ساختار لایه پیوند LTE پیشرفته و شبکه G5 (مقاله ترجمه شده)

چکیدهدر LTE پیشرفته (LTE-A)، پیشرفت سیستم در GPP3 (پروژه همکاری نسل 3) برای استانداردسازی ارتباطات بی‌سیم یکپارچه بااستفاده از فن‌آوری‌های متعدد دسترسی رادیو (RAT) به سمت نسل 5 (G5) ارتباطات تلفن‌همراه مورد مطالعه قرار گرفته است. یکی از موضوعات مورد مطالعه، تجمعLTE-WLAN (شبکه‌های بی‌سیم LAN)، با هدف فعال کردن استفاده‌ی همزمان از دسترسی رادیویی LTE و دسترسی رادیو WLAN است. چالش‌های فنی مهم و موجود در ساختار لایه 2 است. به‌طورخاص، ساختار لایه 2 برای تجمع LTE-WLAN باید طوری طراحی شود که سطح کیفیت سرویس (QoS) سیستم تکامل حامل بسته (EPS) حتی زمانی که هر حامل EPS بر رادیو بی‌سیم ارسال می‌شود، حفظ شود. موارد مورد نیاز شامل: (1) ساختار لایه 2 باید با مشخصات LTE-A موجود سازگار باشد و (2) ساختار لایه 2 نباید هیچ تاثیری در مشخصات WLAN موجود داشته باشد. به‌منظور پاسخگویی به این نیاز، در این مقاله، سه ساختار لایه‌ی 2 ارائه شده است. ویژگی‌های پیشنهادی ساختار لایه 2 روشن است، جوانب مثبت و منفی مورد بحث قرار گرفته و سپس یکی از پیشنهادها برای ساختار لایه 2 به‌عنوان یک ساختار مطلوب در استانداردسازی GPP3 برای تجمع LTE-WLAN انتخاب شده است.مقدمهپروژه همکاری نسل 3 (GPP3) سیستم‌های ارتباطات تلفن‌همراه را با‌عنوانLTE پیشرفته (LTE-A) ]2-4] استاندارد می‌کند. یکی از موضوعات عمده‌ی بحث در LTE-A با انتشار 13، پیشرفت سیستم برای ارتباطات رادیویی یکپارچه بااستفاده از دسترسی به فن‌آوری‌های رادیو‌یی متعدد (RAT) است. هدف از این‌کار فعال کردن استفاده همزمان از دسترسی رایویی LTE-A و دیگر فن‌آوری‌های دسترسی رادیویی به‌منظور بهبود تجربه کاربر و مقابله با ترافیک داده‌ها به‌عنوان بخشی از انگیزه برای ارتباطات نسل 5 (G5) تلفن‌همراه است. بنابراین، با گسترش سریع شبکه‌های بی‌سیم (WLAN) به‌طورگسترده در خانه، دفتر و گوشی‌های هوشمند مستقر شده و استفاده می‌شود و در یکپارچه‌سازی سطح رادیویی و تجمع LTE-A و WLAN پرانگیزه است.درحال‌حاضر برخی از روش‌های موجود و استاندارد برای افزایش توان داده‌ها در GPP3 مشخصات وجود دارد. در LTE باانتشار8، تخلیه‌ی ترافیک سطح شبکه از LTE به WLAN استاندارد بود [5-6]. تا زمانی که LTE-A با انتشار12، روشی برای افزایش تخلیه ترافیک با در نظر گرفتن نرخ استفاده از کانال WLAN و نظر کاربر از تخلیه ترافیک به حساب بود [7]. در LTE-A با انتشار12، اتصال دوتایی (DC) استاندارد شد. این مسئله به حامل تجمع (CA) در میان ایستگاه‌های پایه (eNBs: NodeBs تکامل یافته) اجازه می‌دهد. در LTE-A با انتشار13، یک آیتم مطالعه با نام مجوز دسترسی (LAA) که به‌تازگی معرفی شده است، CA را بین حامل‌های دارای مجوز و بدون مجوز برای حمل در عرض یک eNB مورد هدف قرار می‌دهد. DC و LAA می‌توانند به‌عنوان CA eNB داخلی و eNB CA درونی به ترتیب طبقه‌بندی شوند.