Телекомунікаційні системи та мережі. Том 1. Структура й основні функції.  /  Зміст  /  Розділ 11. Конвергенція в телекомунікаційних системах   /  Тема 11.3. Приклади рішень щодо конвергенції в системах телекомунікацій

Зміст:

11.3.5. Конвергенція безпровідних локальних мереж і мереж CDMA 2000 1x

У сучасних мережах мобільного зв’язку використовуються переважно технології GSM і CDMA. Ці два типи мереж надають мобільним користувачам доступ до мереж з комутацією пакетів через системи GPRS (General Packet Radіo Servіce) і PDSS (Packet Data Servіce System). Багатьох операторів і виробників мережного обладнання турбує питання про те, як здійснити конвергенцію безпроводових локальних мереж (WLAN) з мережами GPRS або PDSS таким чином, щоб надати мобільним користувачам більш зручні послуги.

Мережі WLAN і CDMA2000 1x доповнюють один одного. Мережі WLAN забезпечують послуги високошвидкісного доступу до пакетних даних, а мережі CDMA2000 1x — послуги низькошвидкісного постійного доступу до пакетних даних із забезпеченням роумінгу. Тому мережі WLAN можуть використовуватися як додатковий засіб доступу до мереж CDMA2000, що забезпечує мережам CDMA2000 нові можливості розвитку. Оскільки архітектури цих двох мереж різні, а отже, різні використовувані в них методи автентификації й доступу, технічні перешкоди до їхньої конвергенції неминучі. Проте можна вказати два рішення з інтеграції цих мереж: «слабке» з’єднання (loose couplіng) і «тісне» з’єднання (close couplіng).

«Слабке» з’єднання. При «слабкому» з’єднанні сервер доступу в мережі WLAN (наприклад, сервер вузькосмугового доступу) і сервер доступу в мережі CDMA2000 1x (наприклад, вузол послуг пакетної передачі даних) повністю незалежний один від одного. У фіксованій провідній мережі (мається на увазі базова мережа) ідентифікація абонентів, авторизація й облікові операції здійснюються одним сервером. Мережі WLAN і CDMA2000 1x працюють незалежно, не створюючи перешкод одна одній. Побудова й розвиток однієї мережі ніяк не впливає на іншу.

«Тісне» з’єднання. При «тісному» з’єднанні обидві мережі в максимальному ступені використовують ті самі ресурси фіксованої мережі з пакетною передачею даних. Ці дві системи незалежні тільки в безпроводовій частині. У мережі CDMA2000 1x шлюзом доступу є вузол обслуговування пакетних даних (PDSN), за допомогою нього CDMA2000 1x-термінали отримують доступ до мережі з комутацією пакетів. У рішенні з «тісним» з’єднанням послуги доступу користувачам мереж WLAN надаються через загальні вузли обслуговування даних (GDSN), які можуть забезпечувати доступ користувачам як мереж CDMA2000 1x, так і мереж WLAN, тоді як вузли PDSN можуть надавати доступ тільки користувачам мереж CDMA2000 1x.

У схемі з «тісним» з’єднанням мереж WLAN і CDMA2000 1x до основних вузлів мережі входять термінали доступу, точки доступу, шлюзи точок доступу, вузли GDSN, домашні агенти й сервери.

Термінали доступу. Терміналом доступу (AT) може служити мобільний телефон або PDA, що може звертатися як до мережі WLAN, так і до мережі CDMA2000 1x. Терміналом може бути також портативний ПК із мережними картками WLAN і CDMA2000 1x або дворежимною інтерфейсною карткою. Терміналом доступу може служити будь-який безпроводовий термінал, що забезпечує доступ до мережі WLAN.

Точки доступу. Точкою доступу (AP) служить зазвичай пристрій, використовуваний для з’єднання WLAN-терміналу з фіксованою провідною мережею з комутацією пакетів, що надає користувачам послуги безпроводового доступу. Точка доступу складається з безпроводового модуля обробки інформації й інтерфейсного модуля мережі Ethernet, що виконує функції взаємодії з користувачем, динамічного виділення каналів і перетворення протоколу 802.11b до протоколу 802.3.

Шлюзи точок доступу. Шлюз точок доступу (APGW) виконує операції тунелювання. Він інкапсулює потоки даних від безпроводових терміналів таким чином, щоб вони могли передаватися ІP-мережами і досягати вузла GDSN через тунель.

Вузол GDSN. Оскільки інтерфейси вузла GDSN і шлюзу точки доступу однакові, то сеанс зв’язку по протоколу PPPoE з WLAN-терміналом дуже схожий на сеанс зв’язку по протоколу PPP поверх HDLC з терміналом мережі CDMA2000 1x. Тому для того щоб перетворити вузол PDSN у вузол GDSN і дати можливість користувачам мережі WLAN одержувати доступ до послуг, потрібна лише дуже невелика модифікація вузла PDSN.

Домашній агент. Коли термінал використовує для доступу протокол Mobіle ІP, то між поточною ІP-адресою мобільного терміналу й адресою пересилання встановлюється відповідність, і повідомлення, адресоване мобільному терміналу й утримуючи ІP-дані, пересилається через тунель за адресою пересилання. У цьому разі вузол GDSN бере на себе функції стороннього агента Mobіle ІP.

AAA-сервер. AAA-сервер забезпечує автентификацію користувача, авторизацію й виконання облікових операцій і для мереж WLAN, і для мереж CDMA 2000 1x.

Порівняння рішень зі «слабким» і з «тісним» з’єднанням. Порівняння рішень зі «слабким» і з «тісним» з’єднанням виявляє їхні відносні переваги й недоліки.

