Первая страница
Наша команда
Контакты
О нас

    Головна сторінка



Інфокомунікації – сучасність та майбутнє”

Інфокомунікації – сучасність та майбутнє”




Сторінка17/21
Дата конвертації16.03.2017
Розмір3.09 Mb.
1   ...   13   14   15   16   17   18   19   20   21

УДК 621.391


Гуцова К.С.,

ОНАЗ ім. О.С. Попова

g.katenka@mail.ru
АНАЛІЗ СЦЕНАРІЇВ ВПРОВАДЖЕННЯ

МЕРЕЖІ LTE/MVNO ПРИ СУМІСНІЙ ЕКСПЛУАТАЦІЇ ДЕКІЛЬКОМА ОПЕРАТОРАМИ МОБІЛЬНОГО ЗВ’ЯЗКУ
Анотація. Проведено обґрунтування впровадження технології LTE на базі спільного будівництва та експлуатації мережі різними операторами MVNO. Розглянуті основні сценарії сумісного використання мережної архітектури.

Технологічний розвиток мереж мобільного зв’язку (ММЗ) сьогодні, згідно 3GPP, має відбуватися на базі технології LTE (Long Term Evolution) (Rel. 8,9,10), впровадження якої для мережі радіодоступу ММЗ, дозволить значно збільшити пропускну спроможність радіоінтерфейсу й суттєво спростити архітектуру мережі [1,2]. Впровадження нової технології потребує від оператора значних матеріальних витрат та передбачає врахування різних ризиків, щодо подальшої популярності технології та її доходності. Тому сьогодні оператори все частіше визнають доцільним використання принципів сумісної діяльності для побудови та експлуатації мереж нового покоління шляхом створення віртуальної мобільної мережі MVNO (Mobile Virtual Network Operator) [3,6,7].



Найбільш доцільним для подальшого розвитку ММЗ на базі технології LTE є реалізація принципів сумісного використання існуючих інфраструктур PLMN різних операторів мобільного зв’язку шляхом створення загальної для декількох операторів віртуальної мережі MVNO, яка згідно технічним специфікаціям 3GPP, базується на існуючих мережах операторів CN (Core Network)-host-operator та використовує існуючу інфраструктуру та частотний діапазон операторів. Особливістю реалізації мережі LTE/MVNO є спільне використання Е-UTRAN декількома операторами, базові станції eNode-B (evolved NodeB) будуть обслуговувати абонентів PLMN різних операторів згідно PLMN-id кожного оператора, а трафік, який буде генеруватися у спільній E-UTRAN, потім буде обслуговуватися у відокремлених опорних мережах EPC (Evolved Packet Core) кожного із операторів.[7]

Розглянемо функціональну модель проектованої мережі LTE/MVNO, яка базується на спільній мережі радіодоступу E-UTRAN. Кожен оператор має свою опорну мережу CN-host-operator на базі пакетного ядра ЕРС. Функціональна архітектура мережі LTE/MVNO показана на рис. 1.



Рисунок 1 – Функціональна архітектура мережі LTE/MVNO
Cтратегія створення загальної для декількох PLMN операторів віртуальної мережі LTE/MVNO (згідно TR 23.251) визначає «накладену мережу радіодоступу» технології LTE на базові мережі CN-host-operator. Для впровадження мережі MVNO/LTE доцільно обрати стратегію «накладеної мережі», яка дозволить зберегти всі існуючі інфраструктури операторів та дасть можливості обслуговування в мережі існуючих абонентів.

При проектуванні мережі LTE/MVNO доцільно обрати основний сценарій сумісного використання інфраструктури Network Sharing (3GPP TR.22.951 та TR 23.251). Виділяють два основних сценарії спільного використання інфраструктури E-UTRAN - MOCN або GWCN. Для вибору оптимального проектного рішення побудови мережі E-UTRAN на базі MOCN або GWCN необхідно виконати їх порівняння. Сценарій MOCN дозволяє забезпечити об’єднання радіоресурсів у мережі E-UTRAN, що забезпечить підвищення ефективності використання існуючого частотного діапазону, CN-host-operator збережуть свою інфраструктуру та будуть мінімально модернізовані. Приклад реалізації сценарію MOCN показано на рис.2.



