Текст книги "Журнал PC Magazine/RE №10/2010"

Другое возможное применение IBM System Storage DS3500 Express в корпоративной среде – хранение резервных данных. Функциональность дистанционного зеркалирования посредством хост-портов FC, которая ранее была доступна лишь для систем серий DS4000 и DS5000, теперь присутствует и в IBM System Storage DS3500. Следовательно, не составляет никакого труда разместить в ЛВС организации СХД DS3500, на которую будет осуществляться резервирование важнейших данных из более крупных систем и которую можно настроить на автоматизированное аварийное восстановление информации в случае сбоя.

Особо следует сказать о портах, реализованных в DS3500. Предусматривается сочетание четырех гигабитных хост-портов iSCSI (SCSI over IP) или же четырех портов FC (8 Гбитс/с) с фирменными интерфейсами SAS 6 Гбит/с. Поскольку жесткие диски SAS, обладая высокой производительностью, не обременяют бюджет среднего предприятия, их применение вполне оправданно именно в ситуации развивающейся локальной сети. Там же, где интерфейсы iSCSI или FC SAN уже внедрены и используются, новая дисковая система хранения также великолепно себя проявит.

Разумеется, если речь идет о бизнес-применении систем хранения, наряду с производительностью и эффективностью на первое место выдвигается информационная безопасность. Прежде всего – предотвращение несанкционированного доступа к размещенной на дисках информации (в процессе ремонта, обслуживания системы и т. п.). Система DS3500 обеспечивает защиту данных, причем на уровне каждого из размещаемых в ее составе жестких дисков.

Наконец, необходимо отметить, что вместе с IBM System Storage DS3500 Express (точнее, с комплексом Storage and Applications Monitors для этой системы) IBM предоставляет возможность заказать Tivoli Storage Productivity Centre for Disk Midrange Edition версии 4.1. Это пакет утилит для настройки сетевых СХД, мониторинга (непрерывного, в реальном времени) производительности, а также для управления всеми подключенными к сети хранения данных устройствами из единой консоли. Формируемые Tivoli Storage Productivity Centre отчеты и предупреждения позволяют заметно повысить надежность работы всей подсистемы хранения данных в локальной сети и сократить расходы на ее администрирование.

В последние годы IBM уделяет особенное внимание бизнес-системам среднего уровня – не таким «тяжелым» и дорогостоящим, как корпоративные, но гораздо более массовым в глобальном масштабе. IBM System Storage DS3500 Express – новое слово в этой стратегии. Энергоэффективная, производительная и экономичная, она позволяет справиться с проблемой «информационного взрыва», о которой все чаще говорят аналитики и компании.

Инфраструктура
Решения и технологии

LTE: эволюция сотовых сетей в IP-коммуникации

Игорь Новиков

Технология беспроводной связи GSM и передачи данных по таким сетям (этапы развития GPRS, EDGE, WCDMA и HSPA) до сих пор оставалась предпочтительным выбором операторов мобильной связи. Данная технология и сейчас продолжает совершенствоваться, особенно это касается передачи данных. Скорость загрузки уже достигает 7,2 Мбит/с, и на ближайшее будущее намечено преодолеть рубеж в 14,4 Мбит/с.

Технологии 3G развиваются, но многие задают вопрос: «Что дальше?». Если задача сводится только к росту быстродействия, то завоевание новых высот происходит довольно просто – нужно использовать новые методы кодирования данных. Однако на практике высоких скоростей недостаточно. Требуются более серьезные преобразования. Переход на стандарты следующего поколения (4G) приближается. Один из возможных вариантов для сетей будущего – технология LTE.

Развитие стандарта LTE

Началом разработки стандарта LTE (Long-Time Evolution) принято считать 2004 г. (рис. 1). На начальном этапе решалась задача выбора технологии физического уровня, которая могла стать основой для дальнейшего роста скорости передачи данных. Для рассмотрения были отобраны два варианта: развитие существующего радиоинтерфейса WCDMA, применяемого в HSPA, и создание нового стандарта на основе технологии ортогонального частотного разделения каналов с мультиплексированием OFDM. Был выбран второй вариант, а стандарт получил название UMTS LTE (буквально «долговременное развитие технологии UMTS»).

