3G Network Architecture'ın Genel Bakışı

Üçüncü nesil (3G) mobil ağ, IMT-2000 olarak uluslararası Telekomünikasyon Birliği tarafından standartlaştırılmış, devre dışı bir sesten üç ana segmente kadar temel bir geçiş getirdi: Kullanıcı Ekipmanı (UENC), UMTS Terrestrial Radio Access Network (UTRAN) ve Core Network (CN) ile ilgili olarak, bu kalite kontrol eden iki mantıksal bileşenden oluşur: Tümleşik anahtarlama birimlerinde (UENC), UMTS Terrestrial Radio Access Network (UTRAN), ve Core Network (CN) ile ilgili olarak, bu iki mantıksal bileşenden oluşur.

Her bir bileşeninin rollerini anlamak ve standart arabirimler üzerinde nasıl iletişim kurabilecekleri (Iub, Iur, Iu) ağ mühendisleri, telecom öğrencileri ve mobil sistem tasarımında yer alan herkes için gereklidir. Bu makale, mimarlık, işlev ve Node B, RNC'nin etkileşimlerine ve Core Network'ün 3G ağlarını ve ölçeklenebilir hale getiren protokolleri ile ilgilidir.

Node B: The Base Station in UTRAN

Node B, belirli bir coğrafi hücre içinde Kullanıcı Ekipmanına hava arayüzü sağlayan fiziksel radyo transceiver'dir. GSM Base Transceiver İstasyonu (BTS) Node B tüm Katman 1 (fiziksel katman) işleme, kanal kodlaması, güç kontrolü ve yumuşak elover kombinasyonudur.

Node B

  • [FONT=0] Radyo İletim ve Resepsiyon:[Dönetici:[Dönetici:0) Node B iletilir ve özel Uu arayüzünde W-CDMA sinyalleri alır. Birden çok taşıyıcı ve sektör yönetir, her biri kod-division multiplexing aracılığıyla birden çok kullanıcı destekler.
  • [FONT=0)Inner-Loop Power Control: [Dönetici] CDMA sistemlerindeki yakın problemle savaşmak için, Node B, 1500 Hz oranında hızlı bir güç kontrolü yürütür, UE'yi hedef bir Signal-Interference Oranını korumak için güçletir.
  • [FONT:0)Soft/Softer Handover Desteği: Node B aynı istasyondaki sektörler için bir araya gelir, birden fazla Node B'nin (veya sektör) aynı UE iletimini alır ve RNC'ye doğru ilerler.
  • [FONT=0]Measurement Reporting:[Dönetici: [Dönetici: 0] Node B önlemleri, UEs'den sinyal gücü, kalitesi ve zamanlaması ve RNC'ye el değiştirme kararları ve kaynak tahsisi için rapor verdi.
  • [FONT:0]Lub Interface TUT:[Dönetici: [Dönetici: 0,3] Node B, hem kullanıcı düzlemi verileriyle (Yüksek Hızlı Bağlantılı Paket Erişimte MAC-hs'tan veya RLC çerçevelerinden) ve kontrol düzlem sinyaline bağlanır (NB – Node B Application Part).

Node B Donanımı

B'nin tipik bir Node B, dijital işleme ve uzaktan Radyo Birimleri (RRUs) veya W-CDMA'ye ait dört kanala dönüşen, RRU'nun fiziksel katman algoritmalarına sahip olduğu tipik bir Node Bs, sinyal veya sinyal filtrelemeye ek donanıma sahiptir.

Iub Interface ve Protokoller

Node B ve RNC arasındaki Iub arayüzü, radyo bağlantı için Asynchronous Transfer Mode (ATM) veya IP taşıma modunda kullanır. Kullanıcı uçakta, birkaç DCH çerçevesi AAL2 (ATM Adaptation Katman 2) veya IP/UDP akışları için birden çok eksenlidir. Kontrol uçağı NBAP (Node B Application Part) radyo bağlantı, silme, yeniden yapılandırma ve kontrol için kullanır.

Radyo Ağ Sorumluluğu (RNC)

RNC, çoklu Node Bs'te radyo kaynaklarını yöneten akıllı kontroldür. Iu arayüzü aracılığıyla Core Network'e bağlanır ve Iur arabirimleri aracılığıyla diğer RNC'lere bağlanır. RNC bağlantı kurulumu, mobilite yönetimi ve kaliteli hizmet uygulamaları sorumludur.

