I общие сведения о сетях подвижной связи icon

I общие сведения о сетях подвижной связи


Смотрите также:
Економические аспекты регулирования радиочастотного ресурса...
Рабочая программа по дисциплине «Информационные сети» для специальности 230201 «Информационные...
Реферат: Измерения в телекоммуникациях...
Руководящий документ отрасли радиостанции сухопутной подвижной службы с угловой модуляцией...
Комплексы сетей сотовой и спутниковой подвижной связи общего пользования...
Пресс-служба ОАО «Таттелеком» Дайджест сми...
R заданы в подвижной системе, то, дифференцируя их...
Публикации Краткое...
Инструкция пользователя версия 6 содержание общие сведения Общие сведения о Федеральном реестре...
Название акции...
Системы телекоммуникаций и теория телетрафика...
Системы телекоммуникаций и теория телетрафика...



Загрузка...
страницы: 1   2   3   4   5   6   7   8
вернуться в начало
скачать
часть описываемых ниже, реализуется ЦК. Входящий вызов может быть переадресован на любой номер телефона, например на домашний стационарный телефон абонента, или на «почтовый ящик» голосовой почты.

  • ^ Услуга удержания вызова (call hold) позволяет абоненту прервать текущий разговор, не разрывая линию связи. В паузе абонент может принять вновь поступивший (входящий) вызов или позвонить другому абоненту (исходящий вызов), а затем вернуться к прерванному разговору.

  • ^ Услуга ожидания вызова (call waiting) позволяет абоненту в ходе разговора по телефону получить сигнал о поступлении еще одного входящего вызова. В таком случае абонен­ту предоставляется три варианта действий: отказаться от второго вызова; закончить первый разговор, и перейти ко второму; прервать первый разговор, воспользовавшись услугой удер­жания вызова, ответить на второй вызов, а по его окончании вернуться к прерванному пер­вому. В первом случае вызывающий абонент получает в ответ сигнал «занято», а во втором и
    третьем его вызов ожидает, пока не получит соединения.

  • ^ Услуга конференцсвязи (conference call) позволяет вести разговор по телефону одно временно нескольким (от трех до шести) абонентам. При этом организатор конференцсвязи, т.е. абонент, который «собрал» группу собеседников, имеет возможность временно или окончательно отключить от общего разговора любого из участников, или закончить сеанс конференцсвязи в целом.

  • ^ Услуга запрета (или ограничения) определенных категорий вызовов (call barring) позволяет абоненту исключить, например, все входящие вызовы, или все исходящие вызовы, или все исходящие международные вызовы. При этом для установки или снятия запрета ис­пользуется индивидуальный пароль абонента, исключающий возможность несанкциониро­ванного управления запретом со стороны посторонних лиц.\

  • ^ Услуга закрытой группы пользователей (closed user group) позволяет организовать корпоративную связь между членами определенной группы абонентов, причем члены закрытой группы могут общаться между собой без ограничений, а возможность общения с «внешним миром» по входящей и/или исходящей связи предоставляется лишь отдельным членам группы.

    1. ^ Услуга автоматического определения вызывающего номера, а также запрета опре­деления номера; запрет накладывается со стороны вызывающего абонента и имеет более вы­сокий приоритет, чем определение номера. Возможность автоматического определения но­мера в сочетании с возможностью сохранения номера в памяти абонентского аппарата по­зволяет абоненту спустя некоторое время узнать, с каких номеров он получал вызовы, в том числе какие из них остались без ответа.

    2. ^ Услуга голосовой почты позволяет оставить на персональном автоответчике або­нента голосовое сообщение, если абонент не может принять его в момент передачи, напри­мер если абонентский аппарат выключен или находится вне зоны действия сети или если абонент не отвечает. Адресат получает извещение о поступившем сообщении и прослушива­ет его в удобное для себя время. Полученное сообщение абонент может стереть или сохра­нить, чтобы иметь возможность прослушать его еще раз. Абоненту предоставляется возмож­ность записать индивидуальное приветствие, которое звучит при подключении вызывающего абонента к персональному автоответчику.

    3. ^ Оперативная информация о стоимости оказываемых или оказанных услуг («совет об оплате»).

    10. Предоставление открытой линии связи сеть/пользователь для реализации функций, определяемых оператором и др.

    Очень важна и удобна услуга роуминга, позволяющая пользоваться сотовой связью не только в «своей» сети, но и в других сетях, технически совместимых с «домашней», при на­личии соответствующих роуминговых соглашений.

    В любой конкретной сети могут быть реализованы не все перечисленные услуги - это зависит от стандарта и варианта используемого аппаратурно-программного комплекса, равно как в некоторых сетях могут быть услуги, не попавшие в приведенный выше перечень.


    2.7.3. Пакетная коммутация в сетях подвижной связи

    Внедрение пакетной коммутации в сотовых сетях

    В современные телекоммуникационные системы быстрыми темпами внедряются сете­вые технологии предоставления абонентам новых услуг по высококачественной ПД. Быстро развиваются методы передачи информации с коммутацией пакетов PS (Packet Switching) и использованием протоколов TCP/IP.

    Операторы сотовых сетей, имеющие оборудование с коммутацией каналов CS, вынужде­ны внедрять новые PS-технологии, чтобы удовлетворить возросшие потребности МА в услугах.

    Главное требование потребителя - мобильность или возможность установления со­единения по CS-сетям при любых перемещениях в зоне покрытия - теперь дополняется тре­бованием высокоскоростной пакетной передачи/приема данных с IP-адресацией. Это позволяет получить, во-первых, услуги от Интернет-провайдеров ISP, а во-вторых, возможность удаленного доступа к локальным сетям - Интранет по каналам Интернет.

    Действующее оборудование сотовых сетей на основе CS дает возможность абонентам получать доступ в Интернет, но зачастую не удовлетворяет их запросам на эту услугу ввиду следующих обстоятельств. Во-первых, скорость передачи данных для МА в сетях GSM огра­ничена величиной 9,6 кбит/с и достигает максимума 14,4 кбит/с. В перспективе она может достигнуть 48 и даже 64 кбит/с. Однако этого недостаточно: уже сейчас требуются скорости передачи порядка 100-200 кбит/с и даже сверхскорости - 1-2 Мбит/с. Во-вторых, для пере­дачи или приема данных нужен постоянно выделенный канал в сетях CS, который может использоваться лишь одним абонентом, что является неэффективным [76, 51].

    В качестве решения операторам сотовых сетей GSM предлагается дополнить сущест­вующие сети GSM новым оборудованием, работающим по технологии GPRS. GPRS - это тех­нология, позволяющая работать в режиме PS и требующая установки нового сетевого оборудо­вания и ПО. Обслуживание МА, пользующихся только телефонными услугами сети GSM, про­исходит по-прежнему независимо от наличия сети GPRS. Стандарт GPRS определяет, как долж­на быть построена новая дополнительная PS-сеть передачи данных с IP-адресацией и как она взаимодействует с существующими элементами старой CS-сети.

    Введение в эксплуатацию системы GPRS позволит операторам оказывать дополни­тельные услуги абонентам по подключению к ISP (поставщикам услуг Интернет); обеспечить доступ МА через сети TCP/IP к ЛВС, а также работать по сетям PDN.

    Технология GPRS, базирующаяся на принципах ТОМА, позволяет M А работать в мно-гослотовом режиме по радиоинтерфейсу, т.е. занимать несколько временных интервалов -слотов TS (time slot) на одной несушей в рамках одного TDMA-кадра (в перспективе до восьми TS). Это приводит к увеличению скорости передачи в число раз, соответствующее количеству задействованных слотов. Кроме того, один и тот же ФК радиоинтерфейса или группу ФК (до восьми) могут одновременно использовать до 32 разных абонентов. Здесь под «одновременной» понимается работа абонентов в режиме передачи/приема информации по очереди, с соответствующей задержкой ожидания, на одних и тех же частотах, в одних и тех же временных интервалах. Этот принцип позволяет существенно экономить канальный ре­сурс сотовой сети и обслуживать большее число МА.

