Мобільні комунікаційні мережі: стандарти та...

1

Мобільні комунікаційні мережі:

стандарти та протоколи

Гладун Анатолій ЯсоновичГладун Анатолій Ясоновичк.т.н., к.т.н., ддоцентоцент кафедри інформаційних систем кафедри інформаційних систем

і технологій і технологій Європейського університетуЄвропейського університету

Мобільні комунікації як складова NGN

1.Іnternet, мобільна телефонія та переноснікомп'ютери та пристрої дозволяютьсьогоднішньому користувачеві використовуватицілий спектр нових програмних застосувань, якіпідтримуються розробниками Web-сервісів. 2. На базі Інтернет формується нова концепціярозвитку мереж NGN – мережі наступногопокоління.3. Сьогодні ми спостерігаємо конвергенцію мережреалізація загальних архітектурних принципівпобудови телекомунікаційних мереж, підтримкаєдиних сумісних протоколів і інтерфейсів, а такожможливостей різних мережних платформ надаватианалогічні види сервісів незалежно від типутехнологій доступу.

Мобільні комунікації як складова NGN

4. NGN (Next Generatіon Network) - мультисервісна мережа на базі систем комутації пакетів і широкосмугових транспортних технологій, яка надає користувачам вибір телекомунікаційних послуг різних провайдерів, підтримує конвергенцію мереж і забезпечує при цьому необхідну якість послуг Qos та мобільність абонентів.

Група ІEEE 802.21 запропонувала стандарт, який визначає функцію хендовера незалежну від середовища (MІHF, Medіa Іndependent Handover Functіon), що дозволяє забезпечити абстрактні сервіси та якість послуг QoS.

Основні компоненти концепції NGN

NGNNGN Відкриті інтерфейси

Мережі з комутацією пакетів

Швидке впровадження нових сервісів

Поділ сервісу, керування,

транспорту й доступу Голос, дані,мультимедійні сервіси

Інтероперабель-ність різних виробників

ІTU-T доповнив визначення NGN "...мережа забезпечує необмежений доступ користувачів до мереж зв'язку конкуруючих між собою постачальників послуг і/або до послуг зв'язку, які обираються самими користувачами. Ця мережа зв'язку підтримує універсальну мобільність, що забезпечує постійне й повсюдне надання послуг користувачам“.

Концепції мобільних комунікацій ІMT-2000 і UMTS

ITU та ETSІ є ініціаторами програми "Міжнародні мобільні телекомунікації (ІMT- 2000)- система майбутніх мобільних телекомунікацій загального користування. Ця програма була концепцією розвитку мобільних комунікацій починаючи з 2000 року.

Згідно з IMT-2000, ЗG технології повинні включати наступні компоненти, як:

WAP (Wireless Application Protocol) Протокол бездротових застосувань; CDPD (Cellular Digital Packet Data) Стільникова система передачі пакетів цифрових даних; HSCSD (High Speed Circuit Switched Data)-високошвидкісна передача даних з комутацією каналів; GPRS (General Packet Radio Service)-загальна пакетна радіослужба; EDGE (Enhanced Data rates Global Evolution)-прискорена передача даних для розвитку GSM; UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) -універсальна мобільна телекомунікаційна система; Bluetooth; Інфраструктура 3G.

Під 4G варто розуміти мережі, передача даних у які йде зі швидкостями порядку 100 Мбіт/с, що в десятки разів є більшою, ніж у мережах 3G”.

Перспективи розвитку мобільних комунікацій

10K

1M

1ГШ

вид

кіст

ьд

аних

, б

іт/c

близьке сусідство персональний локальний у світовому масштабі

NFC

RFID

Zigbee802.15.4

Bluetooth

802.15.1

802.11b

2G

3G

802.11a,g3G

HSDPA

802.11n 802.16e

4G

802.16a,dUltrawideband

802.15.3a

Класифікація бездротових мереж

Бездротові персональні мережі (wireless personal-area network, PAN);Бездротові локальні мережі (wireless lokal-area network, LAN);Бездротові регіональні мережі (wireless metropolitan-area network, MAN);Бездротові глобальні мережі (wireless wide-area network, WAN).

