatic Repeat reQuest
НВМ HCR Host Based Mobility Height Chip Rate
HeNB GW Home eNodeB Gateway
HLR Home Location Register
H-PCRF Home Policy and Charging Rules
HPLMN Home Public Land Mobile Network
HR Half Rate
HRL Handover Restriction List
HSCSD High-Speed Circuit Switched Data
HSDPA High-Speed Downlink Packet Access
HS-DSCH High-Speed Downlink Shared Channel
HSOPA High-Speed Ortogonal Packet Access
HSPA High-Speed Packet Access
HS-PDSCH High-Speed-Physical Downlink Shared Channel
HSS Home Subscriber Server
HSUPA High-Speed Uplink Packet Access
IASA Inter-Access System Anchor
I-CSCF Interrogating Call Session Control Function
IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers
IFFT Inverse Fast Fourier Transform
IKEv2 Internet Key Exchange Protocol
Протокол формирования туннелей в подсистеме
GPRS
Шлюз
Агент домашней IP-сети
Гибридный метод исправления ошибок путем автомати-
ческого формирования запросов на повторную переда-
чу пакетов данных
Протоколы управления мобильностью на базе хостов
Высокая скорость манипуляции (скорость передачи
чипов) в сети UTRAN
Шлюз сети радиодоступа, обеспечивающий работу
абонентских (домашних) базовых станций
Домашний регистр местоположения абонента
Функция политик сети и правил тарификации,
реализованная в домашней сети
Домашняя сеть мобильной связи общего пользования
Режим кодирования речи в GSM с половинной
скоростью
Перечень ограничений хендовера
Высокоскоростная передача данных в сетях
с коммутацией каналов
Высокоскоростной пакетный доступ в линии «вниз»
Высокоскоростной общий транспортный канал
линии «вниз» сети UTRAN
Высокоскоростной пакетный доступ с ортогональной
модуляцией сигналов
Высокоскоростной пакетный доступ
Высокоскоростной общий физический канал линии
«вниз» сети UTRAN
Домашний сервер базы данных пользователя
Высокоскоростной пакетный доступ в линии «вверх»
Единый узел привязки базовой сети ЕРС
Опрашивающий сервер, являющийся граничным
элементом подсистемы IMS, с которым устанавливает
контакт внешняя сеть
Международная некоммерческая ассоциация
специалистов «Институт инженеров по электротехнике
и радиоэлектронике»
Обратное быстрое дискретное преобразование
Фурье
Протокол обмена ключами в IP-сетях, используется
для формирования безопасных туннелей
264
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
IMEI International Mobile Equipment
Identity
IMEISV IMEI Software Version
IM-MGW IP Multimedia Media Gateway
IMS IP Multimedia Subsystem
IMSI International Mobile Subscriber Identity
IMT-2000 International Mobile Telecommunications - 2000
IMT-MC International Mobile Telecommunications - Multi-Carrier
IP Internet Protocol
IPMS IP Mobility Management Selection
IPTV Internet Protocol Television
ISDN Integrated Services Digital Network
ISIM IP Multimedia Services Identity Module
ISM Industrial, Scientific and Medical radio band
ISR Idle mode Signalling Reduction
ITU International Telecommunications Union
KPI Key Performance Indicators
LAC Location Area Code
LAI Location Area Identity
LCR Low Chip Rate
LLC Logical Link Control
LMA Local Mobility Anchor
LMSI Local Mobile Station Identity
LTE Long Term Evolution
MAC Media Access Control
MAG Mobile Access Gateway
Международный уникальный идентификатор
оборудования мобильной станции
Номер версии программного обеспечения мобильной
станции
Медиа шлюз, обеспечивающий передачу данных
между подсистемой IMS и сетями коммутации
каналов
IP-мультимедиа подсистема
Международный идентификатор абонента мобильной
связи
Международная программа, проводящаяся
под эгидой ITLI
Международная мобильная связь с множеством
несущих
Протокол сети Интернет сетевого уровня или адрес
узла в сети Интернет
Сетевая процедура выбора протокола управления
мобильностью
IP-телевидение
Цифровая сеть с интеграцией служб
Модуль идентификации мультимедийных 1Р-услуг
Нелицензируемый диапазон работы медицинских,
научных и промышленных установок
Функция уменьшения трафика сигнализации сети
радиодоступа
Международный союз электросвязи
Ключевые индикаторы (параметры) качества
функционирования сети
Код зоны местоположения абонента
Идентификатор зоны местоположения абонента
Низкая скорость манипуляции (скорость передачи
чипов) в сети UTRAN
Протокол управления логическим каналом
Локальный узел управления мобильностью протокола
PMIPv6
Локальный идентификатор абонента
Система мобильной связи нового поколения
Подуровень управления доступом к среде передачи
Шлюз мобильного доступа протокола PMIPv6
265
MBMS Mobile Broadcast and Multicast Service Мобильное вещание группе абонентов сети сотовой связи
MBR Maximum Bit Rate Максимальная скорость передачи данных
МСС Country Code Мобильный код страны
МССН Multicast Control Channel Логический канал типа «точка-многоточка» передачи данных управления одним или несколькими вещательными каналами МТСН в линии «вниз»
мен Multicast Channel Транспортный канал вещания
MCS Modulation Coding Scheme Схема модуляции и кодирования в сети радиодоступа
MDS Mobile Communication Service Подвижная служба передачи данных
MGCF Media Gateway Control Function Функция управления медиашлюзами IM-MGW
MGW Media Gateway Медиашлюз
MIMO Multiple Input Multiple Output Технология передачи радиосигналов «множественный вход — множественный выход» (несколько передающих антенн, несколько - приемных)