    Введение технологии GPRS качественно изменяет статус мобильного абонента, кото­рый теперь может работать одновременно в двух режимах - телефонного разговора и пере­дачи/приема данных.

    Система GSM-GPRS

    Структурная схема системы GSM-GPRS компании «Эрикссон», представлена на рис. 2.88. Кроме основных элементов системы и их взаимодействия, приводятся обозначения всех интер­фейсов, имеющихся в стандарте [76]. Следует отметить, что разработка компании «Эрикссон« имеет отклонения от технологии GRPS.

    Узел по обеспечению услуг GPRS (SGSN) подключен ко всем основным элементам се­ти GSM: BSC, MSC/VLR, HLR, EIR. Это важнейший компонент системы GPRS, обеспечи­вающий передачу/прием трафика в виде IP-пакетов к/от мобильному абоненту. SGSN позво­ляет обслуживать всех МА, работающих в режиме GPRS. Под обслуживанием понимается выполнение следующих основных процедур: аутентификация МА, проверка МТ, шифрова­ние данных, регистрация состояния МА при переходе в режим GPRS (GPRS attach) и выходе из него (GPRS detach), включение (активизации) режима передачи/приема данных Ready и выключения этого режима, перехода в режим Standby, а также регистрации и учета местопо­ложения в регистре VLR всех абнентов, находящихся в зоне обслуживания данного SGSN.Хотя регистр VLR формально изображается совместно с MSC, его функции в системе GSM­GPRS распределены между MSC и SGSN. Фактически на узле SGSN также имеется регистр для учета МА (их состояния, местоположения и т.п.), который дополняет данные, хранящие­ся в MSC/VLR.BSS - система базовой станции





    SMS-GMSC - шлюзовой MSC к службе SMS

    MSC - центр коммутации подвижной связи SMSC - центр передачи коротких сообщений

    HLR - регистр положения MS - мобильная станция

    VLR - регистр перемещения ТЕ - терминальное оборудование

    EIR - регистр идентификации оборудования МТ - мобильный терминал

    SGSN - узел по обеспечению услуг GPRS PDN - сети пакетной передачи

    GGSN - шлюзовой узел SGSN PLMN - сеть подвижной связи общего пользования

    SMS - служба передачи коротких сообщений

    Рис. 2.88. Структурная схема системы GSM-GPRS

    В сети GSM может быть от одного до нескольких узлов SGSN в зависимости от на­грузки и общего количества пользователей услуг GPRS. Следовательно, IP-пакеты направ­ляются в сторону абонента через BSC (интерфейс Gb), к BTS (интерфейс А-бис, на рисунке не показан) и далее по радиоинтерфейсу Um. В BSC происходит сложение нагрузки от MSC с нагрузкой от SGSN, а далее информация (пакеты и голос) через трансиверы BTS доставля­ется различным или одному МА, работающему в режиме GSM-GPRS. В принципе система GPRS не требует формирования дополнительных частотных ресурсов, установки новых базовых радиостанций и использования специальных трансиверов. Передача пакетов происхо­дит по уже развернутым каналам в BTS.

    Регистрация местоположения абонента в режиме GPRS attach осуществляется с точно­стью до зоны RA. Данная зона регистрации отличается от известной зоны местонахождения LA в GSM и обычно выбирается меньше, чем LA. Зона RA необходима для поиска абонента в сети системой GPRS, причем поиск осуществляет SGSN. При пересечении абонентом грани­цы зоны RA проводится процедура обновления данных о его местоположении в распределен­ном регистре VLR. Когда абонент находится в режиме Ready, узел SGSN знает о его положе­нии с точностью до соты; поиск абонента производится в конкретной соте, а не в зоне RA.

    Выход узла SGSN во внешние сети PDN осуществляется подключением его к узлу-шлюзу GGSN, который, в свою очередь, соединен непосредственно с PDN или ISP. Взаимо­действие между SGSN и GGSN происходит по сети TCP/IP с использованием IP-адресов (ин­терфейс Gn). Следовательно, обмен данными между этими узлами может происходить как по локальной IP-сети оператора, так и по сетям общего пользования.

    Узел GGSN обеспечивает стык сети GPRS с внешними сетями PDN, в том числе и под­ключение к ISP. В сети GPRS необходим один узел GGSN. Этот элемент является обязатель­ным, но конструктивно GGSN может быть выполнен как отдельно от SGSN (разнесенные по сети), так и совместно с SGSN (совмещенные) в одном модуле на одном узле связи. Такие со­вмещенные узлы, реализованные в одном модуле, называются GSN (GPRS Support Node).

    Одна из главных функций, выполняемых узлом GGSN - функция маршрутизатора IP-адресации для исходящих сообщений во внешние сети. При поступлении сообщений от внешних сетей PDN главными задачами GGSN являются определение местонахождения МА в сети GPRS с точностью и пересылка данных по IP-сети оператора в соответствующий узел SGSN. Другие важные функции GGSN - запись и хранение данных по учету оплаты абонен­тов GPRS.

    Основным звеном в работе сети GPRS является мобильная станция (MS) абонента. В стандарте предусмотрено, что абонент в сети GSM-GPRS сможет работать в трех режимах: класс А - одновременная работа в сетях CS и PS, т.е. возможность принимать/посылать вы­зовы и сообщения через MSC (голос) и SGSN (данные); при этом работа происходит парал­лельно и независимо; класс В - возможность для абонента принимать вызовы как от MSC, так и от SGSN, однако передачу/прием можно осуществлять лишь от одного источника ин­формации по выбору абонента: или голос от MSC или данные от SGSN. Причем, работая, например, в Интернете, абонент может принять вызов от MSC, прервать работу с данными, ответить на звонок и продолжить работу в Интернете; класс С - возможность выбора режима работы для МА: либо голос - режим IMSI attach/Active, либо данные - режим GPRS attach/Ready. При этом абонент, находясь в одном из режимов, не принимает входящие звон­ки или сигналы от другого источника информации.

    В зависимости от конкретных потребностей абонентов существуют разные варианты реализации MS: комбинированные терминалы, объединяющие два терминала - МТ и ТЕ в одно законченное функциональное устройство; такие малогабаритные MS имеют, как прави­ло, ограниченные возможности по приему/передаче данных; обычный компьютер со специ­альной программой в качестве ТЕ и обычный мобильный телефон, поддерживающий прото­кол R-стык с ТЕ по специальному кабелю; специальная радиокарта для подключения к лю­бому компьютеру, выполняющая функции МТ, и мультимедийный компьютер со специаль­ной программой в качестве ТЕ; такие MS часто реализуются на базе ПК типа notebook; спе­циальный терминал, предназначенный только для ПД от различных источников информации (видеокамеры, микрофона) по сетям GPRS на выделенный IP-адрес; такие MS могут исполь­зоваться только для контроля и мониторинга. Остальные узлы сети GSM-GPRS не требуют значительных изменений. Для элементов MSC, HLR, EIR и BTS необходимо только новое ПО. Узел BSC нуждается в установке новых программных средств, а также дополнительного оборудования - устройства PCU (Packet Control Unit), обеспечивающего распределение поступающих пакетов на BTS и трансиверы TRX, которые обслуживают абонентов.

    Компания «Эрикссон» поставляет на рынок две разновидности системы GPRS - GSN-25 и GSN-100. Отличие между ними заключается в максимальном количестве МА, которое может одновременно обслуживать система. Для GSN-25 - это 25 тысяч абонентов, для GSN-100 - 100 тысяч. Оба продукта поддерживают конфигурацию с раздельной установкой узлов SGSN и GGSN в сети, а также комбинированную (совместную) установку единого узла GSN.

    Система имеет следующие технические параметры: количество слотов TS, используемых одним абонентом при работе в сети GPRS, - от 1 до 4 в зависимости от категории абонента (мак­симально возможное количество - 8); максимальная скорость передачи информации при разных способах кодирования - CS (Coding Scheme): CS-1 - 8 кбит/с; CS-2 - 12 кбит/с; CS-3 - 14 кбит/с; CS-4 - 20 кбит/с; максимальная скорость передачи при установке оборудования - 48 кбит/с; под­держиваются скачки по частоте; число абонентов, обслуживаемых одним физическим каналом, -32; тип хендовера - МСНО (Mobile Controled Handover).


