Структура и иерархия протоколов функционирования сетей радиодоступа.
Цифровое телерадиовещание в сетях беспроводного доступа
Состояние сетей мобильной связи (радиодоступа)
Радиодоступ в 21 веке стал основным способом передачи информации на компьютеры, включая всевозможные варианты мобильных телефонов.
Приведем статистику абонентов радиодоступа (сотовой связи) на сентябрь 2016г. (табл.1). Приведенные в табл.1.1 данные показывают, что в 2016г. сохраняются тенденции развития сотовых сетей после 2000г. Сети стандарта GSM/UMTS/LTE продолжают свой рост, аккумулируя 93,7% всех абонентов. Быстро развиваются сети нового стандарта LTE, наложенные на сети GSM/UMTS и CDMA2000, а также выделенные сети LTE.
Таблица 1.1
| Стандарт | Число абонентов, млн. |
| Всего | |
| GSM/UMTS/LTE | |
| UMTS (WCDMA) | |
| CDMA2000 | |
| LTE |
Кроме того, широкое распространение получили сети радиодоступа, разработанные прежде всего для организации радиодоступа к персональным компьютерам. К настоящему времени сложилась иерархия этих сетей (рис. 1.2).
Рис.1.2. Иерархия сетей беспроводного доступа
На нижнем уровне находятся сети персонального радиодоступа PAN (Personal Area Network). Из стандартов уровня PAN в быту наиболее распространен стандарт IEEE 802.15.1(Bluetooth). На следующем уровне WLAN (Wireless Local Area Network) самое широкое распространение получили локальные сети стандарта IEEE 802.11 (Wi-Fi). Третий уровень MAN (Metropolitan Area Network) представлен стандартом IEEE 802.16 (WiMAX). Эти стандарты не образуют собственных глобальных сетей, как, например, GSM, а являются продолжением существующих информационных сетей, используя их коммутаторы или маршрутизаторы. Укажем на основные преимущества систем беспроводного доступа:
- развертывание сетей не требует больших затрат и большого времени;
- низкие эксплуатационные расходы;
- возможны разнообразные конфигурации сетей.
В качестве глобальных сетей радиодоступа используют мобильные сети 3 и 4 поколений.
Структура и иерархия протоколов функционирования сетей радиодоступа.
В основе функционирования систем радиодоступа лежит семиуровневая сетевая модель взаимодействия открытых систем (OSI open systems interconnection basic reference model), рис. 2.1.
| Модель OSI | ||
| Тип данных | Уровень (layer) | Функции |
| Данные | 7. Прикладной (application) | Доступ к сетевым услугам |
| Поток | 6. Уровень представления (presentation) | Представление и преобразование информации |
| Сеансы | 5. Сеансовый (session) | Управление сеансом связи |
| Сегменты | 4. Транспортный (transport) | Прямая связь между конечными пунктами и надежность |
| Пакеты / Дейтаграммы | 3. Сетевой (network) | Маршрутизация и логическая адресация (адресация конечных точек) |
| Кадры | 2. Канальный (data link) | Передача информации между соседними узлами Физическая адресация. |
| Биты | 1. Физический (physical) | Работа со средой передачи. Модуляция, кодирование информации |
Рис. 2.1. Базовая модель протоколов взаимодействия открытых систем
Формирование видео и аудио сигналов происходит на верхних уровнях модели. Далее эти сигналы доставляют как файлы на пользовательский терминал по сети Интернет. Для передачи в Интернете файлы фрагментируют и передают в виде дейтаграмм. Дейтаграмма состоит из заголовков и поля данных. Размер поля данных составляет 46 1500 байт.
Дейтаграмма имеет 2 заголовка:
- уровня L3 (заголовок Интернет-протокола),
- уровня L4 (заголовок ТСР или UDP протоколов) – рис. 2.2.
| Заголовок IP | ЗаголовокTCP/UDP | Поле данных |
Рис. 2.2. Структура дейтаграммы
Уровень L3 обеспечивает маршрутизацию (обмен дейтаграммами) между конечными терминалами: пользователем и сервером услуг. Оба терминала на уровне L3 имеют глобальные адреса Интернета. Уровень L4 определяет позиции файла в терминале (порты), а также определяет протокол передачи. Возможны 2 варианта доставки файлов:
- UDP (User Datagram Protocol) – передача без подтверждения,
- TCP (Transmission Control Protocol) – передача с подтверждением.
Передачу видео в реальном времени ведут по протоколу UDP/IP. Чтение и запись файлов (в том числе мультимедийных), либо запись видео в промежуточном буфере идет по протоколу TCP/IP. В сетях радиодоступа не обрабатывают сообщения на уровнях, начиная с уровня L3. Фактически на уровне L3 производят сжатие заголовков дейтаграмм, а также формируют управляющие команды (сигнализацию). Обработка сообщений в сетях радиодоступа идет на уровнях L1 и L2.