Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Безпровідна АТМ.
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
Не вказано
Факультет:
Не вказано
Кафедра:
Не вказано
Інформація про роботу
Рік:
2024
Тип роботи:
Курсова робота
Предмет:
Технології мобільного зв'язку
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
Безпровідна АТМ
Технологія безпровідного асинхронного режиму передачі (Wireless ATM) – це не тільки технологія передачі, подібно АТМ для стаціонарних мереж, але і також спроба специфікувати систему звязку повністю. Якщо багато аспектів систем беруть свій початок в сфері системи звязку, то більшість аспектів WATM прийшли із телекомунікаційної індустрії. Цю специфічну ситуацію можна зрівнювати з випадком конкуренції і злиття ідей TCP/IP і ATM.
1. Мотиви розробки WATM
Існує декілька причин, привівших до розробки WATM:
- основною причиною розробки WATM являється необхідність прямої інтеграції безпровідних терміналів в мережу ATM. Ця інтеграція являється основною вимогою для підтримання інтегрованих служб і різних типів потоків інформації, подібних підтримуваних технологією ATM в стаціонарних мережах.
- мережа АТМ добре масштабується від локальних до глобальних, а мобільність потрібна як в локальних, так і в глобальних мережах. Таким чином, потрібна стратегія розширення ATM на безпровідний доступ в локальній і глобальній конфігураціях.
- для успішного розвитку, технологія ATM повинна розширюватися на безпровідний звязок. В інакшому випадку вона не зможе застосовуватися в швидкорозвивающій області мобільного звязку.
- технологія WATM може забезпечувати якість обслуговування (quality of service - QoS) для адекватної підтримки потоків мультимедійних даних. Багато інші безпровідні технології (наприклад, мережі ІЕЕЕ 802.11) звичайно тільки пропонують служби без зобовязань або декілька розширені срокові служби. Однак, ці служби не забезпечують таку кількість параметрів QoS, які дають мережі АТМ.
- для поставників телекомунікаційних послуг дійсним вважається, що злиття технологій безпровідного мобільного звязку і АТМ дасть безпровідну АТМ. В такому контексті одною із цілею являється пряма інтеграція мобільності в мережу B-ISDN, яка вже використовує АТМ в якості технології передачі.
При розгляді всіх цих аспектів АТМ стає ясно, що ця система буде більш складною, ніж більшість інших безпровідних систем. В цей час як, наприклад, ІЕЕЕ 802.11 охоплює тільки методи доступа до локальних областей, Bluetooth нарощує пікомережі, а Mobile IP працює тільки на мережному рівні, WATM – це спроба побудувати комплексну систему, охоплюючи фізичний рівень, доступ до середовища, маршрутизацію, інтеграцію в стаціонарну мережу АТМ, інтеграцію служб в B-ISDN і т. д.
2. Робоча група безпровідної АТМ
Для розробки описаної доволі складної системи форум ATM Forum в 1996 році сформував робочу групу безпровідної АТМ (Wirelles ATM Working Group). Ця група занімається розробкою набору специфікацій, які розповсюдять використання технології АТМ на безпровідні мережі. Безпровідні мережі можуть охоплювати багато різних сценаріїв роботи з мережею, таких як приватний і загальний, локальний і глобальний, мобільний і безпровідний доступ.
Основна мета цієї робочої групи – забезпечити сумісність всіх нових винаходів з існуючими стандартами форума ATM Forum. Таким чином, стає можливим удосконалення існуючих мереж АТМ, тобто, комутаторів АТМ і кінцевих систем АТМ, з допомогою визначених функцій, дозволяючи, якщо це потрідно, підтримувати мобільність і радіозвязок з абонентами. В такому контексті було визначено дві основних групи відкритих питань: з одної сторони, це розширення, яке потрібне “стаціонарній” АТМ для підтримки мобільності, з другої сторони, це всі протоколи і механізми, звязані з радіозвязком між абонентами.
Для мобільної АТМ необхідно розглянути наступні додаткові розширення системи АТМ:
- Керування локалізацією. Подібно іншим сотовим мережам, мережі WATM повинні бути в стані визначити місцезнаходження безпровідного термінала або мобільного користувача, тобто найти текучу точку доступа термінала до мережі.
- Мобільна маршрутизація. Навіть якщо системі відоме місцезнаходження термінала, вона все ще повинна маршрутувати транспортний потік по мережі до точки доступа, в даний момент відповідаючи за безпровідний термінал. Всякий раз, коли користувач переміщується в нову точку доступа, система повинна змінии маршрут транспортного потоку.
- Передача сигналів з переключенням. Мережа повинна представити механізм пошуку нових точок доступа, дозволяти встановлення нових зєднань між проміжними системами і сигналізувати про дійсні зміни точки доступа.
- Керування QoS і інформаційним обміном. На відміну від безпровідних мереж, пропонуючих тільки інформаційний обмін без зобовязань, і сотових мереж, пропонуючих тільки декілька різних типів транспортного потоку, WATM повинна запропонувати велику кількість параметрів QoS. Для експлуатації цих параметрів всі дії, такі як зміна маршрута, переключення, повинні бути керованими. Крім цього, мережа повинна звертати увагу на вхідний транспортний потік аналогічно тому, як це проходить в існуючих на даний момент АТМ.