Рис. 1. Основные этапы развития 3GPP LTE

Первые, предварительные характеристики LTE были получены в ходе разработки спецификации 3GPP Release 7. На тот момент нужно было увеличить среднюю скорость для нисходящего соединения (от базовой станции к абоненту) до 100 Мбит/с, т. е. в 3–4 раза превысить параметры спецификации HSDPA Release 6. Для восходящего соединения (от абонента до базовой станции), где в качестве эталона были характеристики HSUPA, предлагалось превысить их в 2–3 раза, обеспечив скорость отправки данных до 50 Мбит/с.

С точки зрения эксплуатационных характеристик при разработке LTE первостепенным считалось выполнение следующих задач: сокращение задержек при установке соединений и передаче данных; обеспечение роста скоростей обмена данными, сокращение удельной стоимости передаваемых данных благодаря повышению спектральной эффективности применяемых радиочастот, упрощение архитектуры опорных сетей из базовых станций (БС), эффективная поддержка мобильности абонентских терминалов, которые могли бы перемещаться от одной базовой станции к другой вне зависимости от того, к какому поколению они относятся и какую технологию радиодоступа применяют. Все нововведения должны были привести к созданию абонентских терминалов с разумным потреблением мощности.

К декабрю 2008 г. новая версия спецификации 3GPP (версия 8) была признана достигшей зрелости. Ее развитие было приостановлено, а выработанные параметры закреплены как базовые для LTE. Такое решение стало сигналом для промышленности начать выпуск первых партий коммерческих продуктов. Принятые базовые технологии и параметры LTE представлены в табл. 1.

Выпущенная два года назад спецификация LTE в целом сохраняет базовые свойства и поныне. Однако процесс ее развития продолжается. В декабре 2009 г. была выпущена версия 9 спецификации 3GPP с рядом усовершенствований. В июне 2010 г. увидела свет уже новая, десятая редакция 3GPP, в которой основное внимание уделено стандарту LTE Advanced.

Технологии для LTE

Намеченные цели были реализованы с помощью современных технологических методов. В спецификации LTE можно выделить три главных элемента: мультиплексирование с использованием ортогональных несущих OFDM (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing), применение многоантенных систем MIMO (Multiple Input Multiple Output) и новая системная архитектура сети SAE (System Architecture Evolution), появившаяся как развитие прежней модели второго поколения. Рассмотрим каждую технологию в отдельности.

Принципы построения радиоинтерфейса по технологии LTE

Радиоинтерфейс LTE – дуплексный, т. е. передача данных предусматривается одновременно в обоих направлениях – от системного ядра сети, размещаемого на базовых станциях и вспомогательном оборудовании, к терминальным устройствам абонентов и обратно.

Для разделения дуплексных каналов может применяться как частотный (FDD), так и временнóй (TDD) принцип. В первом случае каналы для передачи нисходящего (Downlink, DL) и восходящего (Uplink, UL) потоков работают в разных частотных диапазонах. Этот тип передачи интересен тем, что позволяет операторам мобильной связи гибко использовать выделенные им частотные ресурсы. Эффективность достигается, поскольку требуется меньше накладных расходов: учета служебных полей, присутствия разделительных интервалов и т. п.

Разделение по временнóму типу заключается в том, что данные передаются в одном частотном диапазоне, а их трансляция ведется со смещением по времени. Данные передаются сначала в одном направлении, затем в другом. Этот тип передачи открывает доступ на рынок мобильной связи LTE компаниям, которые не обладают спаренными частотами. Их появление повышает конкуренцию, а на рынке создаются условия, при которых там будут присутствовать как крупные операторы, предоставляющие услуги мобильной связи для большого числа абонентов, так и небольшие компании, работающие по специализированным прикладным контрактам.

Информационный обмен в LTE между базовой станцией и абонентским устройством происходит с использованием циклически повторяющихся порций данных, которые называются здесь радиокадрами. Их длительность составляет 10 мс.