Ці терміни класифікації є лише розширенням узагальнених форм провідних мереж (таких як LAN і WAN), що використовувалися задовго до появи бездротових мереж.

Стандарти WLAN

Бездротові технології

WLAN WPAN

2.4 ГГц

802.11802.11b802.11gHomeRF

5 ГГц

802.11aHiperLAN1HiperLAN2HiSWAN

2.4 ГГц

802.15.1802.15.3802.15.4 (low-speed)

5 ГГц

HiperPAN802.16.3MMDSWDSL

802.16.1LMDS

BWA

2-10 ГГц 10-66 ГГц

Переваги бездротових мереж• Мобільність та гнучкість• Зменшення / відмова від дротів• Швидке розгортання мережі• Інтеграція з існуючими проводовими мережами• Відсутність проблем із несумісністю конекторів

Недоліки бездротових мереж• Сумісне середовище передавання• Більш низька смуга пропускання• Більш вища вартість у розрахунку на

продуктивність• Обмежений радіус дії• Наявність завад

Еволюція мобільних стільникових комунікаційних систем

3G мультимедіа

Середина 90-х 2000 2005 2010

Пр

од

укти

вн

ість

TDMA-технологіяIS-54/136

GSM (Європа)PDC(Японія)

N-CDMA-технологія,

IS-95 (Корея, Гонконг, Японія)

2G цифрова TD-CDMA,Широкосмугова CDMA, cdma2000,

W-CDMA- техно-логія

3G+комплексність,узгодження дій

HSDPAcdma2000

4G

Більше 100 Мбіт/cБільше 10 Мбіт/c

IMT-20001. Більше 2 Мбіт/с2. Глобальний роумінг3. Висока якість

мультимедіа:• Internet-доступ• Відеоконференції

Покоління стільникових мереж та етапи їх розвитку

LTE

4-е покоління

Wi-Fi

WіMAX

Порівняльна характеристика технологій 1G-2G-3G-4G

Основні сфери застосування мобільних комунікацій

Транспортні засоби (автомобілі, річковий та морський транспорт, залізничний транспорт, авіація). Музика, новини, стан дороги, прогноз погоди та інша широкомовна інформація передаються через цифрову радіомовну систему (DAB) зі швидкістю 1,5 Мбіт/с, GSM, GPS.

Надзвичайні ситуації (лікарні, стихійні лиха, урагани , землетруси, бойові дії).

Бездротовий доступ в Internet.Бізнес (супероперативний доступ до бази даних компанії, виконання бізнес-

процесів, контроль ринку та роботи співробітників. При бездротовому доступі переносний комп'ютер перетворюється в дійсний мобільний офіс.

Інформаційно-довідкова підтримка (путівник по місту, GPS-навігатор по карті, музеї, екскурсійні міроприємства, розваги та ігри через мережу тощо).

Послуги, що залежать від місцезнаходження (Послуги супроводження, конфіденційність, служби підтримки).

Керування запасами, освіта, охорона здоровя, операції з нерухомістю, комунальні підприємства (лічильники, датчики

тощо), продаж через торгові автомати, робота в польових умовах тощо.

Типи бездротових мереж

Деякі ще невирішені задачі в сучасних мобільних системах

Завади (робота електромоторів, спалах блискавки, оледеніння антен, дощ) привести до помилок або втрати інформації.

Використання частот (у нашому розпорядженні є обмежена кількість частот, тому причини їхнє використання необхідно координувати. Потрібно використовувати частоти більш ефективно, наприклад, за допомогою нових схем модуляції або ущільнення по вимозі).

Проблема пропускної здатності (незважаючи на її постійне зростання, вона ще програє в порівнянні зі стаціонарними системами).

Більші затримки та значні коливання їхньої тривалості (проблемою для сучасних TCP/ІP є значні відхилення характеристик бездротових з'єднань, затримки 1-20 сек, а з'єднання може бути дуже асиметричним.

Низька безпека. Загальне середовище передачі-ефір (необхідність "боротися" за право використання ефіру з урахуванням необхідної якості обслуговування).

Термінали та комп'ютерні пристрої

Персональні цифрові асистенти (personal dіgіtal assіstance, PDA)Ноутбуки (notebook)Персональні комп'ютери (ПК), Сервери ПринтериІнше компютерне обладнанняНовітні стільникові телефони тощо.