Рисунок 2 – Приклад реалізації сценарію MOCN
Сценарій GWCN передбачає спільну побудову E-UTRAN на базі eNodeB і модулів ММЕ, що дозволяє винести ММЕ із пакетного ядра ЕРС. Шлюзи S-GW та сервер HSS будуть відокремлені в кожній CN-host-operator. Необхідно передбачити таку архітектуру мережі, яка забезпечить доступ кожного з ММЕ до HSS кожної PLMN. Для сценарію GWCN особливості побудови мережі E-UTRAN передбачають, що спільні модулі ММЕ обслуговують усі мережі CN-host-operator об’єднаних у MVNO мереж PLMN. При проектуванні збільшується сигнальне навантаження на модулі ММЕ від усіх PLMN, яке повинно враховуватися при виборі обладнання та побудові топології з’єднань ММЕ у мережі E-UTRAN. Приклад реалізації сценарію GWCN показано на рис.3.

Рисунок 3 – Приклад реалізації сценарію GWCN
Використання сценарію MOCN для побудови E-UTRAN дозволяє забезпечити незалежність функціонування мереж CN-host-operator в об’єднаній MVNO, тоді як сценарій GWCN потребує взаємодії спільних ММЕ з HSS кожної PLMN. З точки зору експлуатації та технічного обслуговування об’єднаної мережі LTE/MVNO доцільно обрати сценарій MOCN, що забезпечить можливості використання існуючих принципів технічного обслуговування та експлуатації CN-host-operator. Тому найбільш доцільним, за умов розвитку існуючих мереж операторів вважається сценарій MOCN, який дозволяє зменшити обсяги реформування мережі, ефективніше використовувати існуючі мережні ресурси та зберегти певний рівень автономії кожної CN-host-operator.

При проектуванні мережі LTE/MVNO досить важливою проблемою є аналіз характеристик якості обслуговування трафіку, який обслуговується сумісно базовими станціями eNode-B мережі радіодоступу E-UTRAN та роздільними пакетними EPC опорних мереж операторів CN-host-operator для отримання функціональних вимог до обладнання мережі LTE/MVNO, таких як пропускна спроможність, об’єм буферу, середній час очікування вимоги в черзі та ймовірнісних характеристик відмов в обслуговуванні.

Висновки:

1. Проведено аналіз технологічного стану та перспектив розвитку мереж мобільного зв’язку операторів мобільного зв’язку України та обґрунтовано доведено необхідність впровадження технології нового покоління LTE на базі спільного будівництва та експлуатації мережі різними операторами.

2. Запропонований аналіз можливих сценаріїв сумісного використання мережної архітектури доводить доцільність використання сценарію MOCN для впровадження та сумісної експлуатації мережі MVNO/LTE.

3. В подальшому планується розробити методику, яка дозволяє проектувальнику оцінити характеристики якості функціонування мережних об’єктів, що сумісно використовуються у спільній мережі EUTRAN та мережних об’єктах відокремлених PLMN, таких як пропускна спроможність, довжина пакетної черги, час затримки, ймовірність відмови та очікування, тощо.


Список літератури:

        1. В.Вишневский, А.Красилов; И.Шахнович. Технология сотовой связи LTE –почти 4G. – М.: Электроника: Наука, Технология, Бизнес - 1/2009.

  1. Тихвинский В.О. Сети мобильной связи LTE./ С.В. Терентьев, А.Б. Юрчук// Технологии и архитектура. - М.: Эко-Трендз, 2010. - 284 с.

  2. 3GPP TS 23.002 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Services and Systems Aspects; Network architecture (Release 8), 2010.

  3. 3GPP TS 23.401 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Services and System Aspects; General Packet Radio Service (GPRS) enhancements for Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN) access.
    Загальний сервіс пакетної радіопередачі (англ. General Packet Radio Service, GPRS) - стандарт, який використовує не зайняту голосовим зв'язком смугу частот для передачі інформації. Використовується в мобільних пристроях для передачі MMS, WAP-серфінгу та повноцінного з'єднання з Інтернетом.


  4. 3GPP TS 23.251 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Services and System Aspects; Network Sharing; Architecture and functional description.

  5. 3GPP TS 36.300: Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) and Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRAN); Overall description.

  6. Соловская И.Н., Бирюков С.В., Гонсиоровский Д.М., Гуцова Е.С., Золотухин Р.В., Фомичев П.А. Дослідження трафіка мережі LTE/MVNO при сумісній експлуатації декількома операторами мобільного зв’язку // Наукові праці ОНАЗ ім. О. С. Попова, 2012. – № 1. – С. 167-176.



УДК 621.391.1

Клименко Є.Є., Горелік С.М., Струкало М.І.