Стандарт LTE предусматривает существование радиокадров двух типов. Первый используется при частотном разделении каналов, и его радиокадр выстроен из 20 слотов длительностью по 0,5 мс. Два смежных слота образуют субкадр (рис. 2). Радиокадр второго типа предназначен только для случаев, когда связь ведется в режиме разделения по времени. Он состоит из двух полукадров по 5 мс. Каждый полукадр содержит пять субкадров длительностью 1 мс. Стандарт предусматривает два цикла временнóго дуплексирования – 5 и 10 мс. Такой выбор позволяет эффективно использовать частотный ресурс в зависимости от объема передаваемых данных.

Рис. 2. Структура кадра LTE при (а) частотном (тип 1) и (б) временнóм (тип 2) разделении каналов

Непосредственно передача широкополосного сигнала через радиоинтерфейс в LTE происходит с использованием модуляции узкополосных поднесущих OFDM (более подробно об этом см. PC Magazine/RE, 9/2010). Эта технология уже не новинка для рынка. Она хорошо исследована и применяется в таких популярных системах, как DVB, WiFi и WiMAX.

Что же интересного в технологию OFDM привнесла LTE? Важную роль для ее эффективной работы здесь играет элемент под названием циклический префикс CP (Cyclic Prefix). Он присутствует в каждой порции передаваемых данных и дополняет пользовательскую информацию, отсылаемую вместе с ним. Назначение этого OFDM-символа, просто передающего фрагмент конца предыдущего символа, – борьба с межсимвольной интерференцией в приемнике. Эта опасность может возникать вследствие многолучевого распространения сигнала, когда отраженный сигнал приходит в приемник с задержкой. Вместо наложения на следующую порцию данных отраженный сигнал попадает в зону префикса и не накладывается на полезный сигнал.

Стандартная длительность префикса CP составляет 4,7 мкс. Считается, что такой длительности достаточно, чтобы бороться с задержкой отраженного сигнала. Реально это соответствует дальности 1,4 км – пути сигнала, пройденного при отражении, по сравнению с прямым распространением. Это точно отражает характер распространения сигналов в условиях городской застройки. Если же обнаруживается, что качество приема низкое, то система может использовать префикс увеличенной длины (16,7 мкс). В этом случае подавление межсимвольной интерференции в системах сотовой связи обеспечивается при радиусе ячейки до 120 км. Выбор таких параметров эффективен при организации вещательных служб. Типичный пример – трансляция мобильного ТВ-вещания.

Применение OFDM в сочетании с элементом CP делает связь более устойчивой к временнм флуктуациям параметров радиоканала. В результате на стороне приемника не нужно применять сложный эквалайзер, а сама обработка сигнала значительно упрощается. Это позволяет снизить стоимость пользовательского терминала (телефона) и потребляемую им мощность.

Нисходящий и восходящий каналы передачи данных

Передача данных в LTE различается в зависимости от направления.

Формирование сигнала в нисходящем канале (от БС к абоненту) происходит по схеме, часто встречающейся в современных системах цифровой передачи данных. Она предусматривает процедуры канального кодирования, скремблирования (преобразования для улучшения спектральных и статистических характеристик сигнала, т. е. для выравнивания спектра сигнала, частоты появления символов и их цепочек), формирования модуляционных символов, их распределения по антенным портам и ресурсным элементам и синтеза OFDM-символов. Для предоставления множественного доступа с различных абонентских терминалов и для мультиплексирования абонентских каналов применяется технология OFDMA.

В восходящем канале (от абонентского терминала к БС) многое происходит иначе. Поскольку отправляющей стороной выступают устройства абонентов, допустимая мощность излучения оказывается существенно ниже, чем при нисходящем направлении. Поэтому на первое место выходит выбор таких методов передачи информации, которые обеспечивают высокую эффективность по затратам энергии. Снижение энергопотребления напрямую связано с увеличением зоны покрытия сети, способствует удешевлению терминального оборудования (телефонных трубок), росту времени их работы без подзарядки.

При всех достоинствах технологии OFDMA использовать ее для передачи данных в восходящем направлении оказывается нерациональным. Причина – высокое соотношение пиковой и средней мощности сигнала. Кроме того, OFDMA предъявляет высокие требования к качеству излучаемого композитного сигнала. Даже небольшие искажения могут проявляться в виде интерференции между сигналами, получаемыми от различных абонентских каналов.