Для забезпечення безпровідного доступа робоча група в настоящий час розглядає нижчеперелічувані питання, звязані з рівнем радіодоступа.
- Керування ресурсами радіозвязку. Як і для інших безпровідних мереж, в даному випадку повинні бути визначені радіочастоти, схеми модуляції, антени, канальне кодування і т. д.
- Безпровідний доступ до середовища. Можливі різні схеми доступа до середовища, кожна із яких має свої специфічні сильні і слабкі сторони, наприклад, для мультимедійних і голосових застосувань. Можна представити різні схеми централізованого або розподіленого доступа, працююючих в комірках АТМ.
- Безпровідне керування каналом передачі даних. Рівень керування каналом передачі даних може запропонувати стисненя заголовка для комірки АТМ, який представляє собою майже 10% (5 байт) службової затримки для комірки 53 байт. Крім цього, цей рівень може для покращення надійності застосовувати схеми ARQ або FEC.
- Питання переключення. В час переключення комірки можуть не тільки губитися, но і розміщуватися в неправильному порядку. Таким чином, комірки повинні бути зібрані в нову послідовність і, якщо потрібно, повинні бути повторно передані втрачені комірки.
3. Служби WATM
В наступний розділ включені декілька пркладів сценаріїв, в яких може використовуватися технологія WATM. Ці приклади показують, що принцип роботи WATM – це не просто представлення безпровідного доступа або конструювання безпровідної ЛВС. Пропоновані служби охоплюють багато аспектів сучасної безпровідного і мобільного звязку.
Сиситеми WATM призначені для передачі голоса, класичних даних, відеоданих, мультимедійних даних, коротких повідомлень і т. д. Можна визначити декілька сценаріїв служб, подібних перерахованим нижче.
- Офісні середовища. Цей варіант включає в себе всі типи розширень існуючих стаціонарних мереж, пропонуючи широкий діапазон доступа до Internet, проведення мультимедійних конференцій, доступ до мультимедійних баз даних в реальному часі і дистанційне керування. Використовуючи технологію WATM, офіс може фактично розширюватися на реальне місцезнаходження його співробітників.
- Університети, школи, центри навчання. В цьому сценарію акцент робиться на дистанційному навчанні, безпровідному і мобільному доступу до баз даних, доступу до Internet або навчання в сфері мобільної обробки мультимедійних даних.
- Промисловість. WATM може заропонувати розширення Intranet, підтримуючи зєднання з базами даних, інформаційний пошук, спостереження, а також передачу даних в реальному часі і керування підприємством.
- Лікарні. Завдяки якості обслуговування при передачі даних технологія WATM – це перший кандидат на створення надійних мобільних і безпровідних мереж з високою пропускною здатністю. В число практичних прикладів може входити передача медицинських зображень, дистанційний доступ до регістраційних документів пацієнтів, дистанційне керування за пацієнтами, дистанційна діагностика на дому або в машині швидкої допомоги, а також телемедецину.
- Домашнє середовище. Багато домашніх електронних пристроїв можна звязати, використовуючи технологію WATM. Тут WATM дозволяє створити різні безпровідні зєднання, наприклад, звязати персональний інформаційний пристрій з телевізором.
- Обєднані в мережу транспортні пристрої. Всі транспортні пристрої, використані для транспортування людей або речей, в майбутньому будуть мати доступ до мережі і складатимуть локальні мережі. Якщо в даний час транспортні пристрої, такі як грузовики, літаки, автобуси або автомобілі, мають дуже обмежені можливості звязку, технологія WATM могла б запропонувати їм високоякісний доступ до Internet, базам даних компаній, дати можливість проведення мультимедійних конференцій і т. д. Існує і друге застосування WATM – рівні локальних мереж транспортних пристроїв визначеної області з зростаючою важливістю, призначені, наприклад, для запобігання аварій або збільшення пропускної здатності доріг шляхом формування на дорозі поїзда із автомобілів або грузовиків з дуже малою безпечною відстаню між окремими транспортними засобами.
Мобільність в середині мережі АТМ буде забезпечуватися службою АТМ з підтримкою мобільності (AMES). AMES буде сприяти використанню цих мереж АТМ різним обладнанням і застосуванням, потребуючим мобільності. Безпровідне обладнання повинне отримувати від мережі рівноцінне обслуговування. AMES включає розширення, необхідне для підтримки мобільності терміналів домашнього і промислового використання. Користувачі можуть переставляти пристрої, не втрачаючи доступ до мережі АТМ і зберігаючи гарантовану якість обслуговування.
Крім цого, WATM буде пропонувати службу доступа для персональних сотових систем (PCS). Персональні сотові системи, такі як GSM, IS-95, UMTS і т. д., можуть використовувати можливості підтримки мобільності стаціонарної мережі АТМ для маршрутизації потока інформації до відповідного контролера базової станції. Загальними службами для користувачів може бути служба мультимедійної телефонії, симетрична служба, пропонуюча передачу мови і відеозображення при низькій швидкості передачі даних з середньою мобільністю, а також асиметрична служба передачі даних в режимі передачі часу, наприклад, перегляд Web-ресурсів, використання електронної пошти і загрузка файлів. Приватні служби можуть включати мультимедійний безпровідний телефон з більш високою якістю, ніж загальні версії. Крім цього, на території навчальних закладів можуть розгортатися спеціальні приватні служби по передачі даних.