Комп'ютерними пристроями вважаються такі, які мають процесори, пам'ять та засоби взаємодії з якоюсь мережею. Стільникові телефони не відносять безпосередньо до комп'ютерного обладнання, однак новітні телефони й навіть - гарнітура (навушники) уже мають певні обчислювальні можливості та мережні адаптери.

Термінали та комп'ютерні пристрої

Бездротові персональні мережі забезпечують взаємодію комп'ютерного обладнання у безпосередній близькості від користувача мережі (WPAN).

Стандарти WLAN (частотний діапазон)

2

1

GHzWireless LAN 802.11/ 802.11bBluetooth, microwave, ...

DECT phone

GSM phone Class 1

GSM phone Class 4

Remote control

Стандарти WLAN (еталонна модель ВВС)

802.3MAC

IEEE802.3

Ethernet

802.4MAC

IEEE802.4

TokenBus

802.5MAC

IEEE802.5

TokenRing

Logical Link ControlIEEE 802.2

IEEE 802.1

... ...

Data Link Layer

Physical Layer

802.11MAC

IEEE802.11

WirelessLAN

Бездротові локальні мережі

Стек протоколів IEEE 802.11

Технології безпровідних персональних мереж (мережі малого радіуса дії) WPAN, ІEEE 802.15.

Bluetooth, стандарт ІEEE 802.15.1. Радіоінтерфейс із низьким енергоспоживанням (передавач 1 мвт) для передачі цифрових даних, так і звукових сигналів. Відстань 10 метрів (границі однієї кімнати), а також вдосконалена версія 100 метрів (будинок та зовні будинку) (2,45 ГГц).

Стандарт ІEEE 802.15.3. Новий протокол є прямим спадкоємцем Bluetooth (частота 2,4 ГГц), забезпечує швидкість передачі даних до 55 Мбіт/с на відстані до 100 метрів, одночасно до 245 користувачів.

Стандарт ІEEE 802.15.4 (ZіgBee). Cтандарт орієнтований, на використання як засобу зв'язку між автономними приладами і устаткуванням. (Складські системи, системи автоматизації виробництва, різні датчики, сенсори, сервоприводи, електронні мости, в домашніх умовах - ПК, ігрові приставки, системи безпеки, освітлення, кондиціонування, радіо іграшки, пульти ДУ). Дальність дії (близько 10 метрів) і пропускну здатність каналу - до 250 кбіт/с, 2,4 ГГц.

Технології безпровідних персональних мереж (мережі малого радіуса дії) WPAN, ІEEE 802.15.

Стандарт ІEEE 802.15.4a (Ultra Wіdeband, UWB). Технологія надширокосмугового зв'язку - базується на передачі множини закодованих імпульсів не гармонійної форми дуже малої потужності (0,05 мвт) і малої тривалості в широкому діапазоні частот (від 3,1 до 10,6 ГГц). Передача даних на відстань до 5 метрів здійснюється зі швидкістю від 400 до 500 Мбіт/сек.Для спеціальних мереж, для роботи з відеопотоками й застосуваннями, що вимагають швидкого пересилання даних. Низькошвидкісне застосування може бути використане для відстеження місця розташування на місцевості власників бездротових пристроїв і різних об'єктів.

ІrDA. Основний конкурент технології Bluetooth. Основні переваги (дешевина, низьке енергоспоживання, можливість взаємодії з іншими мережами. Ноутбуки і стільникові телефони, MP3-плейери - швидкість передачі даних до 4 Мбіт/с, радіус дії близько 1-15м.

Бездротові локальні мережі

Мережі WLAN - це мережі, у яких для предавання інформації використовуються радіохвилі.

WLAN–мережі мають низку переваг перед звичайними кабельними мережами:

• Цю мережу можна швидко розгорнути, що зручно при проведенні презентацій або роботі поза офісом;

• користувачі мобільних пристроїв при підключенні до WLAN можуть легко переміщатися в рамках діючих зон мережі;

• WLAN може виявитися єдиним виходом, коли прокладка кабелю є неможливою для звичайної мережі.

Для побудови WLAN використовуються Wіreless адаптери й точки доступу.

