 |
Организация звонков с LTE-устройств и на них через стандартные мобильные сети с коммутацией каналов
|
|
|
|
4.1.1 Архитектура [1]
Многие сетевые операторы «представляют», вводят в эксплуатацию LTE, прежде чем они до конца освоили мультимедийную подсистему IP. Из-за этого, пользователи хотят, делать голосовые вызовы с LTE- устройств в отсутствие IMS. Чтобы справиться с этой задачей, в качестве стандарта 3GPP технику с коммутацией каналов (CS) решили использовать в качестве «аварийного» временного выхода.
Использование коммутации каналов, в качестве запасной, позволяет пользователю совершать голосовые звонки, вернувшись к традиционной коммутационной связи, построенной на UMTS или GSM. Архитектура (рис 16.5)
основывается на архитектуре вводной операции с коммутацией 2G / 3G.
Рисунок 16.4 Архитектура, которая используется для доставки SMS в мультимедийной IP подсистеме
Рисунок 16.5 Организация звонков с LTE-устройств и на них через стандартные мобильные сети с коммутацией каналов
В этой архитектуре, MME может «общаться», коммутироваться с центром коммутации мобильной связи (MSC), это сервер, который поддерживает запасную коммутацию, через новый интерфейс, который обозначается как SGS. Сигнальные сообщения, написанные с использованием протокола приложений SGS (SGsAP), описаны в 13-й главе. Используя эти сообщения, мобильная аппаратура может быть зарегистрирована с сервером MSC, в этом случае она способна установить коммутацию по линии «вверх», для совершения голосового вызова, а также аппаратура может отправлять или получать SMS-сообщение с помощью SGs.
4.1.2 Процедуры на EPS/IMSI [1]
Когда мобильная аппаратура включена, регистрируется, что процедура используется MME, это подробно описано в 11-й главе. Эта процедура модифицирована для мобильных устройство, которые поддерживают резервную коммутацию, для того, что бы зарегистрировать мобильный телефон с сервером MSC. Рисунок 16.6 показывает последовательность полученных сообщений.
|
|
|
Если есть запрос на прикрепление (1), то мобильная аппаратура использует информационный элемент, известный как EPS, подключенный по комбинированному типу EPS / IMSI. Это означает, что он настроен для коммутации с запасным вариантом и / или готов зарегистрировать SMS по SGs с MSC - сервера.
ММЕ работает с 3 по 16 шаги (2), которые охватывают действия, требующиеся для идентификации и безопасности, обновления местоположения. Затем MME идентифицирует подходящий сервер MSC и посылает ему запрос SGsAP Location Update (3). В ответ на это сервер MSC создает ассоциацию между мобильным телефоном и ММЕ и запускает стандартную процедуру, известную как обновление местоположения (4), в которой он регистрирует мобильный и обновляет данные о местонахождении и часовом поясе. Затем сервер MSC подтверждает первоначальный запрос от MME (5) и ММЕ заканчивает оставшиеся этапы процедуры подключения (6). В своем подключением ММЕ указывает результат: был ли использован комбинированный EPS / IMSI или только EPS.
Рисунок 16.6 Комбинированные EPS / IMSI процедуры подключения
4.1.3 Настройка голосовых вызовов [1]
Рисунок 16.7 показывает порядок установления соединения, для осуществление голосового вызова с помощью резервной цепи. Это поясняет, что мобильный, ранее зарегистрированный с помощью комбинированных EPS / IMSI начинает работать в RRC_IDLE состоянии.
Рисунок также поясняет, что сеть может передать, на мобильное оборудование, пакет коммутируемых услуг с помощью 2G / 3G.
Методика основана на процедуре запроса обслуживания, описанная в 14-й главе, и на порядке межсистемной передачи обслуживания, из 15-й главы.
Мобильный телефон начинает работу с обычных процедур, для получения произвольного доступа и создания RRC соединения, а затем пишет сообщение EMM, известный как расширенный запрос.
|
|
|
Это означает, что мобильный абонент хочет совершить голосовой вызов с помощью резервной коммутации и отправляет причину запроса, а именно делает вызов, вызов не проходит, прекращается, либо доступен только экстренный вызов. Мобильный телефон посылает сообщение на базовую станцию , как часть своей RRC-настройки(1), и базовая станция передает сообщение в ММЕ (2).