RNC Roller: Kontrollü, Servis ve Drift

UMTS'de, bir RNC, verilen bir UE seansı için farklı roller üstlenebilir:

  • [FONT:0) RNC (SRNC): ), ABD'nin bağlantısını kontrol eden RNC (TKD) tarafından kontrol edilen Iu bağlantısını Core Network'e yönetiyor, elover kararlarını ele alıyor ve RLC'deki geri dönüşümleri gerçekleştiriyor (Radio Link Control).
  • [FONT:0]Drift RNC (DRNC): Bir UE, farklı bir RNC tarafından kontrol edilen bir hücreye taşınırken, bu hücredeki Node B, DRNC'ye gönderir ve bu sayede SRNC'ye gönderir.
  • [FONT:0) RNC (CRNC): ) Her Node B, ortak kanal yapılandırması ve kabul kontrolü için bir RNC tarafından kontrol edilir. CRNC bazı UEs ve DRNC için SRNC olabilir.

RNC'nin Anahtar Fonksiyonlları

  • [FONT:0] Radyo Kaynak Yönetimi (RRM): ), RNC tümocates ve radyo ayıklarını bölmek, kabul kontrolü, yükleme kontrolü ve paket zamanlama (HSPA kanalları için) yapmak.
  • [FONT=0)Handover Control:[[Dönetici: · 1 ) RNC, UE ölçüm raporlarına dayanarak yumuşak, yumuşak, yumuşak veya sert elovers tetiklediği zaman karar verir.
  • [FONT=0)Outer-Loop Power Control: RNC, BLER'e (Block Hata Oranı) dayanarak her ABD için hedef SIR'yı ayarlar.
  • [FONT:0) Güvenlik: [DÜDÜDÜDÜDÜŞÜNÜCÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞ
  • [FONT=0)Iu Interface Control: [Dönetici: [Dönetici: 0,4] RNC, RANAP (Radio Access Network Application Part) protokolü Iu-CS (circuit-switched) ve Iu-PS (packet-switched) arayüzlerini sona erdirir ve UE kayıtlarını yönetir.

RNC Protokolü

RNC birkaç radyo arayüzü protokolüne sahiptir:

  • [FONT:0)RRC (Radio Resource Control): ), bağlantı kurulması, ölçüm kontrolü ve altlink sinyali. RRC devletler (IDLE, CELL DCH, CELL FCH, CELL PCH, URA PCH) UE aktivite seviyelerini ve kaynak kullanımını tanımlar.
  • [FONT:0)RLC (Rad Link Kontrolü): ), segmentasyon/reassembly, hata düzeltmesi (ARQ) ve akış kontrolü. RLC şeffaf (TM), bilgisiz (UM) veya kabul edilen (AM) modu hizmete bağlı olarak çalışır.
  • [FONT:0)MAC (Media Access Control): ), Kanalları taşımak için mantıksal kanalları, öncelikli kullanım ve planlama. In HSPA, MAC-hs (In Node B) ve MAC-e yüksek hızlı veriler için kullanılır.
  • [FONT=0)PDCP (Paket Data Convergence Protokolü): [Dönetici:0) IP başlığı sıkıştırma ve VoLTE için daha sonra, ancak 3G'de paket verileri için yüksek azaltmaktadır.

Core Network

3G'deki Core Network iki alana bölünmüştür: Devreye alındı (CS) ve Packet-Switched (PS) Bu iş sesi ve verileri, bazı çakışan fonksiyonlarla birlikte. Core Network, routing, abone yönetim, kimlik doğrulama ve dış ağlarla bağlantı kurmaktan sorumludur.