    Технология PacketGSM

    Компания Lucent Technologies предлагает технологию PacketGSM (пакетный GSM), который представляет собой IP-платформу для пакетной передачи речи по мобильной сети.

    Технология PacketGSM - семейство решений, позволяющих интегрировать передачу речи и данных через пакетную подсистему инфраструктуры сетей GSM. Идея, положенная в основу этой технологии, заключается в том, чтобы дать возможность операторам плавно пе­рейти от доминирующих в настоящее время мобильных сетей с КК к сетям, обладающим преимуществами сетей с КП, причем сделать это как для речевого трафика, так и для трафика ПД, а также продлить использование уже установленного оборудования GSM [51 ].

    Расширяя возможности технологии пакетной ПД по сетям GSM (GPRS), PacketGSM позволяет наполнить технологию пакетной передачи данных приложениями, которые могут работать как в режиме РВ, так и с промежуточным накоплением, включая передачу речи. Предлагая качество речи на GSM-уровне, PacketGSM является отличной платформой для услуг 2.5G, позволяющей плавно перейти от существующих сетей GSM к сетям 3G.

    Первоначально в сетях GSM технологию GPRS предполагалось использовать для ПД, характеризующихся изменяемой во времени скоростью передачи. С этой целью технология GPRS унаследовала преимущества СКП и передачи данных, которые позволяют оптимально мультиплексировать информацию, передаваемую несколькими пользователями по радиока­налам. Услуги, предоставляемые в режиме РВ, также могут быть встроены в GPRS, однако для этого необходимо дополнительно решить вопрос о качестве передаваемой информации, так как пропускная способность СКП не всегда позволяет обеспечить малую задержку, необ­ходимую для подобного вида услуг. Типичными примерами таких услуг являются голосовая телефония и двухсторонняя передача видеоизображения (видеотелефония).

    Для достижения приемлемого качества речи при ее маршрутизации через СКП ученые Bell Labs разработали новые схемы кодирования информации, методы пакетизации и алго­ритмы эффективного управления радиоресурсами. Привлекательность концепции передачи речи с помощью технологии GPRS (VoGPRS) объясняется тем, что применение пакетной ПД позволяет увеличить пропускную способность радиоинтерфейса. Это увеличение достигается в результате мультиплексирования нескольких источников речи, которая представляет собой сочетание звуков и пауз. Известно, что отношение звук/пауза в среднем равно 1:1 [51], поэтому можно добиться мультиплексирования двух разговоров в одном временном окне GSM-радиоканала. Для определения эффективности статистического мультиплексирования был проведен ряд исследований, цель которых сравнение технологии VoGPRS с традиционными методами оптимизации сетей GSM: использование скачков по частоте (Frequency Hopping -FH) и прерывистой передачи речи (DTX). Исследуемой величиной являлся объем трафика в Эрлангах на сектор, при котором обслуживание становится невозможным. Отказ в обслужи­вании допускался двух видов: «легкий» и «тяжелый». Первый получается в результате уве­личения допустимого отношения сигнал/помеха, которое приводит к потере соединения, второй - из-за отсутствия свободных радиоканалов.

    Сеть, построенная по традиционным принципам FH/DTX, достигает максимальной емкости при использовании схемы повторения частот 1/3; при этом ограничивающим факто­ром является уровень интерференции, возникающий при таком интенсивном переиспользо­вании частот. Для сетей VoGPRS/FH оптимальной представляется схема 3/9 с «тяжелым» отказом как ограничивающим фактором. Это дает возможность изучить увеличение стати­стической емкости нового метода, поскольку в данном случае нет необходимости принимать во внимание интерференцию.

    Практическая ценность проведенных исследований сводится к тому, что при построе­нии сетей по технологии VoGPRS увеличение емкости составляет около 40% по сравнению с традиционными СКК. Операторы смогут иметь гибко настраиваемую сеть, поскольку Pack-etGSM подразумевает единую архитектуру для передачи речи и данных.

    Для того чтобы воспользоваться преимуществами пакетной технологии в части емко­стных характеристик для приложений типа передачи речи, необходимо с большой вероятно­стью гарантировать высокое качество (разборчивость и задержка) передаваемой информации.

    Для передачи речи по СКП требуются дополнительные (специальные) методы, позво­ляющие оптимизировать кодирование передаваемой речи и обеспечить ее наилучшую мар­шрутизацию через сеть.

    При пакетной передаче понятие «качество речи» имеет статистическую природу, т.е. оно может быть" гарантировано лишь с определенной вероятностью. Это связано с тем, что пакеты вынуждены «конкурировать» за ресурсы системы на каждом этапе прохождения че­рез сетевые элементы. Эта конкуренция приводит к накоплению задержки в передаче паке­тов, что и влияет на качество речи.

    В СКП наилучшее качество передачи речи обеспечивается наикратчайшим путем маршрутизации пакетов. На задержку в сетях влияют две причины: скорость транспортиров­ки и время «предоставления доступа» к ресурсам сети. Проблему транспортной задержки можно разрешить, присваивая пакетам, переносящим речевую информацию, приоритет.

    В радиосетях на суммарную задержку в наибольшей степени влияет «предоставление доступа». Емкостные преимущества статистического мультиплексирования речевого трафи­ка проявляются тогда, когда речь естественным образом чередуется с паузами, что достига­ется путем алгоритма интеллектуального смешивания: РК выделяется произносящему в дан­ный момент звуки абоненту. Другой абонент, который в этот момент молчит, доступа к кана­лу не имеет. В GPRS новый речевой абонент получает возможность «замешивать» свою речь в РК после запроса на получение доступа к соответствующей услуге. Поскольку в сотовой связи используется дуплексный способ приема-передачи, следует специально подчеркнуть, что интеллектуальное «замешивание» в направлении от БС к AT происходит постоянно; в обратном направлении лишь активные пользователи посылают пакеты с речью - делается это в виде так называемых блоков RLC/MAC. Таким образом, с точки зрения активного абонен­та, он имеет выделенный канал связи наподобие того, что предлагает традиционная СКП.

    Чтобы избежать потерь, возникающих при передаче «поврежденных» пакетов с нере­чевой информацией, в СКП используется повторная передача таких пакетов. Для услуг, предоставляемых в режиме РВ, такой метод не подходит, так как он вносит неприемлемые для данного приложения задержки. Чтобы решить эту проблему, необходимо ввести дополни­тельную защиту пакетов с помощью специального канального кодирования, перемежения пакетов и избыточности информации внутри пакетов. В стандарте GPRS допускается исполь­зование нескольких схем канального кодирования, отвечающих различным требованиям к защите данных от потерь при распространении. Когда через систему VoGPRS передается речь, выбор схемы канального кодирования делается на основе приоритетности надежности соединения. Речевой кодек, используемый системой VoGPRS, представляет собой расшире­ние стандартного речевого кодека GSM EFR (кодек с улучшенным полноскоростным коди­рованием). Он позволяет применять методику диапазонного восстановления информации и обеспечивает хорошую разборчивость передаваемой речи. Дополнительную защиту содер­жимого пакетов можно получить, применяя специальные алгоритмы использования заголов­ков пакетов. Все это дает возможность обеспечить приемлемое качество передачи сообщений даже при сложных условиях распространения.

    Эффективное использование выделенного частотного ресурса становится одной из са­мых важных задач операторов.

    Для обеспечения требуемого качества передаваемой речи переносящим ее пакетам присваивается более высокий приоритет. Однако в связи с тем, что каждый передаваемый пакет имеет своего «адресата», неизбежно возникает проблема заголовков пакетов, которые «съедают» канальную емкость и, соответственно, частотный диапазон. Для решения этой проблемы была разработана новая методика более экономного использования емкост­ных/частотных ресурсов. В частности, из адресных полей пакетов была удалена избыточная информация, применены туннелирование протоколов и прореживание содержимого пакетов с целью удаления двойного избыточного кодирования.

