Безпровідна АТМ
Технологія безпровідного асинхронного режиму передачі (Wireless ATM) – це не тільки технологія передачі, подібно АТМ для стаціонарних мереж, але і також спроба специфікувати систему звязку повністю. Якщо багато аспектів систем беруть свій початок в сфері системи звязку, то більшість аспектів WATM прийшли із телекомунікаційної індустрії. Цю специфічну ситуацію можна зрівнювати з випадком конкуренції і злиття ідей TCP/IP і ATM.
1. Мотиви розробки WATM
Існує декілька причин, привівших до розробки WATM:
- основною причиною розробки WATM являється необхідність прямої інтеграції безпровідних терміналів в мережу ATM. Ця інтеграція являється основною вимогою для підтримання інтегрованих служб і різних типів потоків інформації, подібних підтримуваних технологією ATM в стаціонарних мережах.
- мережа АТМ добре масштабується від локальних до глобальних, а мобільність потрібна як в локальних, так і в глобальних мережах. Таким чином, потрібна стратегія розширення ATM на безпровідний доступ в локальній і глобальній конфігураціях.
- для успішного розвитку, технологія ATM повинна розширюватися на безпровідний звязок. В інакшому випадку вона не зможе застосовуватися в швидкорозвивающій області мобільного звязку.
- технологія WATM може забезпечувати якість обслуговування (quality of service - QoS) для адекватної підтримки потоків мультимедійних даних. Багато інші безпровідні технології (наприклад, мережі ІЕЕЕ 802.11) звичайно тільки пропонують служби без зобовязань або декілька розширені срокові служби. Однак, ці служби не забезпечують таку кількість параметрів QoS, які дають мережі АТМ.
- для поставників телекомунікаційних послуг дійсним вважається, що злиття технологій безпровідного мобільного звязку і АТМ дасть безпровідну АТМ. В такому контексті одною із цілею являється пряма інтеграція мобільності в мережу B-ISDN, яка вже використовує АТМ в якості технології передачі.
При розгляді всіх цих аспектів АТМ стає ясно, що ця система буде більш складною, ніж більшість інших безпровідних систем. В цей час як, наприклад, ІЕЕЕ 802.11 охоплює тільки методи доступа до локальних областей, Bluetooth нарощує пікомережі, а Mobile IP працює тільки на мережному рівні, WATM – це спроба побудувати комплексну систему, охоплюючи фізичний рівень, доступ до середовища, маршрутизацію, інтеграцію в стаціонарну мережу АТМ, інтеграцію служб в B-ISDN і т. д.
2. Робоча група безпровідної АТМ
Для розробки описаної доволі складної системи форум ATM Forum в 1996 році сформував робочу групу безпровідної АТМ (Wirelles ATM Working Group). Ця група занімається розробкою набору специфікацій, які розповсюдять використання технології АТМ на безпровідні мережі. Безпровідні мережі можуть охоплювати багато різних сценаріїв роботи з мережею, таких як приватний і загальний, локальний і глобальний, мобільний і безпровідний доступ.
Основна мета цієї робочої групи – забезпечити сумісність всіх нових винаходів з існуючими стандартами форума ATM Forum. Таким чином, стає можливим удосконалення існуючих мереж АТМ, тобто, комутаторів АТМ і кінцевих систем АТМ, з допомогою визначених функцій, дозволяючи, якщо це потрідно, підтримувати мобільність і радіозвязок з абонентами. В такому контексті було визначено дві основних групи відкритих питань: з одної сторони, це розширення, яке потрібне “стаціонарній” АТМ для підтримки мобільності, з другої сторони, це всі протоколи і механізми, звязані з радіозвязком між абонентами.
Для мобільної АТМ необхідно розглянути наступні додаткові розширення системи АТМ:
- Керування локалізацією. Подібно іншим сотовим мережам, мережі WATM повинні бути в стані визначити місцезнаходження безпровідного термінала або мобільного користувача, тобто найти текучу точку доступа термінала до мережі.
- Мобільна маршрутизація. Навіть якщо системі відоме місцезнаходження термінала, вона все ще повинна маршрутувати транспортний потік по мережі до точки доступа, в даний момент відповідаючи за безпровідний термінал. Всякий раз, коли користувач переміщується в нову точку доступа, система повинна змінии маршрут транспортного потоку.
- Передача сигналів з переключенням. Мережа повинна представити механізм пошуку нових точок доступа, дозволяти встановлення нових зєднань між проміжними системами і сигналізувати про дійсні зміни точки доступа.
- Керування QoS і інформаційним обміном. На відміну від безпровідних мереж, пропонуючих тільки інформаційний обмін без зобовязань, і сотових мереж, пропонуючих тільки декілька різних типів транспортного потоку, WATM повинна запропонувати велику кількість параметрів QoS. Для експлуатації цих параметрів всі дії, такі як зміна маршрута, переключення, повинні бути керованими. Крім цього, мережа повинна звертати увагу на вхідний транспортний потік аналогічно тому, як це проходить в існуючих на даний момент АТМ.
Для забезпечення безпровідного доступа робоча група в настоящий час розглядає нижчеперелічувані питання, звязані з рівнем радіодоступа.
- Керування ресурсами радіозвязку. Як і для інших безпровідних мереж, в даному випадку повинні бути визначені радіочастоти, схеми модуляції, антени, канальне кодування і т. д.
- Безпровідний доступ до середовища. Можливі різні схеми доступа до середовища, кожна із яких має свої специфічні сильні і слабкі сторони, наприклад, для мультимедійних і голосових застосувань. Можна представити різні схеми централізованого або розподіленого доступа, працююючих в комірках АТМ.
- Безпровідне керування каналом передачі даних. Рівень керування каналом передачі даних може запропонувати стисненя заголовка для комірки АТМ, який представляє собою майже 10% (5 байт) службової затримки для комірки 53 байт. Крім цього, цей рівень може для покращення надійності застосовувати схеми ARQ або FEC.
- Питання переключення. В час переключення комірки можуть не тільки губитися, но і розміщуватися в неправильному порядку. Таким чином, комірки повинні бути зібрані в нову послідовність і, якщо потрібно, повинні бути повторно передані втрачені комірки.
3. Служби WATM
В наступний розділ включені декілька пркладів сценаріїв, в яких може використовуватися технологія WATM. Ці приклади показують, що принцип роботи WATM – це не просто представлення безпровідного доступа або конструювання безпровідної ЛВС. Пропоновані служби охоплюють багато аспектів сучасної безпровідного і мобільного звязку.
Сиситеми WATM призначені для передачі голоса, класичних даних, відеоданих, мультимедійних даних, коротких повідомлень і т. д. Можна визначити декілька сценаріїв служб, подібних перерахованим нижче.
- Офісні середовища. Цей варіант включає в себе всі типи розширень існуючих стаціонарних мереж, пропонуючи широкий діапазон доступа до Internet, проведення мультимедійних конференцій, доступ до мультимедійних баз даних в реальному часі і дистанційне керування. Використовуючи технологію WATM, офіс може фактично розширюватися на реальне місцезнаходження його співробітників.