MIPv4 Mobile IP version 4 Протокол управления мобильность в IP-сетях, версия 4
MISO Multiple Input Single Output Технология передачи радиосигналов «множественный вход — единственный выход» (несколько передающих антенн, одна - приемная)
MM Mobility Management Протокол управления мобильностью в сети сотовой связи
MMDS Multichannel Multipoint Distribution Service Система распределения ТВ программ
MME Mobility Management Entity Модуль управления мобильностью сети SAE
MME/UPE Mobility Management Entity/ User Plane Entity Совмещенный сетевой элемент управления мобильностью и управления передачей данных пользователя
MMS Multimedia Message Service Услуга передачи мультимедийных сообщений
MMSE Minimum Mean Squared Error Критерий оценки по минимуму среднеквадратичной ошибки
MMSC Multimedia Message Service Center Центр обработки MMS
MN Mobile Node Мобильный терминал
MNC Mobile Network Code Код сети мобильной связи
MN-HNP Mobile Node - Home Network Prefix Сетевой префикс, обеспечивающий привязку мобильно- го терминала MN и узла LMA домашней сети
MN-HoA Home Address of Mobile Node Сетевой адрес мобильного терминала MN, используе- мый для присоединения терминала к домену протокола PMIPv6
MN-NAI Mobile Node Identifier Идентификатор мобильного терминала, используемый терминалом MN для выполнения процедур аутентифи- кации в домене протокола PMIPv6
MO Mobile Originated Вызывающий абонент
266
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
MRFC Media Resource Function Controller Функция контроллера ресурсов мультимедиа, управляет доступом к ресурсам
MRFP Multimedia Resource Function Processor Функция процессора ресурсов мультимедиа
MSC Mobile Service Switching Center Центр управления и коммутации сети мобильной связи
MSIN Mobile Subscriber Identity Number Идентификационный номер подвижного абонента
MSISDN Subscriber ISDN Number Мобильный международный номер абонента в сети ISDN
MSRN Mobile Station Roaming Number Роуминговый номер мобильной станции
MSS Mobile Satellite Service Подвижная спутниковая служба
МТ Mobile Terminated Вызываемый абонент
МТСН Multicast Traffic Channel Логический канал типа «точка-многоточка» передачи данных вещания
MU-MIMO Multiuser MIMO Использование технологии MIMO для передачи данных нескольким пользователям в соте
NAS Non-Access Stratum Группа протоколов «уровня без доступа»
NB Node В Базовая станция сети UMTS
NBM Network Based Mobility Протоколы управления мобильностью на базе сети
NCC Network Country Code Сетевой код страны
NDC National Destination Code Национальный код назначения нумерации ISDN
NGN Next Generation Network Сеть следующего поколения
NMSI National Mobile Subscriber Identificator Национальный уникальный номер подвижного абонента
О&М Operation & Maintenance Функционирование и эксплуатация
OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing Метод формирования радиосигнала с ортогональным частотным мультиплексированием
OFDMA Orthogonal Frequency Division Multi- ple Access Ортогональный многостанционный доступ с частотным разделением
ОМС Operations and Maintenance Center Центр управления и технического обслуживания сети сотовой связи
OQAM Offset Quad Amplitude Modulation] Квадратурная амплитудная модуляция со сдвигом
OSI Open System Interconnection Модель взаимодействия открытых систем (интерфейсов)
OVSF Orthogonal Variable Spreading Factor code Ортогональный расширяющий код
PAMR Public Access Mobile Radio Мобильная радиослужба общего пользования
PARC Per-Antenna Rate Control Алгоритм параллельной передачи широкополосных сигналов пространственно разнесенными антеннами
РССН Paging Control Channel Логический канал передачи сигналов вызова мобильных
станций в линии «вниз»
267
PCEF Policy and Charging Enforcement Function Функция применения сетевых политик и правил тарификации
РСН Paging Channel Транспортный канал вызова
PCoA Proxy Care of Address Сетевой адрес шлюза MAG, являющегося конечной точкой двунаправленного туннеля протокола PMIPv6 между LMA и MAG
PCRF Policy and Charging Rules Function Функция политик сети и правил тарификации
PCS Personal Communication System Система персональной связи
P-CSCF Proxy Call Session Control Function Прокси-сервер SIP-протокола, являющийся первым сетевым элементом подсистемы IMS, с которым устанавливает контакт абонентский терминал UE
PDCCH Physical Downlink Control Channel Физический канал управления линии «вниз»
PDCP Packet Data Convergence Protocol Протокол сходимости пакетных данных
PDSCH Physical Downlink Shared Channel Общий физический канал линии «вниз»
PDP Packet Data Protocol Протокол передачи пакетных данных в подсистеме GPRS
PDU Protocol Data Unit Протокольный блок данных
P-GW Packet Gateway Пакетный шлюз базовой сети ЕРС
P-GW PDN GW Шлюз взаимодействия с «надежными» пакетными сетями
PHS Personal Handyphone System Система персональной портативной связи
PLMN Public Land Mobile Network Мобильная наземная сеть связи общего пользования
PMIPv6 Proxy Mobile IP version 6 Протокол управления мобильностью с функцией прокси в IP-сетях
PMR Private Mobile Radio Service Радиослужбы ведомственной связи
PoC Push over Cellular Полудуплексная передача речи в сети сотовой связи
PRACH Physical Random Access Channel Физический канал произвольного (случайного) доступа линии «вверх»