    ^ Туннелирование протоколов - методика сокращения объема информации, необходи­мой для адекватного восприятия системой заголовка пакетов. Оно сводится к оптимизации иерархической структуры протоколов. С помощью этой методики возможно туннелирование SNDCP- и LLC-уровней сигнализации контроля вызовов VoGPRS через IP-уровень, что по­зволяет освободить канальную емкость для большего объема речевой информации. Это уда­ется сделать благодаря тому, что идентификатору точки доступа к услуге (SAPI) при переда­че речевой информации через GPRS можно присвоить фиксированное значение и тем самым избежать как сегментирования голосовых пакетов, обычно происходящего на уровне LLC, так и необходимости шифрования пропускаемой информации. При такой ситуации IP-, SNDCP- и LLC-уровни становятся излишними для VoGPRS. Объем информации, содержа­щейся в заголовках пакетов, можно и далее сократить, если предположить, что размер «эле­ментарной речевой порции», относящейся к одному блоку RLC/MAC, составляет 20 мс, что позволяет избавиться от необходимости указывать ее длину в каждом пакете.

    Дальнейшая оптимизация каналов достигается путем использования некоторой избы­точности GSM EFR-кодека: для кодирования заголовков пакетов и речевых битов класса l используется полускоростная конвуляционная схема. Этот процесс можно назвать «прорежи­ванием битов». Он позволяет использовать для передачи речи дополнительно 46 бит на пакет. Предварительные результаты исследования влияния «прореживания» на качество передавае­мой речи показывают, что применение этой методики не приводит к заметной деградации ка­чества.

    Внедрение системы GPRS в действующие сотовые сети стандарта GSM позволяет ре­шить целый ряд актуальных задач. В частности: новая технология на основе коммутации па­кетов и IP-адресации существенно повышает пропускную способность сети и увеличивает тем самым эффективность ее использования; новые услуги по подключению абонентов к СКП дают возможность использовать GSM-телефон для решения всех телекоммуникационных задач и сделать его единственным и достаточным для потребителя; возможности пакет­ной коммутации делают работу с данными по радиоинтерфейсу более удобной, быстрой и дешевой для абонента; затраты на внедрение новой системы минимальны, так как аппаратная часть сети GSM изменяется только в части контроллера БС, а из нового оборудования необ­ходим только узел GSN.

    2.11.4. Служба передачи коротких сообщений SMS

    Переход сотовых операторов к цифровым методам кодирования речевых сигналов и распространение систем персональных коммуникаций (PCS), использующих цифровые тех­нологии, стали предпосылками для появления целого класса новых приложений. Идея обме­на небольшими блоками текстовой информации между мобильными абонентскими станция­ми была предложена в начале 90-х гг. ETSI. Вскоре появились первые коммерческие службы передачи коротких сообщений (ПКС) SMS в сетях GSM, а в последние годы заметно усилил­ся интерес к этой технологии и со стороны операторов систем сотовой и PCS-связи, исполь­зующих стандарты CDMA (Северная Америка и Юго-Восточная Азия), TDMA/D-AMPS (США и Канада) и PDC (Япония).

    На первых этапах служба SMS рассматривалась как дополнение к существующим ус­лугам сотовой связи. В дальнейшем, по мере совершенствования сетевой инфраструктуры и терминальных устройств, круг приложений, поддерживаемых службой SMS, расширялся. Сначала он охватил функции ЭП и факсимильной связи, различные виды информационного обслуживания мобильных пользователей (биржевые сводки, новости, погода), а затем - и интерактивные услуги (доступ к банковским счетам и ресурсам Интернет).

    Отличительной особенностью службы SMS (и одним из ее преимуществ перед тради­ционной пейджинговой связью) является гарантированная доставка сообщения адресату. Со­общение поступит на мобильный телефон независимо от того, ведется ли в данный момент по нему разговор (обмен данными) или он находится в режиме ожидания. Сообщение также дойдет до адресата и в том случае, если последний временно недоступен (например, он нахо­дится вне зоны обслуживания или его телефон выключен). Система автоматически определя­ет факт неудачной попытки соединения, запоминает сообщение и хранит его до тех пор, пока связь с получателем не восстановится [33, 47].

    Концепция и архитектура SMS

    Технологию ПКС можно внедрять в уже действующие беспроводные сети, не преры­вая их эксплуатации и не внося каких-либо значительных изменений в существующую ин­фраструктуру. Кроме того, функциональность системы обмена данными можно наращивать постепенно, в зависимости от появления спроса на те или иные услуги.

    Для организации службы SMS (рис. 2.89) создается центр обработки сообщений (SMSC), который выполняет все функции, связанные с получением, промежуточным хранением и кон­тролем за доставкой сообщений мобильным пользователям. Хотя состав входящего в SMSC оборудования и ПО может быть различным для разных сетей, в его структуре обычно выделяют типовые компоненты: это сервер сообщений (непосредственно занимается обработкой сообще­ний и отслеживает их доставку) и шлюзовое устройство, которое обеспечивает взаимодействие сервера с элементами сетевой инфраструктуры (ЦК мобильной связи MSC, регистром HLR), интерфейс со службами голосовой и электронной почты, а также связь с внешними для данной сети источниками сообщений, например центрами SMSC других мобильных систем.

    В рамках возможностей ОКС №7 технология SMS для своего воплощения подразуме­вает программно-аппаратную реализацию уровней подсистемы передачи сообщений (MTPI, МТР2 и МТРЗ), управления соединениями SCCP и поддержки транзакций ТСАР (рис. 2.90).




    Рис. 2.89. Общая схема организации службы SMS




    Рис. 2.90. Место сервиса SMS в архитектуре ОКС 7

    Уровень SCCP в данном случае отвечает за передачу блоков данных сигнализации (собственно сообщений) в рамках процедур услуг, не ориентированных на соединение. Уро­вень ТСАР (взаимодействуя с SCCP и МТР) в технологии SMS обеспечивает корректность передачи сообщений через сеть (подуровень транзакций TSL) и результативность этих пере­дач (компонентный подуровень CSL).На рис. 2.90 показаны все эти реализуемые технологией SMS компоненты, а также компоненты, отвечающие за организацию мобильной связи для стандартов GSM (подсистема MAP) и NMT (подсистемы MUP и HUP).

    При проектировании центра SMS учитываются основополагающие принципы модели ВОС, что позволяет интегрировать решения технологии SMS в единую аппаратно-программную масштабируемую платформу для всего многообразия внедряемых служб сети. Такая концепция архитектуры позволяет операторам минимизировать затраты на внедрение новых технологий, таких, как IVR (интерактивное речевое взаимодействие), PrePaid (предоп-лаченные телефонные карты), VMS (речевая почта), и осуществлять их на базе универсально­го контроллера, реализующего все необходимые компоненты передачи и управления соедине­ниями, причем как для подуровней сервисов, ориентированных на соединение, так и для сер­висов с коммутацией пакетов, а также для их комбинаций. Подсистемы ISUP и INAP наряду с рассмотренными выше позволяют внедрять весь комплекс современных услуг связи.

    Реализация службы SMS в сотовых сетях

    Механизмы обмена текстовыми сообщениями, размер последних и организация трактов передачи данных варьируются в зависимости от используемых в беспроводных системах радио­интерфейсов. И хотя поддержка технологии SMS предусмотрена во многих стандартах сотовой и PCS-связи (табл. 2.16), эта служба получила наибольшее распространение в сетях GSM.

    Стандарт GSM предусматривает возможность реализации двух видов услуг SMS - ин­дивидуального обмена информацией и вещания.

    Режим индивидуального обмена сообщениями по схеме «точка-точка» предполагает передачу между MC и центром обработки сообщений блока данных размером не более 160 байт с подтверждением его получения принимающей стороной. Ограниченный объем ин­формации позволяет осуществлять передачу непосредственно во время телефонного разгово­ра абонента; при этом не оказывается сколько-нибудь существенного влияния на речевой и служебный трафик.

