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.