- Університети, школи, центри навчання. В цьому сценарію акцент робиться на дистанційному навчанні, безпровідному і мобільному доступу до баз даних, доступу до Internet або навчання в сфері мобільної обробки мультимедійних даних.
- Промисловість. WATM може заропонувати розширення Intranet, підтримуючи зєднання з базами даних, інформаційний пошук, спостереження, а також передачу даних в реальному часі і керування підприємством.
- Лікарні. Завдяки якості обслуговування при передачі даних технологія WATM – це перший кандидат на створення надійних мобільних і безпровідних мереж з високою пропускною здатністю. В число практичних прикладів може входити передача медицинських зображень, дистанційний доступ до регістраційних документів пацієнтів, дистанційне керування за пацієнтами, дистанційна діагностика на дому або в машині швидкої допомоги, а також телемедецину.
- Домашнє середовище. Багато домашніх електронних пристроїв можна звязати, використовуючи технологію WATM. Тут WATM дозволяє створити різні безпровідні зєднання, наприклад, звязати персональний інформаційний пристрій з телевізором.
- Обєднані в мережу транспортні пристрої. Всі транспортні пристрої, використані для транспортування людей або речей, в майбутньому будуть мати доступ до мережі і складатимуть локальні мережі. Якщо в даний час транспортні пристрої, такі як грузовики, літаки, автобуси або автомобілі, мають дуже обмежені можливості звязку, технологія WATM могла б запропонувати їм високоякісний доступ до Internet, базам даних компаній, дати можливість проведення мультимедійних конференцій і т. д. Існує і друге застосування WATM – рівні локальних мереж транспортних пристроїв визначеної області з зростаючою важливістю, призначені, наприклад, для запобігання аварій або збільшення пропускної здатності доріг шляхом формування на дорозі поїзда із автомобілів або грузовиків з дуже малою безпечною відстаню між окремими транспортними засобами.
Мобільність в середині мережі АТМ буде забезпечуватися службою АТМ з підтримкою мобільності (AMES). AMES буде сприяти використанню цих мереж АТМ різним обладнанням і застосуванням, потребуючим мобільності. Безпровідне обладнання повинне отримувати від мережі рівноцінне обслуговування. AMES включає розширення, необхідне для підтримки мобільності терміналів домашнього і промислового використання. Користувачі можуть переставляти пристрої, не втрачаючи доступ до мережі АТМ і зберігаючи гарантовану якість обслуговування.
Крім цого, WATM буде пропонувати службу доступа для персональних сотових систем (PCS). Персональні сотові системи, такі як GSM, IS-95, UMTS і т. д., можуть використовувати можливості підтримки мобільності стаціонарної мережі АТМ для маршрутизації потока інформації до відповідного контролера базової станції. Загальними службами для користувачів може бути служба мультимедійної телефонії, симетрична служба, пропонуюча передачу мови і відеозображення при низькій швидкості передачі даних з середньою мобільністю, а також асиметрична служба передачі даних в режимі передачі часу, наприклад, перегляд Web-ресурсів, використання електронної пошти і загрузка файлів. Приватні служби можуть включати мультимедійний безпровідний телефон з більш високою якістю, ніж загальні версії. Крім цього, на території навчальних закладів можуть розгортатися спеціальні приватні служби по передачі даних.
Інша сфера послуг представляється супутниковими службами АТМ (SATM). В майбутньому супутники будуть пропонувати велику кількість різноманітних телевізійних послуг, мультимедійних служб, служб інтерактивного відео, Internet та телефонію. Основною перевагою в даному контексті являється повсюдне покриття глобальною мережею в віддалених сільських і міських районах. Супутники можуть використовуватися безпосередньо, наприклад, звязок мобільного телефона або термінала з антеною, які дають користувачеві можливість безпосереднього доступа до мережі АТМ. Крім цього, вся мережа може бути звязана з супутником через мобільний комутатор (служба стаціонарного доступу). Наприклад, всі компютери в віддалених школах можуть бути звязані з комутатором, який звязується з супутником. Два морських судна можуть нести мережі АТМ і використовувати пряму інтеграцію своєї бортової мережі АТМ з глобальною мережею АТМ (служба на мобільній платформі).
4. Еталонна модель
По порівнянню із стаціонарною АТМ, безпровідна АТМ представляє декілька додаткових функцій. Нижче представлені приклади еталонних моделей, які ілюструють інтеграцію безпровідних компонентів, точок доступа і розширень для підтримання мобільності в архітектурі АТМ.
4.1. Приклади конфігуріцій
WATM підтримує різні типи безпровідного доступа, такі як безпровідна місцева лінія звязку або безпровідні мобільні кінцеві користувачі. Оскільки головна увага акцентується на мобільному звязку, то нижче розглядаються тільки протоколи і архітектури, підтримуючі мобільність і безпровідний доступ.
На рис. 1.1 показана спрощена еталонна модель мережі АТМ, підтримуючи мобільність і безпровідний доступ. Безпровідні мобільні термінали АТМ (WMT) володіють каналами радіозвязку з радіотрансиверами (RT). Ці радіотрансивери звязані з точкою доступа (АР) провідним чином. Одна точка доступа може контролювати декілька радіотрансиверів, вона реалізовує всі функції радіодоступа і таким чином забезпечує керування радіоресурсами, доступом до радіосередовища і виконує інші специфічні функції радіозвязку. Між АР і WMT проходить передача інформації, звязана з радіодоступом. Декілька точок доступа звязані з комутатором АТМ (обєктом), підтримуючи мобільність кінцевого користувача (EMAS-E). Обєкти EMAS-E на рівні АТМ обмінюються повідомленнями з терміналами WMT і пропонують додаткові функції, звязані з мобільністю, як описано внаступних розділах. В архітектурі WАTМ розділена передача радіосигналів між точкою доступа і WMT і передача сигналів АТМ між EMAS-E і WMT. Щоб зкоординувати ці два рівня передачі сигналів використовується протокол керування точкою доступа (access point control protocol - APCP). Протокол APCP інтегрований в доповнення до протоколу UNI з підтримкою мобільності (UNI+М). Обєкти EMAS-E спілкуються з іншим комутатором АТМ, підтримуючи мобільність кінцевого користувача (EMAS-N).
Рис. 1.1. Приклад еталонної моделі безпровідного доступа
Еталонна модель, показана на рис. 1.1 – це тільки одне із можливих рішень. Функції точки доступа також можуть бути інотегровані в EMAS-E. Цікаво відмітити, що в сценарії безпровідного доступа точка доступа виступає як віртуальний мультиплексор для потоків даних АТМ. Точка доступа отримує комірки АТМ і ущільнює їх в вихідний канал звязку.
Приведена тут еталонна модель подібна тій яка використовується в мережі GSM. Радіотрансивери аналогічні базовій трансиверній станції (BTS), точки доступа реалізують функції, подібні функціям контролерів базовим станціям (BSC), і накінець EMAS-E працює подібно контролеру мобільного комутатора (MSC).
WАTМ не обмежується базовим сценарієм, показаним на рис.1.1. Інші сценарії включають безпровідні епізодичні мережі, мобільні комутатори або стаціонарний безпровідний доступ до місцевих ліній звязку.