К дополнительным сложностям приводит учет допплеровского эффекта смещения частот, возникающего при высоких скоростях перемещения абонента. Спецификация LTE допускает перемещение мобильного терминала со скоростью до 350–500 км/ч (в зависимости от рабочей частоты), поэтому учет таких экзотичных (на сегодня) вариантов применения все-таки необходим.

Для построения восходящего канала в LTE предложена новая технология – SC-FDMA (Single-Carrier Frequency-Division Multiple Access). Ее принципиальное отличие от OFDMA состоит в том, что если в последней в каждой поднесущей одновременно передается свой модуляционный символ, то в SC-FDMA все поднесущие модулируются одновременно и одинаково. Предложенное решение снижает перепады уровней мощности по сравнению с модуляцией OFDM и тем самым способствует росту эффективности абонентских устройств по энергозатратам и упрощению их конструкции благодаря существенному снижению норм по качеству радиоканала.

Пакетный вызов уходит в прошлое

Одно из наиболее важных отличий от GSM и UMTS состоит в том, что в новой сетевой архитектуре LTE при регистрации любого подключаемого мобильного устройства ему присваивается собственный уникальный IP-адрес. В сетях предыдущих поколений 2G/3G/3,5G (GSM и UMTS) регистрация устройств выполнялась без такого адреса. Это объяснялось тем, что применение устройств было ориентировано прежде всего на голосовую телефонию, а для нее IP-адресация не играет существенной роли. Зато в LTE устройство, не получившее собственного IP-адреса, оказывается бесполезным.

Если устройство подключилось к сети LTE, то можно быть уверенным, что ему был автоматически присвоен IP-адрес. С точки зрения локальных сетей и глобального Интернета в этом нет ничего удивительного. Однако, поскольку речь идет о сотовых сетях, это революционное событие. Работа GPRS и UMTS предусматривала пакетный вызов для передачи данных. Сегодня с приходом LTE эта парадигма уходит в прошлое.

На первый взгляд замена неприметна. Однако она способна привести к коренным преобразованиям в способах использования мобильных сетей в будущем. Сегодня в мире сотовых сетей делается важный шаг в сторону универсальной глобальной адресации абонентских устройств.

Информационные потоки

До сих пор речь шла о способе формирования физического канала обмена между абонентскими и базовыми станциями. Теперь рассмотрим, как осуществляется управление информационными потоками, участвующими в передаче. В LTE оно построено на канальном принципе, причем между каналами на физическом, транспортном и логическом (прикладном) уровнях существует определенная взаимосвязь, различная для восходящего и нисходящего направлений (рис. 3).

Рис. 3. Каналы нисходящего и восходящего трафика в сетях LTE

В восходящем направлении на физическом и транспортном уровнях работают два канала: общего пользования и настроечный. Первый предназначен для передачи данных пользователей. Второй используется для специальных задач: запроса начальной инициализации в сети при хэндовере (выходе из режима ожидания в активный режим) и т. п.

В нисходящем направлении на физическом уровне работают общий канал для пользовательских данных и широковещательный канал. Назначение общего канала – передача данных абонентским устройствам. Через широковещательный же канал на терминальные устройства передается различная системная информация: параметры устройства сети, списки доступных ресурсных блоков и элементов на других каналах, списки данных, запрашиваемых при подсоединении к сети и т. д.

Многоантенные системы

Возможность использования для беспроводной связи нескольких антенн вместо одной уже давно привлекает внимание специалистов. Первые разработки появились почти 60 лет назад. Однако применялись они только в военных системах. О возможности использования этой технологии для гражданских целей заговорили спустя 40 лет. Тогда были проведены научные исследования, которые привели к созданию MIMO-систем (Multiple-Input Multiple-Output).

За прошедшее время технология MIMO доказала свою эффективность в повышении качества работы беспроводных систем. Поэтому разработчики LTE не могли пройти мимо нее, и уже с самого начала разработки LTE она считалась ее базовым элементом. Однако желание разработчиков упростить абонентские устройства сужало выбор схем реализации MIMO только самыми простыми типами.