Інша сфера послуг представляється супутниковими службами АТМ (SATM). В майбутньому супутники будуть пропонувати велику кількість різноманітних телевізійних послуг, мультимедійних служб, служб інтерактивного відео, Internet та телефонію. Основною перевагою в даному контексті являється повсюдне покриття глобальною мережею в віддалених сільських і міських районах. Супутники можуть використовуватися безпосередньо, наприклад, звязок мобільного телефона або термінала з антеною, які дають користувачеві можливість безпосереднього доступа до мережі АТМ. Крім цього, вся мережа може бути звязана з супутником через мобільний комутатор (служба стаціонарного доступу). Наприклад, всі компютери в віддалених школах можуть бути звязані з комутатором, який звязується з супутником. Два морських судна можуть нести мережі АТМ і використовувати пряму інтеграцію своєї бортової мережі АТМ з глобальною мережею АТМ (служба на мобільній платформі).
4. Еталонна модель
По порівнянню із стаціонарною АТМ, безпровідна АТМ представляє декілька додаткових функцій. Нижче представлені приклади еталонних моделей, які ілюструють інтеграцію безпровідних компонентів, точок доступа і розширень для підтримання мобільності в архітектурі АТМ.
4.1. Приклади конфігуріцій
WATM підтримує різні типи безпровідного доступа, такі як безпровідна місцева лінія звязку або безпровідні мобільні кінцеві користувачі. Оскільки головна увага акцентується на мобільному звязку, то нижче розглядаються тільки протоколи і архітектури, підтримуючі мобільність і безпровідний доступ.
На рис. 1.1 показана спрощена еталонна модель мережі АТМ, підтримуючи мобільність і безпровідний доступ. Безпровідні мобільні термінали АТМ (WMT) володіють каналами радіозвязку з радіотрансиверами (RT). Ці радіотрансивери звязані з точкою доступа (АР) провідним чином. Одна точка доступа може контролювати декілька радіотрансиверів, вона реалізовує всі функції радіодоступа і таким чином забезпечує керування радіоресурсами, доступом до радіосередовища і виконує інші специфічні функції радіозвязку. Між АР і WMT проходить передача інформації, звязана з радіодоступом. Декілька точок доступа звязані з комутатором АТМ (обєктом), підтримуючи мобільність кінцевого користувача (EMAS-E). Обєкти EMAS-E на рівні АТМ обмінюються повідомленнями з терміналами WMT і пропонують додаткові функції, звязані з мобільністю, як описано внаступних розділах. В архітектурі WАTМ розділена передача радіосигналів між точкою доступа і WMT і передача сигналів АТМ між EMAS-E і WMT. Щоб зкоординувати ці два рівня передачі сигналів використовується протокол керування точкою доступа (access point control protocol - APCP). Протокол APCP інтегрований в доповнення до протоколу UNI з підтримкою мобільності (UNI+М). Обєкти EMAS-E спілкуються з іншим комутатором АТМ, підтримуючи мобільність кінцевого користувача (EMAS-N).
WMT
WMT
RT
RT
RT
AP
AP
EMAS-E
EMAS-N
EMAS-N
Рис. 1.1. Приклад еталонної моделі безпровідного доступа
Еталонна модель, показана на рис. 1.1 – це тільки одне із можливих рішень. Функції точки доступа також можуть бути інотегровані в EMAS-E. Цікаво відмітити, що в сценарії безпровідного доступа точка доступа виступає як віртуальний мультиплексор для потоків даних АТМ. Точка доступа отримує комірки АТМ і ущільнює їх в вихідний канал звязку.
Приведена тут еталонна модель подібна тій яка використовується в мережі GSM. Радіотрансивери аналогічні базовій трансиверній станції (BTS), точки доступа реалізують функції, подібні функціям контролерів базовим станціям (BSC), і накінець EMAS-E працює подібно контролеру мобільного комутатора (MSC).
WАTМ не обмежується базовим сценарієм, показаним на рис.1.1. Інші сценарії включають безпровідні епізодичні мережі, мобільні комутатори або стаціонарний безпровідний доступ до місцевих ліній звязку.
4.2. Загальна еталонна модель
Нижче представлені приклади робочої групи WАTМ і текучі проекти стеків протоколів безпровідної АТМ. Вони ілюструють зміни, які необхідно внести в стаціонарну мережу АТМ, щоб зробити її придатною для мобільного використання з підтримкою безпровідного доступа.
Для безпровідного доступа, мобільного доступа і, як показано на рис. 1.2, безпровідного мобільного доступа до мережі АТМ існує декілька еталонних моделей. Термінали мобільної АТМ (mobile ATM – MATM) для отримання безпровідного доступа до точки доступа WАTМ використовують термінальний адаптер WАTМ. Термінали МАТМ можуть представлятися, наприклад, портативними компютерами, використовуючими адаптер АТМ для безпровідного доступа плюс програмне забезпечення для мобільності. Термінальний адаптер WАТМ може представляти безпровідний доступ, тобто він включає в себе трансивер і інше потрібне обладнання, але він не підтримує мобільності. Точка доступа з радіотрансиверами звязана з комутатором АТМ (обєктом) з підтримкою мобільності (EMAS-E), який, в свою чергу звязується з мережею АТМ з комутаторами (мережами) з підтримкою мобільності (EMAS-N), і іншими стандартними комутаторами АТМ. Накінець, партнером по звязку може стати провідна, не підтримуюча мобільність, кінцева система АТМ.