ОНАЗ ім. О.С. Попова

e.klim@ukr.net
АНАЛІЗ ЕФЕКТИВНОСТІ ВИКОРИСТАННЯ ПРОПУСКНОЇ ЗДАТНОСТІ

КАНАЛІВ ДОСТУПУ ДО ІНТЕРНЕТ
Анотація. Обрано критерій та проведені дослідження щодо оцінки ефективності використання пропускної здатності каналів доступу до Інтернет при варіації обсягів інформації в пакетах взаємодіючих систем.
Однією із практичних задач вирішуваних при доступі до Інтернет є обґрунтування достатньої швидкості передачі інформації у каналі зв’язку. При цьому необхідно враховувати, що частина пропускної здатності каналу зв’язку буде витрачатись на передачу службової інформації протоколів взаємодіючих систем. Дослідженню необхідної пропускної здатності каналів систем доступу для передачі службової інформації протоколів присвячено багато робіт, наприклад [1…5]. Зокрема, оцінювались обсяги службової інформації протоколів [1, 2], пропонувались моделі [3] та критерії [4, 5] оцінки надлишкової інформації протоколів й ефективності використання каналів систем, досліджувалась інформаційна надлишковість протоколів систем у магістральних ІР мережах [4] та мережах доступу [6]. Проте ефективність використання пропускної здатності каналів доступу до Інтернет не досліджувалась.

Метою даної роботи є аналіз ефективності використання пропускної здатності каналів систем доступу до Інтернет в залежності від обсягу інформації в ІР пакетах.

Для досягнення цієї мети необхідно виконати аналіз обсягів службової інформації стеків комунікаційних протоколів систем у мережах доступу, обрати критерій оцінки ефективності використання пропускної здатності каналів цих систем.

Критерій ефективності використання каналу. Оцінку ефективності використання пропускної здатності каналу доступу до Інтернет виконаємо за коефіцієнтом використання обсягу пакету системи для розміщення корисної інформації [5]

, , (1)

де  – обсяг інформації на виході (m 1)-го рівня (підрівня) системи, – сумарний обсяг службової інформації у заголовках комунікаційних протоколів, діючих між рівнями (підрівнями) m та n системи.

Сумарний обсяг службової інформації протоколів, діючих між рівнями (підрівнями) m та n системи визначимо за формулою [3]

, , (2)

де – кількість службової інформації протоколу i-го рівня (підрівня) системи.

Вважаючи в (1), що m = N, а n = 1 отримаємо розрахункову формулу коефіцієнта оцінки ефективності використання пропускної здатності каналу системи S (system)



, (3)

де – обсяг даних протоколу додатку (application), – обсяг службової інформації стека комунікаційних протоколів системи, N – кількість рівнів (підрівнів) системи.



Обсяги службової інформації протоколів систем доступу. На ділянках доступу до Інтернет використаються технології кабельних мереж Fast Ethernet (FE), радіомереж WіFі (Wireless Fidelity), цифрових абонентських ліній DSL (Digital Subscriber Line), а також протокол прямого з’єднання РРР (Point-to-Point Protocol). Для взаємодії систем між мережами використовуються протоколи стека ТСР/ІР, зокрема, транспортні протоколи ТСР (Transmission Control Protocol), UDP (User Datagram Protocol) та мережний протокол ІР (Internet Protocol) четвертої ІРv4, або шостої ІРv6 версії. Для передачі даних додатків у системах доступу до Інтернет розглянемо такі сполучення протоколів: ТСР (UDP) over  ІР over FE, ТСР (UDP) over ІР over WіFі, ТСР (UDP) over ІР over РРР over DSL.

За результатами аналізу [2] у табл. 1 подані обсяги службової інформації комунікаційних протоколів у пакетах на виході розглядуваних систем доступу до Інтернет.


Таблиця 1 – Обсяги службової інформації протоколів у пакетах систем доступу


Стек протоколів

, байт

Стек протоколів

, байт

ІРv4

ІРv6

ІРv4

ІРv6

ТСP/ІР/GbE

78

98

UDP/IP/GbE

66

86

ТСP/ІР/РРР/DSL

48

68

UDP/ІР/РРР/DSL

36

56

ТСР/ІР/WіFі (802.11а)

116

136

UDP/ІР/WіFі (802.11а)

104

124

ТСР/ІР/WіFі (802.11b)

98

118

UDP/ІР/WіFі (802.11b)

86

106


Аналіз ефективності використання каналів систем доступу. Технології мереж доступу можуть доставляти пакети з даними протоколів додатків довільних обсягів, але не більших ніж значення максимальної одиниці передачі MTU (Maximum Transmit Unit). Тому розрахунки ефективності використання пропускної здатності каналів систем доступу будемо виконувати за різними обсягами пакетів в межах MTU. Зокрема, для технологій Ethernet та РРР значення MTU – 1500 байт, а для WіFі – 2312 байт.

