в каком интерфейсе реализованы транспортные каналы utran

ИНТЕРФЕЙСЫ UTRAN

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

ОБЩАЯ АРХИТЕКТУРА ПРОТОКОЛОВ ДЛЯ ИНТЕРФЕЙСОВ UTRAN

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

Рис. 20 Общая структура интерфейсов UTRAN.

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

Источник

Протоколы доступа LTE E-UTRAN. Часть 1

Статья посвящена описанию протоколов доступа на различных уровнях сети LTE.

Скорость передачи по LTE в нисходящем направлении (к пользователю) достигает 100 Мбит/с, в восходящем — 50 Мбит/с. Задержка на уровне пользователя не превышает 5 мс за счет высокой эффективности использования спектра. Столь замечательные характеристики обеспечиваются за счет использования нескольких антенн (принцип MIMO) и мультиплексирования с ортогональным разделением частот OFDM на физическом уровне.
Сеть E-UTRAN — это самый первый узел в усовершенствованной пакетной системе EPS. Она обеспечивает высокую скорость передачи данных, малую задержку на обеих плоскостях управления и пользователя, бесшовное переключение и большее покрытие ячейки.
Рассмотрим задачи, функции и процедуры слоя доступа в стеке протоколов радиодоступа.

Структура E-UTRAN показана на рисунке 1. Сеть состоит из узлов eNodeB (eNB), которые обеспечивают протоколы плоскости пользователя (PDCP/RLC/MAC/PHY) и управления (RRC). Узлы eNB взаимодействуют между собой через интерфейс Х2. Для связи с усовершенствованным пакетным ядром (EPC — Evolved packet core) используется протокол S1. Обмен с узлом управления мобильностью (ММЕ — mobility management entity) происходит по интерфейсу S1-MME, а c обслуживающим шлюзом (SGW — Serving Gateway) — по интерфейсу S1-U. Интерфейс S1 поддерживает связи типа множество-множество между MME, SGW и eNB.

Информацию, которую пропускает через себя UTRAN, принято разделять на два слоя. К слою доступа (AS — Access stratum) относятся данные, необходимые для взаимодействия терминала пользователя (UE) и сети UTRAN. Слой без доступа (NAS — non-Access Stratum) содержит информацию, переносимую между базовой сетью оператора (CN) и UE через UTRAN.
Слой доступа объединяет протоколы радиодоступа. Это протоколы, обеспечивающие совместное использование радиоресурсов оборудования пользователя и сети доступа. Кроме того, AS отвечает за соединения с каналом радиодоступа (RAB — Radio Access Bearer), посредством которых обеспечивается взаимодействие между UE и CN (сервис NAS).

Слой доступа предоставляет пользовательскому оборудованию возможность получения доступа к ресурсам и сервисам сети, а также всю необходимую инфраструктуру. Протоколы радиодоступа выполняют следующие функции:
– управление ресурсами радиоканала (RRM — radio resource management). Это управление радиоканалом и радиоприемом, контроль мобиль­ности соединения и динамическое распределение ресурсов оборудования пользователя в обоих направлениях передачи (функция распределения, см. ниже).
– управление трафиком:
— передача данных, в т.ч. в режиме реального времени, между инфраструктурой (слой NAS) и оборудованием пользователя;
— обработка всех типов данных при различных параметрах канала (уровень активности, пропускная способность, задержка передачи и вероятность появления ошибочных битов);
— эффективное преобразование атрибутов трафика, используемых не-LTE приложениями, в атрибуты канала радиодоступа (RAB — radio access bearer) в слое доступа;
— сжатие IP-заголовка и шифрование потоков данных пользователя;
— самостоятельный выбор MME на оборудовании пользователя, когда сеть не предоставляет соответствующей информации;
— передача данных с плоскости пользователя на SGW;
— управление местоположением: распределение и передача поисковых сообщений;
— распределение и передача широковещательной информации;
— задание конфигурации измеряемых параметров и формы выведения ре­зультатов для распределения ре­сур­сов и обеспечения мобильности;
— распределение и передача сообщений о землетрясениях и цунами;
— предоставление первичного доступа к сети, регистрация и присоединение к сети или выход из нее;
— управление передачей на различных уровнях: между eNodeB, внутри eNodeB, между eNodeB с изменением MME, между eNodeB с сохранением MME, но сменой SGW, между RAT;
— функциональное разнообразие и шифрование;
— кодирование радиоканала.