PRB Physical Resource Block Частотно-временной блок сигнала OFDM
PrUI Private User Identity Закрытый уникальный идентификатор пользователя подсистемы IMS
PS Packet Switching Коммутация пакетов
PSS PSTN/ISDN Simulation Services Имитация программно-аппаратными средствами IP-сетей услуг телефонной связи, аналогичных услугам, поддерживаемым в сетях ТфОП
PSTN Public Switched Telephone Network Телефонная сеть общего пользования с коммутацией каналов
P-TMSI Packet-Temporary Mobile Subscriber Identity Временный пакетный идентификатор
PU Packet Unit Блок полезной нагрузки
PUCCH Physical Uplink Control Channel Физический канал управления линии «вверх»
268
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
PUSCH Physical Uplink Shared Channel
PuUI Public User Identity
PWS Public Warning System
QAM Quadrature Amplitude Modulation
QCI QoS Class Identifier
QoS Quality of Service
QPSK Quadrature Phase Shift Keying
QRM QR decomposition and the M-algorithm
RA Routing Area
RAB Radio Access Bearer
RAC Routing Area Code
RACH Random Access Channel
RAI Routing Area Identification
RAN Radio Access Network
RAT Radio Access Technology
RAU Routing Area Update
RB Radio Bearer
RC MPD Rate-Control Multi-Paths Diversity
RFC Request for Comments
RFSP RAT/Frequency Selection Priority
RLC Radio Link Control
RNC Radio Network Controller
RO Route Optimization
RR Radio Resource
RRC Radio Resourse Control
RRM Radio Resource Management
RSZI Regional Subscription Zone Identity
RTCP Real-time Transport Control Protocol
Физический распределенный транспортный канал линии
«вверх»
Открытый (публичный) уникальный идентификатор
пользователя
Система предупреждения о массовой опасности
Квадратурная амплитудная модуляция
Идентификатор класса качества передачи пакетов
данных
Качество услуг связи
Квадратурная фазовая манипуляция
Адаптивное нелинейное детектирование
Зона маршрутизации подсистемы GPRS
Служба обмена данными сети радиодоступа UMTS
Код зоны маршрутизации подсистемы GPRS
Транспортный канал произвольного доступа
Идентификатор зоны маршрутизации
Сеть радиодоступа
Технология радиодоступа
Процедура обновления зоны местоположения
(маршрутизации) мобильного терминала
Служба передачи данных радиоинтерфейса
Алгоритм параллельной передачи широкополосных
сигналов пространственно разнесенными антеннами,
использующий пространственно-временное
кодирование
Технические спецификации и стандарты на сети
Интернет. Разработкой стандартов занимается
специальная комиссия IETF
Приоритет выбора радиотехнологии и приоритет
выбора частоты
Протокол управления радиоканалом
Контроллер сети радиодоступа UTRAN
Оптимальная маршрутизация
Ресурсы сети радиодоступа
Протокол управления ресурсами сети радиодоступа
Управление ресурсами сети радиодоступа
Уникальный идентификатор региональной зоны
роуминга абонентов
Протокол управления передачей пакетов данных
в реальном времени
269
RTP Real-time Transport Protocol Протокол передачи пакетов данных в реальном времени
SAE System Architecture Evolution Архитектура базовой пакетной сети нового поколения, включающая в себя базовые сети ЕРС и систем управ- ления
SAE Anchor System Architecture Evolution Anchor Узел «привязки» (якорь) сети SAE
SC Scrambling Code Код скремблирования в сети UTRAN
SC-FDMA Single Carrier-Frequency Division Multiple Access Множественный доступ с частотным разделением каналов на одной несущей частоте
S-CSCF Serving-Call Session Control Function Центральный обслуживающий сервер подсистемы IMS
SDU Service Data Unit Сервисный блок данных
SEG Security Gateway Шлюз обеспечения безопасности обмена сигнальной информацией управления сессиями между подсистемой IMS и внешними IP-сетями.
SFN Single Frequency Network Одночастотные сети, используемые как правило для организации вещания
SG Study Group Исследовательская группа
SGSN Serving GPRS Support Node Сервисный узел поддержки GPRS
SGW Signalling Gateway Шлюз обеспечения обмена сигнализацией между подсистемой IMS и внешними сетями с коммутацией каналов
S-GW Serving GW Обслуживающий шлюз
SIC Successive Interference Cancellation Алгоритм компенсации интерференции в технологии MIMO
SIM Subscriber Identity Module Идентификационный модуль абонента (SIM-карта)
SIP Session Initiation Protocol Протокол инициирования сессий
SIP URI Session Initiation Protocol - Uniform Resource Indicator Универсальный идентификатор ресурса протокола инициирования сессий
SISO Single Input Single Output Технология передачи радиосигналов «один вход— один выход» (одна передающая антенна, одна — приемная)
SMS Short Message Service Служба коротких сообщений
S-PARC Selective PARC Модифицированный алгоритм PARC
SPC Single Point Code Код пункта сигнализации SS7
SRNC Serving RNC Обслуживающий контроллер RNC сети UTRAN
SRVCC Single Radio Voice Call Continuity Схема организации голосовых вызовов, обеспечиваю- щая поддержку непрерывной мобильности пользователя
STC Space-Time Coding Пространственно-временное кодирование
STTCC Spatial Temporal Turbo Channel Coding Пространственное турбокодирование
270
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
STTD Space-Time Transmit Diversity Пространственно-временное разнесение сигналов при передаче
SU-MIMO Single user MIMO Использование технологии MIMO для передачи данных одному пользователю в соте
SVN Software Version Number Версия программного обеспечения