Wіreless (Wі-Fі) адаптер – обладнання, що підключається через слот розширення PCІ, PCMCІ, Compactflash або через порт USB 2.0.

Адаптери WLAN

Точка доступу WLAN

• Точка доступу (AP) являє собою автономний модуль із вбудованим мікрокомп'ютером і приймально- передавальним обладнанням.

• Через АР здійснюється взаємодія й обмін інформацією між Wireless адаптерами, а також зв'язок із провідним сегментом мережі .

• Таким чином, АР доступу відіграє роль комутатора.• Зоною обслуговування (SS) називаються логічно• згруповане обладнання , що забезпечує підключення

до WLAN.• Базова зона обслуговування (BSS) - це група станцій,

які зв'язуються одна з одною по бездротовому зв'язку .

Технологія BSS передбачає наявність особливої станції, яка називається точкою доступу (access poіnt).

Точка доступу WLAN

Типи архітектури WLAN

На МАС-рівні визначаються два основні типиархітектури WLAN - Ad hoc і Іnfrastructure Mode.

У режимі Ad hoc, який називають також режимомPeer-to-Peer (точка-точка), станції безпосередньовзаємодіють одна з одною (мінімум устаткування, але

обмежений діапазон дій та неможливість підключення до зовнішньої мережі, Internet.

Архітектура WLAN в режимі Ad hoc

Типи архітектури WLAN

У режимі Іnfrastructure Mode станції взаємодіють одна з одною через АР (Access Poіnt), яка виконує роль концентратора.

Існуює два режими взаємодії із точками доступу - BSS і ESS.

У режимі BSS усі станції зв'язуються між собою тільки через точку доступу, яка може виконувати роль моста до зовнішньої мережі.

У розширеному режимі ESS існує інфраструктура з декількох мереж BSS, причому самі АР взаємодіють одна з одною, що дозволяє передавати трафік від однієї BSS до іншої. Між собою АР з'єднуються проводом.

Архітектура WLAN в режимі Infrastructure

MAC - рівень протоколу 802.11

На MAC – рівні протоколу 802.11 визначено два типи множинного доступу до середовища передачі даних:

• функція розподіленої координації (DCF)• і функція централізованої координації (PCF). Передача даних з використанням DCF базується

наметоді множинного доступу з виявленням несучоїта механізмом запобігання колізій (CSMA/CA, CarrierSense Multiple Access With Collision Avoidance - ITU-R M.1450).

1. При такій організації кожна станція, перш ніжпочати передачу, "прослуховує” середовище,Намагаючись виявити сигнал несучої, і тільки заумови, що середовище вільне, може початипередачу даних.


2. Станція мережі, переконавшись, що середовищевільне, перш ніж почати передачу, вичікує протягомпевного проміжку часу. Цей проміжок є випадковимі складається із двох складових: обов'язкового проміжку DІFS і обираного випадковим чином проміжку

зворотного відліку (backoff tіme). У результаті кожна станція мережі перед початкомпередавання вичікує протягом випадковогопроміжку часу, що, природно, значно знижуєімовірність виникнення колізій, оскільки імовірністьтого, що дві станції будуть вичікувати протягом тогосамого проміжку часу, надзвичайно мала.


3.Для того, щоб гарантувати усім станціям мережірівноправний доступ до СПД, необхідновідповідним чином обумовити алгоритм виборутривалості проміжку зворотного відліку (backofftіme). Проміжок backoff tіme хоч і є випадковим, але в тойже час визначається на підставі множини деякихдискретних проміжків часу, тобто, дорівнює ціломучислу елементарних часових проміжків, якіназиваються тайм-слотами (Slottіme). Для вибору проміжку зворотного відліку кожнастанція мережі формує так зване вікноконкурентного доступу CW(Contentіon Wіndow), якевикористовується для визначення кількості таймслотів, протягом яких станція вичікувала передпередачею.


Фактично вікно CW - це діапазон для виборукількості тайм-слотів, причому мінімальний розмірвікна дорівнює 31-му тайм-слоту, а максимальнийрозмір - 1023 тайм-слоти.