    Предназначенные для мобильных пользователей сообщения могут поступать в SMSC от абонентов той же или других сетей, по каналам ПД различных информационных служб, а также набираться вручную оператором центра, принимающим звонки по обычным телефон­ным линиям.

    Отправляемое сообщение вместе со служебной информацией (адресом получателя и меткой времени) передается с сервера SMSC на интерфейсное устройство, которое запраши­вает базу данных HLR и определяет текущее местонахождение абонента. Затем сообщение в виде сигнального пакета направляется в соответствующий ЦК сети, который устанавливает связь с MC (если она не была активизирована ранее вызовом речевой связи) и передает ей данные, используя протокол сигнального канала.

    Полученный текст отображается на экране, запоминается в идентификационном моду­ле SIM сотового телефона или пересылается на другое устройство (например, ПК). Если со­единение с MC не состоялось, MSC сообщает об этом в SMSC и просит повторить передачу, когда связь станет возможной. Сообщения от пользователя (набранные с клавиатуры сотово­го телефона, предварительно записанные в модуле SIM или передаваемые с помощью ком­пьютера) проходят тот же путь в обратном направлении, до сервера SMSC, который затем посылает этому пользователю подтверждение приема.

    Режим вещания предназначен для односторонней передачи сведений общего характе­ра (сводки погоды, условия дорожного движения и т.д.) мобильным пользователям.

    Текстовые сообщения формируются в центре вещания SMS. Они адресованы одно­временно всем абонентам и подтверждения факта приема не требуется, поэтому сообщения поступают (непосредственно или через контроллер) на BTS, минуя центр мобильной комму­тации (рис. 2.91). От BTS до MS такие сообщения передаются по одному из служебных кана­лов общего пользования (ВССН), предусмотренных спецификациями GSM. Следует отме­тить, что в пределах сотовой сети могут создаваться несколько центров вещания, обслужи­вающих разные ее участки (группы ячеек), однако каждая из BTS (или BSC) должна быть соединена только с одним из них.

    Сами сообщения составляются в центре вещания или поступают в него из различных внешних источников. Периодичность трансляции в эфир определяется содержанием сообще­ний или графиком, согласованным с контент-провайдером. Стандарт GSM предусматривает передачу макросообщений, включающих в себя до 16 блоков текста (страниц), каждый из которых, в свою очередь, содержит примерно 80 символов. Все такие блоки имеют признаки принадлежности к какому-либо сообщению и порядковые номера, благодаря чему MS могут игнорировать повторно принятые сообщения. Свои решения по организации двухстороннего обмена короткими сообщениями и вещания в сетях GSM предлагают многие ведущие по­ставщики базового оборудования и терминальных устройств. В качестве примера можно ука­зать системы МХЕ компании Ericsson и Nokia SMSC. Первая из них обеспечивает все основ­ные функции центра SMS - от пересылки небольших текстовых блоков, уведомления мо­бильных пользователей о поступлении сообщений голосовой почты и факсов до выполнения различных приложений, основанных на использовании модулей SIM. Вторая поддерживает целый ряд функций, связанных с информационным обслуживанием абонентов, - передачу биржевых сводок, прогноза погоды, спортивных новостей и т.д.




    Рис. 2.91. Организация службы вещания в сети GSM

    Основными факторами, способствующими росту популярности услуг SMS в сетях GSM, являются глобальный характер распространения данного стандарта. Доминирующее положение стандарта GSM на европейском континенте (примерно 80% владельцев сотовых телефонов являются абонентами сетей GSM) снимает многие проблемы международного роуминга и создаст условия для охвата службами SMS практически всего населения региона. В Северной Америке наиболее распространены системы аналоговой сотовой связи AMPS (около 75% абонентов), а в цифровых сетях конкурируют между собой три стандарта - GSM, CDMA, TDMA/D-AMPS. В США, например, абоненты данных сетей распределялись как 30%, 50% и 20%. И хотя все эти системы в той или иной степени поддерживают техноло­гию обмена короткими сообщениями, общая раздробленность рынка мобильной связи за­трудняет развертывание служб SMS в национальном масштабе, что сдерживает рост числа их пользователей.

    В течение ряда лет услуги SMS предлагают некоторые ведущие американские опера­торы сетей NAMPS (Narrowband AMPS), поддерживающих спецификации IS-91. Однако из-за присущих аналоговым системам беспроводной связи технических ограничений, возмож­ности службы SMS весьма ограничены. Если в стандарте GSM предусматривается разделе­ние основного и служебного трафика, то в сетях NAMPS для доставки текстовых сообщений используется тот же радиоканал, что и при передаче речи. Максимальная длина сообщений составляет всего 14 алфавитно-цифровых или 32 цифровых символа. Наиболее распростра­ненные приложения SMS в этих системах связаны с расширением базовых функций сотовой телефонии, таких как идентификация вызывающего абонента или уведомление пользователя о поступлении голосовой почты.

    В спецификации NMT-450/900 также была включена поддержка технологии SMS, ос­нованная на специально введенной дополнительной функции ожидания сообщений (MWI). Используется следующий механизм обмена. Когда поступает сообщение, адресованное або­ненту сети, центр SMSC определяет местонахождение MS и посылает ей признак MWI, кото­рый формируется с помощью обычного сигнала вызова, прекращаемого раньше, чем срабаты­вает звонок. Затем сотовый телефон (в автоматическом режиме или после нажатия соответст­вующей кнопки пользователем) дозванивается до центра и принимает текстовое сообщение.

    Максимальный размер блока данных не специфицирован и определяется оператором сети и/или поставщиком оборудования для центра обработки сообщений, но количество сим­волов должно быть небольшим, поскольку для передачи, как и в системах NAMPS, использу­ется речевой радиоканал. По этой же причине обмен сообщениями не может осуществляться одновременно с разговором

    Отмеченные особенности североамериканского рынка мобильной связи оказывают влияние и на развитие услуг SMS. Значительное численное превосходство абонентов анало­говых систем вынуждены учитывать операторы, развертывающие цифровые сотовые сети на основе технологий кодового и временного разделения каналов.

    В одной из первых версий стандарта на радиоинтерфейс CDMA, IS-95 А, предусмат­ривается совместимость с NAMPS, а передача коротких сообщений ограничивается 14 сим­волами. В цифровые варианты IS-95 были включены спецификации односторонней передачи по управляющему каналу блоков данных длиной 120 символов от центра SMS к мобильным станциям (Mobile Terminate - МТ) и в обратном направлении (Mobile Originate - МО), однако в настоящее время как центры обработки сообщений, так и терминальные устройства CDMA поддерживают только режим МТ. В следующих редакциях стандарта IS-95 предполагается увеличить максимальный размер блока данных до 255 символов.

    В начальной стадии развития находятся и службы коротких сообщений в сетях TDMA/D-AMPS. Спецификации первого стандарта IS-54 и заменившего его впоследствии IS-136 не предусматривали функций SMS, и только в редакции IS-136B появилась поддержка режима вещания с использованием управляющего канала.

    Обмен короткими сообщениями также поддерживают цифровые сотовые сети РОС, охватывающие большую часть мобильных пользователей Японии, а также некоторые систе­мы транкинговой и спутниковой связи.

    В табл. 2.16 приведены характеристики службы SMS в сотовых сетях различных стан­дартов.

    Взаимодействие с другими сетевыми технологиями. Одним из основных досто­инств технологии SMS является ее способность интегрироваться с другими сетевыми ин­формационными технологиями и предоставлять абоненту мобильной сотовой сети универ­сальное средство эффективного доступа ко всему многообразию типов и видов передачи тек­стовой информации, т.е. технология SMS обеспечивает возможность взаимодействия и обме­на информацией между абонентами различных сетей.

    Работа с системой интерактивного речевого взаимодействия. Взаимодействие центра SMS с системой IVR позволяет посылать на МТ короткие сообщения с телефона как фиксированной, так и любой другой телефонной сети. Единственное условие - наличие у ТА возможностей тонального набора. В рамках сеанса взаимодействия с системой IVR отправи­тель имеет возможность либо выбрать и отправить предопределенное сообщение из имею­щейся библиотеки, либо самостоятельно набрать сообщение с тастатуры телефона (в послед­нем случае желательно, чтобы на аппарате отправителя имелся дисплей).