4.2. Загальна еталонна модель
Нижче представлені приклади робочої групи WАTМ і текучі проекти стеків протоколів безпровідної АТМ. Вони ілюструють зміни, які необхідно внести в стаціонарну мережу АТМ, щоб зробити її придатною для мобільного використання з підтримкою безпровідного доступа.
Для безпровідного доступа, мобільного доступа і, як показано на рис. 1.2, безпровідного мобільного доступа до мережі АТМ існує декілька еталонних моделей. Термінали мобільної АТМ (mobile ATM – MATM) для отримання безпровідного доступа до точки доступа WАTМ використовують термінальний адаптер WАTМ. Термінали МАТМ можуть представлятися, наприклад, портативними компютерами, використовуючими адаптер АТМ для безпровідного доступа плюс програмне забезпечення для мобільності. Термінальний адаптер WАТМ може представляти безпровідний доступ, тобто він включає в себе трансивер і інше потрібне обладнання, але він не підтримує мобільності. Точка доступа з радіотрансиверами звязана з комутатором АТМ (обєктом) з підтримкою мобільності (EMAS-E), який, в свою чергу звязується з мережею АТМ з комутаторами (мережами) з підтримкою мобільності (EMAS-N), і іншими стандартними комутаторами АТМ. Накінець, партнером по звязку може стати провідна, не підтримуюча мобільність, кінцева система АТМ.
Радіосегмент простягається від термінала і термінального адаптера до точки доступа, тоді як стаціонарний сегмент мережі простягається від точки доступа до стаціонарної кінцевої системи. Крім цього, стаціонарна мережа з підтримкою мобільності може відрізнятися від стандартної мережі АТМ з непридатними під мобільність комутаторами і кінцевими системами.
Сегмент радозвязку Сегмент стаціонарної мережі
Рис. 1.2. Приклад загальної етлонної моделі WАTМ.
АТМ відокремлює користувача від рівня керування, що відображене на протокольних рівнях еталонної моделі (див. рис. 1.3 і рис. 1.4). Мобільний і безпровідний доступ незначно впливає на користувацький рівень. Оскільки користувацькі процеси не повинні помічати безпровідний доступ, вищі протокольні рівні залишаються однаковими як для безпровідної, так і для провідної передачі. Передача даних по радіоканалу, однак, може повністю відрізнятися від провідної передачі даних. Рівень радіодоступа (RAL) може виконувати стиснення заголовка для збільшення ефективності, використовувати схему FEC для збільшення надійності або вводити нову керуючу інформацію в заголовок комірки АТМ. Рівень RAL включає рівні LLC, MAC і фізичний. В цей же час, з користувацької сторони термінального адаптера і з мережної сторони точки доступа не видно ніяких відмінностей від звичайного потока комірок АТМ.
Термінал Термінальний Точка досупа EMAS-E Комутатор Термінал
МАТМ адаптер WATM WATM (EMAS-N) АТМ АТМ
Рис. 1.3. Протокольні рівні користувацької площини в еталонній моделі WATM
Якщо на користувацькій площині потрібно не дуже багато нових властивостей, площина керування, навпаки, інтегрує багато нових функцій в різні обєкти мережі; як показано на рис. 1.4. МАТМ потрібні додаткові функції передачі сигналів для інтерфейса “користувач-мережа” (user-to-network interface – UNI) для підтримки мобільності. Результуючий інтерфейс, пропонуючий всі традиційні функції UNI і підтримуючі нові, позначається UNI+М. Для керування радіотрансиверами в термінальний адаптер і точку доступа потрібно всадити додаткові функції (W-CTRL). Ці функції можуть контролювати інтенсивність сигнала або інші специфічні для радіопередачі параметри.
Для обміну керуючою інформацією між точкою доступа і EMAS-E необхідна реалізація АРСР. АРСР використовується тільки для інформації звязаною з точкою доступа, а не для яких-небудь інших даних, звязаних з АТМ. Точка доступа не проводить комутації, так що площина управління EMAS-E реалізовує доповнення до інтерфейса UNI+M термінала і АРСР точки доступа. Крім цього, вона містить міжмережевий інтерфейс NNI з функціями підтримки мобільності (NNI+М). Наступний комутатор EMAS-N підтримує мобільність з NNI+М, але в нього не має звязку з точками доступа. Ці комутатори можуть також звязуватись із стандартними комутаторами АТМ.
Термінал Термінальний Точка досупа EMAS-E Комутатор Термінал
МАТМ адаптер WATM WATM (EMAS-N) АТМ АТМ
Рис. 1.4. Протокольні рівні площини керування в еталонній моделі WATM
Важливо відмітити, що ще не ясно, як багато потрібно знати стаціонарній кінцевій системі про мобільність. Однак, в мережі будуть функції, дозволяючі звязок між існуючими кінцевими системами АТМ і мобільними терміналами.
5. Функції
Для підтримки мобільності, безпровідного доступа, безпеки і т. д., як з користувацької, так і з мережної сторони необхідно багато додаткових функцій. Приклади таких функцій наводяться в наступних розділах. Потрібно відмітити, що деякі із представлених прикладів ще тільки обговорюються, і що цей список далеко не повний. На рис. 1.5 представлений огляд функцій і їх логічні взаємозвязки. Модуль ідентифікації користувача (UIM) являється частиною безпровідного мобільного термінала (WTM). Радіоканал WTM звязується з точкою доступа (access point – AP), яка звязана з комутатором АТМ, підтримуючи мобільність кінцевого користувача на границі стаціонарної мережі (EMAS-E).
5.1. Функції безпровідного мобільного термінала
Для підтримки адміністрування, служб передачі даних, аутентифікації і т. д. були визначені наступні функції (індекс Т вказує на те, що вони відносятся до термінала).
- Функції керування мобільністю (MMFТ). Використовуються для аналізу і спостереження за мережею, ініціалізації обновлення інформації про розміщення і вибірного відгука.
- Функції керування викликами і зєднаннями (CCFТ). Подібно стаціонарним мережам ця функція керує настройкою виклика і розєднання. Таким чином, вона також включає в себе керування доступом, керування зєднанням і запити, звязані з QoS. Функція CCFТ також використовує і модифікує зєднання АТМ в АТМСТ.
Рис. 1.5. Функції і взаємозвязки, необхідні для підтримки мобільності
- Функція керування тотожністю (IMFТ). Подібно функціям тотожності абонента і обладнання мобільних терміналів GSM, користувачу мобільних терміналів АТМ потрібні функції для зберігання інформації, повязаної з ідентифікацією і безпекою.
- Агент безпеки мобільного термінала (MTSA). Самому терміналу (в цілях безпеки) можуть знадобитися додаткові функції, незалежні від користувача і інформації, збережені в UIM. Ця функція може допомогти аутентифікувати термінал і апаратне обладнання, яке не обовязково звязане з визначеним користувачем.
Для керуванням безпровідним радіодоступом необхідні додаткові функції.