Результати розрахунків ефективності використання пропускної здатності каналів систем доступу при передачі даних додатків в ТСР/ІРv4 сегментах та UDP/ІРv4 датаграмах представлені на рис. 1 та 2 відповідно. При розрахунках ефективності на враховувалось можливе завантаження каналу системи доступу пакетами технологічних протоколів, наприклад ARP, DNS тощо.



Рисунок 1 – Ефективність використання пропускної здатності каналів систем TCP/IP
За результати досліджень ефективності використання пропускної здатності каналів систем доступу можна зробити такі висновки. Ефективність каналу системи суттєво залежить від обсягу даних протоколу додатку та використовуваних технологій доступу.

При збільшенні обсягу даних протоколу додатку, наприклад від 100 байт до MTU, коефіцієнт ефективності суттєво збільшується, зокрема при застосуванні ТСР/ІРv4/FE систем змінюється від 56,2 до 94,9 %, а при застосуванні ТСР/ІРv4/WіFі (802.11а) – від 46,3 до 95,0 %.



Рисунок 2 – Ефективність використання пропускної здатності каналів систем UDP/IP
Застосування транспортного протоколу UDP замість ТСР знижує транспортний сервіс, але збільшує ефективність використання пропускної здатності каналу системи. Величина збільшення ефективності залежить від обсягу даних протоколу додатку . Наприклад, при обсязі даних = 100 байт ефективність при використанні протоколів UDP/ІРv4/GbE на 4,1 % більша ніж при використанні ТСР/ІРv4/GbE.

Застосування мережного протоколу IPv6 замість IPv4 дещо знижує ефективність використання пропускної здатності каналу системи доступу (рис. 3).



Рисунок 3 – Зниження ефективності використання каналу ТСР/IPv6 системи
Висновок. Отримані результати дослідження ефективності використання пропускної здатності каналів систем доступу до Інтернет дають можливість обирати більш ефективні технології доступу та пропонувати методи підвищення цієї ефективності за рахунок вибору оптимальних параметрів та обсягів пакетів тощо.
Список літератури:

1. Кульгин М. Технологии корпоративных сетей. Энциклопедия / М. Кульгин. – СПб.: Питер, 2000. – 704 с.

2. Воробієнко П.П. Аналіз обсягів технологічної інформації комунікаційних протоколів систем, що взаємодіють, у мережах з комутацією пакетів / П.П. Воробієнко, М.І. Струкало, С.М. Струкало // Зв’язок. – 2011. – № 2. – С. 13-18.

3. Воробиенко П.П. Моделирование процессов формирования служебной информации при передаче данных в сетях с коммутацией пакетов / П.П. Воробиенко, М.И. Струкало, И.Ю. Рожновская, С.М. Струкало // Наук. пр. ОНАЗ. – 2009. – № 1. – С. 3-12.

4. Струкало М.І. Аналіз надлишкової інформації комунікаційних протоколів систем у магістральних ІР мережах / М.І. Струкало, С.М. Горелік // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. – 2012. – № 1/9 (55). – С. 42-47.

5. Струкало М.І. Оцінка ефективності передавання трафіку реального часу в сучасних мережах з комутацією пакетів / М.І. Струкало // Інфокомунікації: проблеми та перспективи розвитку: матеріали Міжнародної науково-практичної конференції, 8-10 вересня 2010 р. Одеса: ВМВ, 2010. – С. 51-53.

6. Струкало C.М. Исследование информационной избыточности протоколов систем в сетях доступа / C.М. Струкало // 65-а науково-технічна конференція професорсько-викладацького складу, науковців, аспірантів та студентів: 6-12 грудня 2010 р.: матеріали конф. Ч.2 Інфокомунікації та гуманітарні науки. – Одеса, 2010. – С. 60-62.

УДК 621.395

Тишкевич Г.В., Балашов В.О.

ОНАЗ ім. О.С. Попова

vovina@rambler.ru
ДОСЛІДЖЕННЯ ОПТИМАЛЬНИХ МЕТОДІВ ПЕРЕДАЧІ ПО СРЕДАМ З НЕСТАБІЛЬНИМИ ЧАСТОТНИМИ ТА ЧАСОВИМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ

Анотація. Технологія широкосмугових радіосигналів (ШПС) була розроблена в середині минулого століття і спочатку застосовувалася для військових цілей з метою підвищення скритності і завадостійкості зв'язку. Найважливішою перевагою широкосмугових систем є висока швидкість передачі даних. При цьому поняття широкосмуговості (broadband) трактується не тільки як використання радіосигналу з широким частотним діапазоном, але і як здатність системи забезпечити високу швидкість передачі даних, необхідну для мультисервісного обслуговування (доступ в Інтернет, передача даних, голосу, відео та ін.).