    Взаимодействие со службой Web. Интеграция центра SMS со службой Web позволяет любому пользователю ПК, подключенному к сети Интернет, обмениваться короткими сооб­щениями с абонентом сотовой сети. При этом возможны следующие варианты обмена сооб­щениями: отправка сообщения с ПК на «трубку» - отправитель из Web-интерфейса вводит идентификатор вызызваемого абонента (в общем случае номер телефона), текст сообщения и нажимает кнопку, инициирующую отправку этого сообщения абоненту; прием посланного с трубки сообщения через Web-сервер. Такую возможность технология SMS предоставляет по­средством размещения посланных сообщений на сайте оператора. Абонент сотовой сети (под­писчик услуги SMS) может открыть соответствующую страницу и прочитать оставленные ему сообщения с любого подключенного к Интернет компьютера с Web-браузером, независимо от своего местонахождения. Такая возможность особенно важна в тех случаях, когда абонент, перемещаясь, выходит из зоны охвата сотовой сети, но имеет доступ к Интернет.

    Таблица 2.16. Службы SMS в сотовых сетях


    Стандарт

    Тип сети

    Максимальная длина сообщений, симв. /режим передачи

    Используемый канал

    Регион преиму­щественного рас­пространения

    GSM-800/ 1800/1900

    Цифровая

    160 / двухсторонний; 80x16 /вещание

    Сигнальный, вещательный

    Европа, Сев. Аме­рика, Азия

    NAMPS

    Аналоговая

    14 (32) / двухсторонний

    Речевой

    Сев. Америка

    NMT

    Аналоговая

    Н/с / двухсторонний

    Речевой

    Сев. и Вост. Европа

    CDMA

    Цифровая

    120 (256) / односторон­ний, двухсторонний, вещание

    Управляющий или выделенный дополнительно

    Сев. Америка, Азия

    ^ TDMA/ D-AMPS

    Цифровая

    Н/с' / вещание

    Управляющий

    Сев. Америка

    РОС

    Цифровая

    Н/с / двухсторонний

    -

    Япония
    Взимодействие с пейджинговой сетью. Данный вид обслуживания обеспечивает воз­можность взаимодействия и обмена сообщениями между абонентами сотовой и пейджинго-вых сетей, имеющих подключение к центру SMS мобильной сети. Возможны следующие ва­рианты обмена сообщениями: отправка сообщения с «трубки» на «пейджер» - позволяет або­ненту с МТ послать текстовые сообщения абонентам пейджинговых сетей; отправка сообще­ния на «трубку» - дает возможность, используя любой телефон, послать по схеме, обычной для пейджинговой связи, короткое сообщение для абонента мобильной сети. Если же отпра­вителем сообщения является абонент пейджинговой сети, то с учетом предыдущей данная возможность позволит вести текстовый диалог абонентам функционально разных сетей.

    Рассматриваемое взаимодействие сетей интересно тем, что абонент обеих систем (пользователь, имеющий и МТ и пейджер) может использовать центр SMS как маршрутиза­тор сообщений, т.е. задавать ему схемы пересылки сообщений на те или иные приемные тер­миналы. Например, можно привести ситуацию, когда МТ становится недоступным (выход из зоны обслуживания, временное отключение трубки) и пользователь дает указание о перена­правлении/дублировании сообщений на пейджер. Возможна также и обратная ситуация. Та­кой вид обслуживания повышает общую доступность абонента.

    Работа с электронной почтой. Взаимодействие центра SMS и ЭП позволяет абонен­ту мобильной сети динамично отслеживать поступление новых сообщений и вести обмен сообщениями. Технология обеспечивает следующие варианты обмена: отправка сообщения e-mail с «трубки» - абонент набирает на дисплее трубки адрес и текст сообщения и передает эту информацию центру SMS, который обеспечивает отправку сообщения по заданному ад­ресу; получение сообщения e-mail абонентом мобильной сети на «трубку». Каждому абонен­ту сотовой сети ставится в соответствие некий электронный адрес, идентифицирующий его в пространстве электронных адресов данного оператора. Поступающая на этот адрес ЭП на­правляется центром SMS на МТ абонента. В зависимости от объема письма будет посылаться либо все сообщение, либо его часть; получение абонентом сотовой сети уведомлений о по­ступлении ЭП. В этом случае абонент будет оперативно принимать на трубку сообщения о поступлении новых электронных писем. Настройки данного сервиса позволяют получать либо просто информацию о количестве новых писем, либо краткую информацию о письме.

    Работа с речевой почтой. Данная функция позволяет выводить на дисплей МТ пре­дупреждение о поступлении новых сообщений в речевой почтовый ящик абонента. Если его телефон включен, сообщение поступит немедленно. Если аппарат абонента отключен или находится вне зоны обслуживания, попытки доставить сообщение будут повторяться перио­дически в соответствии с заданной схемой.

    Взаимодействие с информационно-биллинговой системой (ИБС). Технология SMS предоставляет оператору мощный инструментарий в части организации предоставления або­нентам сотовых сетей широкого спектра услуг, связанных с функционированием ИБС.

    Сервис коротких текстовых сообщений реализует для абонента интерактивный режим взаимодействия с ИБС и компонентами активизации услуг мобильной связи. Примеры такого взаимодействия: запрос об остатке на счете - позволяет абоненту сети получить данные о со­стоянии своего счета, сделав стандартный запрос; информирование о приближении к порогу отключения - абонент заблаговременно уведомляется о приближении к порогу отключения и о действиях оператора при достижении минимального значения баланса; информирование або­нента о скорости расходования средств в процессе разговора - позволяет абоненту посредством стандартного запроса контролировать динамику расходования средств; прием платежей по кар­там авансовых платежей. Абонент формирует сообщение по активации карты и отправляет его. В ответ поступает сообщение, подтверждающее увеличение баланса на соответствующуюсумму; подключение и отключение услуг - абонент короткой командной строкой может вклю­чать или отключать практически любые из предоставляемых ему оператором услуг.

    Работа со справочно-информационными сетями. Позволяет абоненту иметь на эк­ране дисплея самую разнообразную оперативную информацию. Имеется два возможных ре­жима ее поступления: «пассивного» получения циркулярно рассылаемой информации, под­писчиком на которую является данный абонент; интерактивного взаимодействия с информа­ционными БД посредством коротких сообщений - такой режим обеспечивает гибкое пере­мещение по БД и позволяет абоненту проникнуть на любой уровень глубины и детализации информации.

    Другие комбинации взаимодействия сетей и сервисы на их основе. Центр SMS, яв­ляясь главным связующим звеном между перечисленными типами сетей, обеспечивает их перекрестное взаимодействие и позволяет предоставлять большое количество комбиниро­ванных видов услуг. Например: рассылка короткого сообщения по всем возможным пунктам приема. Например, из сети Интернет на МТ, на пейджер, в почтовый ящик e-mail. В таком случае центр SMS функционирует как настраиваемый маршрутизатор сообщений и обеспе­чивает поиск абонента по всем сетям, с которыми он может быть связан; организация пре-тензионно-справочной службы; регистрация пожеланий, жалоб, предложений абонентов; прием факсимильных сообщений из ТфОП и других сетей. Нотификация сообщений и их пересылка на заданный абонентом терминал приема; рассылка сообщения группе абонентов тех или иных сетей. Абонент службы SMS формирует сообщение (с «трубки» или терминала ПК) и задает список и маршруты рассылки.

    Работа с центром SMS другого оператора. Обеспечивает глобальную интеграцию телефонных сетей, использующих технологию SMS, причем как мобильных (в том числе с разными стандартами), так и фиксированных. При этом унифицированной единицей обмена является короткое сообщение.

    2.11.5. Мобильный доступ к сети Интернет

    Сеть Интернет (Internet) - информационная компьютерная сеть (точнее - совокупность таких сетей). В качестве основных ее «ветвей» можно назвать следующие: World Wide Web -WWW (в буквальном переводе - всемирная паутина) - это глобальная информационно-справочная система на основе гипертекстовых документов, перерастающая в гипермедиа систему с графикой, звуком и видео; электронная почта (e-mail); возможность получения (перекачки) файлов с нужной информацией, находящихся на удаленных компьютерах (сер­верах), с помощью инструмента FTP; конференции (своего рода электронные «доски объяв­лений») пользователей сети Интернет; и др.

    Сеть имеет развитые системы и средства поиска информации. Она предоставляет и другие (кроме e-mail и «досок объявлений») варианты общения между пользователями теле­фонной связи.

    В число услуг, предоставляемых операторами сотовой связи своим абонентам, все ча­ще включаются доступ к сети Интернет, предоставляемый с мобильных абонентских терми­налов, а также со специальных «коммуникаторов», представляющих собой своеобразное со­четание МТ и сверхпортативного ПК.

    Стек протоколов WAP

    В настоящее время уже разработан протокол беспроводных приложений (WAP), на ба­зе которого можно создавать новые информационные службы (ориентированные на передачу данных, а не речи) для широкого круга конечных пользователей мобильной связи, что суще­ственно расширяет ее возможности [37, 77].

    В течение ближайших пяти лет ожидается резкое увеличение числа пользователей средств WAP - почти с нуля в 1999 г. и приблизительно до 800 млн человек в 2003 г. Одной из целей создания WAP было превращение МТ в терминал сети Интернет. Стек протоколов WAP похож на стек протоколов сети Интернет. В составе WAP - протоколы трех уровней семиуров­невой модели, от прикладного до транспортного включительно (рис. 2.92). Работу приложений определяет спецификация WAE. Протоколы сеансового уровня объединены под названием WSP, к этому же уровню относятся протоколы защиты данных WSL. Протоколы транспортно­го уровня имеют общее название WTP.

    В создании спецификации WAP приняли участие компании Nokia, Ericsson, Motorola и Unwired Planet. Одновременно с представлением нового протокола был организован консор­циум WAP Forum. Цель этой организации - способствовать разработке и принятию соответ­ствующего стандарта.

    WAP Forum определяет принципы разработки нового семейства протоколов следующим образом: стек протоколов WAP должен обеспечивать доступ к Интернет, интрасетям и интел­лектуальным услугам операторов телефонных сетей. По возможности, он должен опираться на существующие стандарты; нужно, чтобы использование WAP не шло в ущерб основным функ­циям ТА; архитектура семейства протоколов должна соответствовать 7-уровневой модели OSI; необходимо обеспечивать масштабируемость и возможность расширения; протоколы должны быть рассчитаны на использование в сетях с малой пропускной способностью и, возможно, большими задержками при передаче информации. Требуется также принимать во внимание малый объем оперативной памяти и низкое быстродействие центральных процессоров або­нентских терминалов; нужно учитывать, что абонентские терминалы имеют весьма ограничен­ные возможности для ввода информации пользователем; в архитектуру W АР должна быть за­ложена поддержка различных типов беспроводных сетей; необходимо, чтобы семейство прото­колов WAP обеспечивало защиту данных; должна быть разработана новая модель приложений, обеспечивающих предоставление услуг ПД на беспроводные телефоны.




    Рис. 2.92. Архитектура протокола WAP

    Протоколы верхних уровней не должны ничего «знать» о специфических характери­стиках используемых беспроводных технологий; конкретные особенности радиоинтерфейса учитываются только в протоколах транспортного уровня. Тем не менее от всех протоколов этого уровня требуются определенные общие черты - таким образом удастся обеспечить ин-тероперабельность систем по всему миру.

    Одно из важнейших условий - масштабируемость протокола WAP. Он должен под­держивать очень широкий спектр абонентских устройств (от простейших телефонов с дис­плеем в одну строку до интеллектуальных карманных компьютеров) и сети самой разной пропускной способности. Кроме того, многоуровневая архитектура WAP должна обеспечи­вать легкую настройку на технологии радиоинтерфейса и приложения, которые могут поя­виться в будущем.

    Спецификация приложений беспроводного доступа (WAE)

    Именно на прикладном уровне модели OSI задаются общие требования к приложени­ям, которые предназначены для использования в среде, характеризуемой низкой скоростью передачи информации, а также малым объемом оперативной памяти. В целом, при разработ­ке приложений для WAP предполагается следовать общей модели программирования при­ложений для World Wide Web, несколько видоизменив ее в соответствии со специфическими особенностями среды.

    В WAP определены следующие компоненты:

    • микробраузер, функционально схожий со стандартным браузером Интернет (таким, как Netscape Navigator или Microsoft Internet Explorer);

    • язык сценариев WML Script (маркировочный язык беспроводной связи), определенный форумом WAP и похожий на язык HTML. Средства данного языка сокращают эфир­ ное время, расширяя функциональные возможности портативного радиотелефона, т.е. благодаря сценариям WML такой телефон сможет локально обрабатывать больший объем информации перед отправкой ее на сервер;

    • интерфейс приложений беспроводной телефонии WAP (WTAI), который является те­лефонной частью WAP и обеспечивает создание прикладных систем контроля и обра­ботки телефонных вызовов, реализующих, например, различные режимы обработки входящего телефонного вызова;

    • формы представления информации, включая визитные карточки, календарные собы­тия и т.д.;

    • многоуровневый телекоммуникационный стек, имеющий транспортный, защитный и сеансовый уровни.

    Общая схема работы WAP на прикладном уровне выглядит следующим образом (рис. 2.93). В память абонентского терминала загружается программа-браузер, идеологически на­поминающая стандартные Web-браузеры. Отличие состоит в том, что при обращении к сер­веру WAP-браузер использует язык запросов WML, представляющий собой упрощенный вариант HTML.

    Эти запросы передаются по беспроводной сети к специальному шлюзовому устройст­ву, которое не только осуществляет информационный обмен между беспроводной и провод­ной частями сети, но и трансформирует WML-запросы в HTML-запросы и отправляет их к Web-серверу. При передаче обратного трафика шлюз также осуществляет преобразование информации из одного формата в другой. Кроме языка WML, браузер поддерживает сценарии на языке WMLS, или WML Script, представляющем собой упрощенный вариант языка JavaScript. Кроме того, в состав WAE мо­гут быть включены различные интеллектуальные телефонные услуги, имеющие общее назва­ние TeleVAS (Telephony Value-Added Services). Прикладные программы, загруженные в опе­ративную память мобильного терминала, должны обеспечивать доступ и к этим функциям.




    Рис. 2.93. Схема доступа к Web-серверу с мобильного телефона

    WML - это HTML-подобный язык описания документов. Интерфейс, через который предоставляются услуги, можно представить в виде последовательности «карт» (card), кото­рые можно объединять в «колоды» (deck), загружаемые с сервера целиком. Когда абонент запрашивает ту или иную услугу (WAP-приложение), соответствующая «колода» загружает­ся из сети на его терминал. После этого для выбора нужной «карты» данный абонент может перемещаться по всей «колоде». Если желаемая «карта» не включена в просматриваемую «колоду», абонент запрашивает другую «колоду». После выбора нужной «карты», ввода не­обходимых данных и соответствующей команды осуществляется требуемое действие или поиск нужной информации.

    В зависимости от возможностей конкретного МТ те или иные вызываемые «колоды» или отдельные «карты» могут заноситься в его память для последующего использования.

    Общая схема работы с WML может быть описана следующим образом. 1) Вывести на экран текущую карту. 2) Дождаться, пока пользователь (тем или иным способом) введет ад­рес URL ресурса, к которому следует перейти. 3) Отправить запрос соответствующему Web-серверу. 4) Дождаться ответа. 5) Перейти к шагу 1.

    С помощью WML Script программист способен обеспечить выполнение приложением ряда полезных функций без обращений к Web-серверу (например, можно потребовать, чтобы введенные пользователем значения параметров проверялись на допустимость). При выпол­нении сценария WML Script приложение может самостоятельно обращаться к интеллекту­альным ресурсам AT.

    Абонент сотовой сети, как правило, имеет доступ к различным интеллектуальным функциям управления вызовами (переключение вызова, удержание линии и т.д.), передачи сообщений (в частности, к голосовой почте) и ряду других. Однако ограниченные возможно­сти клавиатуры МТ не позволяют сконструировать удобный пользовательский интерфейс. Предусмотренные в WAE функции TeleVAS как раз и обеспечивают управление сетевым интеллектом через браузер.

    Система TeleVAS позволяет совершенно одинаковым образом управлять интеллекту­альными функциями сетей GSM, CDMA, PCS и любых других. Используя средства TeleVAS, можно программным образом расширять интеллектуальные возможности сотовых сетей.

    Приложения TeleVAS строятся на основе стандартных карт WML; используются и за­гружаемые в мобильный аппарат сценарии WMLS. С точки зрения пользователя, обращение к функциям TeleVAS выглядит просто как обращение к определенному URL, локальному или удаленному. Обращение к локальному URL фактически означает обращение к функции самого ТА; обращение к удаленному URL соответствует выполнению некоторого приложе­ния, хранящегося на удаленном сервере. Такой подход дает возможность, например, опера­тору сети строить свои собственные функции TeleVAS, обеспечивая доступ к ним со стороны абонентов через браузер.

    Протоколы сеансового и транспортного уровней

    Протоколы сеансового уровня позволяют устанавливать и разрывать сеансы связи ме­жду приложениями. На этом уровне система ничего не знает о характере используемого ра­диоинтерфейса - подробности скрыты в протоколах транспортного уровня. В отдельный по­дуровень внутри сеансового уровня выделяются протоколы защиты данных.

    Именно на сеансовом уровне происходит выяснение конкретных возможностей приме­няемого пользователем мобильного аппарата, что позволяет соответствующим образом оптими­зировать передаваемые данные. Таким образом удается обеспечить масштабируемость WAP.

    В спецификации WAP указывается, что протоколы сеансового уровня должны поддер­живать сразу несколько сеансов, причем одновременно с доступом в Internet пользователь дол­жен иметь возможность вести телефонные разговоры - если только используемая в беспровод­ной сети технология позволяет это делать. Такие радиоинтерфейсы уже появляются: например, технология TD/CDMA, предложенная в качестве европейского стандарта беспроводной связи следующего поколения, предусматривает одновременную передачу голоса и данных.

    Для защиты данных предполагается применять самые современные механизмы. В ча­стности, защитные протоколы должны поддерживать аутентификацию пользователей, коди­рование данных и управление ключами.

    Протоколы сеансового уровня будут обеспечивать обмен данными в двух режимах: с ус­тановлением логического соединения и без него. В последнем случае сеанс может быть ориенти­рован на обмен транзакциями или дейтаграммами. При обмене транзакциями станция-получатель посылает отправителям подтверждения о получении пакетов, а при обмене дейтаграммами - нет.

    Одна из главных задач протоколов транспортного уровня - скрыть от вышележащих протоколов особенности используемых в сети радиоинтерфейсов. В архитектуре WAP предпо­лагается применять транспортные протоколы трех типов: с установлением логического соеди­нения (connection-oriented), или WTP/C; ориентированные на передачу транзакций, или WTP/T; ориентированные на передачу дейтаграмм, или WTP/D. Все протоколы семейства WTP опти­мизированы под очень низкие скорости обмена информацией, характерные для беспроводных сетей. Для каждого из типов радиоинтерфейса будет разработан свой транспортный протокол; на сеансовом уровне разница между беспроводными технологиями уже не будет заметна.


    Реализация концепции WAP

    Компания Unwired Planet (UP) предлагает полный комплект продуктов для работы под WAP; это семейство имеет название UP.Link Platform. UP выпускает микробраузер UP.Browser, шлюзовую программу UP.Gateway, ПО для обмена электронной почтой UP.Mail, а также комплект средств для разработки программного обеспечения UP.Software Development Kit (UP.SDK).

    UP.Browser поддерживает следующие функции:

    • обеспечивает подачу звукового (похожего на сигнал пейджера) и/или визуального сигнала, когда от пользователя требуется выполнение каких-либо действий (например,на его имя поступает электронное письмо);

    • пользователь может установить «закладку» на услуге, к которой он часто обращается. Каждой услуге соответствует свой URL;

    • способен кэшировать данные, минимизируя тем самым частоту обращений к серверу. Это особенно важно для медленных беспроводных каналов;

    • пользовательский интерфейс браузера построен с использованием различных меню и «горячих клавиш» (задаваемых самим пользователем), что значительно упрощает на­ вигацию по Web и уменьшает число нажатий на клавиши ТА;

    • предоставляет широкие возможности вертикального и горизонтального «пролистывания», очень важные при работе с маленьким дисплеем ТА;

    • используются стандартные методы защиты и шифрования данных;

    • поддерживаются несколько различных режимов ввода информации (Lkpha, Numeric. Symbol, Smart). Пользователь может редактировать ранее введенный текст, стирать, вставлять и заменять отдельные символы.

    UP.mail обеспечивает отображение электронных писем любой длины, поступающих на компьютер пользователя, на дисплее его телефона. Поддерживаются все стандартные функ­ции почтовых программ, необходимые для создания, отправки и получения писем с исполь­зованием любого мобильного телефона, на котором установлен UP.Browser. В частности, пользователь может просматривать только заголовки сообщений, пользоваться адресной книгой, отправлять сообщения в режиме ответа на присланное письмо, пересылать электрон­ные письма на факс и т д. ПО UP.Mail способно самостоятельно информировать пользовате­ля о получении электронного письма, подавая звуковой сигнал средствами UP.Browser.

    UP.Link Gateway имеет следующие основные функции:

    • на шлюзах можно размещать приложения, поддерживающие дополнительные услуги для пользователя;

    • приложения, размещаемые на шлюзе, могут обеспечивать подачу пользователю сигна­лов о событиях, требующих немедленного вмешательства. Характер этих событий оп­ределяется логикой приложения. Например, приложение автоматически следит за биржевыми котировками и подает сигнал при достижении курсом акций заданного пользователем значения;

    • осуществляется автоматическое сжатие информации, передаваемой по беспроводной сети;

    • шлюзовая программа обеспечивает полный учет и регистрацию всех пользователей,
      применяемых ими абонентских терминалов и осуществляемого информационного об мена. Администратор сети может легко управлять доступом пользователей к тем или иным сетевым услугам;

    • графическая информация, которую трудно отобразить на дисплее мобильного телефона, передается пользователем на факс. Для этого предусмотрена поддержка стандарт­ного канала связи с услугой передачи факсов через Internet;

    • поддерживаются стандартные средства защиты информации при передаче через Web с использованием протоколов HTTPS и SSL.

    Также UP.SDK позволяет быстро разрабатывать приложения, обеспечивающие дос­тавку Web-содержимого на мобильные телефоны и другие устройства, где установлен UP.Browser. UP.SDK можно бесплатно загрузить с Web-сервера Unwired Planet.

    Предполагается, что со временем осуществлять доступ в Internet под WAP смогут пользователи беспроводных сетей на базе стандартов GSM-900, GSM-1800, GSM-1900, РОС, CDMA, IS-95 и ряда других.






    оставить комментарий
    страница4/8
    Дата22.09.2011
    Размер2.4 Mb.
    ТипДокументы, Образовательные материалы
  • Добавить документ в свой блог или на сайт

    страницы: 1   2   3   4   5   6   7   8
    отлично
      2
    Ваша оценка:
    Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
    rudocs.exdat.com

    Загрузка...
    База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
    При копировании материала укажите ссылку
    обратиться к администрации
    Анализ
    Справочники
    Сценарии
    Рефераты
    Курсовые работы
    Авторефераты
    Программы
    Методички
    Документы
    Понятия

    опубликовать
    Загрузка...
    Документы

    Рейтинг@Mail.ru
    наверх