Проміжок зворотного відліку визначається яккількість тайм-слотів, обчислена виходячи з

розмірувікна CW:

.*max]min,[ SlotTimeCWCWRandomeBackofftim


4.Коли станція мережі намагається отриматидоступ до СПД, то, після обов'язкового проміжкуочікування DІFS, запускається процедуразворотного відліку, тобто включається зворотнийвідлік лічильника тайм-слотів починаючи відобраного значення вікна CW. 5.Якщо протягом усього проміжку очікування СПДзалишалося вільним (лічильник зворотного відлікудорівнює нулю), то станція починає передачу.Після успішної передачі вікно CW формуєтьсязнову. 6. Якщо ж за час очікування, передачу почалаінша станція мережі, то значення лічильниказворотного відлік зупиняється й передача данихвідкладається.

Реалізація рівноправного доступу до середовища передачі даних у методі DCF


Механізм розподіленої координації DCF є базовимдля протоколів 802.11 і може використовуватися яку WLAN, що функціонують у режимі Ad Hoc, так і вмережах, що функціонують у режимі Іnfrastructure,тобто в мережах, інфраструктура яких включаєточку доступу.


Однак для мереж у режимі Іnfrastructure більшприроднім є дещо інший механізм множинногодоступу, відомий як функція централізованоїкоординації PCF (Poіnt Coordіnatіon Functіon).

Механізм PCF застосовується тільки в мережах ізточкою доступу.

У випадку використання механізму PCF одна ізстанцій мережі (точка доступу) є центральною іназивається центром координації РС (PoіntCoordіnator).


На центр координації покладено завданнякерування множинним доступом усіх інших станціймережі до СПД на основі певного алгоритмуопитування або виходячи із пріоритетів станціймережі.Тобто центр координації опитує всі станції мережі,внесені в його список, і на підставі цьогоопитування організує передачу даних між усімастанціями мережі. Важливо, що такий підхідповністю виключає конкуруючий доступ до СПД,як у випадку механізму DCF, і унеможливлюєвиникнення колізій, а для залежних від часуприкладних застосувань гарантує пріоритетнийдоступ до середовища.


Таким чином, PCF може використовуватися для організації пріоритетного доступу до СПД.

Функція централізованої координації PCF не заперечує функцію розподіленої координації DCF, а скоріше, доповнює її, накладаючись поверх.

Фактично в мережах з механізмом PCF реалізується як механізм PCF, так і традиційний механізм DCF. Протягом певного проміжку часу реалізується механізм PCF, потім - DCF, а потім усе повторюється заново.


Для того щоб мати можливість чергувати режими PCF і DCF, необхідно, щоб точка доступу, що виконує функції центру координації, що й реалізує режим PCF, мала б пріоритетний доступ до СПД.

Об'єднання режимів PCF і DCF в одному суперфреймі

Технології HIPERLAN

В 1996 році інститут ETSІ (European Telecommunication Standards Institute) стандартизував HІPERLAN 1 (Hіgh Performance Local Area Network - високопродуктивна ЛМ), яка дозволяє мобільність і підтримує епізодичні та інфраструктурні топології.

Проект охоплює чотири специфікації - HІPERLAN 1, 2, 3, 4 - мережі для різних цілей. Ключовою відмінністю мереж HІPERLAN є інтеграція оперативних служб передачі даних. Сьогодні ці специфікації називаються HІPERLAN 2, HІPERACCESS і HІPERLІNK.

Технології HIPERLAN

Вихідні специфікації сімейства бездротових мереж HІPERLAN, можуть бути кандидатами на участь у створенні інтегрованих систем та сервісів четвертого

покоління 4G.

Сегментація WLAN

11 1

6 111 1

6

11 1 6

Приклад планування WLAN стандарту 802.11b із зонами охоплення,що перекриваються

Стільникові мережі

Мобільні станції (mobіle statіon – MS).Базові трансивери (base transceіver - BTS). Підсистема базових станцій (BSS)Контролер базових станцій (base statіon controller – BSC).MSC (Mobile Switching Centre) - Центр Мобильной Коммутации

HLR (Home Location Register) — это база даних, яка містить інформацію про абонента мережі GSM-оператора.Поточне місцезнаходження абонента (VLR)EIR (Equipment Identity Register — Регістер ідентифікації обладнання.Центр аутентифікації SIM-карт (Authentification Centre — AUC).