В ответ на это ММЕ настраивает соединение к базовой станции обычным способом (3), но также устанавливает индикатор резервной коммутации каналов, который запрашивает передачу обслуживания на домен с коммутацией каналов. Базовая станция включает доступ безопасности (4) и разрешает доступ этому мобильному телефону, чтобы перейти в состояние ECM- соединения (5). Мобильный телефон в свою очередь тоже дает ответ (6) и перенаправляет подтверждение от базовой станции к MME (7).
Рисунок 16.7 Порядок установления соединения с помощью запасной коммутации
В рамках этапа 5, базовая станция также анализирует мобильный телефон, чтобы измерить сигналы, которые он может получить из близлежащих UMTS и GSM станций. Этот шаг не является обязательным, в теории, но важен на практике, так как базовая станция еще не знает, какая ячейка должна быть передающей. Мобильный телефон делает измерения и передает отчет об измерениях (8).Используя отчет об измерения, базовая станция начинает процедуру передачи обслуживания от LTE к UMTS или GSM (9). После того, как мобильный телефон общается за доступом к сети, он может связаться с MSC сервером с помощью сервисного запроса, что указано в MM протоколе (10). Мобильный телефон может инициировать процедуру перехода к 2G / 3G для установления голосового вызова (11). В то же время, сеть может завершить передачу к пакету 2G / 3G по EPS (12), так что пользователь может продолжать любые предыдущие сеансы. По завершении вызова, сеть может снова передать мобильный телефон обратно к LTE.
Если сети или мобильные устройства, не поддерживают коммутацию пакетов, тогда схема запасной коммутации будет реализована с использованием другой процедуры, в которой базовая станция осуществляет соединение, через S1, она так же анализирует мобильный телефон, чтобы провести повторный выбор ячейки в 2G или 3G. В результате, услуги мобильной связи, с использованием коммутации каналов, ограничивают длительность вызова.
|
|
|
Если один абонент прерывает вызов, то сообщение сигнализации приходит на MSC сервер. Он отмечает, что мобильный зарегистрирована с MME и посылает запрос MME в SGsAP. ММЕ выполняет процедуру пейджинга, описанную в 14 главе и абонент отвечает на запрос на обслуживание, как и раньше. Затем процедура настройки продолжается по способу, описанному выше.
Если мобильный абонент прекращает, то MSC сервер отправляет запрос поискового вызова SGsAP в ММЕ таким же образом, как и раньше. MME контактирует SGSN, оба участника разговора отвечают в обычном режиме. Однако, там нет прямой связи между MSC сервером и узлом SGSN, так что сервер MSC остается и не использует ISR. Коммутация каналов, в качестве запасной, требует лишь несколько усовершенствований в системе и, вероятно, она станет главным временным решением для передачи голоса по LTE. Тем не менее, она имеет несколько недостатков. Во-первых, абонент может использовать только ту технику, которая работает и в зоне охвата LTE, и в 2G или 3G. Во-вторых, процедура включает в себя задержки на несколько секунд, когда абонент переходит из одной зоны в другую.
В-третьих, межсистемные передачи традиционно считаются одним из наименее надежных способов передачи в мобильной связи. Эта «ненадежность», в случае с LTE, приводит к множеству пропущенных звонков.
В целом, вопрос остается открытым. На столько ли хорош этот способ? Проблему усугубляет то, что все вышеперечисленные недостатки, сохраняются и в отношении экстренных вызовов.
4.2. VoLGA [1]
Рисунок 16.10 Архитектура VOLGA
Для передачи голоса по LTE через общий доступ (VoLGA) используется другая техника для доставки голосовых вызовов в LTE устройствах, использующих возможности перехода на коммутацию в 2G / 3G.
Известный форум «VoLGA» определил, что это способствует инициативе в промышленности.
Здесь используется методика, с помощью которой мобильный абонент может перейти в базовую сеть 2G / 3G через общие сети доступа, она основана на более ранних спецификациях 3GPP,таких как беспроводная локальная сеть. Как показано на рисунке 16.10, архитектура VoLGA использует соединяющий шлюз PDN к цепи 2G / 3G через так называемый
|
|
|
контроллер доступа к сети VoLGA (VANC). С точки зрения шлюза PDN, это устройство выглядит как и любой другой сервер, но с точки зрения коммутации, имеет больше общего с сетями радиодоступа. В результате, система LTE может олицетворять поведение общей сети радиодоступа и может дать мобильный доступ к услугам цепи с коммутацией 2G / 3G.