Радіосегмент простягається від термінала і термінального адаптера до точки доступа, тоді як стаціонарний сегмент мережі простягається від точки доступа до стаціонарної кінцевої системи. Крім цього, стаціонарна мережа з підтримкою мобільності може відрізнятися від стандартної мережі АТМ з непридатними під мобільність комутаторами і кінцевими системами.
Сегмент радозвязку Сегмент стаціонарної мережі
Термінал
МАТМ
Терміналь-ний адаптер
WАТМ
Точка доступа WАТМ
EMAS-E
EMAS-N
Комута-тор АТМ
Стаціона-рна кінцева система
Рис. 1.2. Приклад загальної етлонної моделі WАTМ.
АТМ відокремлює користувача від рівня керування, що відображене на протокольних рівнях еталонної моделі (див. рис. 1.3 і рис. 1.4). Мобільний і безпровідний доступ незначно впливає на користувацький рівень. Оскільки користувацькі процеси не повинні помічати безпровідний доступ, вищі протокольні рівні залишаються однаковими як для безпровідної, так і для провідної передачі. Передача даних по радіоканалу, однак, може повністю відрізнятися від провідної передачі даних. Рівень радіодоступа (RAL) може виконувати стиснення заголовка для збільшення ефективності, використовувати схему FEC для збільшення надійності або вводити нову керуючу інформацію в заголовок комірки АТМ. Рівень RAL включає рівні LLC, MAC і фізичний. В цей же час, з користувацької сторони термінального адаптера і з мережної сторони точки доступа не видно ніяких відмінностей від звичайного потока комірок АТМ.
Користу-вацький процес
AAL
ATM
PHY
ATM
PHY
RAL
ATM
RAL
PHY
ATM
PHY
PHY
ATM
PHY
PHY
Користу-вацький процес
AAL
ATM
PHY
Термінал Термінальний Точка досупа EMAS-E Комутатор Термінал
МАТМ адаптер WATM WATM (EMAS-N) АТМ АТМ
Рис. 1.3. Протокольні рівні користувацької площини в еталонній моделі WATM
Якщо на користувацькій площині потрібно не дуже багато нових властивостей, площина керування, навпаки, інтегрує багато нових функцій в різні обєкти мережі; як показано на рис. 1.4. МАТМ потрібні додаткові функції передачі сигналів для інтерфейса “користувач-мережа” (user-to-network interface – UNI) для підтримки мобільності. Результуючий інтерфейс, пропонуючий всі традиційні функції UNI і підтримуючі нові, позначається UNI+М. Для керування радіотрансиверами в термінальний адаптер і точку доступа потрібно всадити додаткові функції (W-CTRL). Ці функції можуть контролювати інтенсивність сигнала або інші специфічні для радіопередачі параметри.
Для обміну керуючою інформацією між точкою доступа і EMAS-E необхідна реалізація АРСР. АРСР використовується тільки для інформації звязаною з точкою доступа, а не для яких-небудь інших даних, звязаних з АТМ. Точка доступа не проводить комутації, так що площина управління EMAS-E реалізовує доповнення до інтерфейса UNI+M термінала і АРСР точки доступа. Крім цього, вона містить міжмережевий інтерфейс NNI з функціями підтримки мобільності (NNI+М). Наступний комутатор EMAS-N підтримує мобільність з NNI+М, але в нього не має звязку з точками доступа. Ці комутатори можуть також звязуватись із стандартними комутаторами АТМ.
SIG,
UNI+M
SAAL
ATM
PHY
ATM
PHY
RAL
ATM
RAL
PHY
ATM
PHY
PHY
ATM
PHY
PHY
SIG,
UNI
SAAL
ATM
PHY
W
-
C
T
R
L
W
-
C
T
R
L
SAAL
APCP
SAAL
SAAL
SIG,
NNI,
UNI
SIG, APCP,
NNI+M,
UNI+M
Термінал Термінальний Точка досупа EMAS-E Комутатор Термінал
МАТМ адаптер WATM WATM (EMAS-N) АТМ АТМ
Рис. 1.4. Протокольні рівні площини керування в еталонній моделі WATM
Важливо відмітити, що ще не ясно, як багато потрібно знати стаціонарній кінцевій системі про мобільність. Однак, в мережі будуть функції, дозволяючі звязок між існуючими кінцевими системами АТМ і мобільними терміналами.
5. Функції
Для підтримки мобільності, безпровідного доступа, безпеки і т. д., як з користувацької, так і з мережної сторони необхідно багато додаткових функцій. Приклади таких функцій наводяться в наступних розділах. Потрібно відмітити, що деякі із представлених прикладів ще тільки обговорюються, і що цей список далеко не повний. На рис. 1.5 представлений огляд функцій і їх логічні взаємозвязки. Модуль ідентифікації користувача (UIM) являється частиною безпровідного мобільного термінала (WTM). Радіоканал WTM звязується з точкою доступа (access point – AP), яка звязана з комутатором АТМ, підтримуючи мобільність кінцевого користувача на границі стаціонарної мережі (EMAS-E).
