Физический транспорт для GPRS – Frame Relay
Выполняя обещание, данное в статье о Gb интерфейсе, приступим к освещению ключевых моментов в реализации физического и канального уровней передачи данных под GPRS/EDGE данные, основанные на технологии Frame Relay.
Intro
Мне бы не хотелось пересказывать сухую теорию о стандартах и структуре протокола FR, т.к. эти описания можно легко найти в интернете, поэтому в этой статье я хочу уделить внимание ключевым моментам, которые важны при реализации технологии FR именно в качестве транспорта под GPRS/EDGE каналы.
Кратко вспомним что, Frame Relay (FR) – это протокол канального уровня сетевой модели OSI, максимальная скорость передачи данных которого составляет 34.368 мегабит/сек (в случае реализации на основании каналов E3), коммутация осуществляется в виде точка-точка.
Frame Relay был создан в начале 1990-х в качестве замены протоколу X.25 для быстрых надёжных каналов связи, технология FR архитектурно основывалась на X.25 и во многом сходна с этим протоколом, однако в отличие от X.25, рассчитанного на линии с достаточно высокой частотой ошибок, FR изначально ориентировался на физические линии с низкой частотой ошибок, и поэтому большая часть механизмов коррекции ошибок X.25 в состав стандарта FR не вошла.
Структура коммуникации Frame Relay
Для передачи данных от отправителя к получателю Frame Relay обеспечивает множество независимых виртуальных каналов (Virtual Circuits – VC) в одной линии связи, идентифицируемых в FR-сети по идентификаторам подключения к соединению (Data Link Connection Identifier – DLCI). Вместо средств управления потоком включает функции извещения о перегрузках в сети. Возможно назначение минимальной гарантированной скорости (CIR) для каждого виртуального канала.
Виртуальные каналы бывают двух видов:
- постоянный виртуальный канал, PVC (Permanent Virtual Circuit), который создаётся между двумя точками и существует в течение длительного времени, даже в отсутствие данных для передачи
- коммутируемый виртуальный канал, SVC (Switched Virtual Circuit), который создаётся между двумя точками непосредственно перед передачей данных и разрывается после окончания сеанса связи
Data Link Connection Identifier [DLCI] — идентификатор виртуального канала (PVC), мультиплексируемого в физический канал. DLCI имеют только локальное значение и не обеспечивают внутрисетевой адресации.
Для пакетной сети операторов используют PVC каналы, т.к. необходимо обеспечивать подключение даже в отсутствие передачи данных.
Для организации одного FR подключения, нам в первую очередь необходимо создать физический канал – Bearer Channel (BC), при чем для реализации FR на основании Е1 потоков, можно определять емкость одного канала с помощью CIR. Для этого указывают количество тайм-слотов Е1 потока (каждый по 64 кбит/с), которые будут использованы для конкретно этого физического канала (BC). Максимально мы можем “занять” весь поток Е1, т.е. все 31 полезных тайм-слота (TS), получив емкость одного подключения – 1984 кбит/с.
Внутри физического канала будут организованны виртуальные каналы – NSVC, идентифицируемые с помощью своих идентификаторов – NSVCI, которые в свою очередь связаны с идентификаторами DLCI внутри физического канала. Следует отметить, что внутри одного физического канала (BC) может быть создано не более 4 виртуальных каналов (NSVC).
Довольно важно в самом начале правильно спланировать организацию подключения контроллеров BSC (точнее плат PCU) к SGSN‘у и правильно определить количество виртуальных каналов на стороне SGSN‘а, т.к. например, одна NSEI (идентифицирующая PCU плату) может быть подключена к SGSN‘у несколькими виртуальными каналами, причем эти каналы могут как полностью “занимать” весь поток Е1, так и разделять один поток в разных “пропорциях” тайм-слотов (TS), т.е. один виртуальный канал может иметь CIR 640 кбит/с (10 TS), второй 64 кбит/с (1 TS), третий – 128 кбит/с (2 TS), а четвертый всю оставшуюся емкость потока Е1 – 1152 кбит/с (18 TS).
Емкости, которые будут отданы для конкретного виртуального канала будут напрямую зависеть от нагрузки на подключаемый контроллер и количества базовых станций в этом контроллере.
Frame Relay for GPRS
Итак, теперь мы знаем какие ключевые параметры нам необходимо знать для организации каналов в сети FR. Давайте посмотрим как организовывается сеть FR на пакетной сети оператора под технологии GPRS/EDGE.
Вспоминая структуру PS Core Network и основные интерфейсы SGSN‘а (GPRS изнутри. Часть 3), мы уделяли достаточно много времени рассмотрению интерфейса Gb, между SGSN‘ом и контроллером базовых станций – BSC (Gb интерфейс в разрезе), и это не удивительно, ведь это один из основных интерфейсов на пакетной сети, обеспечивающий передачу абонентских данных от радиоподсети в опорную сеть оператора.
Как мы уже выяснили, довольно часто для архитектуры 2G операторы используют подключение контроллеров базовых станций с помощью PCM линий связи, организованных на Е1 каналах.
На схеме ниже изображена реализация подключений с помощью Т1 потоков, но принципиальной разницы в случае использования Е1 PCM линий связи нет.
В конечном счете для организации подключения одного контроллера базовых станций к SGSN‘у нам необходимо знать следующие параметры (см. схемы выше):
- количество PCU плат со стороны контроллера, который мы подключаем
- NSEI этих PCU плат, а также количество потоков Е1 необходимых для связности
- идентификаторы Frame Relay каналов – Bearer Channel, внутри которых мы организовываем виртуальные каналы NSVC
- схему разделения физический потоков (каналов ВС) на логические каналы и CIR каждого виртуального канала NSVC
- схему формирования имен/идентификаторов логических каналов и NSEI, т.к. эти данные должны быть идентичны на обоих сторонах как контроллера базовых станций, так и SGSN‘а
На основании полученных данных мы создаем физический и логический уровни FR и в итоге мы получаем примерно следующую картину подключений на обоих сторонах контроллера базовых станций и SGSN‘а:
Следует также добавить, что контроллер базовых станций (BSC) может включать в себя достаточно много самых сот, которые к тому же еще очень часто “переносятся” между разными контроллерами для оптимизации нагрузки и сети, поэтому значения BVCI и идентификаторы самих сот – CellID не прописываются на стороне SGSN‘а, а “подхватываются” автоматически после установления FR соединения.
Небольшой помощник:
BSC – Base Station Controller
BSS – Base Station Subsystem
BVCI – BSSGP Virtual Connections Identifier
CIR – Committed Information Rate
EDGE – Enhanced Data Rates for GSM Evolution
GPRS – General Packet Radio Service
NSEI – Network Service Entity Identifier
NSVCI – Network Service Virtual Connection Identifier
PCM – Pulse-Code modulation
PCU – Packet Control Unit
PS – Packet Switched
SGSN – Serving GPRS Support Node
TS – Time Slot
Ссылки по теме (ru):