VoLGA не нашла столько одобрения как описанные ранее, другие подходы и маловероятно, что этот способ будет широкораспространен.
5.Вывод
Как мы уже сказали в первой главе, LTE была разработана в качестве системы целого «потока» данных: задумывалась система, которая бы доставляла информацию «к» и «от» пользователя, но не будет заниматься другой работой, вышестоящих систем. Для большинства услуг передачи данных, таких как просмотр веб-страниц и электронной почты, существуют отдельные приложения, несвязанные с системой доставки и поставляются третьими лицами, поэтому такой подход работает хорошо. Для голосовых и текстовых сообщений, однако, приложения, поставляются оператором сети и они тесно интегрированы в систему доставки. Это очень отличается принцип для LTE от других. Существуют два основных подхода к доставке голоса по LTE, оба из которых могут быть реализованы двумя способами. Первый подход заключается в обработке голоса, как и любой другой службе, и доставке его с помощью голоса через IP сервера, которые находятся за пределами LTE-сети. Этот подход может быть реализован либо поставщиком услуг, то есть третьей стороной, или отдельной 3GPP сетью, известной как подсистема IP мультимедиа. Второй подход заключается в подключении LTE в коммутационные домены 2G и 3G, а также использовании их существующих возможностей для передачи голосовых вызовов. Этот подход может быть реализован с помощью двух других методов, которые известны как запасной вариант коммутации голоса по LTE с помощью общего доступа. В свою очередь, каждый из этих четырех методов может быть пригоден для доставки текстовых сообщений, используя либо SMS, либо приложение для передачи коротких сообщений. Прежде чем рассматривать какие-либо из этих методов, давайте кратко посмотрим на рынок для голосовых сообщений и SMS.
5.1. Рынок голосовых сообщений и SMS [1]
Чтобы проиллюстрировать важность голосовых вызовов и SMS для операторов мобильной связи, мы используем рисунок 16.1, он показывает доход, который европейские западные операторы зарабатывают от голосовых звонков, сообщений и других услуг. Эта информация с рынка исследование Analysys Mason, она использует данные операторов до 2011 года и содержит прогнозы на последующий период. Существует поразительный контраст между информацией на рисунке 16.1 и информацией о всемирной сети трафика, что мы представили на рисунках 1.5 и 1.6: Приложения данных требуют больше операторского трафика, но от голосовых вызовов оператор получает больший доход. Обратите внимание, что дисбаланс между голосовыми вызовами и пакетной передачей данных еще более разнится в Западной Европе, чем в других местах: например, данные составили около 90% западноевропейского движения в 2011 году, по сравнению с приблизительно 70% во всем мире. Скорость передачи голосовых данных очень низкая (обычно 64 кбит с коммутацией в доменах 2G и 3G) и в настоящее время составляет лишь небольшой процент от общего трафика сети. Тем не менее, голосовые приложения предоставляют множество полезных функций для пользователя, особенно дополнительные услуги, такие, как голосовая почта и переадресация, общение со стационарных телефонов на коммутируемой телефонной сети и возможность делать экстренные вызовы. Из-за этого, операторы все еще взимают большую стоимость за голосовые услуги. Эта стоимость падает, но, несмотря на то, голосовая связь все еще делает огромный вклад в доходы оператора. Аналогичная, но еще более экстремальная ситуация в случае передачи сообщений, которые делают незначительный вклад в сетевом трафике. Противоположная ситуация у мобильных операторов, с услугами передачи данных, часто они [услуги передачи данных] требуют высокой скорости, однако, пока не оправдали свою высокую стоимость.
|
|
|
Список использованных материалов:
1. Глава 16 из книги «An introduction», Christopher Cox © 2012 John Wiley & Sons Ltd
2. Глава 5.9 из книги «Voice over LTE», Miikka Poikselka, Harri Holma, Jukka Hongisto, ¨ Juha Kallio and Antti Toskala © 2012 John Wiley & Sons Ltd
|
|
|