5.1. Функції безпровідного мобільного термінала
Для підтримки адміністрування, служб передачі даних, аутентифікації і т. д. були визначені наступні функції (індекс Т вказує на те, що вони відносятся до термінала).
- Функції керування мобільністю (MMFТ). Використовуються для аналізу і спостереження за мережею, ініціалізації обновлення інформації про розміщення і вибірного відгука.
- Функції керування викликами і зєднаннями (CCFТ). Подібно стаціонарним мережам ця функція керує настройкою виклика і розєднання. Таким чином, вона також включає в себе керування доступом, керування зєднанням і запити, звязані з QoS. Функція CCFТ також використовує і модифікує зєднання АТМ в АТМСТ.
UIM
IMFТ
WMT
AP
EMAS-E
MTSA
CCFТ
MMFТ
ACFТ
RRCТ
ATMCТ
RTRТ
ACF
RRC
APCF
ATMC
RTR
CCF
MMF
APCF
NSA
SCF
ATMC
Рис. 1.5. Функції і взаємозвязки, необхідні для підтримки мобільності
- Функція керування тотожністю (IMFТ). Подібно функціям тотожності абонента і обладнання мобільних терміналів GSM, користувачу мобільних терміналів АТМ потрібні функції для зберігання інформації, повязаної з ідентифікацією і безпекою.
- Агент безпеки мобільного термінала (MTSA). Самому терміналу (в цілях безпеки) можуть знадобитися додаткові функції, незалежні від користувача і інформації, збережені в UIM. Ця функція може допомогти аутентифікувати термінал і апаратне обладнання, яке не обовязково звязане з визначеним користувачем.
Для керуванням безпровідним радіодоступом необхідні додаткові функції.
- Радіопередача і прийом (RTRТ). Це основна функція, роблячи можливим відправку і прийом даних. RTRТ включає в себе рівні керування логічним каналом (logical link control – LLC), управління доступом до середовища (medium access control – MAC) і фізичний (PHY) рівень. В число включених механізмів входить захист від помилок з ціллю покращення якості передачі, ущільнення і розщільнення, шифрування і дешифрування. Фізичний рівень керує модуляцією, скремблюванням, режимами роботи і іншими функціями, повязаними з радіоканалом.
- Котроль радіоресурсів (RRCТ). Ресурси радозвязку повинні контролюватися, тобто вибиратися, звільнятися, резервуватися, як визначено площиною керуванням. Крім цього, RRCТ може ініціювати переключення, спостерігати за радіозвязком з абонентами і аналізувати її.
- Функція керування асоціаціями (ACFТ). Ця функція відповідає за зєднання бепровідного термінала з його точкою доступа. Вона включає в себе встановлення і звільнення асоціації, підтримку переключення всередині точки доступа, перехід в економічний режим живлення і переключення радіосигнала.
- Функція зєднання АТМ (АТМCТ). Ця функція відповідає за зєднання АТМ, тобто настройку, розрив і модифікацію зєднання, а також представляє службу-носій для площини керування і користувацької площини. Ця функція керує елементами зєднання АТМ, представляє стандартні служби АТМ, тобто постійну швидкість передачі (constant bitrate – CBR), змінну швидкість передачі в реальному часі (real- time variable bitrate – VBR), змінну швидкість передачі не в реальному часі (non real- time variable bitrate – VBR), доступну швидкість передачі (available bitrate – ABR) і не уточнену швидкість передачі (unspecified bitrate – UBR).
5.2. Функції мережі
Мережева сторона реалізує доповненя функцій термінала і деякі додаткові механізми, призначені для мережної інтеграції і адміністрування. Управління службами і зєднаннями підтримується перерахованими нижче функціями.
- Функція керування точкою доступа (APCF). Реалізована в точці доступа і в обєкті EMAS-E, ця функція використовується для вибіркового доступа, переключення, управління точкою доступа і повідомленням про умови звязку і завантаженості лінії звяку.
- Функція керування викликами і зєднаннями (CCF). Для встановлення зєднання з якою-небудь іншою системою CCF встановлює, підтримує і розриває зєднання. Крім цього, вона здійснює керування включенням в зєднання, що необхідно в мережах АТМ, і запитує мережні і радіоресурси.
- Агент безпеки мережі (NSA). Він важливий для мереж з безпровідним доступом, оскільки забезпечує керування безпровідними терміналами. Таким чином, ця функція керує тотожністю, аутентифікує абонентів, контролює конфіденційність і шифрує дані.
- Функція керування службами (SCF). Ця функція високого рівня підтримує зберігання профілей служб і доступ до них, також вона забезпечує провірку узгодженості цих профілів. Ця функція має найвищий рівень в середовищі всього керування службами.
- Функція керування мобільністю (MMF). Накінець, MMF – це функція, яка підтримує мобільність із сторони мережі, подібно керуванню розміщеням, переключеню, запамятовуваню даних про розположеня і особу абонента. Крім цього, вона контролює вибірний доступ, маршрутизацію і обновлення місцезнаходження.
Подібно безпровідним терміналам, із сторони мережі також потрібні функції, забезпечуючі управління радіопередачею і доступ до середовища. Ці функції перераховуються нижче.