Современный стандарт 3GPP предусматривает применение MIMO-схем с одной, двумя и четырьмя передающими и приемными антеннами для различных сочетаний из базовых станций и абонентских терминалов. Применительно к LTE схема MIMO может появляться в следующих трех разновидностях (рис. 4): усиление сигнала благодаря приему на разнесенные антенны; матричное усиление сигнала, достигаемое путем концентрации энергии луча в выбранном направлении, и пространственное мультиплексирование.

Рис. 4. Типы многоантенных систем MIMO: прием на разнесенные антенны (а), матричное усиление радиосигнала (б), пространственное мультиплексирование (в)

Рассмотрим третий вариант. В отличие от первых двух схем, предназначенных для повышения мощности передаваемого сигнала и дальности действия БС, третий тип нацелен на рост скорости передачи данных. Это достигается благодаря тому, что каждый антенный канал транслирует независимый информационный поток, а каналы при этом работают отдельно друг от друга и не связаны между собой.

Пространственно-мультиплексированная передача может выполняться как для одного абонентского устройства (Single User/SU-MIMO), так и для группы устройств (Multi User/MU-MIMO). В первом случае БС передает несколько независимых информационных потоков одному терминалу, причем число установленных на нем антенн должно быть не меньше, чем у БС. Второй вариант передачи может быть реализован для приема по восходящему каналу данных, поступающих от нескольких абонентов. В этом случае каждый абонентский терминал имеет одну антенну, но все устройства работают с одинаковыми частотно-временными ресурсами. Базовая станция принимает от них сигнал одновременно.

Пакетно-ориентированная передача в радиоканале

Уже с самого начала разработки LTE было принято, что новый стандарт будет предназначен исключительно для мультисервисных систем с пакетным типом передачи данных. Поддержка протоколов коммутируемых соединений, обязательная для систем прошлых поколений, была исключена. Такой подход применялся при разработке всех слоев LTE.

Высокоскоростная диспетчеризация пакетов, передаваемых по радиоинтерфейсу, уже нашла применение в HSDPA, однако в LTE пошли на дальнейшие усовершенствования. Время ожидания – интервал между двумя последовательными кадрами – сокращено до 1 мс (вместо прежних 2 мс). Улучшено управление такими параметрами, как частота и направление передачи сигнала. Реализованы новые алгоритмы адаптивной диспетчеризации.

Более того, в LTE появились алгоритмы, позволяющие динамически настраивать конфигурацию MIMO-передачи, в том числе с возможностью выбора числа потоков, одновременно передаваемых в разных направлениях. Предусмотрены средства взаимной привязки настройки механизмов модуляции и кодирования, выбор высокоскоростных режимов для обмена информацией о текущем состоянии каналов связи.

Появление в LTE разнообразных уровней оптимизации и наличие интеллектуальной системы управления служебным трафиком – одно из значительных достижений этой технологии. В ней заложены огромные возможности, позволяющие выстраивать разнообразные системы связи, способные гибко адаптироваться под текущие требования потребителей.

Механизм диспетчеризации

Почему перспективные системы связи сначала появляются в системах военного применения, а только спустя годы в гражданском исполнении? Причин для этого много, причем часть из них вполне объективна: в гражданских системах требуется уделять больше внимания вопросам качества обслуживания большого числа пользователей. Решение этих задач возлагается на механизм диспетчеризации.

Цель диспетчеризации – добиться сбалансированного качества связи и одновременно обеспечить общую производительность системы на хорошем уровне. В LTE предусмотрено два режима работы этого механизма – динамическая и статическая диспетчеризация. Динамическая диспетчеризация обеспечивает распределение ресурсов сети в зависимости от текущего состояния канала связи. Она позволяет переходить на повышенные скорости передачи данных различными методами: модуляцией более высокого порядка, уменьшением степени кодировки каналов, передачей дополнительных потоков данных, уменьшением числа повторных передач. Резервы, благодаря которым системе удается повышать скорость передачи, берутся из тех временнх и частотных ресурсов, которые еще не были реализованы в полном объеме. Если текущие резервы позволяют передать заданный объем информации за менее продолжительное время, то система LTE интеллектуально включает их в работу.