ТА Tracking Area Зона местоположения терминала в сети LTE
ТАС Type Approval Code Код типа модели абонентского оборудования
TAL Tracking Area List Перечень зон местоположения в сети LTE
TAU Tracking Area Update Процедура обновления зоны местоположения (маршрутизации) мобильного терминала в сети LTE
TCP Transmission Control Protocol Транспортный протокол сети Интернет
TDD Time Division Duplex Метод дуплексной связи с временным разделением направлений передачи
TDM Time Division Multiplexing Временное мультиплексирование сигналов
TDMA Time Division Multiple Access Множественный доступ с временным разделением каналов
TIA Telecommunications Industry Association Американская ассоциация производителей телекомму- никационного оборудования
TLLI Temporary Logical Link Identifier Временный идентификатор логического канала
TMSI Temporary Mobile Subscriber Identity Временный уникальный идентификатор мобильного абонента
TRX Transceiver Приемопередатчик
TTI Transmission Time Interval Интервал времени передачи
TXUE Transmitter User Equipment Передающее устройство мобильного терминала
UDP User Datagram Protocol Транспортный протокол пользовательских дейтаграмм
UDSP Switching Point from Uplink to Downlink Точка переключения временных слотов из линии «вверх» в линию «вниз»
UE User Equipment Пользовательское оборудование
UICC Universal Integrated Circuit Card Универсальная персональная смарт-карта абонента
ULPF UpLink Packet Filter Фильтр пакетов данных в линии «вверх», используемый службами передачи данных сети LTE для управления QoS
UL-SCH Uplink Shared Channel Транспортный совмещенный канал линии «вниз»
UMTS Universal Mobile Telecommunications System Универсальная система мобильной связи
UPE User Plane Entity Сетевой элемент управления передачей данных поль- зователя (обеспечивает работу протоколов U-plane)
UpPTS Uplink Pilot Timeslot Временной слот служебной информации линии «вверх»
URA UTRAN Registration Area Зона местоположения (регистрации) мобильного терминала в сети UTRAN
URI Uniform Resource Identifier Уникальный идентификатор ресурса в сети Интернет
271
URL
U-RNTI
USIM
UTRAN
VLR
VoIP
V-PCRF
VPLMN
WAPECS
W-CDMA
WINNER
WLAN
WLL
zc
Uniform Resource Locator
UTRAN Radio Network Temporary
Identifier
UMTS Subscriber Identity Module
UMTS Terrestrial Radio Access Net-
work
Visitor Location Register
Voice over IP
Visited PCRF
Visiting Public Land Mobile Network
Wireless Access Policy for Electronic
Communications Services
Wide Code Division Multiple Access
Wireless World Initiative New Radio
Wireless Local Area Network
Wireless Local Loop
Zone Code
AT
БПФ
ОБПФ
ППМ
РСБН
РЧС
COPM
ТРЧ
Универсальный указатель информационного ресурса
(уникальное имя, однозначно определяющее ресурс
в сети Интернет)
Идентификатор мобильного терминала в сети UTRAN
Модуль идентификации абонента сети UMTS
Сеть радиодоступа сети UMTS
Визитный регистр местоположения абонента
Голос «поверх» IP
Функция политик сети и правил тарификации в визитной
сети мобильной связи
Визитная сеть мобильной связи общего пользования
Политика беспроводного доступа к электронным
службам коммуникаций
Стандарт сети радиодоступа сотовой связи с широкопо-
лосным CDMA
Инициативная группа по развитию беспроводных
телекоммуникаций
Локальная беспроводная сеть
Система беспроводной связи
Код зоны, идентифицирующий региональную зону
роуминга в сети UMTS
Абонентский терминал
Быстрое преобразование Фурье
Обратное быстрое преобразование Фурье
Плотность потока мощности радиосигнала
Радиотехническая система ближней навигации,
используемая в гражданской и военной авиации
Радиочастотный спектр
Система оперативно-розыскных мероприятий
Таблица радиочастот
Литература
Литература к главе 1
1. Тихвинский В.О. Сети подвижной связи третьего поколения: экономические и
технические аспекты развития в России. — М.: Радио и связь, 2004.
2. Тихвинский В. О., Володина Е.Е. Подвижная связь третьего поколения: Эконо-
мика и качество услуг. — М. Радио и связь, 2005.
3. W-CDMA for UMTS: Radio Access for Third Generation Mobile Communica-
tions/Edited by Harri Holma and Anttii Toskala (Third Edition), John Wiley &
Sons, Ltd., 2005.
4. Radio resource management strategies in UMTS/ Jordi Perez-Romero, Oriol Salient,
Ramon Augusti, Miguel Angel Diaz-Guerra, John Wiley & Sons, Ltd., 2005.
5. Overview of 3GPP Release 99.Summary of all Release 99 Features, 2004.
6. Overview of 3GPP Release 4.Summary of all Release 4 Features, 2004.
7. UMTS Networks: Architecture, Mobility and Service/ Heikki Kaaranen, Ari Ahtia-
inen, Lauri Laitenen, Siamak Naghian, Valtteri Nienu(Second Edition), John Wiley
& Sons, Ltd., 2005.
8. ETSI TR 122960 Universal Mobile Telecommunications System (UMTS), Mobile
multimedia services including mobile Intranet and Internet services.
9. Тихвинский B.O., Терентьев C.B. Управление и качество услуг в сетях
GPRS/UMTS. — М.: Эко-Трендз, 2007.
10. 3GPP TR 25.913 Requirements for Evolved UTRA (E-UTRA) and Evolved UTRAN
(E-UTRAN), Release 7, V7.3.0, 2006
11. 3GPP TS 36.300 — v8.0.0, E-UTRA and E-UTRAN Overall Description,
12. Тихвинский В. О., Терентьев С.В., Минаев И.В. Стандартизация, специфика-
ции, эволюция технологии и архитектура базовой сети LTE // Сети и средства
связи, № 2(10). Специальный выпуск «Сети доступа». — 2009. — № 3. —
С. 34-39.