Хендовер

Стадії виконання процедури хендовера

П е р е м іщ е н няко р и стув а ча

З м ін а па р а м е т-р ів м ер е ж і

Ін іц ію в а н ня

Р о зп о д ілр е сур с ів

М а р ш рути за ц іяз 'єд н а н ня

Г е н е рув а нн я но в о го з 'єдн а н ня

Б уф е ри за ц ія/п р о гр а мув а н ня

Г р уп о ве а д р е сув а н ня

К о н тро л ь по то ку д а н их

Х Е Н Д О В Е Р

Хендовер в стільникових мережах

МТ2

МТ1

БС1

БС2

БС3

Ко 2

Ко1ПКо

Хендовер (handover)

Класифікація типів хендовера

ХЕНДОВЕР

М'який Жорсткий

Прямий Зворотній

ІніційованийМТ

ІніційованийБС







ЗворотнійПрямий

1

2

3


Сигнальна схема глобального жорсткого зворотнього хендовера який ініційовано мобільним терміналом

МТ

БС1

БС2

Ко1

Ко2

ПКо

ХО_Запит

ХО_Ко_Відп

ХО_Ко_Запит

БС_Інф_Зап

БС_Рес_Відп

ХО_Відповідь

ХО_Команда

БС_Рес_Зап

З'єднання_ВстановленоХО_Закінчення

ХО_Відключення

БС_Роз_Зап

БС_Роз_Підтв

Розірвати_З'єднання

З'єднання_Розірвано

БС_Асоц_Зап

БС_Асоц_Підтв

Активувати_З'єднання

З'єднання_Активне

БС_Інф_Відп

Встановити_З'єднання


Модель мережі Петрі жорсткого зворотнього хендовера, який ініційовано мобільним терміналом

ХО_Кін

Запуск

ХО_Поч

МТ_Ч_ХОП

МТ_В_ХОЗ

Ко1_О_ХОЗ

Ко1_В_ХОЗ

Ко2_О_ХОЗ

Ко1_Ч_ХОВ

Ко2_В_ІЗ

Ко2_Ч_ХОК

БС2_О_ІЗ БС2_Пер_Рес

БС2_В_ІВ

БС2_Ч_РЗ

Ко2_В_ХОВ

Ко1_Ч_ХОЗак

Ко1_В_ХОВК

Ко2_В_РЗ

Ко2_Ч_РР

БС2_РезРес

БС2_В_РР

Ко2_В_ВЗ_Нз

ПКо_О_ВЗ_Нз ПКо_Вст_Нз

Ко2_В_ВЗ_Вх

ПКо_В_Ро_Нз

Ко2_В_ХОЗак

Ко1_В_ХОВідк

БС1_В_РоЗ

БС1_УтрЗ БС1_Ч_Зв

Ко1_В_РоВх

БС1_Вільн

ПКо_В_Ро_Вх

ПКо_Вільн

БС2_В_АсЗ

Ко2_В_АсП

БС2_Закінч

Ко2_Зак

МТ_Ч_АкЗ МТ_ОтрДані

Ко1_Вільн

ХО_Зак

2

2 2

2

2

2

2

Архітектура мобільного термінала – ядро на основі процессора MSM 6275

MSM 6275

MDDI Client

CAMERAPROCESSING

GRAPHICS

Open GL ES30,20

MPEG-4,H.263, H.264

VIDEO

DUAL MEMORY BLOCK

EB1 EB2 MDDI Host

UMTS, HSDPA,GSM, GPRS,EGPRS

ProcessorModem QDSP

4000

QDSP4000

ARM 926ejsJazelle

AUDIOMP3, AAC,AMR,CMX,

MIDI

CONNECTIVITY

gpsOneProcessor

BluetoothProcessor

TxDAC

RxADCs(2)

SDRAM Burst BurstP SRAM NOR LSD Bluetooth

Стерео-навушники

Стерео-навушники

МікрофонМікрофон

Стерео-вхід

Стерео-вхід Мала

клавіатура

Малаклавіатура SDSD

Key

pad

SD

/SD

IO

US

B

UA

RT

1

UA

RT

2/S

IM1

UA

RT

3/S

IM2 (1)

(2)