Однако в зависимости от назначения, ради которого применяется мобильная связь, нагрузка в сети может быть разной. Так, при пересылке пакетов с невысокой полезной нагрузкой, но поступающих через одинаковые промежутки времени (такой режим характерен, например, для работы мобильного телевидения IPTV), объем служебного трафика получается несоразмерно большим, если сравнивать его с объемом полезных передаваемых данных. В этом случае в LTE применяется режим статической диспетчеризации.

Повторная передача данных

Один из основных элементов, обеспечивающий высокую надежность, – механизм повторной передачи данных. Качество связи определяется вовсе не тем, что в системе полностью отсутствуют ошибки при передаче. Такой сценарий практически нереален, особенно когда речь идет о беспроводных системах связи. Поэтому отсутствие видимых ошибок достигается иначе – использованием механизма быстрого выявления возникающих ошибок и их своевременного устранения.

Эта задача возложена в LTE на механизм HARQ (Hybrid Automatic Repeat Request, Hybrid ARQ). Он содержит алгоритмы, выполняющие кодирование с упреждающей отработкой возникающих ошибок. Одновременно используется технология, построенная на базе метода ARQ. Она обеспечивает своевременное обнаружение ошибок.

Эта технология относится к числу недавних достижений телекоммуникационной отрасли. Однако она уже нашла широкое применение в различных системах беспроводной связи. Ее алгоритмы встроены в HSDPA и HSUPA – часть UMTS. Они также входят в состав стандарта IEEE 802.16-2005, более известного как «мобильный WiMAX». Не была она забыта и разработчиками 3GPP LTE.

Особенность реализации этой технологии в LTE состоит в том, что одновременно может поддерживаться несколько (до восьми) HARQ-процессов. Если порция данных, обрабатываемых HARQ-процессом, передана успешно, то приемник посылает отправителю подтверждающее сообщение. Если отправитель не получает его, то он выполняет повторную передачу.

При передаче данных в нисходящем направлении информация о расположении и параметрах порций данных, передаваемых повторно, сообщается в канале управления. В этом случае работает механизм адаптивной передачи, благодаря которому БС получает возможность выбирать оптимальный метод для ретрансляции данных.

При передаче по восходящему каналу абонентское устройство работает по упрощенной схеме. В случае отсутствия подтверждения об успешном приеме переданной порции данных абонентское устройство обязано повторить передачу. Базовая станция может запросить перенастройку, указав новые параметры для повторной передачи. Однако, если по каналу управления подобного сообщения не поступило, данные передаются с прежними параметрами. Это – режим неадаптивной ретрансляции.

Сетевая архитектура SAE

Развитие технологий радиоинтерфейса неминуемо отразилось на архитектуре возводимой телекоммуникационной сети. Выполнение основных задач LTE, связанных с оптимизацией трафика и использованием маршрутизируемых пакетов, хорошо вписывается в существующие схемы. Однако отдельные элементы новой технологии, например устранение необходимости в мягком переключении абонентского устройства с одной БС на другую без потери качества связи, потребовали соответствующей модернизации.

Поэтому консорциум 3GPP предложил использовать для LTE новую сетевую инфраструктуру SAE (System Architecture Evolution). Смысл SAE состоит в эволюционном развитии архитектуры сетей 2G (GPRS Core Network). Это подразумевает их упрощение, эффективную поддержку широкого спектра услуг на базе IP, более высокое быстродействие при более коротких задержках доступа и обеспечении непрерывности в обслуживании абонентских устройств при их перемещении в гетерогенной среде. Сети LTE могут эффективно работать по соседству с другими сетями беспроводного доступа, часть из которых может относиться к поколению 2G (GPRS) или даже не соответствовать стандартам 3GPP (например, WiMAX).

В архитектуре SAE возможно использование узлов только двух типов – базовые станции (eNodeB) и шлюзы доступа (AGW). Сокращение числа возможных типов узлов позволяет мобильным операторам значительно снизить расходы как на развертывание, так и на последующую эксплуатацию сетей LTE. Это – отличный стимул для повышения интереса к новой технологии и ее быстрому проникновению на рынок.