13. HSPA to LTE-Advanced : 3GPP Broadband Evolution to IMT Advanced (4G) —
3GAmericas, Rysavy Research, September 2009.
14. History of MIMO in radio communications. — http://en.wikipedia.org/wiki/MIMO.
15. Слюсар В. Системы MIMO: Принципы построения и обработки сигналов //
Электроника: Наука, технологии, бизнес. — 2005. — № 8. — С. 52-58.
Литература к главе 2
1. ITU-R М. 1036-3. Frequency arrangements for implementation of the terrestrial
component of International Mobile Telecommunications-2000 (IMT-2000) the
273
bands 806-960 MHz, 1710-2025 MHz, 2110-2200 MHz and 2500-2690 MHz. —
Recommendation ITU-R (1994-1999-2003-2007).
2. Решение ГКРЧ «О выделении полос радиочастот 1935-1980 МГц, 2010-2025
МГц и 2125-2170 МГц для радиоэлектронных средств стандарта 1МТ-2000/
UMTS на территории Российской Федерации» (решение ГКРЧ 06-17-01-001).
3. ERC Decision of 30.06.97 on the Frequency Bands for the Introduction of the Uni-
versal Mobile Telecommunication System (UMTS). (ERC/DEC/(97)07).
4. ERC Decision of 29 November 1999 on the harmonized utilization of spectrum for
terrestrial Universal Mobile Telecommunications System (UMTS) operating within
the bands 1900-1980 MHz, 2010-2025 MHz, 2110-2170 MHz. (ERC/DEC/(99)25).
5. ERC Decision of 28 March 2000 extending ERC/DEC/(97)07 on the frequency
bands for the introduction of terrestrial Universal Mobile Telecommunication Sys-
tem (UMTS). (ERC/DEC/(00)01).
6. ECC Decision of 15 November 2002 on the designation of frequency band 2500-
2690 MHz for UMTS/IMT-2000. (ECC/DEC/(02)06).
7. 3GPP TS 36.101. Technical Specification Group Radio Access Network; Evolved
Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); User Equipment (UE) radio trans-
mission and reception (Release 8).
8. 3GPP TS 36.104. Technical Specification Group Radio Access Network; Evolved
Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Base Station (BS) radio transmis-
sion and reception (Release 8).
9. 3GPP TS 36.211. Technical Specification Group Radio Access Network; Evolved
Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Physical Channels and Modulation
(Release 8).
10. Отчет МСЭ-Р Мю2078. Оценка требований к ширине полос спектра для бу-
дущего развития систем IMT-2000 и IMT-Advanced
11. Тихвинский В.О., Терентьев С.В. Влияние результатов ВРК-07 на дальнейшее
развитие мобильной связи И Мобильные Телекоммуникации. — 2008. — № 3. —
С. 30-34
12. Стрелец В.А. Итоги ВРК-07 // Электросвязь. — 2007. — № 12.
13. Kevm Hughes. Radiocommunication Assembly (RA-07) and World Radiocommu-
nication Conference (WRC-07), GSC 12, Kobe 2007(doc. gscl2_grsc5_14).
14. CEPT Progress report on WRC-07 Preparation, RCPG Meeting 13 (doc.rcpg07-182).
iS. Hakan Ohlsen. Result of WRC-07: Outcome and some views..., Ericsson, 3GPP
TSG-RAN Workshop on IMT Advanced, Cancun, Mexico, 26th November,
2007(doc.IMT-070004).
16. Anders Frederlich. WRC-07, ECC/RSPG 14 on Result of WRC, 2007.
274
ЛИТЕРАТУРА
17. Decision No 676/2002/EC of the European Parliament and of the Council of
7 March 2002 on a regulatory framework for radio spectrum policy in the European
Community (Radio Spectrum Decision).
18. Mandate to CEPT to develop least restrictive technical conditions for frequency
bands addressed in the context of WAPECS’, 5 July 2006.
19. CEPT Report 19. Report from CEPT to the European Commission in response to
the Mandate to develop least restrictive technical conditions for frequency bands
addressed in the context of WAPECS. — Report approved on 21, December 2007.
20. Framework Directive 2002/21/EC, Common regulatory framework for electronic
communications networks and services. — 7 March, 2002.
21. Решение ГКРЧ от 20 января 2009 г. № 09-01-07. О порядке использования по-
лосы радиочастот 2300-2400 МГц для развития технологии мобильного ши-
рокополосного доступа.
22. ЕСС Report 80, Enhancing Harmonization and introducing flexibility in the spec-
trum regulatory framework.
23. Тихвинский В. О. Применение сервисной и технологической нейтральности
для повышения эффективности использования спектра в сетях
LTE/UMTS/WiMAX // «Т-Comm» (Телекоммуникации и транспорт). Специ-
альный выпуск. — 2009. — С. 11-18.
24. 3GPP TS 36.104. Technical Specification Group Radio Access Network; Evolved
Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Base Station (BS) radio transmis-
sion and reception (Release 8).
25. 3GPP TR 36.912. Technical Specification Group Radio Access Network; Feasibil-
ity study for Further Advancements for E-UTRA (Release 9).
26. T. Nakamura. Proposal for Candidate Radio Interface Technologies for IMT-
Advanced Based on LTE Release 10 and Beyond (LTE-Advanced), ITU-R 3-rd
Workshop on IMT advanced, 2009.