- Радіопередача і прийом (RTRТ). Це основна функція, роблячи можливим відправку і прийом даних. RTRТ включає в себе рівні керування логічним каналом (logical link control – LLC), управління доступом до середовища (medium access control – MAC) і фізичний (PHY) рівень. В число включених механізмів входить захист від помилок з ціллю покращення якості передачі, ущільнення і розщільнення, шифрування і дешифрування. Фізичний рівень керує модуляцією, скремблюванням, режимами роботи і іншими функціями, повязаними з радіоканалом.
- Котроль радіоресурсів (RRCТ). Ресурси радозвязку повинні контролюватися, тобто вибиратися, звільнятися, резервуватися, як визначено площиною керуванням. Крім цього, RRCТ може ініціювати переключення, спостерігати за радіозвязком з абонентами і аналізувати її.
- Функція керування асоціаціями (ACFТ). Ця функція відповідає за зєднання бепровідного термінала з його точкою доступа. Вона включає в себе встановлення і звільнення асоціації, підтримку переключення всередині точки доступа, перехід в економічний режим живлення і переключення радіосигнала.
- Функція зєднання АТМ (АТМCТ). Ця функція відповідає за зєднання АТМ, тобто настройку, розрив і модифікацію зєднання, а також представляє службу-носій для площини керування і користувацької площини. Ця функція керує елементами зєднання АТМ, представляє стандартні служби АТМ, тобто постійну швидкість передачі (constant bitrate – CBR), змінну швидкість передачі в реальному часі (real- time variable bitrate – VBR), змінну швидкість передачі не в реальному часі (non real- time variable bitrate – VBR), доступну швидкість передачі (available bitrate – ABR) і не уточнену швидкість передачі (unspecified bitrate – UBR).
5.2. Функції мережі
Мережева сторона реалізує доповненя функцій термінала і деякі додаткові механізми, призначені для мережної інтеграції і адміністрування. Управління службами і зєднаннями підтримується перерахованими нижче функціями.
- Функція керування точкою доступа (APCF). Реалізована в точці доступа і в обєкті EMAS-E, ця функція використовується для вибіркового доступа, переключення, управління точкою доступа і повідомленням про умови звязку і завантаженості лінії звяку.
- Функція керування викликами і зєднаннями (CCF). Для встановлення зєднання з якою-небудь іншою системою CCF встановлює, підтримує і розриває зєднання. Крім цього, вона здійснює керування включенням в зєднання, що необхідно в мережах АТМ, і запитує мережні і радіоресурси.
- Агент безпеки мережі (NSA). Він важливий для мереж з безпровідним доступом, оскільки забезпечує керування безпровідними терміналами. Таким чином, ця функція керує тотожністю, аутентифікує абонентів, контролює конфіденційність і шифрує дані.
- Функція керування службами (SCF). Ця функція високого рівня підтримує зберігання профілей служб і доступ до них, також вона забезпечує провірку узгодженості цих профілів. Ця функція має найвищий рівень в середовищі всього керування службами.
- Функція керування мобільністю (MMF). Накінець, MMF – це функція, яка підтримує мобільність із сторони мережі, подібно керуванню розміщеням, переключеню, запамятовуваню даних про розположеня і особу абонента. Крім цього, вона контролює вибірний доступ, маршрутизацію і обновлення місцезнаходження.
Подібно безпровідним терміналам, із сторони мережі також потрібні функції, забезпечуючі управління радіопередачею і доступ до середовища. Ці функції перераховуються нижче.
- Функція управління асоціаціями (ACF). Ця функція керує встановленням і розривом звязку між мобільним терміналом і точкою доступа. Вона включає в себе вибірковий доступ, прийнятя рішення про переключення і його реалізацію, спостереження за каналом звязку і його аналіз. Крім цього, вона ретранслює системну інформацію і підтримує режим енергозбереження.
- Функція управління радіоресурсами (RRC). RRC реалізує основне управління радіоресурсами, сумісно використовуваними багатьма безпровідними терміналами. Вона керує каналами радіозвязку, аналізує конфігурацію середовища мобільного радіозвязку і може ініціалізувати переключення при зміні умов передачі.
- Функція радіопередачі і прийому (RTR). Функція RTR із сторони мережі також (як із сторони термінала) містить рівні LLC, MAC і фізичний. Основним додатковим механізмом для мережної сторони являється ущільнення комірок АТМ згідно контракту про інформаційний обмін і параметри QoS. Цей момент також являється одним із основних переваг мереж WATM від багатьох інших безпровідних мереж. WATM намагається підтримувати стільки ж параметрів інформаційного обміну, скільки підтримує АТМ.
- Функція зєднання АТМ (АТМС). Ця функція керує зєднаннями термінала. Додатково вона включає ущільнення потоків інформаційного обміну АТМ.
6. Рівень радіодоступа
На рис. 1.3 і 1.4 показані положення рівня радіодоступа (radio access layer – RAL) в еталонній моделі WATM. В наступних розділах перераховані вимоги до рівня RAL і приводиться приклад – стандарт ETSI BRAN (широкосмугова мережа радіодоступа).
6.1. Вимоги
Безпровідний доступ до WATM буде забезпечуватися рівнем радіозвязку RAL, розташованим під рівнями АТМ. Рівень RAL повинен працювати в частотному діапазоні 5ГГц і задовільняти вимогам, які перераховані нижче.
6.1.1. Фізичний рівень
Фізичний рівень повинен задавати частоти, ефективне багатократне викори-стання частоти, антени, потужність передавача, максимальний діапазон, характеристики комірки, несучі частоти, швидкість передачі символа, схему модуляції, канальне кодування і т. д. Крім цього, повинні бути визначені інтерфейси для потока даних і потока керуючою інформацією від пристроя радіозвязку і до цього пристроя. Нижче перераховані вимоги, визначені для фізичного рівня RAL.
- Частота появлення помилкових бітів (bit error rate – BER). Ця величина повинна бути менше 10-4 при доступності 99,5% в точці доступа до служби фізичного рівня.
- Розмір пакета. Фізичний рівень повинен ефективно підтримувати PDU одиничної комірки. Але, більш ефективним був би загальний випадок декількох комірок на PDU.
- Швидкість передачі даних. Для рівня АТМ над рівнем RAL повинна бути доступна швидкість 25 Мбіт/с.
- Максимальний діапазон. В залежності від місцевої конфігурації і середовища, повинне бути можливе охоплення 30-50 м всередині приміщення, а ззовні приміщення – 200-300 м.
- Виправлення помилок. Внаслідок великого ризику появи побутових помилок фізичний рівень повинен включати деякі механізми виправлення помилок.
- Потужність передачі. Звичайно потужність передачі обмежується місцевою конфігурацією. Вимоги фізичного рівня вимагають наявність, приміром, 100мВт EIRP.
6.1.2. Рівень управління доступом до середовища
Ріаень МАС повинен керувати одночасним доступом до середовища декількох безпровідних мобільних терміналів. Це включає визначення протокола МАС, формата PDU і алгоритма керування МАС. Крім цього, рівень МАС повинен підтримувати мобільність користувача і представляти інтерфейси до фізичного рівня і рівня управлінням логічним каналом. Були визначені наступні основні задачі.
