Эндрю Уэзеролл - Компьютерные сети. 5-е издание

Рис. 1.27.Схема сотовой сети мобильных телефонов

Архитектура мобильной сети сильно отличается от Интернета. Мобильную сеть можно разделить на несколько блоков, как показано в упрощенной схеме архитектуры UMTS (рис. 1.28). Первый блок — радиоинтерфейс — название протокола радиосвязи, который используется при беспроводной передаче данных между мобильным устройством (например, сотовый телефон) и сотовой базовой станцией. Совершенствование радиоинтерфейса за прошлые десятилетия очень увеличило скорость беспроводной передачи данных. Радиоинтерфейс UMTS основан на множественном доступе с кодовым разделением каналов (CDMA, Code Division Multiple Access), метод, который мы изучим в главе 2.

Сотовая базовая станция вместе с контроллером формирует сеть с радиодоступом. Этот фрагмент схемы — беспроводная сторона сети мобильных телефонов. Узел контроллера или RNC (Radio Network Controller, контроллер радиосети) управляет использованием спектра. Базовая станция обеспечивает радиоинтерфейс (так называемый «узел B»).

Остальная часть сети передает трафик в сеть с радиодоступом. Ее называют базовой сетью (core network). Базовая сеть UMTS происходит от базовой сети GSM, используемой в 2G-racreMax предыдущего поколения. Однако в базовой сети UMTS есть много интересных нюансов.

Рис. 1.28.Архитектура сети мобильной связи 3G UMTS

С начала существования сетей продолжается война между поклонниками пакетных сетей (то есть подсетей без установления соединения) и теми, кто поддерживает сети с коммутацией каналов (то есть подсетей, ориентированных на соединения). Основные сторонники пакетов происходят из интернет-сообщества. В схеме без установления соединений каждый пакет двигается независимо от остальных. Как следствие, если во время сеанса некоторые маршрутизаторы выйдут из строя, то не возникнет никаких проблем, пока система может динамически реконфигурировать себя, позволяя последующим пакетам найти маршрут к месту назначения, даже если он отличается от того, который использовали предыдущие пакеты.

Сторонники сетей с коммутацией каналов принадлежат миру телефонных компаний. В телефонной сети звонящий должен набрать номер абонента и ждать, пока установится соединение, чтобы получить возможность говорить или передавать данные. Данное соединение устанавливает маршрут движения по телефонной сети, который остается стабильным, пока звонок не закончен. Все слова или пакеты следуют одним и тем же маршрутом. Если линия или коммутатор отключаются, вызов обрывается. Такой вариант менее устойчив к ошибкам, чем сети без установления соединения.

Преимущество сетей с коммутацией каналов состоит в том, что в этом случае легче поддерживать качество обслуживания. Настраивая соединение заранее, подсеть может зарезервировать ресурсы, например частотную полосу канала, буфер коммутатора, и загрузку центрального процессора. Если предпринята попытка настроить вызов, а ресурсов недостаточно, вызов отклоняется и вызывающий получает своего рода сигнал «занято». Таким образом, как только соединение оказывается настроено, можно гарантировать высокое качество обслуживания.

Если в сети без установления соединения на один из маршрутизаторов поступает слишком много пакетов одновременно, произойдет сбой и маршрутизатор, вероятно, потеряет часть информации. Отправитель, в конечном счете, заметит это и снова их отправит. Такого уровня обслуживания будет недостаточно для работы с аудио или видео, особенно если сеть окажется загруженной. Очевидно, что обеспечение соответствующего качества звука волнует телефонные компании более, чем проблема соединения.

Особенность схемы, представленной на рис. 1.28, состоит в том, что в базовой сети используются и пакетная и канальная маршрутизация. Это демонстрирует промежуточное положение сетей мобильной связи, когда оба подхода реализуются как по отдельности, так и одновременно. Более старые сети использовали ядро с канальной маршрутизацией в стиле традиционной телефонной сети, чтобы передавать голосовые сообщения. Это же «наследие» можно заметить в сетях UMTS с элементами MSC (Mobile Switching Center), GMSC (Gateway Mobile Switching Center) и MGW (Media Gateway), которые настраивают сети с коммутацией каналов, такие как PSTN (Public Switched Telephone Network).