3GPP proyektining SAE tarmog‘iga bo‘lgan asosiy talabi: tarmoq strukturasini maksimal darajada soddalashtirish va UMTS tizimi uchun xarakterli bo‘lgan tarmoq protokollari funksiyasini takrorlanishini istisno qilish talabi qo‘yilgan.
E-UTRAN radiokirish tarmog‘i faqat eNB (evolved Node V) bazaviy stansiyalaridan tashkil topgan texnik tasniflash qatorida qaraladi. eNB bazaviy stansiyasi E-UTRAN to‘liq bog‘langan tarmog‘i elementi hisoblanadi va bunda X2 interfeysi orqali «har biri — har biri bilan» usulida bog‘lanadi. X2 interfeysi LTE_ACTIVE holatida mobil terminalda xendoverni qo‘llaydi. Har bir bazaviy stansiya SAE bazaviy tarmog‘ining paketlar kommutatsiyasi usulida qurilgan Sic interfeysiga ega.
SAE birlamchi tarmog‘i ba’zan EPC (Evolved Packet Core) tarmog‘i deb atalib, MME va UPE mantiqiy elementlaridan tuzilgan MME/UPE tugunlarini o‘z ichiga oladi. MME (Mobility Management Entity) mantiqiy elementi abonent terminali mobilligini boshqarish vazifalarini hal qilishga javob beradi va E-UTRAN tarmog‘ining eNB bazaviy stansiyasi bilan C-plane (interfeys Sl-S) boshqarish tekisligi protokollari yordamida o‘zaro aloqani amalga oshiradi.
UPE (User Plane Entity) mantiqiy elementi U-plane foydalanuvchi tekisligi protokoliga mos holda foydalanuvchilarning ma’lumotlarini uzatilishiga javob beradi va S1-U interfeysi vositasida eNB bilan o‘zaro aloqani amalga oshiradi.
S1 interfeysi tufayli bazaviy stansiyalar bir nechta MME/UPE tugunlari bilan bog‘lanadi. Bu esa tarmoq resurslaridan oqilona foydalanish imkonini beradi. Bunday interfeys Sl-flex deb ataladi.
LTE tarmog‘ida UMTS tarmog‘idagidan quyidagi funksional farqlari mavjud.
1. eNB bazaviy stansiyalari radioresurslarni boshqarish(Radio Resource Management — RRM); radiokanallarni boshqarish (Radio Bearer Control), ulanishga ruxsatni boshqarish (Radio Admission Control), mobillikni boshqarish (Connection Mobility Control), resurslarni dinamik taqsimlash (Dynamic Resource Allocation). Xuddi shunday, E-UTRAN radiokirish tarmog‘ida eNB bazaviy stansiyalari UMTS tarmog‘idagi Node V bazaviy stansiyasi va ko‘p hollarda RNC kontrolleri funksiyalarini qo‘shgan holda radiointerfeys protokollarini boshqaradi.
2. MME mobillikni boshqaruv tarmoq elementi eNB bazaviy stansiyaga chaqiriq (paging) xabarini taqsimlanishiga javob beradi. Bundan tashqari, MME boshqaruv tekisliklari protokollarini boshqaradi: abonent terminallarini identifikator bilan ta’minlaydi, tarmoq xavfsizligini ta’minlaydi, abonentlarning xabarlari to‘g‘riligini tekshiradi va roumingni boshqaradi.
3. Foydalanuvchi tekisligi tarmoq elementi UPE IP-protokollaridagi paketning boshlanish qismini siqish funksiyasini bajaradi, ma’lumotlar oqimini shifrlaydi, foydalanuvchi tekisligi ma’lumot paketlarini terminatsiyalaydi, foydalanuvchilar mobilligini ta’minlashda ma’lumot paketlarini kommutatsiya qiladi.
Bundan tashqari, UPE foydalanuvchi darajasidagi protokollarni boshqaradi, masalan, abonent terminali (AT) joriy holatini saqlaydi, abonent terminallari darajasida LET_IDLE holatini to‘xtatadi.
LTE tarmog‘i C-plane va U-plane tekisliklari S1 interfeysining asosiy protokollari 2-rasmda keltirilgan.
LTE tarmog‘ida boshqaruvning eng muhim vazifalaridan biri radioresurslardan maksimal darajada samarali foydalanishdir. Bu vazifa radioresurslarni boshqarish funksiyalari majmuasi RRM (E-UTRAN tarmog‘i radioresurslarini boshqarish, radiokanalda ma’lumot uzatish xizmatini boshqarish, mobillikni boshqarish, ulanishga ruxsatni boshqarish, resurslarni dinamik taqsimlash) yordamida va radioresurslarni boshqarish protokollari RRC yordamida hal etiladi.