- Логічні канали. Як показано на рис. 1.3, рівень МАС в рівні RAL звязує рівні АТМ точок доступа і безпровідний мобільний термінал. Таким чином, рівень МАС повинен також підтримувати логічні канали для віртуальних зєднань АТМ, кожний з яких звязаний з набором параметрів інформаційного обміну і QoS АТМ.
- Параметри QoS інформаційного обміну. Рівень МАС повинен підтримувати параметри QoS інформаційного обміну згідно специфікації АТМ ТМ 4.0. Скрізне QoS не повинне залежати від МАС, що являється одним із переваг АТМ перед іншими технологіями без зобовязень, такими як Mobile IP, в комбінації з мережею WLAN.
- Архітектура. В типовій архітектурі WАТМ використана інфраструктурна мережа (див. рис. 1.1). Підтримка цієї архітектури являється обовязковою для рівня МАС. Необовязковими вимогами являється підтримка епізодичних конфігурацій.
- Наданя послуг. Послуги, пропоновані рівнем МАС, повинні включати в себе наступні класи служб АТМ: CBR, VBR-rt, VBR-nrt, ABR i UBR з контролем QoS. Ефективність рівня МАС повинна перебільшувати 60-75% (останні дослідження показують, що можлива ефективність більше 90%). Максимальна підтримувана швидкість передачі даних рівна, по меншій мірі, 25Мбіт/с при довготривалій швидкості передачі даних 6Мбіт/с. МАС повинен також підтримувати низькі швидкості передачі даних, такі як 32кбіт/с CBR для телефонії.
6.1.3. Рівень управління логічним каналом
Рівень управління логічним каналом (logical link control – LLC), який розміщений між рівнями АТМ і МАС, повинен вирішувати специфічні проблеми в області безпровідної передачі і рахуватися з рівнем МАС для утворення рівня управління каналом передачі даних (data link control – DLC). Тут знову повинні бути визначені PDU протоколу LLC і особливо протокол LLC, що включає спеціальні заголовки безпровідної передачі для пакетів даних, керуючі повідомлення і, можливо, спеціальні функції для класів служб АТМ. Рівень LLC головним чином відповідає за захист від помилок, виявлення і виправлення помилок, використовуючи вибіркову повторну передачу і пряме виправлення помилок. Нижче перераховані основні вимоги до рівня LLC.
- Автоматичний запит повторної передачі (automatic repeat request – ARQ). Для рівня LLC обовязковою являється підтримка схеми ARQ. Однак необовязково для різних класів використовувати різні схеми ARQ. Крім цього, необовязково підтримувати малий розкид затримок в комірці (CDV) з використанням спеціальної схеми ARQ.
- Інші необовязкові властивості. LLC може представляти спеціальні механізми прямого виправлення помилок для підтримки класів служб реального часу. Крім цього, рівень збитковості і схема FEC можуть адаптуватися до вимог, визначених QoS. LLC може також представляти засоби підтримки переключення і збереження послідовності комірок при переключенні. В доповнення до цього, в LLC може реалізуватися аутентифікація, кодування і додаткові механізми безпеки.
6.2. BRAN
Широкосмугова мережа радіодоступу (broadband radio access network – BRAN), яка була стандартизована Європейським інститутом стандартів по телекомунікаціям (ETSI), являється можливим вибором RAL для WATM. Хоча мережа BRAN була стандартизована незалежно від WATM, вони обєднуються для зосередження спільних зусиль на одній цілі.
Причиною для розробки BRAN стала відміна державного регулювання і приватизації телекомунікаційного сектора в Європі. Багато нових надавачів послуг стикаються з проблемою отриманя доступу до споживачів, оскільки телефонна інфраструктура належить декільком великим компаніям. Однією із можливих технологій представлення доступа користувачів до мережі являється радіозвязок. Перевагою такого підходу є висока гнучкість і швидке всатновлення. Підтримуються різні типи інформаційного обміну, транспортний потік можна ущільнювати для збільшення ефективності, а зєднання може бути асиметричним. Крім цього, рідіодоступ допускає економічний ріст пропускної здатності доступа. Якщо потрібна велика пропускна здатність, легко можна встановити додатковий трансивер, в цей час як для провідних терміналів це включало б прокладку додаткової проводки. Основний ринок для BRAN включає в себе приватних споживачів, а також малі і середні компанії з Internet, проведення мультимедійних конференцій і віртуальні приватні мережі.
Стандартизація BRAN охоплює досить великі масштаби: мобільність в середині приміщення і на території навчальних закладів, швидкості передачі даних 25-155 Мбіт/с, радіус передачі в межах 50 м – 5 км. Роботи по стандартизації координуються з АТМ Forum, IETF, іншими групами із ETSI, ІЕЕЕ і т. д. Під загальним заголовком BRAN були спеціалізовані чотири різні типи мереж, які перераховані нижче.
- HIPERLAN1. Високошвидкісна лінія WATM підтримує мобільність при швидкостях передачі даних вище 20 Мбіт/с. Охоплюючий діапазон дорівнює 50м, зєднання багатоточкові з використанням епізодичних або інфраструктурних мереж.
- HIPERLAN2. Ця технологія може використовуватися для безпровідного доступу до мереж АТМ або ІР і підтримує швидкість до 25 Мбіт/с в багатоточковій конфігурації. Охоплюючий діапазон – 50м з підтримкою повільної (менше 10 м/с) мобільності.
- HIPERACCESS. Ця технологія може використовуватися для покриття “останьої милі” до споживача стаціонарного канала радіозвязку. Таким чином, це альтернатива кабельних модемів або технологій xDSL. Охоплюючий діапазон до 5км, а швидкість передачі до 25 Мбіт/с.
- HIPERLINK. Для зєднання різних точок доступа HIPERLAN або вузлів HIPERACCESS високошвидкісною лінією звязку можна вибрати технологію HIPERLINK. HIPERLINK представляє стаціонарне двоточкове зєднання з швидкостями до 155Мбіт/с.
Загальні характеристики HIPERLAN2, HIPERACCESS і HIPERLINK включають підтримку наступних класів служб АТМ: CBR, VBR-rt, VBR-nrt, UBR i ABR. Таким чином, очевидно, що тільки HIPERLAN2 може використовуватися як рівень RAL в WATM. Ця технологія задовільняє вимогам підтримки якості обслуговування АТМ, мобільності, безпровідного доступа і високої пропускної здатності.
Як мережа доступа, технологія BRAN не залежить від протоколів стаціонарної мережі. Таким чином, BRAN може використовуватися для мереж АТМ і ТСР/ІР, що проілюстровано на рис. 1.6. Базуючийся, можливо, на різних фізичних рівнях, рівень DLC мережі BRAN пропонує загальний інтерфейс для більш високих рівнів. Для охоплення спеціальних характеристик безпровідної лінії звязку і безпосередньої адаптації до різних мережних технологій більш високих рівнів BRAN представляє підрівень мережної конвергенції. Це рівень, який може використовуватися безпровідними мережами АТМ або мережами ІР. Якщо в якості рівня RAL для WATM використовується BRAN, базова мережа АТМ буде використовувати служби підрівня конвергенції мережі BRAN.