US

B

SIM

-car

d

П/п

ор

т1

П/п

ор

т2

PLL(3)

SBI(4)

Han

do

ver

Безпека стільникових мереж

□ Стільникові мережі є досить уразливими для несанкціонованого доступу зловмисниками до інформації, яка циркулює між абонентами .Радіоканалами зняття інформації є:1.електромагнітне випромінювання телефонів і базових станцій, яке дозволяє здійснювати перехоплення всієї інформації, яку отримав (передав) абонент;2.мікрофонний ефект (навіть у випадку, коли абонент не розмовляє, а телефон відключений, можливе прослуховування розмов осіб, які перебувають поруч із телефоном (потрібно відключати акумулятор);3.магнітне поле (паразитні зв'язки й наведення) і ін.

Безпека стільникових мереж

Для боротьби із прослуховуванням у мобільних телефонах установлюють засоби шифрування інформації. Однак масова установка їх у мобільних телефонах є проблематичною й дорогою для широкого вжитку (та й у повсякденному житті не потрібна).Крім того, по працюючому мобільному телефону легко відстежити шлях перпесування й установити координати знаходження абонента. Цю обставину широко використовують спецслужби у своїй діяльності.

Супутникові мобільні комунікації

Серед усіх орбітальних угрупувань (constalation) GEO, HEO, MEO, LEO – остання найбільше підходить для передавання мультимедіа інформації, тому що має незначний час затримки доставки інформації (2,0-2,5мс), велике покриття земної поверхні, можливість застосування протоколу АТМ (wireless ATM) для передавання мультимедіа інформації.GLONASS (Global Navіgatіon Satellіte System), GALІLEO, Проблемою створення супутникових систем на европейському континенті займаютьмя всі розвинуті країни ( в їх числі Німеччина (Bosch, Siemens, DLR), Франція (Alcatel), Італія (фірма Marconi), Великобританія, Норвегія, Швеція (Ericson), Росія (Роскомсвязь)).

Міська (регіональна) бездротова мережа WiMAX

WiMAX , Worldwide Interoperability for Microwave Access Стандарт IEEE 802.16 — стандарт бездротового звязку, що забезпечує широкосмуговий зв'язок на значні відстані зі швидкістю, порівняною з кабельними з'єднаннями.

Область використанняWiMAX підходить для вирішення наступних завдань:•З'єднання точок доступу Wi-Fi одна з одною та іншими сегментами Інтернету.•Забезпечення бездротового широкосмугового доступу як альтернативи виділеним лініям і DSL.•Надання високошвидкісних сервісів передачі даних (до 3мб/с) і телекомунікаційних послуг.•Створення точок доступу, не прив'язаних до географічного положення.Фіксований і мобільний варіант WiMAX802.16-2004 (відомий також як 802.16d та фіксований WiMAX)802.16-2005 (відомий також як 802.16e і мобільний WiMAX

WiMAX

WiMAX – це технологія операторського класу, з високою якістю сервісу.

Забезпечує мультисервісність, гнучке розподілення частот, завдання пріоритетів різним видам трафіка, можливість забезпечувати різного рівня якості (QoS), підтримка протоколів IP, TDM E1/T1.

Ця технологія дозволяє паралельно передавати голос, мультимедійну інформацію і цифрові дані по одному каналу зв’язку. Важливою перевагою є можливість швидко нарощувати ємність і розширювати територію зв’язку. Стандарт призначенний для побудови бездротових мереж в діапазоні частоти до 66 ГГц.

WiMAX

50 км100 м10 м

PAN LAN MAN WAN

Bluetooth,Home RF,IEEE 02.15.1

IEEE 802.11 (Wi-Fi),DECT

IEEE 802.16 (WiMAX), GSM, UMTS, IS-95, CDMA 2000

Типи бездротових мереж

IEEE 802.20 (переспектива),3G

Архітектура мережі IEEE 802.16

Фізичний рівень (PHY)

Підрівень безпеки

MAC-рівень (загальна частина)

Підрівень конвергенції

MAC-рівень


Ретранслятор

Базова станція (BS)

Базова станція (BS)

Базова станція (BS)Доступ до магістралі

Магістраль

Клієнтська станція (SS)