Devre-Raylı Domain Bileşenleri

  • [FONT:0)Mobile Switching Center (MSC): MSC, ses arama kontrolü, SMS ve devre dışı verileri (örneğin CS video çağrıları gibi) geçici abone verileri ve konum güncellemeleri için Ziyaretçi Konum Register (VLR) içerir.
  • [FONT=0)Gateway MSC (GMSC): ), dış ağlardan gelen aramalar için giriş noktası olarak hizmet eden bir MSC (S) ile ilgili olarak, GMSC mevcut MSC/VLR'ye yol aramalarını sorgular.
  • [[Dönetici:0)Ana Sayfa Konum Register (HLR):), Sürekli olarak mağazaların abone bilgileri (IMSI, MSISDN, abone hizmetleri, kimlik doğrulama anahtarları) HLR yer güncellemelerini ve çağrı yönlendirmelerini destekler.
  • [Authentication Center (AuC): ) Genrates kimlik doğrulama vektörleri (RAND, XRES, CK, IK) abone doğrulama ve anahtar çıkarma için. AuC verileri HLR'de depolanır, ancak AuC ayrı bir mantıksal varlıktır.
  • [FONT=0)Equipment Identity Register (EIR):), Siyah listelenen cihazlar için IMEI numaraları içeren bir veritabanı.

Packet-Rayed Domain Bileşenleri

  • [FONT=0) GPRS Destek Node (SGSN): [Dönetici: 0:0) SGSN, hizmet alanında kullanıcılar için paketi yetkilendirme hizmeti vermektedir. (Intach, RAU), oturum yönetimi (PDP bağlam aktivasyon), şarj ve GEN-PS (RANAP IP veya ATM üzerinden) ve GGSN için Gn / GGSN için (GPRS Tüneli) ile bağlanır.
  • [FONT:0]Gateway GPRS Support Node (GGSN): [FONTN, mobil ağ ve dış paketler arasındaki ağ geçidi olarak hareket eder (İnternet, kurumsal LANs). IP adresleri UEs'e tahsis eder, QoS politikaları uygular ve tüneller GTP (GPRS Tünelleme Protokolü) aracılığıyla abone olur.
  • [BG:0)Border Gateway (BG):), evle bağlantı kurmak ve Gp arayüzü üzerinden ağ ziyaret etmek için kullanılır.

HLR ve HSS Evolution

Saf 3G'de HLR hem CS hem de PS abone verileri tutar. Ağlar IMS ve SAE (Sistem Tasarımı Evrimi), HLR, IP multimedya alt sistemini (IMS) doğrulamayı da destekleyen Home Abone Server (HSS) tarafından değiştirildi. Ancak, mirası 3G ağlarında HLR merkezi olmaya devam ediyor.

Node B, RNC ve Core Network arasındaki etkileşimler

Tam 3G çağrısı veya veri seansı birden çok katman üzerinden akışlar. CELL DCH'de bir web tarama seansı gerçekleştirin:

  1. UE, W-CDMA radyo bağlantısıyla Node B. Node B'ye bağlı olarak alınan SIR'yı sürekli olarak ayarlar ve ABD'nin iç-loop kontrolü aracılığıyla ABD'yi sürekli olarak ayarlar.
  2. Kullanıcı verileri, ABD'nin birden fazla Node B ile yumuşak elover'de olup olmadığını bir araya getiren hava üzerinden gönderilir.
  3. Node B, SRNC'ye Iub'a taşıma bloklarını ilerliyor. RNC, gerekirse RLC ARQ retransmissions gerçekleştirir ve PDCP PDU'yu üst düzey baskı sonrası yeniden kurdu.
  4. SRNC daha sonra kullanıcı verilerini Iu-PS'ye gönderir ve GTP-U'da onu çağıran SGSN'ye gönderir ve GGSN'ye gönderir.
  5. GGSN, IP paketlerini dış ağa doğru ilerler. Inbound paketler ters yolu takip eder, UE boş olduğunda HLR'ye danışılır.
  6. Ses aramaları için SRNC, Iu-CS'yi MSC'ye gönderir ve bu rotalar TDM veya IP ile PSTN veya diğer MSC'ye gönderir.
  7. Signaling (RRC, NAS mesajları) kontrol uçağı kullanır: Node B forwards NBAP/NBAP? Aslında, RRC mesajları RNC tarafından ele alınan SRB (Signaling Radio Bearer) üzerinden geçer; NAS mesajları (örneğin, mobilite yönetimi için, arama kontrolü) RANAP kullanarak Core Network'e şeffaf bir şekilde geçilir.