Переваги «слабкого» з’єднання:

  • технології WLAN і CDMA2000 1x використовуються незалежно й не створюють перешкод один одному;
  • рішення передбачає низький поріг технічної інтеграції при множині доступних уже сьогодні готових продуктів.

Недоліки «слабкого» з’єднання:

  • труднощі побудови мережі й управління нею, оскільки кожна точка обслуговування (у якій і реалізуються послуги) вимагає приєднання як мінімум одного сервера доступу до мережі (NAS) з можливостями маршрутизації. При цьому між точкою доступу й сервером доступу до мережі ніякого маршрутизатора бути не повинно, інакше WLAN-абоненти не зможуть отримати доступ до мережі;
  • оскільки зони обслуговування незалежні одна від одної, у різних зонах обслуговування не можна буде використати одні й ті самі сервери доступу. У цьому разі при перевантаженні мережі в одній зоні обслуговування не можна буде полегшити ситуацію шляхом перерозподілу навантаження;
  • якщо кінцевий користувач для доступу мережам з різними серверами використовує звичайну ІP-технологію, то хендовер між мережами WLAN і CDMA2000 1x буде неможливий. Якщо ж буде розгорнуто технологію Mobіle ІP, то й домашній агент, і мережа виявляться перевантаженими. У підсумку хендовер залишається незручним;
  • «слабке» з’єднання допускає тільки просту конвергенцію WLAN і CDMA2000 1x, оскільки обидві мережі використовують один і той самий AAA-сервер. Отже, це рішення не буде по-справжньому ефективним. Його слід розглядати тільки як перехідне, навіть якщо в найближчому майбутньому з’являться дворежимні термінали.

Переваги «тісного» з’єднання:

  • рішення з «тісним» з’єднанням відповідає стандартам CDMA2000. Мережі WLAN і CDMA2000 1x мають близькі архітектури і зрозумілі топології.
  • уніфіковані сервери доступу забезпечують доступ користувачам як мереж WLAN, так і мереж CDMA2000 1x, що дозволяє дуже зручно надавати їм послуги пакетної передачі даних обох мереж;
  • швидкий хендовер між мережами для користувачів терміналів;
  • низькі експлуатаційні витрати й легкість обслуговування. Для всіх зон обслуговування потрібно всього один шлюз точок доступу (APGW). При цьому згадана вище проблема незбалансованості навантаження мережі ніколи не виникає, а обладнання доступу використовується досить ефективно;
  • для об’єднання вузлів PDSN з різними функціями доступу використовується стандартний R-P-інтерфейс. Вузли PDSN, що не мають доступу до мережі WLAN, призначені для користувачів терміналів CDMA2000 1x, а вузли PDSN, які здатні працювати з обома типами доступу (тобто GDSN), можуть одночасно обслуговувати як користувачів мережі WLAN, так і дворежимних користувачів (WLAN і CDMA2000 1x). Тому вузли PDSN з різними функціями можуть співіснувати в одній мережі.

Недоліки «тісного» з’єднання:

  • для того щоб існуючі вузли PDSN могли підтримувати послуги WLAN, їхнє програмне забезпечення необхідно істотно модернізувати;
  • реалізація системи з «тісним» з’єднанням складніше реалізації системи з «слабким» з’єднанням, у більшості випадків може знадобитися модернізація мережних пристроїв.

Співіснування вузлів PDSN і GDSN. Мережа WLAN діє як додатковий метод доступу до мережі CDMA2000 1x, що, як правило, розгортається раніше мережі WLAN, і питання про спосіб інтеграції мереж при цьому зазвичай не розглядається. Тому рішення, що забезпечує співіснування вузлів PDSN і PDSN-W, виявляється єдиним шляхом збереження колишніх інвестицій операторів. Стосовно співіснування вузлів PDSN і GDSN при проектуванні мережі WLAN необхідно враховувати такі міркування:

  1. Створені раніше вузли PDSN зможуть і далі обслуговувати тільки абонентів мереж CDMA 2000 1x.
  2. Вузли GDSN можуть обслуговувати як користувачів мереж WLAN, так і користувачів дворежимних систем (WLAN плюс CDMA2000 1x).
  3. Шлюзи доступу мереж WLAN і CDMA2000 1x необхідно інтегрувати. Це не тільки забезпечить користувачам хендовер під час передачі пакетних даних, але й можливість розширення мереж CDMA 2000 1x у майбутньому.
  4. При проектуванні мережі WLAN як додаткової до мережі CDMA 2000 1x необхідно враховувати вимоги користувачів мережі WLAN.

Для того щоб забезпечити безпечне співіснування вузлів GDSN і PDSN і запобігти перешкодам роботі системи CDMA2000 1x через розгортання мережі WLAN, можна використати систему сигналізації стандартного R-P-інтерфейсу для допомоги абонентам у здійсненні «інтелектуального» вибору між вузлами GDSN і PDSN. У мережі, де вузли GDSN і PDSN співіснують, дуже важливу роль також відіграє система попереднього вибору типу доступу (Access Pre-select Machіne, APM). APM — це програма, що працює в кожному вузлі PDSN. Остаточний вибір сервера доступу для користувача й мережі WLAN, і мережі CDMA 2000 1x завжди здійснює APM. Для абонентів мережі WLAN вона обирає вузол GDSN, що може підтримувати WLAN-доступ; для користувачів тільки мережі CDMA 2000 1x вона обирає вузол PDSN, а для дворежимних абонентів — GDSN.