Рис. 1.6. Рівнева модель мереж доступа BRAN
Вивчаючи еталонну модель HIPERLAN2 (рис. 1.7), можна знайти багато загального з загальною еталонною моделлю WATM (рис. 1.2). Знову зовнішня мережа звязана з комутатором, підтримуючи мобільність. Цей комутатор має точку безпровідного доступа, яку можна розділити на дві частини: контролер і трансивер. Наступним компонентом радіоінтерфейса Н2.1.1 являється безпровідний термінальний адаптер. Разом точка доступа і безпровідний термінальний адаптер утворюють безпровідну підсистему. І накінець, модуль користувача звязаний з безпровідним термінальним адаптером. Цей користувач повинен тепер керувати мобільністю, а не проблемами безпровідного доступа.
Н2.1.2
Н2.0 Н2.1.1 Н2.1.1.1 Н2.2 Н2.3
Мобільний вузол Точка безпровідного доступу
Безпровідна підсистема
Рис.1.7 Еталонна модель HIPERLAN2
7. Переключення
Однією із найбільш важливих тем в середовищі WATM являється переключення. В протоколах без зобовязень, без встановлення зєднання, підтримуючі переключення (наприклад Mobil IP), не потрібно особливо багато уваги приділяти піклуваню якість переключення. Ці протоколи не гарантують визначених параметрів інформаційного обміну, як це робить WATM. Основною проблемою WATM при переключенні являється повторна маршрутизація всіх зєднань із збереженням якості зєднання. В цей час, як переключення в середовищі без зобовязень, без встановлення зєднання головним чином включає зміну маршрута потока пакетів без піклування про надійну передачу, кінцеві системи в мережах WATM можуть підтримувати велике чило зєднань, кожне із яких має різні вимоги до якості обслуговування. Таким чином, переключення включає не тільки зміну маршрута зєднання, але також і резервування ресурсів в комутаторах, провірку доступної пропускної здатності радіосмуги, відслідковування терміналів з метою здійснення резервування і т. д.
7.1. Еталонна модель переключення
Проста еталонна модель переключення в системі WATM показана на рис. 1.8. Наскрізне зєднання АТМ розділене на декілька сегментів. Стаціонарний сегмент – це частина зєднання, на яку не впливають переключення, що на можна сказати про сегмент переключення, який повністю розміщений в середині домена переключення. Домен переключення може обєднати декілька комутаторів, точок доступа і скорше всього розміщений всередині одного адміністративного домена. Границею між сегментом переключення і стаціонарним сегментом являється точка анкера.
Сегмент Стаціонарний
переключення сегмент
Домен
переключення
Рис. 1.8. Приклад еталонної моделі переключення
Якщо обидві кінцеві системи являються безпровідними мобільнимим терміна-лами АТМ, стаціонарного сегмента може не бути зовсім. В цьому випадку точка анкера зєднює два сегмента переключення, які можуть знаходитись в різних доменах переключення.
7.2. Вимоги до переключення
Для переключення було встановлено багато різних вимог. В натупному списку представлені деякі із них.
- Переключення множини зєднань. Оскільки АТМ являється технологією, орієнтованою на встановлення зєднання, коли кінцеві системи можуть підтримувати множину зєднань в один і тойже час, переключення в WATM повинне підтримувати більше одного зєднання. Із цієї вимоги витікає, що після переключення змінюється маршрут кожного зєднання. Але можлива ситуація, коли доступні ресурси не дозволяють змінити маршрути всіх зєднань або приводять до погіршення якості обслуговування. В такому випадку термінал може вирішити приняти більш низьку якість або відкинути окремі зєднання.
- Переключення одноточкового зєднання в багатоточкове. Пряма підтримка звазку одноточкових зєднань з багатоточковими являється одним із головних переваг технологій АТМ. Звідси, переключення WATM також повинне підтримувати ці типи зєднань. Але внаслідок складності схеми можуть знадобитися деякі обмеження. Приклад: вимога відсутності точки розщеплення всередині сегмента переключення. Це обмеження дозволяє запобігти необхідності переміщувати точку розщеплення при переключенні. Точка розщеплення – це комутатор, в якому вхідна лінія звязку розділюється на два або більше вихідних зєднання.
- Підтримка QoS. Переключення повинне бути направлене на збереження якості обслуговування всіх зєднань. Але в наслідок обмеження ресурсів це не завжди можливо. Звідси, можуть знадобитися функції повторного узгодження якості обслуговування і відкинення зєднань на пріоритетній основі. Потенційні точки доступа повинні повідомляти про свої ресурси терміналу, а ця інформація може використовуватися алгоритмом переключення для оптимізації переключення і для узгодження різних точок доступа.
- Цілісніть даних і безпека. Переключення WATM повинне мінімізувати втрати комірок і запобігти дублюванню комірок або переупоряджання. Крім цього, переключення не повинне піддавати ризику безпеку зєднання між терміналом і мережею.
- Підтримка передачі сигналів і маршрутизація. WATM повинна предста-вляти засоби ідентифікації комутаторів з підтримкою мобільності, засоби визначення сусідніх комутаторів і засоби зміни маршрута окремих зєднань в домені переключення.
- Продуктивність і складність. Те, що системи WATM по своїй природі складні, в основному являється наслідком того, що вони підтримують зєднанння з QoS. Таким чином, основною метою при розробці переключення повинна бути його простота. Модифікації, внесені в комутатори з підтримкою мобільності, повинні бути вкрай обмеженні, однак потрібні функції можуть мати досить жорсткі вимоги до часу обробки. Із-за необхідності підтримки заданої продуктивності комутатори АТМ сильно залежать від апаратної реалізації і в них досить тяжко провести обновлення і реалізувати нові функції. Код переключення, необхідний терміналам, повинен бути досить простим, оскільки великий розмір кода вимагає також великої продуктивності, тобто великої потужності батарей, яка, як правило, істотно обмежує розробку мобільних терміналів.
7.3. Типи переключення
WATM підтримує наступні типи переключення.
- Жорстке переключення. WATM не підтримує мягкого переключення, тобто, він не допускає наявності в мобільних терміналах більше одного радіозєднання одночасно. Зазвичай мягке зєднання підтримується системами, основаними на технології CDMA, де декілька точок доступа можуть отримувати один і тойже сигнал одночасно. WATM в кожний момент часу підтримує тільки одне зєднання з одною точкою доступа. Отже, дуже важливо запобігати переривань при переключенні.
- Активація терміналом. Термінал WATM може вирішити ініціювати перек-лючення, основуючись, наприклад, на поточній якості сигнала.
- Активація мережею. Мережа, виходячи із потужності сигнала або поточної загруженості, також може вирішити, що необхідне переключення.
- Активація мережею при сприянні термінала. Безпровідний термінал може представляти мережі інформацію про поточний стан радіопередачі і інші параметри. Основуючись на цій інформації, мережа може прийняти рішення про ініціалізацію переключення.
- Управління із сторони мережі. Мережа являється останьою інсталяцією, приймаючи рішення відносно переключення, оскільки імено в неї постійно є інформація про поточну загруженість, вільні ресурси і т. д.