Литература к главе 3
1. Тихвинский В.О., Терентьев С.В., Минаев И.В. Стандартизация, специфика-
ции, эволюция технологии и архитектура базовой сети LTE И Сети и средства
связи, № 2(10). Специальный Выпуск «Сети доступа». — 2009. — № 3.
2. 3GPP TS 23.203. Technical Specification Group Services and System Aspects;
Policy and Charging Control Architecture (Release 9).
3. 3GPP TR 23.882. 3GPP System Architecture Evolution: report on Technical Op-
tions and Conclusions (Release 8).
275
4. 3GPP TS 29.272. Technical Specification Group Core Network and Terminals;
Evolved Packet System (EPS); Mobility Management Entity (MME) and Serving
GPRS Support Node (SGSN) related interfaces based on Diameter protocol (Re-
lease 9).
5. 3GPP TS 29.274. Technical Specification Group Core Network and Terminals;
3GPP Evolved Packet System (EPS); Evolved General Packet Radio Service
(GPRS) Tunnelling Protocol for Control plane (GTPv2-C) (Release 9).
6. 3GPP TS 29.281. Technical Specification Group Core Network and Terminals;
General Packet Radio System (GPRS) Tunnelling Protocol User Plane (GTPvl-U)
(Release 9).
7. 3GPP TS 29.118. Mobility Management Entity (MME) — Visitor Location Regis-
ter (VLR) SGs interface specification
8. 3GPP TS 29.272. Evolved Packet System (EPS); Mobility Management Entity
(MME) and Serving GPRS Support Node (SGSN) related interfaces based on Di-
ameter protocol (Release 9).
9. 3GPP TS 29.273. Evolved Packet System (EPS); 3GPP EPS AAA interfaces (Re-
lease 9).
10. 3GPP TS 33.401. 3GPP System Architecture Evolution (SAE); Security architec-
ture (Release 9).
Литература к главе 4
1. Тихвинский В.О., Терентьев С.В. Технологические аспекты обеспечения мо-
бильности в IP-сетях И Труды Ассоциации документальной электросвязи. —
2007.—№ 17.
2. Тихвинский В.О. Технологические принципы глобальной совместимости сетей
LTE с мобильными сетями других стандартов // Материалы конференции
«Глобальная совместимость — актуальная проблема современных телеком-
муникаций», 2010.
3. 3GPP TS 23.234. 3GPP System to Wireless Local Area Network (WLAN) Inter-
working; System Description (Release 9).
4. 3GPP TS 23.327. Mobility between 3GPP-Wireless Local Area Network (WLAN)
interworking and 3GPP systems (Release 9).
5. 3GPP TR 23.934 3GPP system to Wireless Local Area Network (WLAN) inter-
working; Functional and architectural definition (Release 9).
6. 3GPP TS 23.401. Technical Specification Group Services and System Aspects;
General Packet Radio Service (GPRS) enhancements for Evolved Universal Terres-
trial Radio Access Network (E-UTRAN) access (Release 9).
276
ЛИТЕРАТУРА
7. 3GPP TS 23.402. Technical Specification Group Services and System Aspects; Ar-
chitecture enhancements for non-3GPP accesses (Release 9).
8. TR 23.806 Voice call continuity between Circuit Switched (CS) and IP Multimedia
Subsystem (IMS) Study (Release 9).
9. 3GPP TR 23.882. 3GPP System Architecture Evolution: report on Technical Op-
tions and Conclusions (Release 8).
10. 3GPP TS 29.061: «Interworking between the Public Land Mobile Network
(PLMN) supporting packet based services and Packet Data Networks (PDN)» (Re-
lease 9).
11. 3GPP TS 29.275. Proxy Mobile IPv6 (PMIPv6) based Mobility and Tunnelling pro-
tocols; Stage 3 (Release 9).
12. 3GPP TS 29.279. Mobile IPv4 (MIPv4) based mobility protocols; Stage 3 (Release 9).
13. 3GPPTS 29.282. Mobile IPv6 vendor specific option format and usage within
3GPP (Release 9).
14. 3GPP TS 29.304. Mobile IPv4 (MIPv4) based Mobility protocols; Stage 3 (Release 9).
15. 3GPPTS 33.402. 3GPP System Architecture Evolution (SAE); Security aspects of
non-3GPP accesses (Release 9).
16. IETF RFC 5213. Proxy Mobile IPv6.
17. IETF RFC 4306. Internet Key Exchange Protocol Version 2.
18. IETF Internet-Draft, draft-ietf-mip6-nemo-v4traversal-03.txt, Mobile IPv6 support
for dual stack Hosts and Routers (DSMIPv6), work in progress.
19. IETF RFC 3344. Mobility Support for IPv4.
20. IETF RFC 4285. Authentication Protocol for Mobile IPv6.
Литература к главе 5
1. 3GPP TS 23.122. Technical Specification Group Core Network and Terminals;
Non-Access-Stratum (NAS) functions related to Mobile Station (MS) in idle mode
(Release 9).
2. 3GPP TS 23.203. Technical Specification Group Services and System Aspects; Pol-
icy and charging control architecture (Release 9).
3. 3GPP TS 23.221. Technical Specification Group Services and System Aspects; Ar-
chitectural requirements (Release 9).
4. 3GPP TS 23.401. Technical Specification Group Services and System Aspects;
General Packet Radio Service (GPRS) enhancements for Evolved Universal Terres-
trial Radio Access Network (E-UTRAN) access (Release 9).
277
5. 3GPP TS 23.402. Technical Specification Group Services and System Aspects; Ar-
chitecture enhancements for non-3GPP accesses (Release 9).
6. 3GPP TS 25.304. Technical Specification Group Radio Access Network; User
Equipment (UE) procedures in idle mode and procedures for cell reselection in
connected mode (Release 9).