- Функція управління асоціаціями (ACF). Ця функція керує встановленням і розривом звязку між мобільним терміналом і точкою доступа. Вона включає в себе вибірковий доступ, прийнятя рішення про переключення і його реалізацію, спостереження за каналом звязку і його аналіз. Крім цього, вона ретранслює системну інформацію і підтримує режим енергозбереження.
- Функція управління радіоресурсами (RRC). RRC реалізує основне управління радіоресурсами, сумісно використовуваними багатьма безпровідними терміналами. Вона керує каналами радіозвязку, аналізує конфігурацію середовища мобільного радіозвязку і може ініціалізувати переключення при зміні умов передачі.
- Функція радіопередачі і прийому (RTR). Функція RTR із сторони мережі також (як із сторони термінала) містить рівні LLC, MAC і фізичний. Основним додатковим механізмом для мережної сторони являється ущільнення комірок АТМ згідно контракту про інформаційний обмін і параметри QoS. Цей момент також являється одним із основних переваг мереж WATM від багатьох інших безпровідних мереж. WATM намагається підтримувати стільки ж параметрів інформаційного обміну, скільки підтримує АТМ.
- Функція зєднання АТМ (АТМС). Ця функція керує зєднаннями термінала. Додатково вона включає ущільнення потоків інформаційного обміну АТМ.
6. Рівень радіодоступа
На рис. 1.3 і 1.4 показані положення рівня радіодоступа (radio access layer – RAL) в еталонній моделі WATM. В наступних розділах перераховані вимоги до рівня RAL і приводиться приклад – стандарт ETSI BRAN (широкосмугова мережа радіодоступа).
6.1. Вимоги
Безпровідний доступ до WATM буде забезпечуватися рівнем радіозвязку RAL, розташованим під рівнями АТМ. Рівень RAL повинен працювати в частотному діапазоні 5ГГц і задовільняти вимогам, які перераховані нижче.
6.1.1. Фізичний рівень
Фізичний рівень повинен задавати частоти, ефективне багатократне викори-стання частоти, антени, потужність передавача, максимальний діапазон, характеристики комірки, несучі частоти, швидкість передачі символа, схему модуляції, канальне кодування і т. д. Крім цього, повинні бути визначені інтерфейси для потока даних і потока керуючою інформацією від пристроя радіозвязку і до цього пристроя. Нижче перераховані вимоги, визначені для фізичного рівня RAL.
- Частота появлення помилкових бітів (bit error rate – BER). Ця величина повинна бути менше 10-4 при доступності 99,5% в точці доступа до служби фізичного рівня.
- Розмір пакета. Фізичний рівень повинен ефективно підтримувати PDU одиничної комірки. Але, більш ефективним був би загальний випадок декількох комірок на PDU.
- Швидкість передачі даних. Для рівня АТМ над рівнем RAL повинна бути доступна швидкість 25 Мбіт/с.
- Максимальний діапазон. В залежності від місцевої конфігурації і середовища, повинне бути можливе охоплення 30-50 м всередині приміщення, а ззовні приміщення – 200-300 м.
- Виправлення помилок. Внаслідок великого ризику появи побутових помилок фізичний рівень повинен включати деякі механізми виправлення помилок.
- Потужність передачі. Звичайно потужність передачі обмежується місцевою конфігурацією. Вимоги фізичного рівня вимагають наявність, приміром, 100мВт EIRP.
6.1.2. Рівень управління доступом до середовища
Ріаень МАС повинен керувати одночасним доступом до середовища декількох безпровідних мобільних терміналів. Це включає визначення протокола МАС, формата PDU і алгоритма керування МАС. Крім цього, рівень МАС повинен підтримувати мобільність користувача і представляти інтерфейси до фізичного рівня і рівня управлінням логічним каналом. Були визначені наступні основні задачі.
- Логічні канали. Як показано на рис. 1.3, рівень МАС в рівні RAL звязує рівні АТМ точок доступа і безпровідний мобільний термінал. Таким чином, рівень МАС повинен також підтримувати логічні канали для віртуальних зєднань АТМ, кожний з яких звязаний з набором параметрів інформаційного обміну і QoS АТМ.
- Параметри QoS інформаційного обміну. Рівень МАС повинен підтримувати параметри QoS інформаційного обміну згідно специфікації АТМ ТМ 4.0. Скрізне QoS не повинне залежати від МАС, що являється одним із переваг АТМ перед іншими технологіями без зобовязень, такими як Mobile IP, в комбінації з мережею WLAN.
- Архітектура. В типовій архітектурі WАТМ використана інфраструктурна мережа (див. рис. 1.1). Підтримка цієї архітектури являється обовязковою для рівня МАС. Необовязковими вимогами являється підтримка епізодичних конфігурацій.
- Наданя послуг. Послуги, пропоновані рівнем МАС, повинні включати в себе наступні класи служб АТМ: CBR, VBR-rt, VBR-nrt, ABR i UBR з контролем QoS. Ефективність рівня МАС повинна перебільшувати 60-75% (останні дослідження показують, що можлива ефективність більше 90%). Максимальна підтримувана швидкість передачі даних рівна, по меншій мірі, 25Мбіт/с при довготривалій швидкості передачі даних 6Мбіт/с. МАС повинен також підтримувати низькі швидкості передачі даних, такі як 32кбіт/с CBR для телефонії.