- Зворотнє переключення. Стандартний тип переключення іменується “зворотнім”. Тут безпровідний мобільний термінал WMT відмічає, наприклад, затухання сигнала і ініціалізує переключення на нову точку доступа. В період переключення термінал зберігає поточне радіозєднання і переключається на нову точку доступа АР тільки після того, як радіоресурс буде зарезервований і всі обєкти підготовлені до переключення.
- Пряме переключення. Переключення називають “прямим”, якщо WMT несподівано попадає в нову точку доступа, яка тепер повинна ініціалізувати переключення на неї і дальше керувати цим процесом. Це може статися, якщо, наприклад, безпровідний термінал несподівано втратив звязок із старою точкою доступа. В цьому випадку для системи WАТМ немає часу на встановлення зворотнього переключення. Причиною подібної втрати зєднання може бути інтерференція або швидке переміщення термінала.
7.4. Сценарії переключення
На рис. 1.9 показані три основних сценарії переключення для WАТМ.
- Intra-EMAS-E/Intra-AP. Термінал WMT рухається від радіотрансивера RT1 в радіотрансивер RT2. Переключення проводиться в середині домена поточної точки доступа АР1 і поточного обєкта EMAS-E1. Основною задачею точки доступа являється переключення між радіотрансиверами.
- Intra-EMAS-E/Intеr-AP. WMT рухається від RT3 до RT4. Переключення проводиться в середині домена EMAS-E1, але тепер комутатор повинен переключити зєднання з АР1 на АР2. Таким чином, відповідні точки доступа повинні перервати або встановити зєднання.
- Intеr-EMAS-E/Intеr-AP. В переключенні можуть брати участь різні обєкти EMAS-E. WMT тепер переміщається від RT5 до RT6. Другий проміжний комутатор, названий роздільним (cross over switch – COS), повинен керувати переключеням між комутаторами EMAS-E1 і EMAS-E2. COS не обовязково повинен бути наступним переключателем, він може знаходитись де завгодно між точкою анкера і двома використовуваними EMAS-E, в тому числі, комутатором COS може бути один із EMAS-E або сама точка анкера. В роботі представлені схеми зміни маршрута, підтримуючи переключення Intеr-EMAS-E/Inter-AP; там ці схеми порівнюються з позицій полоси пропускання, необхідної для переключення, кількості переданих повідомлень, задіяних комутаторів, часом виконання переключення, надійності при нестійкому переключені і т. д.
Intra-EMAS-E/
Intra-AP
COS
Intra-EMAS-E/
Inter-AP
Inter-EMAS-E/
Inter-AP
Рис. 1.9. Три основних сценарії переключення для WАТМ
8. Управління місцезнаходженням
В всіх мережах з підтримкою мобільності для пошуку поточного положення мобільного термінала, для представлення рухомому терміналу постійної адреси і для гарантії безпеки потрібно наявність спеціальних функцій. Ці і інші функції обєднуються терміналом управління місцезнаходженням.
8.1. Вимоги до управління місцезнаходженням
Було встановлено декілька вимог до управління місцезнаходженням.
- Непомітність мобільності. При нормальній роботі користувач не повинен помічати функцію управління місцезнаходженням. Всі зміни місцезнаходження повинні проходити без втручання користувача. Це накладає деякі обмеження на допустиму затримку функцій, звязаних з управління місцезнаходженням. Більш того, повинен бути можливий непомітний роумінг між різними доменами. Це може включати роумінг між мережами, створеними на основі різних технологій, використовуючи, наприклад, термінал з двома режимами роботи.
- Безпека. Для забезпечення достатнього рівня безпеки, прийнятного в відповідних системах, системи WАТМ наявності спеціальних функцій. Вся інформація про місцезнаходження і користувацькі дані, зібрані для управління місцезнаходженням і наглядом за нею, повинна бути захищена від несанкціонованого доступу. Цей захист є дуже важливий для профілей роумінга, які дозволяють точно відслідковувати окремі термінали. Оскільки доступ до радіоінтерфейса отримати досить легко, потрібно реалізувати спеціальні обмеження на доступ, щоб, наприклад, не допустити користувачів мережі загального користування до приватних мереж WАТМ. Однак, користувач повинен бути також в стані визначити до яких мереж має доступ його термінал. В число необхідних функцій безпеки входить аутентифікація користувачів, терміналів, а також точок доступа. Крім цього, необхідним являється шифрування, по крайній мірі, між терміналом і точкою доступа, хоча більш краще булоб наскрізне шифрування.
- Ефективність і масштабованість. Представимо мережі WАТМ з міліонами користувачів, подібно сучасним мережам мобільних телефонів. Кожна функція і система, задіяні в управлінні місцезнаходженням, повинна бути масштабована і ефективною. Це стосується розподілених служб для збереження інформації про місцезнаходження і аутентифікації. Крім цього, характеристики всіх операцій практично не повинні залежати від розмірів мережі, кількості поточних зєднань і завантаженості мережі. Таким чином, для збільшення загальної продуктивності шляхом розділеня навантаження повинно бути можливим розбиття комутаторів по кластерам і введення ієрархії доменів. На відміну від багатьох існуючих сотових мереж, WАТМ повинна працювати з більш ефективними інтегральними схемами передачі даних. Люба передача даних, вимагаюча управління місцезнаходження, повинна впроваджуватися в існуючі механізми передачі даних шляхом добавлення до існуючих повідомлень нових інформаційних елементів. Це дозволяє використовувати дуже ефективні існуючі механізми передачі даних в стацонарних мережах АТМ.
- Ідентифікація. Управління місцезнаходженям повинне передбачувати методи ідентифікації всіх обєктів мережі. Радіокомірки, мережі WАТМ, термінали і комутатори повинні володіти унікальними ідентифікаторами і механізмами обміну інформацією розпізнавання. Ця вимога включає також представлення терміналу інформації стосовно його поточного положення і поточної точки переключення. Крім цього, крім постійної алреси кінцевої системи АТМ (ATM end system address – ASEA) терміналу, як тільки він виходить за межі базової мережі, вимагається маршрутизація тимчасових адрес ASEA. Цей тимчасовий адрес повинен відправлятися по базовому адресу термінала.
- Забезпечення міжмережного обміну і стандарти. Всі функції управління місцезнаходженям повинні взаємодіяти з існуючими функціями АТМ стаціонарної мережі, в особливості що стосуються маршрутизації. Крім цього, управління місцезнаходженям в WATM повинне узгодитися з іншими схемами, такими як управління місцезнаходженям в існуючих мережах GSM, майбутніх мережах UMTS, Internet з користувачем Mobile IP або Intranet з спеціальними функціями. Ця узгодженість може, наприклад, привести до двохрівневого управління місце-знаходженя, якщо Mobile IP використовується над рівнем WATM. Всі протоколи, використовані в WATM для обновлення баз даних, регістрації і т. д., повинні бути стандартизовані, щоб допускати мобільність в межах областей обслуговування різних поставників мережевих послуг. Однак в межах адміністративного домена можуть застосовуватися і особисті покращення і схеми оптимізації.