7. 3GPP TS 33.401. Technical Specification Group Services and System Aspects;
3GPP System Architecture Evolution (SAE): Security architecture (Release 9).
8. 3GPP TS 36.300. Technical Specification Group Radio Access Network; Evolved
Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) and Evolved Universal Terrestrial
Radio Access Network (E-UTRAN); Overall description; Stage 2 (Release 9).
9. 3GPP TS 36.413. Technical Specification Group Radio Access Network; Evolved
Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN); SI Application Protocol
(S1AP) (Release 9).
10. 3GPP TS 43.022. Technical Specification Group GSM/EDGE Radio Access Net-
work; Functions related to Mobile Station (MS) in idle mode and group receive
mode (Release 9).
11. IETF RFC 1034. Domain Concepts and Facilities.
12. IETF RFC 2131. Dynamic Host Configuration Protocol.
Литература к главе 6
1. Тихвинский В.О., Терентьев С.В. От GERAN/UTRAN к LTE. Перспективы
развития и эволюция радиоинтерфейса И Телекоммуникации и транспорт. —
2007.—№7-8.
2. 3GPP TR 25.814 Physical layer aspects for evolved Universal Terrestrial Radio
Access (UTRA) (Release 7).
3. 3GPP TR 25.813 Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) and
Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN); Radio interface
protocol aspects (Release 7).
4. 3GPP TR 25.912. Technical Specification Group Radio Access Network; Feasibil-
ity study for evolved Universal Terrestrial Radio Access (UTRA) and Universal
Terrestrial Radio Access Network (UTRAN) (Release 7).
5. 3GPP TR 25.913. Requirements for Evolved UTRA (E-UTRA) and Evolved
UTRAN (E-UTRAN) (Release 9).
6. 3GPP TS 36.104. Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Base
Station (BS) radio transmission and reception (Release 9).
7. 3GPP TS 36.106. Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); FDD
repeater radio transmission and reception (Release 9).
278
ЛИТЕРАТУРА
8. 3GPP TS 36.113. Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Base
Station (BS) and repeater ElectroMagnetic Compatibility (EMC) (Release 9).
9. 3GPP TS 36.201. Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Long
Term Evolution (LTE) physical layer; General description (Release 9).
10. 3GPP TS 36.211. Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Physical
channels and modulation (Release 9).
11. TS 36.401 Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN);
Architecture description (Release 9).
Литература к главе 7
1. Тихвинский В.О., Терентьев С.В. Управление и качество услуг в сетях
GPRS/UMTS.— М.: Эко-Трендз , 2007.
2. Тихвинский В. О., Терентьев С.В., Минаев И.В. Сравнительный анализ спек-
тральной эффективности систем UMTS и LTE И Мобильные Телекоммуника-
ции. — 2008. — № 2. — С. 12-19.
3. Н. Holma, A. Toskala. W-CDMA for UMTS. 3rd edition, — John Wiley & Sons, 2004.
4. 3GPP TR 25.814 Physical layer aspects for evolved Universal Terrestrial Radio
Access (UTRA), Release 7, 2006
5. 3GPP TR 25.813 Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) and
Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN); Radio interface
protocol aspects, Release 7, 2006.
6. 3GPP TR 25.913 Requirements for Evolved UTRA (E-UTRA) and Evolved UTRAN
(E-UTRAN), Release 7, 2006.
7. UMTS Evolution from 3GPP Release 7 to Release 8 HSPA and SAE/LTE, 3G
Americans, July 2007.
Литература к главе 8
1. Claude Oestges, Bruno Clerckx. MIMO Wireless Communications: From Real-
world Propagation to Space-time Code Design. — Academic, 2007.
2. 3GPP TS 25.308. Technical Specification Group Radio Access Network; High
Speed Downlink Packet Access (HSDPA); Overall description; Stage 2 (Release 9).
3. 3GPP TR 25.814 Physical layer aspects for evolved Universal Terrestrial Radio
Access (UTRA) (Release 7).
4. 3GPP TR 25.876. Technical Specification Group Radio Access Network; Multiple
Input Multiple Output in UTRA; (Release 7).
279
5. 3GPP TR 25.996. Technical Specification Group Radio Access Network; Spatial
channel model for Multiple Input Multiple Output (MIMO) simulations (Release 6).
Литература к главе 9
1. 3GPP TS 25.308. Technical Specification Group Radio Access Network; High
Speed Downlink Packet Access (HSDPA); Overall description; Stage 2 (Release 9).
2. 3GPP TR 25.814 Physical layer aspects for evolved Universal Terrestrial Radio
Access (UTRA) (Release 7).
3. 3GPP TR 25.876. Technical Specification Group Radio Access Network; Multiple
Input Multiple Output in UTRA; (Release 7).
4. 3GPP TR 25.996. Technical Specification Group Radio Access Network; Spatial
channel model for Multiple Input Multiple Output (MIMO) simulations (Release 6).
Литература к главе 10
1. Федеральный закон «О связи» от 7 июля 2003 г. 126-ФЗ.
2. Постановление 11равительства РФ от 13 июля 2004 г. № 350 «Об утверждении
Правил распределения и использования ресурсов нумерации Единой сети
электросвязи Российской Федерации».
3. Постановление от 5 июля 2007 г. № 429 «О внесении изменений в Правила
распределения и использования ресурсов нумерации Единой сети электросвя-
зи Российской Федерации».
4. Приказ № 142 от 17 ноября 2006 г. «Об утверждении и введении в действие
Российской системы и плана нумерации».
5. www.etsi.org.
