ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ В ГЕТЕРОГЕННЫХ МОБИЛЬНЫХ СЕТЯХ
,
МГТУ им. Баумана, *****@***com
В работе рассматривается гетерогенная сеть, состоящая из сетей GSM 2,5 G и Wi-Fi, осуществляющая передачу информации с бесшовным хэндовером.
Ключевые слова: беспрерывная широкополосная передача данных, открытые точки доступа, динамическое управление потоками информационной и сигнальной нагрузки.
Введение
В настоящее время в России наиболее распространенными являются мобильные сети стандарта GSM 2,5G. Они имеют повсеместное покрытие и предоставляют абонентам доступ к передаче данных с помощью служб GPRS и EDGE [1]. Покрытия сетей 3G существуют в основном только в центрах городов, что не позволяют абонентам осуществлять беспрерывную широкополосную передачу данных. Однако, наряду с мобильными сетями, широкое распространение получили высокоскоростные локальные сети стандарта Wi-Fi [2], разворачиваемые в общедоступных системах торговли, общественного питания, транспорта (кафе, аэропорты, магазины) и т. д.
Операторы мобильной связи начинают оказывать своим абонентам в таких зонах услуги по «выгрузке трафика». То есть при попадании абонента сети GSM 2,5G в такую зону, происходит переключение всех его сессий в сеть Wi-Fi, осуществляющую высокоскоростную передачу информации. В зависимости от используемой версии Wi-Fi существуют режимы выгрузки trusted и untrusted. Последний, основанный на стандарте IEEE 802.11u позволяет использовать открытые точки доступа, обеспечивая надлежащий уровень безопасности по протоколу IP - sec. Таким образом, возникает гетерогенная сеть, осуществляющая непрерывную передачу информации абонента и требующая бесшовного хэндовера.
Структура гетерогенной сети
В общем случае структура гетерогенной сети, представляет собой совокупность информационной сети, по которой то с малыми, то с высокими скоростями передается информация пользователей, и сигнальной сети, осуществляющей взаимодействие на стыке сетей 2,5 G и Wi-Fi, а именно обмен данными между сервисным узлом поддержки услуг GPRS – SGSN и шлюзовым узлом – GGSN. Нагрузка в сигнальной сети зависит от поведения абонента: частоты его перемещения по зонам Wi-Fi, потребности в услугах реального времени и т. д. При этом передача сигнальной информации часто является избыточной, т. к. она передается несколько раз при каждом выходе абонента в зону высокоскоростной передачи информации. Аналогичные проблемы возникали при организации роуминга в сетях GSM 2G [3].
Одной из характеристик, характеризующих степень загруженности оборудования сети, является коэффициент концентрации нагрузки, который определяет степень концентрации информационной нагрузки в ЧНН к нагрузке за сутки. Величина коэффициента концентрации в основном зависит от структурного состава пользователей и лежит в пределах 0,09-0,15. Для снижения значения этого коэффициента в стационарных и мобильных сетях применяется дифференцированное обслуживание пользователей, т. е. выделение сервисных классов пользователей, для которых предоставляются разные уровни обслуживания, тем самым, снижается их взаимное влияние. Этот метод может быть применен и в рассматриваемых гетерогенных сетях. Для осуществления дифференцированного обслуживания необходимо ввести категории абонентов, пользующихся услугами гетерогенных сетей. Категории могут определяться поведением абонента, в частности его потребностями в услугах реального времени, средней затребованной скоростью обмена, требованиями к безопасности передачи, а также создаваемой им сигнальной нагрузкой.
Алгоритм динамического управления статусом абонента
Отметим, что вследствие стохастического поведения абонентов, все беспроводные сети подвержены резким перекосам как информационной, так и сигнальной нагрузки. Не лишены этого недостатка и рассматриваемые гетерогенные сети, в которых поведение абонента определяется его частотой выхода в сеть и спектром запрашиваемых им услуг. Учитывая, что абонент может оказаться в зоне одновременного действия нескольких локальных сетей, необходимо минимизировать время поиска нужной сети с целью экономии питания абонентского терминала.
В данной работе для оптимизации сигнальной нагрузки, создаваемой абонентами при перемещении абонентов по зонам покрытия гетерогенной сети, предлагается ввести на шлюзовом узле GGSN, который осуществляет взаимодействие с сетью 2,5 G дополнительный сервер, на котором будет храниться сигнальная информация об абонентах, выходящих на связь в зонах высокоскоростной передачи. На этом сервере вводится динамическое управление статусом абонента: при каждом его выходе в зону высокоскоростной передачи данных, его статус повышается. Сигнальная информация об абонентах, не выходящих на связь в течение долгого времени стирается. Устройства динамического управления статусом представляются в виде коллектива автоматов с переменной структурой, функционирующих в случайной среде с двумя входами. Состояние первого входа соответствует отсутствию попыток абонента установить соединение в течение заданного периода, назовем штрафом. При поступлении штрафа сигнальная информация о данном абоненте получает более низкий статус и в конце концов стирается. Состояние второго входа соответствует успешным выходам абонента в сеть, назовем поощрением. При поощрении статус абонента повышается. Модель также позволяет вводить различные приоритеты для абонентов, то есть усложнять алгоритм работы дополнительного сервера. Для проведения исследований процесса функционирования дополнительного сервера была также построена имитационная модель, которая позволяет получить характеристики качества обслуживания различных сервисных классов одновременно. Модель позволяет отражать динамический характер поведения пользователей при перегрузках как в информационной, так и в сигнальной сети.
Заключение
Таким образом, разработана модель динамического управления передачей сигнальной информации в гетерогенной сети с учетом взаимного влияния информационных и сигнальных потоков. В качестве обратной связи в этой модели выступает частота обращения к сети сигнализации. Разработана имитационная модель функционирования дополнительного сервера для различных сервисных классов одновременно.
Литература
1. , , . Сотовая связь стандарта GSM. Современное состояние, переход к сетям третьего поколения. – М. : Эко-Трендз, 2004. – 264 с.
2. Сакалема Домингуш Жайме. Подвижная радиосвязь /Под ред. профессора . – М.: Горячая линия – Телеком, 2012. – 512 с.
3. Влияние дополнительных услуг на пропускную способность ОКС №7 в мобильных сетях. Мобильные системы, №3, с.14-17.
DATA TRANSFER RESEARCH IN HETEROGENEOUS MOBILE NETWORKS
Bogomolova N. E., Panfilova M. S.
Bauman Moscow State University, *****@***com
The paper considers heterogeneous network which consists of GSM 2,5G and Wi-Fi networks and transmits information with seamless handover.
Кеу words: computer science, information technologies, conference proceedings (use Key Words style).
