Wireless networks - WAN

Определение:

WWAN (англ. Wireless Wide Area Network) — разновидность беспроводных компьютерных сетей, главной особенностью которой является широкая зона охвата.

Особенности WWAN, сравнение с WLAN

Основным различием между WWAN и WLAN является их зона охвата. В случае с WLAN это обычно небольшая площадь (дом, офис). Зона охвата WWAN же достигает гораздо больших размеров - район, город.

Из-за разницы в зоне охвата, WWAN не может использовать те же технологии, что и WLAN. Технологии WLAN имеют гораздо меньшую дальность действия, поэтому для того, чтобы покрыть большую площадь, потребуется много узлов. Вместо этого, WWAN использует технологии мобильных сетей, которые позволяют покрыть большие площади.

С точки зрения производительности, WLAN имеет значительное преимущество над WWAN. Из-за меньшей площади, которую она охватывает и меньшего числа клиентов, которое она обслуживает, WLAN может уделять больше внимания оптимизации скорости и производительности.

Используемые технологии

Как уже было сказано, WWAN использует беспроводные технологии сотовой связи. Вот некоторые из них:

GSM

Определение:

GSM (англ. Global System for Mobile Communications) — стандарт сотовой связи второго поколения.

Структура сети

Сеть GSM делится на 2 системы. Каждая из этих систем включает в себя ряд функциональных устройств, которые, в свою очередь являются компонентами сети мобильной радиосвязи.

Система коммутации – Network Switching System (NSS)

Система NSS выполняет функции обслуживания вызовов и установления соединений, а также отвечает за реализацию всех назначенных абоненту услуг. NSS включает в себя следующие функциональные устройства:

• Центр коммутации мобильной связи (MSC) - является главным элементом системы GSM, он осуществляет контроль за BTS и BSC, расположенные в его зоне обслуживания. Основная функция MSC заключается в установлении соединения между абонентами сети. Через него также осуществляется выход на другие сети связи: стационарную телефонную сеть, сети междугородной связи, другие сотовые сети.

• Домашний регистр местоположения (HLR) - содержит информацию об абонентах, которые приписаны к данному MSC. В нем хранится информация о подключенных услугах, о его состоянии (включен, выключен, активное соединение), местоположении абонента и некоторая другая информация. Информация о каждом абоненте храниться лишь в одном HLR.

• Визитный регистр местоположения (VLR) - в нем хранится информация об активных абонентах, которые находятся в зоне обслуживания данного MSC. В него занесены данные и о домашних абонентах, приписанных к данному MSC и о так называемых роумерах – абонентах, для которых данный MSC гостевой. Это могут быть абоненты других операторов связи, либо абоненты того же оператора, но из других регионов. В VLR информация поступает из HLR.

• Центр аутентификации (AUC) - предназначен для аутентификации абонентов. Эта процедура предназначена для предотвращения несанкционированного доступа в сеть. Каждый раз, когда абонент включает свой телефон, совершает голосовой вызов, отправляет SMS и т.п. сеть предлагает пройти процедуру аутентификации. Ее осуществляет MSC на основании данных полученных из AUC и от MS.

• Регистр идентификация абонентского оборудования (EIR) – это база данных, содержащая информацию о идентификационных номерах мобильных телефонов GSM. Данная информация необходима для осуществления блокировки краденых трубок. EIR не является обязательным элементом сети. В мире существует лишь несколько операторов, которые внедрили его в своей сети.

Система базовых станций - Base Station System (BSS)

Система ВSS отвечает за все функции, относящиеся к радиоинтерфейсу. Эта система включает в себя следующие функциональные блоки:

• Контроллер базовых станций (BSC) - BSC управляет всеми функциями, относящимися к работе радиоканалов в сети GSМ. Это коммутатор большой емкости, который обеспечивает такие функции, как хэндовер MS, назначение радиоканалов и сбор данных о конфигурации сот. Каждый MSC может управлять несколькими BSC.