6.1.3. Рівень управління логічним каналом
Рівень управління логічним каналом (logical link control – LLC), який розміщений між рівнями АТМ і МАС, повинен вирішувати специфічні проблеми в області безпровідної передачі і рахуватися з рівнем МАС для утворення рівня управління каналом передачі даних (data link control – DLC). Тут знову повинні бути визначені PDU протоколу LLC і особливо протокол LLC, що включає спеціальні заголовки безпровідної передачі для пакетів даних, керуючі повідомлення і, можливо, спеціальні функції для класів служб АТМ. Рівень LLC головним чином відповідає за захист від помилок, виявлення і виправлення помилок, використовуючи вибіркову повторну передачу і пряме виправлення помилок. Нижче перераховані основні вимоги до рівня LLC.
- Автоматичний запит повторної передачі (automatic repeat request – ARQ). Для рівня LLC обовязковою являється підтримка схеми ARQ. Однак необовязково для різних класів використовувати різні схеми ARQ. Крім цього, необовязково підтримувати малий розкид затримок в комірці (CDV) з використанням спеціальної схеми ARQ.
- Інші необовязкові властивості. LLC може представляти спеціальні механізми прямого виправлення помилок для підтримки класів служб реального часу. Крім цього, рівень збитковості і схема FEC можуть адаптуватися до вимог, визначених QoS. LLC може також представляти засоби підтримки переключення і збереження послідовності комірок при переключенні. В доповнення до цього, в LLC може реалізуватися аутентифікація, кодування і додаткові механізми безпеки.
6.2. BRAN
Широкосмугова мережа радіодоступу (broadband radio access network – BRAN), яка була стандартизована Європейським інститутом стандартів по телекомунікаціям (ETSI), являється можливим вибором RAL для WATM. Хоча мережа BRAN була стандартизована незалежно від WATM, вони обєднуються для зосередження спільних зусиль на одній цілі.
Причиною для розробки BRAN стала відміна державного регулювання і приватизації телекомунікаційного сектора в Європі. Багато нових надавачів послуг стикаються з проблемою отриманя доступу до споживачів, оскільки телефонна інфраструктура належить декільком великим компаніям. Однією із можливих технологій представлення доступа користувачів до мережі являється радіозвязок. Перевагою такого підходу є висока гнучкість і швидке всатновлення. Підтримуються різні типи інформаційного обміну, транспортний потік можна ущільнювати для збільшення ефективності, а зєднання може бути асиметричним. Крім цього, рідіодоступ допускає економічний ріст пропускної здатності доступа. Якщо потрібна велика пропускна здатність, легко можна встановити додатковий трансивер, в цей час як для провідних терміналів це включало б прокладку додаткової проводки. Основний ринок для BRAN включає в себе приватних споживачів, а також малі і середні компанії з Internet, проведення мультимедійних конференцій і віртуальні приватні мережі.
Стандартизація BRAN охоплює досить великі масштаби: мобільність в середині приміщення і на території навчальних закладів, швидкості передачі даних 25-155 Мбіт/с, радіус передачі в межах 50 м – 5 км. Роботи по стандартизації координуються з АТМ Forum, IETF, іншими групами із ETSI, ІЕЕЕ і т. д. Під загальним заголовком BRAN були спеціалізовані чотири різні типи мереж, які перераховані нижче.
- HIPERLAN1. Високошвидкісна лінія WATM підтримує мобільність при швидкостях передачі даних вище 20 Мбіт/с. Охоплюючий діапазон дорівнює 50м, зєднання багатоточкові з використанням епізодичних або інфраструктурних мереж.
- HIPERLAN2. Ця технологія може використовуватися для безпровідного доступу до мереж АТМ або ІР і підтримує швидкість до 25 Мбіт/с в багатоточковій конфігурації. Охоплюючий діапазон – 50м з підтримкою повільної (менше 10 м/с) мобільності.
- HIPERACCESS. Ця технологія може використовуватися для покриття “останьої милі” до споживача стаціонарного канала радіозвязку. Таким чином, це альтернатива кабельних модемів або технологій xDSL. Охоплюючий діапазон до 5км, а швидкість передачі до 25 Мбіт/с.
- HIPERLINK. Для зєднання різних точок доступа HIPERLAN або вузлів HIPERACCESS високошвидкісною лінією звязку можна вибрати технологію HIPERLINK. HIPERLINK представляє стаціонарне двоточкове зєднання з швидкостями до 155Мбіт/с.
Загальні характеристики HIPERLAN2, HIPERACCESS і HIPERLINK включають підтримку наступних класів служб АТМ: CBR, VBR-rt, VBR-nrt, UBR i ABR. Таким чином, очевидно, що тільки HIPERLAN2 може використовуватися як рівень RAL в WATM. Ця технологія задовільняє вимогам підтримки якості обслуговування АТМ, мобільності, безпровідного доступа і високої пропускної здатності.