Протоколы LTE делятся на две группы: плоскость управления (отвечают за управление транспортным каналом) и плоскость пользователя (отвечают за передачу пользовательских данных).
Стек протоколов плоскости пользователя показан на рисунке 2. Подуровни PDCP, RLC, MAC и PHY, оканчивающиеся на eNB со стороны сети, выполняют такие функции как сжатие заголовка, шифрование, распределение, ARQ (запрос на повторную передачу) и HARQ.

Стек протоколов плоскости управления показан на рисунке 3. Протокол сходимости пакетных данных PDCP выполняет шифрование и обеспечивает защиту целостности. Протоколы RLC, MAC и PHY выполняют те же функции, что и на плоскости пользователя. Протокол RRC выполняет такие функции как широковещательная рассылка системной информации, разбиение на страницы, управление соединением RRC, радиоканалом, мобильностью и процессом проведения измерений, а также отвечает за предоставление результатов измерений.
На рисунке 4 показаны протоколы доступа, состоящие из уровней RRC, PDCP, RLC, MAC и PHY. Протоколы RRC конфигурируют все нижележащие слои. Между RRC и PDCP устанавливаются радиоканалы, привязанные к логическим каналам между протоколами RLC и МАС. Из рисунка 5 видно, что схема отображения логических каналов на физические проста и прозрачна.

Источник

Процедуры сигнализации utran

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«Южный федеральный университет»

«ПРОЦЕДУРЫ СИГНАЛИЗАЦИИ UTRAN»

студент 1 курса магистратуры

Соколова Владлена Дмитриевна

Оглавление

1.Каналы и протоколы сети UTRAN 4

2.Протоколы прикладного уровня сети радиодоступа (RANAP) 4

3.Прикладной протокол взаимодействия базовых станций (NBAP) 6

4.Процедуры и сообщения прикладной подсистемы радиосети 7

5.Нотация сигнальных процедур 9

6.Процедура широковещательной передачи информации 9

7.Процедуры оповещения (paging) 10

8.Установление сигнального канала для передачи с помощью системы, не разделенной на уровни (NAS — Non-Access Stratum) 12

9.Установление соединения RRC с использованием специализированного канала (DCH) 14

Список литературы 16

ВВЕДЕНИЕ

Рис. 1. Сеть UTRAN

Основными элементами UTRAN являются контроллер базовых станций RNC (Radio Network Controller) и сами базовые станции NodeB.

Основной задачей RNC является управление радиоресурсами на интерфейсе между UE и NodeB, а также обработка сигнализации и управление соединениями на интерфейсах к соседним элементам (MSC и NodeB).

Интерфейс (связь) между NodeB и RNC может быть организована на различных транспортных технологиях: радиорелейная линия связи (РРЛ), волоконно оптическая линия связи (ВОЛС), проводная линия связи. Но самым распространенным способом является все же первый. Это связано с низкой стоимостью оборудования и высокой скоростью развертывания РРЛ-пролетов, по сравнению с линиями связи других видов. Однако этот вид связи обладает существенным недостатком – зависимостью от погодных условий. Поэтому на особо ответственных участках все же предпочитают использовать ВОЛС [1].

Каналы и протоколы сети UTRAN

Состав сигналов каждого набора прикладного уровня приведен в табл. 1–3.