• Базовая станция (BTS) - BTS управляет радиоинтерфейсом с MS. BTS включает в себя такое радиооборудование, как трансиверы (приемо-передатчики) и антенны, которые необходимы для обслуживание каждой соты в сети.

Элементы сети относящиеся к пакетной передаче данных

• Узел обслуживания абонентов GPRS (SGSN) - Пакетные данные в отличии от голосового трафика передаются от подсистемы базовых станций не в сторону MSC, а в сторону SGSN. Этот элемент представляет собой маршрутизатор с раширенными функциями. На него возложены функции установления сессии пакетной передачи данных, маршрутизации пакетов, начисления платы за предоставленные услуги.

• Шлюзовой узел GPRS (GGSN) - GGSN представляет собой шлюз сети. Если пакеты маршрутизируются за пределы сети оператора, то они попадают именно в GGSN. Этот элемент часто конструктивно объединяется вместе с SGSN в одном устройстве.

UMTS

Определение:

UMTS (англ. Universal Mobile Telecommunications System) — стандарт сотовой связи третьего поколения.

Стандарты третьего поколения пришли на смену стандартам 2G. В первую очередь их появление обусловлено возросшими потребностями абонентов в скорости передачи данных. Скорость передачи данных для сетей UMTS может достигать 2Мбит/сек. Благодаря технологии HSDPA-High Speed Downlink Packet Access (3.5G), которая была внедрена в 2006 году максимальная скорость возрасла до 14 Мбит/сек.

Рассмотрим структуру системы UMTS и ее основные отличия от стандарта второго поколения GSM.

Структура сети

Подсистема коммутации

В первых релизах стандарта UMTS (R99, R4) подсистема коммутации не отличалась по своей структуре от той же подсистемы сетей второго поколения. В нее входили MSC – Mobile Switching Centre, который выполнял функции коммутации, установления соединения, тарификации и др., а также ряд регистров HLR, VLR, AUC, которые предназначены для хранения абонентских данных. В более поздних релизах (R5, R6, R7,R8) функции MSC были разделены между двумя устройствами: MSC-Server и MGW (Media gateway). MSC-Server отвечает за установление соединений, тарификацию, выполняет некоторые функции аутентификации. MGW представляет собой коммутационное поле, подчиненное MSC-Server.

Подсистема базовых станций

В сети UMTS по сравнению с сетью GSM наибольшие изменения претерпела подсистема базовых станций. Отмеченные выше преимущества достигаются в первую очередь за счет новой технологии передачи информации между базовой станцией и телефоном абонента.

RNC (англ. Radio Network Controller) – контроллер сети радиодоступа системы UMTS. Он является центральным элементом подсистемы базовых станций и выполняет большую часть функций: контроль радиоресурсов, шифрование, установление соединений через подсистему базовых станций, распределение ресурсов между абонентами и др. В сети UMTS контроллер выполняет гораздо больше функций нежели в системах сотовой связи второго поколения.

NodeB – базовая станция системы сотовой связи стандарта UMTS. Основной функцией NodeB является преобразование сигнала, полученного от RNC в широкополосный радиосигнал, передаваемый к телефону. Базовая станция не принимает решений о выделении ресурсов, об изменении скорости к абоненту, а лишь служит мостом между контроллером и оборудованием абонента, и она полностью подчинена RNC.

Оборудование абонента получило название UE (англ. User Equipment). Тем самым подчеркивается, что в отличии от предшествующих стандартов в UMTS может быть не только обычный телефон, но и смартфон, ноутбук, стационарный компьютер и т.п.

Пакетные данные в сети UMTS передаются от MGW к известному нам по системе GSM элементу SGSN, после чего через GGSN поступают к другим внешним сетям передачи данных, например Internet. Как правило, SGSN и GGSN сети GSM применяются для тех же целей и в сети UMTS. Производится только коррекция программного обеспечения данных элементов.