Тема работы: Применение симулятора LTE-sim для моделирования сети передачи
данных LTE.
Выполнил:
ст.гр.218
Лошкарев А.
Цель работы заключается в демонстрации основных возможностей
симулятора LTE-Sim. В данной статье будет
рассмотрена общая архитектура системы стандарта LTE.
1. Концепция LTE.
2. Краткое описание LTE сети.
Основными требованиями проекта 3GPP к сети SAE были: максимально возможное упрощение структуры сети и исключение дублирующих функций сетевых протоколов, характерных для системы UMTS.
LTE базируется на трех основных
технологиях:
– множественный
доступ с ортогональным разделением частот OFDMA (Orthogonal Frequency-Division Multiple Access),
– пространственное
кодирование сигнала MIMO
(Multiple Input Multiple Output),
– системная архитектура сети SAE (System Architecture Evolution).
Дуплексное разделение каналов может быть, как частотным FDD, так и временным TDD, что позволяет операторам очень гибко использовать частотный ресурс.
3. Обзор архитектуры LTE
Для технологии LTE консорциум 3GPP предложил новую сетевую инфраструктуру SAE – эволюционную пакетную систему EPS (Evolved Packet System) (рисунок 1). Она включает в себя:
– сеть радиодоступа
E-UTRAN (Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network),
– базовую пакетную сеть EPC (Evolved Packet Core).
Рисунок 1 – Архитектура сети LTE.
Сеть E-UTRAN состоит из узлов eNodeB (eNB), представляющих собой базовые станции – аналоги NodeB в сети UMTS или BTS (Base Transceiver Station) в сети GSM/GPRS, которые обеспечивают передачу данных и сигнальной информации. На стороне абонента радиоинтерфейс реализован в виде устройства пользователя UE (англ. User Equipment) – аналога MS (Mobile Station) в GSM/GPRS.
Базовые
станции выполняют следующие функции:
– управление радиоресурсами
(Radio Resource Management – RRM);
– управление
радиоканалами (Radio Bearer Control);
– управление доступом (Radio
Admission Control);
– динамическое
распределение ресурсов (Dynamic Resource Allocation).
Компонентами EPC являются:
– Узел Управления
Мобильностью MME (Mobility Management Entity) – это основной
управляющий модуль в сети доступа LTE. Логический элемент MME отвечает за распределение сообщений
вызова (paging) к
базовым станциям eNB.
Кроме того, MME управляет протоколами уровня управления: назначение
идентификаторов абонентских терминалов, обеспечение безопасности сети, проверка
подлинности сообщений абонентов, управление роумингом.
– обслуживающий шлюз S-GW (Serving Gateway)
предназначен для обработки и маршрутизации пакетных данных передающихся на
подсистему базовых станций. S-GW играет роль узла привязки
3GPP-сетей (UTRAN, GERAN) к сети LTE.
– пакетный шлюз P-GW (Packet Data Network Gateway) обеспечивает соединение UE с внешними пакетными
сетями данных и выполняет функции защиты и фильтрации пакетов, поддержку биллинга,
а также является узлом привязки других сетей (WiMAX, CDMA2000 1X) к сети LTE.
В состав LTE/SAE входят также:
– биллинговая
система PCRF (англ. Policy and Charging Rules Function) представляет собой
ряд устройств, которые отслеживают качество предоставляемых услуг, и
обеспечивают тарифную политику.
– сервер домашней
подписки HSS (англ. Home Subscription
Server) – это
база данных, которая служит для хранения профилей абонентов домашней сети и
предоставляет узлу MME
данные для аутентификации, шифрования и обеспечения приватности абонента.
4. Качество обслуживания в сети LTE
– реального
времени (речь, VoIP,
видеоконференция);
– потоковый
(потоковое видео, аудио);
– интерактивный (WEB-серфинг);
– фоновый (FTP, электронная почта,
запросы к базе данных, текстовые файлы, показания сенсорных датчиков и пр.).
Главным
различием между названными классами является чувствительность к задержкам:
наиболее чувствительным является трафик реального времени, наименее
чувствительным – фоновый трафик.
5. Распределение канальных ресурсов в сети LTE
– Round Robin Scheduler – циклический
планировщик, выделяющий ресурсы всем UE по очереди независимо от качества радиоканала;
– Maximum Throughput Scheduler – планировщик с
максимальной пропускной способностью, выделяет ресурсы тем UE, которые могут достичь максимальной
скорости передачи данных;
– Proportional
Fair Scheduler
– пропорциональный справедливый планировщик, выделяет больше ресурсов UE с лучшим показателем ОСШ,
при этом обеспечивая достаточное количество ресурсных блоков для UE c более плохим показателем;
– Blind Average Throughput Scheduler – планировщик
«слепой» средней пропускной способности, призван обеспечить одинаковую пропускную
способность для всех UE.
В настоящее время существует большое количество программ для моделирования работы радиосетей. Но основным недостатком многих симуляторов стоимость лицензии. Это накладывает ограничения на их использование. Выходом из данной ситуации является использование свободно распространяемых программ для моделирования, которой является LTE-Sim. Основным преимуществом перед другими бесплатными продуктами (OpenLTE, ns и другие) является возможность моделирования крупных сетей LTE.
Список используемой литературы:
1. Тихвинский В.О., Терентьев С.В., Юрчук А.Б. Сети мобильной связи LTE. Технологии и архитектура.