8.2. Процедури і обєкти
Було встановленно декілька обєктів, які підтримують управління місцезна-ходженям. Мобільний термінал, який для розгланутих тут прикладів являється безпровідним (WMT), реалізовує функції по ініціалізації обновлення місцезна-ходженя і бере участь в аутентифікації і протоколах забезпечення конфіденційності. Для ідентифікації повідомлень встановлення зєднання, призанчених для WMT, і для включення функцій дозволу місцезнаходженя, потрібно багато комутаторів, підтримуючи мобільність кінцевого користувача (end-user mobility-supporting switch – EMAS). Крім цього, EMAS перенаправляє зєднання, а деякі із них підтримують сервери місцезнаходження і аутентифікації.
Сервери місцезнаходження (local srver – LS) підтримують бази даних, містимі поточний адрес ASEA і потсійний адрес ASEA термінала WMT. Вони також відслідковують параметри термінала і користувача, віднесених до даної служби, такі як якість обслуговування зєднання. Сервери місцезнаходження можуть бути частиною EMAS. Для кожного WMT сервер аутентифікації (AUS) підтримує безпеку баз даних з інформацією, стосующою аутентифікації і конфіденційності. Це включає також права доступа і ідентифікацію обладнання.
9. Адресація
Основні вимоги до адрес WATM:
- WATM повинен підтримувати всі існуючі на даний момент формати адрес кінцевих систем АТМ (AESA), однак можна застосовувати і адреси із спеціальними структурами для мобільних терміналів.
- WMТ повинен мати постійні, тобто незалежні від місцезнаходження, адреси. Цей адрес відомий WMТ і може використовуватися іншими повідомляючими сторонами для встановлення контакта з WMТ. Крім цього, цей адрес повинен відповідати адресу маршрутизованому із базової мережі, тобто він повинен бути віднесений з EMAS в базовій мережі.
- WMТ повинен підтримувати присвоювання при регістрації в чужій мережі тимчасових, маршрутизованих адрес. Формат тимчасових і постійних адрес може відрізнятися.
Основуючись на цих вимогах, специфікація WATM пропонує присвоювати WMТ дві адреси. Одна адреса являється постійною, унікальною, незалежною від місцязнаходження, і його основу складає маршрутизований адрес АТМ, віднесений з EMAS в базовій мережі термінала WMТ. Друга адреса являється маршрутизованим адресом в чужій мережі, віднесеним з EMAS-Е, з яким WMТ зєднаний в даний момент. Повинен існувати автоматичний механізм, при реєстрації представляючи WMТ тимчасовий адрес.
10. Мобільна якість обслуговування
Гарантії якості обслуговування (quality of service – QoS) являються одним із основних переваг мереж WАТМ по порівняню, наприклад, з мережами пакетного радіозвязку Mobile IP. В цей час, коли протокол ІР не гарантує QoS, це роблять мережі АТМ (ціною збільшення складності). Отже, мережі WАТМ повинні забезпечувати мобільну якість обслуговування (mobile QoS – M-QoS). M-QoS складається із трьох основних частин.
- Провідні QoS. Інфраструктурна мережа, потрібна WАТМ, має тіж властивості QoS, що і люба провідна мережа АТМ. Типовими традиційними прикладами являються затримка канала, дисперсія затримок по комірках, пропускна здатність, частота появи помилок в комірках і т. д.
- Безпровідні QoS. Властивості QoS безпровідної частини мережі WАТМ відрізняються від властивостей провідної частини. Як і раніше, можна задати затримку канала і частоту появлення помилок, однак тепер, як правило, частота повлення помилок на декілька порядків більша, ніж, наприклад, в волоконно-оптичних каналах звязку. Крім цього, механізми резервування каналів і ущільнення в радіодіапазоні сильно впливають на дисперсію затримок по комірках.
- QoS переключення. Новий набір параметрів QoS вводиться переключенням. Тут критичними факторами для QoS являються блоковані переключення внаслідок обмеженності ресурсів в цільових точках доступа, втрата комірок при переключені або швидкість процедури переключення в цілому.
- QoS жосткого переключення. Хоча завдяки сьогодні доступним ресурсам можна гарантувати QoS з поточної точки доступа, але гарантувати QoS після переключення не можна. Це можна, наприклад, порівняти з традиційним випадком мереж GSM з голосовими зєднаннями. Якщо термінал може встановити зєднання, то якість цього зєднання гарантується. Якщо після переключення ресурсів стає недостатньо, то система розриває зєднання. Це являється єдиним можливим рішенням, якщо додатки і термінали не можуть адаптуватися до нової ситуації.
- QoS мягкого переключення. Навіть для поточного безпровідного сегмента можна тільки статистично гарантувати QoS і крім цього додатка повинні ще і адаптуватися після переключення. Це припускає наявність адаптованих додатків і, по крайній мірі, дозволяє зберегти деякі гарантії QoS на протязі періода перегрузки або, наприклад, сильних завад.
Якщо термінал переключається в точку доступа із слабими ресурсами, можливі наступні кроки: термінал може закрити одне або декілька зєднань, щоб звільнити ресурси або він може спробувати адаптувати QoS одного або декількох зєднань. Крім цього, точка доступа може відмовитись від зєднання в процесі переключення, оскільки WMT представляє список переключених зєднань.
11. Протоколи управління точками доступа
Кожна точка доступа обмінюється множиною повідомлень з обєктом EMAS-E, який зєднаний з цією точкою. Протокол, використовуваний для звязку цих двох обєктів, називається протоколом управління точками доступу (access point control protocol - APCP). Основна задача АРСР заключається в резервуванні і звільнені ресурсів в точці доступа для зєднань (память, радіочастоти і т. д.). Крім цього, безпосередньо АРСР комутатор може підготовити точку доступа до нових зєднань і сприяти переключенню. Точка доступа використовує протокол для інформування EMAS-E про WMT.
Існують наступні дві причини рознесення точки доступа і EMAS-E і стандартизації інтерфейса між ними.
- Всі радіопередачі здійснюються окремо від комутатора. Комутатор потрібен тільки для підтримки мобільності, і його можна використовувати тільки в випадку мобільності без безпровідного доступа.
- Передача даних на більш високих рівнях (наприклад, передача АТМ) не залежить від передачі, використовуаної для точки доступа, тобото АРСР. Отже, точка доступа може також використовуватися в архітектурах, не використовуючих передачу АТМ.
- Розділення і стандартизований інтерфейс допускають різноманітні рішення, тобто, комутатор і точка доступа можуть походити від різних поставників і звідси, кінцеві користувачі можуть використовувати всі вигоди великої гнучкості і конкуренції.
На рис. 1.10 показана функціональна архітектура процесів, звязаних з АРСР. Точка доступа містить процеси, безпосередньо звязані з радіопередачею, такі як контроль доступа безпровідного зєднання (WCAC) і управління радіоресурсами (RRM). Крім цього, процес управління зєднаням точки доступа (АРСР) контролює поточне зєднання. Комутатор не містить яких-небудь специфічних для безпровідного звязку процесів, а керує мобільністю. Це досягається шляхом використання чотирьох процесів: управління ресурсами (RM), управління викликами (СС), управління доступом зєднання (САС) і управління мобільністю (ММ).
Рис. 1.10. Функція АРСР в точці доступа (АР) і EMAS-E