Ядро сети SAE называется Evolved Packet Core (EPC), содержит модули управления мобильностью (Mobility Management Entity, ММЕ) и управления абонентом (User Plane Entity, UPE) (рис. 5). Первый элемент обеспечивает хранение служебной информации об абоненте и управление ею, осуществляет авторизацию терминальных устройств в наземных сетях мобильной связи, выполняет общее управление их мобильностью. Второй компонент отвечает за работу нисходящего соединения, шифрование данных, маршрутизацию и пересылку пакетов.

Рис. 5. Схема подключения к базовой станции (eNodeB) в архитектуре SAE и основные функции узлов

Помимо названных компонентов ядра SAE, в ней используются два элемента, новых для архитектуры ядра сети. Это – 3GРР– и SAE-якорь. Они введены для обеспечения мобильности абонента при его перемещении между сетями разных типов. 3GРР-якорь играет роль шлюза между сетями 2G/3G и LTE, SAE-якорь обеспечивает непрерывность сервиса при перемещении абонента в гетерогенной сетевой среде.

Перечисленные функциональные элементы архитектуры могут размещаться по-разному среди других элементов аппаратуры сети, что обеспечиваетя гибкость при конструировании сетей в реальных условиях.

Еще одна важная особенность архитектуры SAE состоит в том, что данные, полученные от абонентов, можно пересылать непосредственно между базовыми станциями через проводные и беспроводные каналы связи. Это особенно существенно для реализации высококачественного быстрого «бесшовного» переключения пользователей от одной БС к другой.

Одновременно сохраняется традиционный способ передачи данных между БС через шлюзы транспортной IP-сети. Однако реализация технологии прямой беспроводной передачи данных между БС фактически означает, что в архитектуру SAE заложены основы функциональности Mesh Networking – технологии сетей будущего, которые сегодня активно применяются только в военной области.

Качество предоставления сервиса (QoS)

При разработке LTE серьезное внимание было уделено качеству предоставляемого сервиса, правилам выбора сети и использованию идентификационных данных. В последние годы появились абонентские терминалы, способные работать сразу с несколькими типами сетей (например, WiFi и сотовой). Это позволяет обслуживать абонентов с применением разных типов доступа. Однако при этом ужесточа-ются требования к качеству обслуживания в сетях разных типов.

Благодаря предложенным архитектурным изменениям SAE в LTE значительно уменьшаются задержки при передаче данных. Они особенно критичны для таких приложений, как VoIP или онлайновые интерактивные игры. Многие характеристики в LTE по крайней мере на 50 % лучше аналогичных показателей, достижимых в сетях 3G (табл. 2). Повышение качества обслуживания обусловлено в первую очередь более тесным взаимодействием аппаратного и прикладного слоев управления. Например, при выполнении мультимедийных функций абонентского устройства сначала оно отправляет сигнал о своей готовности в сервер приложений, находящийся в операторском облаке услуг. Там создается служба, которая обменивается данными с абонентским терминалом через прямой канал связи в режиме «точка—точка». Поэтому для выполнения команд не требуется генерировать специальный служебный трафик, который будет взаимодействовать с другими слоями управления. Более простая схема дает прирост QoS.

LTE в России: частотный передел

В отличие от проводных систем, технология передачи данных «по воздуху» требует эффективно распределить рабочие частоты между заинтересованными операторами мобильной связи.

Решением этих вопросов занимаются различные организации. На международном уровне это Международный союз электросвязи (сектор радиосвязи), который формирует рекомендации по планированию выдачи частотных диапазонов. Региональным регулятором для России выступает Государственная комиссия по радиочастотам (ГКРЧ). Другая «заинтересованная» государственная организация – это Федеральная служба по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор). В настоящее время процесс выделения частот под LTE в России находится на стадии оценки и согласований.

Перспективы LTE

Здесь были рассмотрены основные технологические новинки LTE, благодаря которым ее относят к сетям четвертого поколения (4G). Отметим теперь преимущества, которые получат от ее внедрения мобильные операторы и абоненты.