E-UTRAN (Inter Cell RRM) tarmog‘i radioresurslarini boshqarish chastota spektridan foydalanish unumdorligini oshirish va abonent terminali va bazaviy stansiyaning o‘zaro shovqin ta’sirini minimallashtirish hamda mobillikni qo‘llab-quvvatlash maqsadida uyalar guruhi resurslarini boshqarishni ta’minlaydi.
LTE tarmog‘i S1 intеrfеys protokollari
LTE tarmog‘ida boshqaruvning eng muhim vazifalaridan biri radioresurslardan maksimal darajada effektiv foydalanishdir. Bu vazifa radioresurslarni boshqarish funksiyalari majmuasi RRM (E-UTRAN tarmog‘i radioresurslarini boshqarish, radiokanalda ma’lumot uzatish xizmatini boshqarish, mobillikni boshqarish, ulanishga ruxsatni boshqarish, resurslarni dinamik taqsimlash) yordamida va radioresurslarni boshqarish protokollari RRC yordamida hal etiladi.
E-UTRAN (Inter Cell RRM) tarmog‘i radioresurslarini boshqarish chastota spektridan foydalanish unumdorligini oshirish va abonent terminali va bazaviy stansiyaning o‘zaro shovqin ta’sirini minimallashtirish hamda mobillikni qo‘llab-quvvatlash maqsadida uyalar guruhi resurslarini boshqarishni ta’minlaydi.
Radiokanalda ma’lumotlarni uzatish xizmatini boshqarish (RB Control) E-UTRAN tarmog‘i eNB bazaviy stansiyasida amalga oshirilgan va E-UTRAN tarmog‘ida ma’lumotlar uzatish radiokanallarni berilgan parametrlar bilan o‘rnatish, saqlab turish va bo‘shatishni ta’minlaydi. Xizmat ko‘rsatish sifati (QoS) parametrlarini hisobga olgan holda, ma’lumotlar uzatishning barcha aktiv sessiyalarini nazorat qilish va boshqarish, qayta aktivlashgan sessiyalar uchun resurslarni ajratish asosiy vazifalar hisoblanadi.
Mobillikni boshqarish (Connection Mobility Control) mobil terminal uchun eNB xizmat ko‘rsatuvchi bazaviy stansiyasini tanlash, mobil terminalga xizmat ko‘rsatishni bir eNB (xendover) bazaviy stansiyasidan boshqasiga uzatish imkonini beradi.
Xizmat ko‘rsatuvchi eNB’ni tanlash RRC_CONNECTED holatida mobil terminalda xususiy o‘lchash va olingan o‘lchash natijalarini o‘rnatilgan chegaraviy qiymatlar bilan solishtirish asosida amalga oshiriladi. Xendover ham, mobil terminalda ham eNB bazaviy stansiyasidagi o‘lchovlar tahlili hamda xizmat ko‘rsatayotgan va qo‘shni uya joriy yuklanishi, operatorning trafikni boshqarish siyosati asosida amalga oshirilgan.
SAE tarmog‘ida abonent terminali mobilligini MME mantiqiy elementi ta’minlaydi. MME ning asosiy funksiyalari quyidagilar:
• RRC_IDLE (Idle State Mobility Handling) holatida bo‘lgan abonent terminali mobilligini boshqarish;
• «Kirishga ruxsat etilmagan sath» protokollar guruhiga tegishli va masalan foydalanuvchi autentifikatsiyasini, ma’lumotlarni shifrlash kalitlarini boshqarishni ta’minlovchi protokollarga mos holda mobil aloqa xavfsizligini boshqarish (NAS Security);
• SAE tarmog‘i ma’lumotlarini uzatish xizmatini boshqarish (SAE Bearer Control).
E-UTRAN tarmog‘i radioresurslarni boshqarish (Inter Cell RRM), radiokanalda ma’lumotlarni uzatish xizmatini boshqarish (RB Control) va mobillikni boshqarish (Connection Mobility Control) funksiya parametrlari operator talabi bilan mos holda o‘zgartirilgan bo‘lishi mumkin.
Kirishga ruxsatni boshqarish (Radio Admission Control) ning asosiy vazifasi E-UTRAN tarmog‘iga mobil terminalning ulanishini taqdim etishni shakllantirish hisoblanadi. Bu vazifa radiokirish tarmog‘i yuklanishini ko‘p me’yorli tahlil qilish, mobil terminalning QoS parametrlariga talabi asosida hal etiladi.