Hareketlilik ve Elover Scenarios

3G birkaç el değiştirme türünü destekler:

  • [FONT=0)Soft Handover:[Dönetici:[Dönder:) UE aynı anda birden fazla Node B'ye bağlı. RNC (SRNC) bağlantı verilerini birleştirir ve en iyi altlink akışını seçer.
  • [FONT:0]Softer Handover:[Dönetici:[Dönetici: 0,0) Aynı Node B'nin sektörleri arasında, iç ele alındı.
  • [FONT=0)Hard Handover:[Döneticiler veya inter-sistem için kullanılır (örneğin, 3G to 2G) elovers. UE momently bağlantıyı kırar, retunes ve yeniden kurul.
  • [FONT=0]SRNC Relocation: [DÜDÜDÜSÜDÜSÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜ: 0,9NCÜ Relokasyon: [FONT:0], UE, farklı bir RNC bölgesine taşındığında, SRNC Iur arayüzü veya doğrudan bir elover ile taşındı.

RNC kontrolleri UE'den ölçüm raporları kullanıyor ( 1A, 1B, 1C, vs.) Soft handover, kapasiteyi geliştirmek ve kesinti olasılığını azaltmak.

3G Networks'te Hizmet Çerçevesi Kalitesi

3G, dört QoS sınıfını (konversational, akış, etkileşimli, arka plan) çeşitli hizmetleri desteklemek için tanımlar. RNC ve Core Network QoS'yi aşağıdaki şekilde uygular:

  • [FONT][/0]Bearer müzakere:[Dönetici:[Dönetici:0)Dörtsel müzakere:[Dönetici:0)Dönetici:[Dönetici:0)) PDP bağlamında CDP bağlamı aktivasyon sırasında, UE istekler QoS parametreleri (traffic sınıf, biraz hız, gecikme, güvenilirlik). SGSN ve GGSN abonelik verilere dayanarak yazar.
  • [FONT=0] Radio Bearer Kurulum: [DCH, DSCH, HS-DSCH, vb.) ve uygun RLC modlarını seçin.
  • [FONT:0)Packet Scheduling: [Dönetici: [Dönetici] HSPA'da, Node B'nin MAC-hs programı dinamik olarak tüm bağlantı kaynaklarına izin verirken, RNC aşırı yüklemeyi önleme kontrolü ele alır.
  • [FONT:0)Policing ve Shaping: GGSN veya dış ağ elemanları trafik sözleşmelerini uygular ve bağlantı patlamalarını şekillendirir.

Bu QoS mimarisi, gerçek zamanlı video aramalarına ve emin veri oranlarına izin veren 2G'nin üzerinde büyük bir ilerlemeydi.

Evrim: 3G'den HSPA ve Beyond

Artan veri talebiyle tanışmak için, 3GPP Yüksek Hızlı Packet Access (HSPA) HSPA, Node B (MAC-hs for downlink, MAC-e for uplink), RNC katılımını azalttı ve artırıldı.

  • [FONTDPA (Downlink): ) Adaptasyon ve kodlama (QPSK/16QAM), hibrit ARQ ve Node B'de hızlı paket zamanlama.
  • [FONT=0)HSUPA (Güncellink): ) Node B scheduling ve hızlı ISBNQ ile 5.76 Mbps.
  • [FONT=0)HSPA+:[Dönetici:[Dönetici Çok katmanlı Çıktılar) 64QAM, dual-carrier aggregasyon ve tüm IP RAN mimarisi (Iub over IP), 42 Mbps ve ötesindeki bazı operatörler, HSPA+'yı LTE'ye doğru itti.

RNC rolü gelişti: HSPA, RNC hala hareketliliği yönetiyor, ancak Node B daha sonra, LTE/SAE'da, mimarlık tamamen düzleştirilmiş (eNodeB değiştir) ve Core Network, bir Evolved Packet Core Network'u bir araya getiriyor.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Node B, RNC ve Core Network'ün 3G ağ mimarisi, dağıtılmış radyo istihbaratı ile dengeli bir merkezi kontrol sağlayan sağlam, hiyerarşik bir yapı sunar. Node B fiziksel katmanlı görevleri ve hızlı güç kontrolü; RNC radyo kaynakları, ve QoS; Core Network rotaları ve abone verileri anlamayı başarır.Bu mimari, ağ optimizasyonu, veya miras sistemlerinin dağıtımı için temeldir.

Daha fazla okuma için, [[0.3GPP özellikleri (TS 25.401, TS 23.060, TS 25.433) ) ve standart ders kitapları Iu ve Iub arabirimleri hakkında ayrıntılı bir genel bakış bu şekilde bulunabilir:2).