WiMAX

Поява ноутбуків із вбудованим WiMAX-адаптером - важливий крок у підвищенні доступності технології 4G


Мультимедіа застосування повинні підтримувати наступний набір основних кількісних параметрів: Peak Cell Rate (PCR) - максимальна швидкість передачі даних; Sustaіned Cell Rate (SCR) - середня швидкість передачі даних; Mіnіmum Cell Rate (MCR) - мінімальна швидкість передачі даних; Maxіmum Burst Sіze (MBS) - максимальний розмір пульсації; Cell Loss Ratіo (CLR) - частка загублених комірок АТМ; Cell Transfer Delay (CTD) - затримка передачі даних; Cell Delay Varіatіon (CDV) - варіація затримок комірок АТМ.


З'єднання стаціонарних терміналів і підмереж через супутникову систему


Базова модель S-ATM мережі

Програмно-інструментальні середовища проектування мереж

Аналіз продуктивності широкосмугових безпровідних мережУ методиці RFC-2544 установлюють сім груп параметрів якості трафіка в мережах:1 - пропускна здатність (Throughput - Th);2 - затримка передачі даних (Latency - Lat) і її похідні параметри: девіація затримки (Latency Devіatіon - LD) і зміна затримки згодом (Latency over Tіme - LoT);3 - кількість помилок у потоці (Frame Errors - FE);4 - кількість загублених пакетів (Frame Loss - FL);5 - параметри якості передачі/прийому зворотнього трафика (Back-to-back frames);6 - час відновлення каналу при виникненні несправності (System Recovery);7 - час відновлення вихідного стану системи (Reset).Усі ці параметри впливають на продуктивність мережі.

Фізичний рівень WLAN

Стандарт 802.11 на фізичному рівні використовує 2 методи передачі сигналів у середовище:1.Метод прямої послідовності (Direct Sequence Spread Spectrum, DSSS)2.Метод частотних стрибків (Frequency Hopping Spread Spectrum, FHSS).

Ці методи кардинально відрізняються, і несумісні один з одним. Для модуляції сигналу FHSS використовує технологію Frequency Shift Keying (FSK). Метод DSSS використовує технологію модуляції Phase Shift Keying (PSK).


Порівняння методів DSSS и FHSS


Детальна СМП модель бездротової локальної мережі IEEE 802.11


Інтерпретація СМП моделі


Числові результати. Всі моделювання були виконані з використанням програмно-інструментальних пакетів Net Cracker, OmNet++, TіmeNET. Пакет OmNet++ забезпечує одержання числових результатів з 99%-им довірчим інтервалом і максимальною відносною похибкою 1% .

Ми застосували наступні параметри моделі безпровідної локальної мережі: кількість станцій N = 10; швидкість передачі інформації B = 11 Mбіт/c; всі інші значення описані в таблиці та попередньому підпункті (для DSSS, ми встановлюємо aCCATіme = 13 мкс і aRxTxTurnaroundTіme = 5мкс). Розмір FrameBody (довжина кадру) прийнятий однорідно розподіленим у діапазоні [0, MaxFrameBody]. Швидкість генерації пакета підрівнем МАС установлюється згідно λ = (V/N) (2B/MaxFrameBody).


Одержання чисельних результатів моделювання з використанням інструментально-програмних систем

DSSS (зліва) та FHSS (справа): пропускна здатність у залежності від заданого навантаження


Сучасні інструментально-програмні засоби для аналізу та проектування телекомунікаційних систем та мереж


Сучасні інструментально-програмні засоби для аналізу та проектування імітаційних моделей на базі мереж Петрі


Одержання чисельних результатів моделювання з використанням авторської інструментально-програмної системи PetriNet.

5

0,06

0,09

0,12

0,03

10 20 2515 300 35 40 45

m = 20 м с е к

m = 10 м с е к

m = 40 м с е к

m = 80 м с е к

0,16

секпакет/,

секD,

Затримки пакетів інформації при збільшенні навантаження (залежність D=f (λ)).


Алгоритм проектування гетерогенної корпоративної мережі


Проектування гетерогенної корпоративної мережі


Практичне рішення для корпоративної мережі з використанням WiMAX та WiFi.

Мобільні комунікаційні мережі: стандарти та...

Documents