Рис. 2. Каналы и протоколы UE и URTRAN (плоскость управления):
а) в режиме «свободно»; б) в режиме «соединение»

Протоколы прикладного уровня сети радиодоступа (RANAP)

Таблица 1. Процедуры и сообщения прикладного уровня сети доступа (RANAP)

Прикладной протокол взаимодействия базовых станций (NBAP)

Протокол прикладной подсистемы базовых станций (NBAP — Network Base Station Application) используется для работы по интерфейсу Iur. Он включает в себя общие и специализированные процедуры, охватывая процедуры для широковещательного распределения информации, запроса, установления, завершения и управления логическими ресурсами.

Подобно большинству протоколов, основанных на нотации абстрактного синтаксиса 1 (Abstract Syntax Notation One), протокол NBAP может передавать много типов сообщений, которые доставляют большой объем данных.

Заголовок протокола NBAP выглядит следующим образом. Каждый PDU NBAP имеет уникальный формат заголовка, который содержит некоторое число полей. Ниже приводится пример первоначального PDU NBAP.

Рис. 3. Первоначальное сообщение NBAP

Протокол реализован с использованием правил нотации абстрактного синтаксиса 1— ASN.1.

Обозначения в формате следующие.

Тип NBAP PDU. Тип передаваемого протокольного блока данных.

Процедура ID. Процедура ID должна использоваться при диагностике как часть процедуры обнаружения ошибки (Error Indication).

Код процедуры. Вместе с полем «тип протокольного блока данных» уникально идентифицируют передаваемое сообщение.

Дискриминатор сообщения. Это поле необходимо, чтобы задать различия между специализированными и общими (обычными) сообщениями NBAP.

Переход ID. Переход ID используется, чтобы связать все сообщения, принадлежащие одной и той же процедуре.

Процедуры и сообщения прикладной подсистемы базовой станции (NBAP) показаны в табл. 2.

Таблица 2. Процедуры и сообщения прикладной подсистемы базовой станции (NBAP)

Процедуры и сообщения прикладной подсистемы радиосети

DCH-процедуры используются для обработки сообщений, поступающих по DCH каналам между двумя RNS по интерфейсу Iur.

Модуль глобальных процедур содержит процедуры, не относящиеся к специфике UE. Эти процедуры, в отличие от упомянутых выше, работают по принципу «процесс — процесс».

Заголовок RNSAP имеет вид, представленный на рис. 4, а процедуры и сообщения приведены в табл. 3.

Рис. 4. Формат RNSAP

Тип сообщения указывает на модули, перечисленные выше. Идентификатор сообщения указывает процедуры согласно табл. 3.

Процедуры сигнализации изложены в основном документе 3GPP. Описание процедур не является стандартом или типовым примером, но показывает некоторую технику обмена сигналами и действий в процессе обслуживания заявок пользователей.

Таблица 3. Процедуры и сообщения прикладной подсистемы радиосети (RNSAP)

Нотация сигнальных процедур

Приводимые ниже сигнальные процедуры показывают последовательность взаимодействия протоколов на различных узлах. Для изображения этих процедур применяются правила «Диаграммы обмена последовательностями».

Процедура широковещательной передачи информации

Эта процедура глобальная, т.е. относится ко всем элементам сети. Диаграмма приведена на рис. 5.

Рис. 5. Пример диаграммы обмена сигналами в процедуре широковещательной передачи информации

На рисунке показан принцип рассылки широковещательных сообщений от базового узла (CN). Широковещательная информация, обозначенная на рисунке как системная, передается на управляющий RNC (CRNC). Далее она пересылается на определенный узел B. Этот узел определяет, что информация является широковещательной, и передает ее далее всем UE в управляемой соте (на рис.5 — трем UE).

Процедуры оповещения (paging)

Пример такой процедуры — входящий вызов.

Рис. 6. Пример диаграммы обмена сигналами в процедуре оповещения (Paging) при свободном UE

Рассмотрим вторую процедуру — оповещение для UE, имеющего соединение на уровне управления радиоресурсом RRC (рис. 7).

В этом случае для передачи широковещательного сообщения используется выделенный канал управления (DCCH — Dedicated Control Channel).