6. 3GPP TS 23.003 Technical Specification Group Core Network and Terminals;
Numbering, addressing and identification.
Литература к главе 11
1. ITU-T Recommendation E.212: The international identification plan for mobile
terminals and mobile users.
2. ITU-T Recommendation E.213: Telephone and ISDN numbering plan for land Mo-
bile Stations in public land mobile networks (PLMN).
3. 3GPP TS 23.236 Intra Domain Connection of RAN Nodes to Multiple CN Nodes.
4. 3GPP TS 43.020 Security-related network functions.
5. 3GPP TS 33.102 3G security; Security architecture
280
ЛИТЕРАТУРА
6. ITU-T Recommendation E.164: The international public telecommunication num-
bering plan.
7. IETF RFC 791: Internet Protocol.
8. IETF RFC 2373: IP Version 6 Addressing Architecture.
9. 3GPP TS 23.008: Organization of subscriber data.
10. 3GPP TS 22.016.
11. ITU-T Recommendation X.121: International numbering plan for public data net-
works.
Литература к главе 12
1. Тихвинский В.О., Терентьев С.В. Управление и качество услуг в сетях
GPRS/UMTS. — М.: Эко-Трендз , 2007.
2. Тихвинский В.О. Использование сервисной платформы IMS в конвергентных
сетях 3G/LTE и NGN для предоставления мультимедийных услуг И Труды 3-й
международной конференции «Конвергенция телекоммуникационных сетей и
услуг в России», 2009 г.
3. 3GPP TS 22.173. IP Multimedia Core Network Subsystem (IMS) Multimedia Te-
lephony Service and supplementary services; Stage 1.
4. 3GPP TS 23.228: IP Multimedia Subsystem (IMS) — Stage 2.
5. Отчет 78 ECC/CEPT Установление соединений IMS и NGN. — Копенгаген, 2007.
ОБ АВТОРАХ
281
Тихвинский Валерий Олегович. Заместитель Генерального директора ОАО
«ГИПРОСВЯЗЬ» по инновационным технологиям, председатель отделения «Информацион-
ные и телекоммуникационные технологии» Российской Академии естественных наук (РАЕН),
руководитель рабочей группы РГ8 ИТТ РАЕН «Качество услуг в сетях связи». Доктор эконо-
мических наук, профессор МТУ СИ и Тунисского института телекоммуникаций (Iset'Com).
Почетный радист РФ, лауреат премии Правительства РФ в области науки и техники (2002 г.),
член Экспертного совета Комитета Государственной Думы. Автор более 160 статей и девяти
книг по актуальным научно-техническим и экономико-правовым аспектам развития и внедре-
ния современных технологий связи в России. Более 25 лет проработал в крупнейших теле-
коммуникационных компаниях, а также в НИУ Минобороны и Мининформсвязи РФ. Член
редколлегий журналов «Т-Comm: Телекоммуникации и транспорт», «Мобильные телекомму-
никации» и «Информационные и телекоммуникационные технологии» (Казахстан).
Профессиональный опыт и научные интересы лежат в областях:
- правового регулирования и экономики телекоммуникаций;
- инновационного менеджмента технологий и услуг связи;
- стратегического анализа использования радиотехнологий связи и вещания;
- качества предоставления услуг в современных сетях и системах связи;
- планирования и эффективного использования радиочастотного спектра.
Имеет большой опыт работы в международных организациях стандартизации и регла-
ментации в области электросвязи, таких как МСЭ, СЕРТ/ЕСС, ETSI. В настоящее время ак-
тивно работает в технических комитетах ETSI «Качество услуг связи при передаче речи и
данных» (ТС STQ) и «Сеги широкополосного радиодоступа» (ТС BRAN). Эксперт МСЭ
(миссии МСЭ-Д Ереван-2001 и Йемен-2005).
Dr. Valery О. Tikhvinskiy. Deputy General Director of OJSC «GIPRISVYAZ» on innova-
tion technologies — the main project & development telecommunication institute, Doctor Eco-
nomical Science (2003), Ph.D. Degree in Radio engineering (1988), Professor of Moscow Techni-
cal University of Communications and Informatics (MTUCI) and Visit-Professor of Tunisian
Telecommunication Institute (IsetCom) (Since 2005), the Government Prize laureate (2002), Mem-
ber of State Duma Committee Expert Council, published over 160 scientific papers on Economic-
legal, QoS — problems of telecommunication, Spectrum Management and EMC issues, author of
such books as: «Radio spectrum utilization and 3G mobile system development in Russia»; «Third
Generation Mobile Networks: Economical and Technical Aspects», «Regulation and Economics of
Mobile Communication», «Third Generation Mobile Communications: Economics and Quality of
Service», «Telecommunications Regulations in Russia and CIS countries», «Management and
Quality of Service in GPRS/UMTS Networks».
More then 30 years conducting research & development and methodological works in Re-
search Authority of the Ministry of Defense and in the Ministry of Information Technologies and
Communications. Editorial Board Member of Mobile Communications Journal (Since 2002).
Scientific and professional fields of activity:
- Development of NGN and 2G/3G Mobile Communications;
- Efficient utilization and Spectrum reforming of Radio Spectrum;
- Economical and Regulation issues of Radio communications;
- Quality of Service for Mobile communications;
- Radio communication systems interference.
ITU Field Expert (ITU-D Seminars: Erevan-2001 (Armenia), Sana’a-2005( Yemen)). Actively
participated in the work of International regulatory and standardization telecom bodies as represen-
tative of the Russian Federation, namely, in ITU (ITU-R SGI), CEPT/ECC ( ECC/WG RA,
ECC/WG/FM), ETSI (ТС/ERM, TC/STQ).