Метою роботи є дослідження характеристик технології OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing).

У системах широкосмугового бездротового доступу основним руйнівним фактором для цифрового каналу є перешкоди від багатопроменевого розповсюдження сигналів. Цей вид перешкод дуже характерний для ефірного прийому в містах з різноповерховою забудовою із-за багаторазових відбиттів радіосигналу від будинків та інших споруд.

Радикальним рішенням цієї проблеми є застосування технології ортогонального частотного мультиплексування - OFDM, яка спеціально розроблена для боротьби з перешкодами при прийомі багатопроменевого сигналу. Застосування OFDM сигналу забезпечує можливість роботи поза прямої видимості, найвищі енергетичні параметри зв'язку, високу дальність зв'язку, можливість ефективного обслуговування мобільних абонентів. Найважливішою відзнакою OFDM технології від простого поділу радіосигналу по декілька паралельних частотних каналах є ортогональність піднесучіх в груповому спектрі OFDM сигналу.

У магістерській роботі досліджується зв’язок параметрів OFDM сигналів з характеристиками каналу передачі, роль захисного інтервалу сигналу. У роботі надано розрахунок інтерференційних перешкод в системі передачі з гармонійними сигналами.

В результаті проведених досліджень та розрахунків зроблено наступні висновки:



  • Висока швидкість передачі інформації в OFDM-системах достягається за допомогою паралельної передачі інформації по великому числу ортогональних частотних підканалів.

  • Необхідна довжина захисного інтервалу залежить від різниці в затримках эхо-сигналів на прийомі і лінійних частотних спотворень сигналів.

  • Чим більше різниця затримки эхо-сигналів , тим більше повинна бути тривалість захисного інтервалу.

  • Чим більші лінійні частотні спотворення сигналів, тим довше захисний інтервал.

  • З іншого боку, для забезпечення максимальної швидкості переданого потоку даних захисний інтервал має бути якомога коротшим.

  • Рівень інтерференційних завад в системі, істотно залежить від вибору моменту обробки сигналу в приймачі.

Список літератури:

1. Системы передачи с широкополосными сигналами: [Уч. пособие] / В. А. Балашов, П. П. Воробиенко, Л. М. Ляховецкий, В. В. Педяш. − Одесса: Изд. центр ОНАС им. А.С. Попова, 2012. − с. 322.

2. Сети и оборудование широкополосного доступа по технологиям xDSL: [Уч. пособие] / В. А. Балашов, П. П. Воробиенко, Л. М. Ляховецкий, А.Г. Лашко. − Одесса: Изд. центр ОНАС им. А.С. Попова, 2010. − с. 208.

3. Аналіз ефективності і завадостійкості системи OFDM / Астраханцев А.А., Войтюк А.А. // Восточно-Европейский журнал передовых технологий (научно-технический журнал), № 3/9 (51), С.21-24, Харьков, 2011.

4. Дослідження завадозахищеності та ефективності в бездротових мережах з OFDM модуляцією / Войтюк А. А., наук. кер. доц., к.т.н. Астраханцев А.А. – С. 159 – Харьков, ХНУРЕ, 2011

5. Исследование помехозащищенности в беспроводных сетях / Войтюк А. А., наук. кер. Астраханцев А.А. – С. 90 – Запорожье, ЗНТУ, 2010.

6. И.А. Гепко, В.Ф. Олейник, Ю. Д. Чайка, А. В. Бондаренко «Современные беспроводные сети: состояние и перспективы развития». – К.: «ЕКМО», 2009. – 672 с.




УДК 621.391.1

Горелік С.М., Струкало М.І., Шипота А.О.

ОНАЗ ім. О.С. Попова

shypota@meta.ua
1   ...   13   14   15   16   17   18   19   20   21



  • General Packet Radio Service
  • УДК 621.391.1
  • Критерій ефективності використання каналу.
  • Обсяги службової інформації протоколів систем доступу.
  • Аналіз ефективності використання каналів систем доступу.
  • ДОСЛІДЖЕННЯ ОПТИМАЛЬНИХ МЕТОДІВ ПЕРЕДАЧІ ПО СРЕДАМ З НЕСТАБІЛЬНИМИ ЧАСТОТНИМИ ТА ЧАСОВИМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