Як мережа доступа, технологія BRAN не залежить від протоколів стаціонарної мережі. Таким чином, BRAN може використовуватися для мереж АТМ і ТСР/ІР, що проілюстровано на рис. 1.6. Базуючийся, можливо, на різних фізичних рівнях, рівень DLC мережі BRAN пропонує загальний інтерфейс для більш високих рівнів. Для охоплення спеціальних характеристик безпровідної лінії звязку і безпосередньої адаптації до різних мережних технологій більш високих рівнів BRAN представляє підрівень мережної конвергенції. Це рівень, який може використовуватися безпровідними мережами АТМ або мережами ІР. Якщо в якості рівня RAL для WATM використовується BRAN, базова мережа АТМ буде використовувати служби підрівня конвергенції мережі BRAN.
Базова мережа
з АТМ
Базова мережа
з ІР
Підрівень конвергенції мережі
Управління каналом передачі даних
BRAN PHY-1
BRAN PHY-2
Рис. 1.6. Рівнева модель мереж доступа BRAN
Вивчаючи еталонну модель HIPERLAN2 (рис. 1.7), можна знайти багато загального з загальною еталонною моделлю WATM (рис. 1.2). Знову зовнішня мережа звязана з комутатором, підтримуючи мобільність. Цей комутатор має точку безпровідного доступа, яку можна розділити на дві частини: контролер і трансивер. Наступним компонентом радіоінтерфейса Н2.1.1 являється безпровідний термінальний адаптер. Разом точка доступа і безпровідний термінальний адаптер утворюють безпровідну підсистему. І накінець, модуль користувача звязаний з безпровідним термінальним адаптером. Цей користувач повинен тепер керувати мобільністю, а не проблемами безпровідного доступа.
Користувач
Безпровідний термінальний адаптер
Трансивер
АР
Контролер
АР
Комутатор з підтримкою мобільності
Зовнішня мережа
Н2.1.2
Н2.0 Н2.1.1 Н2.1.1.1 Н2.2 Н2.3
Мобільний вузол Точка безпровідного доступу
Безпровідна підсистема
Рис.1.7 Еталонна модель HIPERLAN2
7. Переключення
Однією із найбільш важливих тем в середовищі WATM являється переключення. В протоколах без зобовязень, без встановлення зєднання, підтримуючі переключення (наприклад Mobil IP), не потрібно особливо багато уваги приділяти піклуваню якість переключення. Ці протоколи не гарантують визначених параметрів інформаційного обміну, як це робить WATM. Основною проблемою WATM при переключенні являється повторна маршрутизація всіх зєднань із збереженням якості зєднання. В цей час, як переключення в середовищі без зобовязень, без встановлення зєднання головним чином включає зміну маршрута потока пакетів без піклування про надійну передачу, кінцеві системи в мережах WATM можуть підтримувати велике чило зєднань, кожне із яких має різні вимоги до якості обслуговування. Таким чином, переключення включає не тільки зміну маршрута зєднання, але також і резервування ресурсів в комутаторах, провірку доступної пропускної здатності радіосмуги, відслідковування терміналів з метою здійснення резервування і т. д.
7.1. Еталонна модель переключення
Проста еталонна модель переключення в системі WATM показана на рис. 1.8. Наскрізне зєднання АТМ розділене на декілька сегментів. Стаціонарний сегмент – це частина зєднання, на яку не впливають переключення, що на можна сказати про сегмент переключення, який повністю розміщений в середині домена переключення. Домен переключення може обєднати декілька комутаторів, точок доступа і скорше всього розміщений всередині одного адміністративного домена. Границею між сегментом переключення і стаціонарним сегментом являється точка анкера.
Сегмент Стаціонарний
WMT
RT
RT
RT
AP
AP
переключення сегмент
Домен
переключення
Рис. 1.8. Приклад еталонної моделі переключення
Якщо обидві кінцеві системи являються безпровідними мобільнимим терміна-лами АТМ, стаціонарного сегмента може не бути зовсім. В цьому випадку точка анкера зєднює два сегмента переключення, які можуть знаходитись в різних доменах переключення.
7.2. Вимоги до переключення
Для переключення було встановлено багато різних вимог. В натупному списку представлені деякі із них.
- Переключення множини зєднань. Оскільки АТМ являється технологією, орієнтованою на встановлення зєднання, коли кінцеві системи можуть підтримувати множину зєднань в один і тойже час, переключення в WATM повинне підтримувати більше одного зєднання. Із цієї вимоги витікає, що після переключення змінюється маршрут кожного зєднання. Але можлива ситуація, коли доступні ресурси не дозволяють змінити маршрути всіх зєднань або приводять до погіршення якості обслуговування. В такому випадку термінал може вирішити приняти більш низьку якість або відкинути окремі зєднання.
- Переключення одноточкового зєднання в багатоточкове. Пряма підтримка звазку одноточкових зєднань з багатоточковими являється одним із головних переваг технологій АТМ. Звідси, переключення WATM також повинне підтримувати ці типи зєднань. Але внаслідок складності схеми можуть знадобитися деякі обмеження. Приклад: вимога відсутності точки розщеплення всередині сегмента переключення. Це обмеження дозволяє запобігти необхідності переміщувати точку розщеплення при переключенні. Точка розщеплення – це комутатор, в якому вхідна лінія звязку розділюється на два або більше вихідних зєднання.
- Підтримка QoS. Переключення повинне бути направлене на збереження якості обслуговування всіх зєднань. Але в наслідок обмеження ресурсів це не завжди можливо. Звідси, можуть знадобитися функції повторного ...
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора