Про GPRS Блог о пакетной передаче данных в мобильных сетях

Key Factors for Managing 4G LTE and IMS Performance

Взаимодействие голосовых (CS) и пакетных (PS) сервисов в архитектуре LTE.

Процедура CS Fallback для архитектуры LTE.

Схема проведения Emergency Calls в архитектуре LTE.

RTP (Real-time Transport Protocol) — работает на транспортном уровне и используется при передаче трафика реального времени. Протокол был разработан Audio-Video Transport Working Group в IETF и впервые опубликован в 1996 году как RFC 1889, и заменён в RFC 3550 в 2003 году.

Протокол RTP переносит в своём заголовке данные, необходимые для восстановления голоса или видеоизображения в приёмном узле, а также данные о типе кодирования информации (JPEG, MPEG и т. п.). В заголовке данного протокола, в частности, передаются временная метка и номер пакета. Эти параметры позволяют при минимальных задержках определить порядок и момент декодирования каждого пакета, а также интерполировать потерянные пакеты. В качестве нижележащего протокола транспортного уровня, как правило, используется протокол UDP.

RTP не имеет стандартного зарезервированного номера порта. Единственное ограничение состоит в том, что соединение проходит с использованием чётного номера, а следующий нечётный номер используется для связи по протоколу RTCP. Тот факт, что RTP использует динамически назначаемые адреса портов, создаёт ему трудности для прохождения межсетевых экранов, для обхода этой проблемы, как правило, используется STUN-сервер.

Установление и разрыв соединения не входит в список возможностей RTP, такие действия выполняются сигнальным протоколом (например, RTSP или SIP протоколом).

Термины на букву “R”

RTP | RNC | RANAP | RADIUS | RAC | R-UIM | Round-Robin | Round Robin | RAU

SIP (Session Initiation Protocol) — стандарт на способ установления и завершения пользовательского интернет-сеанса, включающего обмен мультимедийным содержимым (видео- и аудиоконференция, мгновенные сообщения, онлайн-игры).

В модели взаимодействия открытых систем SIP является сетевым протоколом прикладного уровня.

Протокол описывает, каким образом клиентское приложение (например, софтфон) может запросить начало соединения у другого, возможно, физически удалённого клиента, находящегося в той же сети, используя его уникальное имя. Протокол определяет способ согласования между клиентами об открытии каналов обмена на основе других протоколов, которые могут использоваться для непосредственной передачи информации (например, RTP). Допускается добавление или удаление таких каналов в течение установленного сеанса, а также подключение и отключение дополнительных клиентов (то есть допускается участие в обмене более двух сторон — конференц-связь). Протокол также определяет порядок завершения сеанса.

Термины на букву “S”

SGSN | SMS | SIM | SS7 | SIP | SMS over GPRS | SCP | SCCP | SMSC | SDH | STM

IMS (IP multimedia System) — мультимедийная подсистема на базе протокола IP. Изначально архитектура разрабатывалась только как мультимедийная подсистема предоставления услуг (SDP). Но позднее превратилась в архитектуру, полностью контролирующую соединение и работающую с различными сетями доступа. Мультимедийность архитектуры дает возможность оператору предоставлять разнообразные услуги абонентам, повышая тем самым среднюю выручку (ARPU). А использование в основе протокола IP дает оператору возможность построить гибкую сеть с низкими операционными расходами. Кроме того, в основе лежит горизонтальная архитектура, в отличие от традиционной — вертикальной.

После того как идея передачи голоса посредством сетей с пакетной коммутацией и протокола IP увенчалась успехом, операторы всерьез задумались об изменении существующих телекоммуникационных сетей. Разработкой взаимодействия телекоммуникационных сетей с технологиями пакетной коммутацией занялась группа 3GPP. Появлением пакетного домена в мобильных сетях принято считать 99 релиз 3GPP (3GPP R99) в котором появилась поддержка PS домена в существующих мобильных сетях на базе технологии GPRS. Но работы продолжались и уже в 4 релизе, коммутация абонентов лежала на программном коммутаторе SoftSwitch (R4 3GPP). Пятый релиз (R5 3GPP), ознаменовал появление архитектуры IMS, правда первоначально только в роли подсистемы предоставления мультимедийных услуг, но в дальнейшем (R5 3GPP) архитектура стала ключевой и коммутацию абонентов переключила на себя.

Изначально идеей построения мобильной сети на базе IP технологий занималась группа 3G.IP. Именно она разработала технологию GPRS, которая впоследствии положила начало разработке архитектуры IP сети.

Впоследствии была собрана рабочая группа 3GPP, которая и представила в 2001 году релиз 4 (первоначально названный Release 2000) в котором появились элементы ALL-IP архитектуры. Пятый релиз представил первоначальный вариант архитектуры названной IMS и добавилась технология высокоскоростной пакетной передачи данных (HSDPA). В шестом релизе в архитектуру IMS были введены изменения, а также появилась поддержка Wireless LAN сетей. Благодаря работе группы TISPAN, седьмой релиз 3GPP добавил поддержку фиксированных сетей.

Также в настоящий момент рабочей группой 3GPP2 разрабатывается поддержка технологии CDMA2000 в архитектуре IMS.

В качестве основного протокола был выбран протокол установления соединений (SIP). Важная особенность SIP — расширяемость, которая заключается в возможности дополнения протокола новыми функциями за счет добавления новых заголовков и сообщений, что позволяет добавлять новый функционал в сеть без смены протокола.

Базовыми элементами опорной сети архитектуры IMS являются:

* CSCF (Call Session Control Function) — элемент с функциями управления сеансами и маршрутизацией, состоит из трех функциональных блоков:
o P-CSCF — посредник для взаимодействия с абонентскими терминалами. Основные задачи — аутентификация абонента и формирование учетной записи;
o I-CSCF — посредник для взаимодействия с внешними сетями. Основные задачи — определение привилегий внешнего абонента по доступу к услугам, выбор соответствующего сервера приложений и обеспечение доступа к нему;
o S-CSCF — центральный узел сети IMS, обрабатывает все SIP-сообщения, которыми обмениваются оконечные устройства.
* HSS — сервер домашних абонентов, является базой пользовательских данных и обеспечивает доступ к индивидуальным данным пользователя, связанными с услугами. В случае если в сети IMS используется несколько серверов HSS, необходимо добавление SLF (Subscriber Locator Function) который занимается поиском HSS с данными конкретного пользователя.
* BGCF — элемент управляющий пересылкой вызовов между доменом коммутации каналов и сетью IMS. Осуществляет маршрутизацию на основе телефонных номеров и выбирает шлюз в домене коммутации каналов, через который сеть IMS будет взаимодействовать с ТфОП или GSM.
* MGCF — управляет транспортными шлюзами.
* MRFC — управляет процессором мультимедиа ресурсов, обеспечивая реализацию таких услуг, как конференц-связь, оповещение, перекодирование передаваемого сигнала.

Термины на букву “I”

IMSI | IMEI | IMS | IMEISV | IN | IP | ISDN | IPX | Intranet | IVR