Процедура применяется, например, при подготовке работы со службой коротких сообщений (SMS — Short Message Service).

Установление сигнального канала для передачи с помощью системы, не разделенной на уровни (NAS — Non-Access Stratum)

Следующие примеры показывают установление сигнального соединения либо от UE, либо от CN через слой NAS. NAS — это слой без доступа (non-access stratum, NAC), информация, переносимая между CN и UE через UTRAN.

Установление соединения NAS от UE

Этот пример (рис. 8) показывает установление сигнального соединения NAS от UE либо от CN через слой NAS.

Рис. 8. Пример процедуры установления сигнального соединения NAS

1. Установление соединения для работы по протоколу RRS.

2. UE посылает SRNC сообщение Информация о возможностях UE.

Параметры: радиовозможности UE (например, максимальное число одновременных радиолиний связи, максимальная мощность передатчика, поддерживаемые типы радиодоступа).

Замечание: для ускорения передачи начального сообщения NAS сообщение RRC Информация о возможностях может быть передано на шаге 3, после передачи первоначального сообщения.

3.UE передает SRNC сообщение RRC Прямая передача.

Параметры: сообщение «прямая передача» (может содержать, например, сообщение-запрос уровня CM на услугу, запрос на изменение местоположения, вызов сети GSM и.т. д.). Индикатор основной сети указывает номер узла основной сети CN, на которую должно быть отправлено NAS-сообщение.

4. SRNC инициирует установление сигнального соединения к CN и передает RANAP сообщение Первоначальное сообщение UE.

Параметры: первоначальное NAS-сообщение (может содержать, например, сообщение-запрос уровня CM на услугу, запрос на изменение местоположения, вызов сети и т. д.).

Сигнальное соединение NAS между UE и CN может теперь использоваться для передачи сообщений NAS.

Установление соединения RRC с использованием специализированного канала (DCH)

Следующие примеры показывают установление соединения RRC с помощью либо специализированного канала (DCH), либо общего транспортного канала.

Установление соединения RRC на специализированном канале (DCH)

Сначала устанавливается канал DCH (рис. 9). Далее RNC использует канал DCH для создания RRC-соединения, распределения временных номеров радиосети (RNTI) и радиоресурсов RRC-соединения.

Рис. 9. Пример процедуры установления специализированного канала (DCH) и использования его для соединения RRC

1. UE инициирует установление соединения передачей сообщения Запрос на установление соединения RRC по общему каналу управления (CCCH — Common Control Channel).

Параметры: идентификатор UE, причина соединения.

2. После выделения и занятия радиоресурса для установления транспортного канала DCH к узлу B (BTS) посылается сообщение Вызов радиосоединения.

Параметры: идентификатор соты, тип формата транспортировки, код скремблирования (для FDD), информация о временных слотах (для TDD), пользовательские коды (для TDD), информация об управлении мощностью.

3. Узел B занимает ресурсы, начинает физический прием и посылает Ответ на вызов радиосоединения.

Параметры: тип оконечного терминала сигнальной линии, информация адресации на транспортном уровне (адрес AAL2, адреса связи AAL2) для транспортных каналов Iub.

4. SRNC инициирует среду переноса транспортной информации. Для этого он использует прикладную подсистему управления звеном доступа (ALCAP — Access Link ControlApplication Protocol).

Этот запрос содержит информацию о связи между транспортной средой доставки AAL2 и каналом DCH. Запрос для установления транспортных каналов Iub подтверждается узлом B.

5. Узел B и SRNC устанавливают синхронизм для транспортных каналов Iub. Затем Узел B начинает передачу (только для FDD).

6. По каналу CCCH посылается сообщение Запрос на установление RRC-соединения от SRNC к UE.

Параметры: идентификатор UE, временный сетевой номер радиосети (RNTI), тип формата транспортировки, код скремблирования (для FDD), информация о временных слотах (для TDD), пользовательские коды (для TDD), информация об управлении мощностью.

Источник