Resurslarni dinamik taqsimlash (Dynamic Resource Allocation; Scheduler) ma’lumot paketlarini uzatish navbatlarini rejalashtirishga javob beradi va kanal resurslarini, bazaviy stansiya nurlanish quvvatini, QoS parametrlarini hisobga olgan holda paketlarni qayta ishlashdagi buferlash resurslarini o‘z ichiga olgan holda radiokirish tarmog‘i resurslarini dinamik ajratish va qayta taqsimlash imkonini beradi.
C-plane tekisligi radioresurslarni boshqarish protokoli RRC quyidagilarni ta’minlaydi:
• Xizmat xabarini «kirishga ruxsatli daraja» va «kirishga ruxsatsiz daraja» (mos holda AS — Access Stratum va NAS — Non-Access Stratum) protokollar guruhiga tegishli protokollarga mos holda tarqatish;
• mobil terminal peydjingi;
• E-UTRAN tarmog‘i va abonent terminali orasida RRC-bog‘lanishni o‘rnatish, saqlab turish va uzish;
• shifrlash kalitlarini boshqarish;
• Berilgan QoS parametrlari bilan «nuqta-nuqta» va «nuqta-ko‘p nuqta» turidagi Radiokanal (Radio Bearers) da ma’lumotlarni uzatish xizmatini;
• o‘rnatish, saqlab turish va uzish;
• abonent terminali mobilligi.
Bundan tashqari, RRC protokoli boshqa bir qator funksiyalarni bajarilishini ta’minlaydi.
U-plane va C-Plane tekisliklari ma’lumot paketlari konvergentsiyasi protokoli (Packet Data Convergence Protocol — PDCP) uzatilayotgan ma’lumot paketi hajmini foydali axborot hajmi bilan o‘lchash mumkin bo‘lgan darajada xizmat axborotini ortiqchaligini to‘g‘rilash (siqish)ni hamda ma’lumotlarni shifrlash/deshifrlashni ta’minlaydi.
Radiokanalarni boshqarish protokoli (Radio Link Control — RLC) quyidagilarni ta’minlaydi:
• foydali yuklamaning (Packet Unit — PU) ancha yuqori daraja protokollarida (Protocol Data Unit — PDU) o‘zgaruvchan uzunlikdagi kichik bloklarga bo‘lish va ularni yig‘ish; PU bloki o‘lchovi radiokanalda axborotni uzatish tezligiga mos holda aniqlanadi;
• qisqa paketlarni yuqori daraja PDU ga birlashtirish;
• agar birlashtirish qabul qilib bo‘lmaydigan bo‘lsa, PU ning ma’lumotlar qismi bo‘sh qolgan joyini to‘ldirish;
• foydalanuvchiga QoS-parametrlariga mos holda qabul qilinishi tasdiqlanuvchi va tasdiqlanmaydigan ma’lumotlarni uzatish;
• ma’lumot paketlarni qayta uzatish usuli (ARQ) da xatolarni to‘g‘rilash;
• ma’lumotlarni qabul qilinganini tasdiqlash bilan uzatganda PDU-paketlarini uzatish tartibini ancha darajada saqlash;
• PDU-paketlarining bir-birini takrorlashini yuqoriroq darajada ularni faqat bir marta uzatish uchun topish;
• ma’lumotlar uzatish tezligini boshqarish;
• paketlar tartib raqamini nazorat qilish.
Maqolani tayyorlashda quyidagi adabiyotlardan foydalanildi:
1. UMTS Networks: Architecture, Mobility and Service/Heikki Kaaranen, Ari Ahtiainen, Lauri Laitenen, Siamak Naghian, Valtteri Nienu(Second Edition), John Wiley & Sons, Ltd., 2005.
2. 3GPP TR 25.913 Requirments for Evolved UTRA (E-UTRA) and Evolved UTRAN (E-UTRAN), Release 7, V7.3.0, 2006.
3. 3GPP TS 36.300—v8.0.0, E-UTRA and E-UTRAN Overall Description.
4. Тихвинский В. О., Тeрeнтьeв С.В., Минаeв И.В. Стандартизация, спeцификации, эволюция тeхнологии и архитeктура базовой сeти LTE // Сeти и срeдства связи №2(10). Спeциальный выпуск «Сeти доступа».—2009..—№3. — С. 34 — 39.)