Пакетная коммутация на базе протокола IP

При пакетной передаче услуг GPRS работа базовых сетей опирается на функциональность протокола IP. Расмотрим особенности передачи трафика в формате IP-пакета.

В современных телекоммуниционных сетях внедряются методы пакетной передачи и коммутации, при которых любой вид информации (данные, изображение, речь и т.д.) преобразуется в цифровую последовательность, которая разбивается на отдельные фрагменты (пакеты) с прикрепленной к ним информацией по их идентификации, маршрутизации и коррекции ошибок. Это позволяет передавать единый информационный поток по различным средам распространения с применением универсальных систем коммутации. При этом на единой коммуникационной платформе решаются не только вопросы преобразования, коммутации и передачи информации, но и ее учета, хранения, биллинга, а также управления сетями.

Для формирования и передачи пакетов по сетям передачи данных в большей степени используется протокол IP (Internet Protocol). Использование единого информационного канала связи для передачи по нему унифицированного формата данных существенно облегчает администрирование сети, упрощает процедуру контроля и управления. Крупным корпоративным клиентам единая транспортная инфраструктура позволяет отказаться от аренды отдельных каналов связи под каждый вид передаваемой информации, сэкономить материальные средства на прокладке кабельной сети, и, тем самым, снизить капитальные затраты на организацию системы управления.

Общая длина IP-пакета составляет 48...268 байт. Заголовок (IP + UDP) занимает от 10% до 58% от общей длины IP-пакета.

На сегодняшний день при построении опорных мультисервисных сетей рассматривают три альтернативы при организации WAN-среды: IP, Frame Relay или ATM. Напомним, что WAN (Wide Area Network) представляет собой глобальную сеть, не имеющую единой сетевой архитектуры. Она построена на базе коммутируемых или выделенных каналов существующих сетей, представляет услуги трех нижних уровней эталонной модели OSI и используется как конечный транспортный механизм для переноса данных из одной сети в другую.

Технология IP использует протоколы верхнего уровня UDP и TCP для установления сессий в сети. RTP (Real-Time Protocol) – широко используется для приложений реального времени, в первую очередь, для голоса и использует в качестве транспортного протокола UDP. IP – имеет хорошую сигнальную, адресную и маршрутизирующую функциональность.

Frame Relay – относительно недорогая технология, использующая низкоскоростные WAN-механизмы. Сервисы Frame Relay могут обеспечивать постоянные или коммутируемые виртуальные соединения (PVC или SVC). Однако, оценивая сигнальную, адресную и маршрутизирующую функциональность, мы приходим к базовой топологии «точка-точка», что не всегда может быть удобно.

ATM, как ориентированная на соединения технология, как правило, используется в качестве ядра сети на уровне ОСЗ. Несмотря на хорошую оптимизацию ATM для передачи голоса (в том числе по параметрам задержки QoS), эта технология на сегодняшний день весьма дорогостоящая и используется, в основном, в больших оптических сетях.

В настоящее время наиболее эффективные интеграционные технологии основываются на наборе протоколов IP. Это обуславливает необходимость адаптации мобильных сетей связи и мобильных технологий к функциональности технологии IP.

При разработке технологий и решений широкополосных беспроводных систем связи следующего поколения NGN (Next Generation Network) для обеспечения высокого качества предоставляемых услуг ведущие разрабатывающие фирмы ориентируются на беспроводную технологию, которая не только работает полностью по протоколу IP, но и самым эффективным образом использует решения и технологии пакетной радиокоммутации, т.е. действительно настоящий полнофункциональный IP-режим [8,40].

Пакетная радиокоммутация может заменить основные технологии коммутации каналов в технологиях 2G/2,5G/3G не только в базовой сети, но также и в радиоинтерфейсе. Уже доступны технологии 3G с пакетным режимом внутри физических каналов для передачи данных, не чувствительных к латентности (под латентностью понимается интервал времени между моментами начала передачи запроса и сеанса связи; также это время, в течение которого устройство, находящееся в очереди, ожидает освобождения сетевых ресурсов). Однако использование пакетных каналов для низколатентной голосовой и видеопередачи может быть расширено.

Путем назначения пакетов виртуальным каналам существует возможность расширения физических каналов при расширении опций доступа, что выражается в лучшем статистическом мультиплексировании и управлении качеством услуг. В системах NGN существует возможность иметь пулы частот (и емкостей), которые адаптивно назначаются провайдерам услуг или трансформируются в один пул коллективного пользования, а затем назначаются пользовательским каналам. Это может сделать метод пакетной коммутации более эффективным. Для услуг с низкой латентностью будет необходимо создать определенную схему резервирования виртуальных цепей или каналов, но их назначение можно осуществлять более динамично, тем самым повышая качество предоставления услуг при оптимизации частотного диапазона и ресурсов.

Для этого необходимо создание IP-центричной сложной сети с полнофункциональной {реализацией IP-протокола для беспроводных сетей, что намного расширит возможности адаптации к уже имеющимся ресурсам, а также к требованиям, связанным с трафиком и предоставлением услуг. Простая интеграция базовых сетей в сложную IP-сеть планируется при реализации технологии Wireless Internet (беспроводный Интернет), а также при реализации и развитии технологий 2,5G/3G [40] с учетом полнофункциональной реализации IP-Е протокола и для создания адаптивности, необходимой для того, чтобы сделать беспроводные сети частью эффективной сложной сети. Принципиальным положением повсеместной доступности услуг является универсальный технический доступ. Для этого требуется необходимое количество точек доступа к сервису с оптимальной географией размещения при наличии устройств, которые могут непосредственно подключаться к этим точкам на требуемой скорости передачи данных и с требуемым качеством предоставления услуг [8].

Универсальный технический доступ достигается посредством:

– беспроводных сетей, напрямую работающих с другими беспроводными сетями, равно как с проводными сетями и сетью Интернет;

- непосредственного прямого доступа, который может привести ко многим изменениям в требованиях на каждом уровне, но который стирает барьеры в интерфейсе и доступе как между сетями, так и между провайдерами услуг и ускоряет развитие полнофункциональной IP-технологии в беспроводной передаче;

- высокоэффективного использования радиочастот ресурсов;

- гибких и адаптивных систем и сетей.

Спрос на частотные ресурсы постоянно возрастает, и поколение NGN не будет в этом смысле исключением. Однако существуют более новые возможности повышения эффективности. Динамическое распределение частот, их назначение и использование начинают серьезно рассматривать как способ достижения более эффективного их применения и предоставления более высокого качества услуг при одновременной работе согласно ограничениям на полосу частот и плотность, которые ограничивают объем трафика в сложных сетях [8].