انتقال FLOW IP در شبکه LTE-Aاین بخش، معماری سیستم LTE-A (II-A) و ساختار لایه 2 (II-B) از LTE-Aرا توصیف می‌کند.معماری سیستم LTE-Aشکل 1 معماری کلی سیستم LTE-A را به تصویر می‌کشد. دو دروازه وجود دارد که جریان IP باید از طریق آن‌ها برود. علاوه براین، یک گره کنترل وجود دارد.• دروازه‌ی شبکه‌ی بسته داده (PGW) یکی از دروازه‌ها است که بین IP خارجی شبکه‌ها و شبکه‌ی LTE-A واقع شده است. برای downlink، جریان IP به هر گره مقصد که باعنوان استفاده از تجهیزات (UE) نامیده می‌شود تحویل داده می‌شود.• دروازه‌ی خدمت (SGW) دروازه دیگری است که بین PGW و ENB واقع شده است. SGW و PGW از طریق رابط S5 به یکدیگر متصل هستند. علاوه‌براین، SGW و ENB از طریق رابط S1-U متصل می‌شوند. همسایه‌های eNBs از طریق رابط X2 به یکدیگر متصل می‌شود.• مدیریت نهاد سیار (MME) یک گره کنترل است که مسئول کنترل کلی UE است، برای مثال، حامل پیکربندی سیستم تکامل بسته (EPS)، امنیت و تحرک است. MME و SGW از طریق رابط S11 متصل می‌شوند. علاوه‌براین، MME و eNB از طریق رابط S1-MME متصل می‌شوند. چالش تجمع LTE-WLANساختار لایه 2 از تجمع LTE-WLAN باید براساس ساختار لایه 2 شرح داده شده در شکل 3 باشد. سپس، چالش‌ها به شکل زیر از طرف فرستنده و یا دریافت کننده توصیف می‌شود.چالش 1: در سمت فرستنده، رمزگذاری به حامل EPSاعمال می‌شود. بنابراین، WLAN MAC قادر به شناسایی سطح کیفیت سرویس حامل EPS از PDCP PDU رمزنگاری شده نیست، معنی این نوع خدمات (TOS) در هدر IP رمزنگاری است. IEEE802.11e یکی از انواع WLAN ها برای حمایت از QoS است، که در آن جریان IP به چهار سطح دسترسی دسته‌بندی می‌شود (AC) [13]. اولویت IP /DSCP (نقطه‌ی تمایز کد خدمات) در هدر IP، و یا اولویت درست در تگ‌های مجازی LAN(VLAN) مورد استفاده قرار می‌گیرد. بنابراین، اگر هدر IP رمزنگاری شده باشد، WLAN MAC نمی‌تواند به کیفیت سرویس از حامل EPSدست یابد. ساختار لایه 2 پیشنهادیما ساختار سه لایه‌ی 2 را برای حمایت از تجمع LTE-WLANپیشنهاد می‌کنیم. در این بخش، جزئیات ارائه شده است. در دو ساختار پیشنهادی اول (طبقه‌بندی شده به‌عنوان Alt 1) یک ساده تابع PDCP به‌منظور انطباق با انتقال بسته IP است. پیشنهاد آخری (طبقه‌بندی شده به‌عنوان Alt. 2) ساختار فعلی لایه 2 LTE-A را نگه می‌دارد اما یک تابع انطباق به‌منظور نگاشت و عدم نگاشت حامل EPS به AC معرفی شده است.A) جایگزین1دو نمونه Alt.1 وجود دارد که در این بخش توصیف شده است. برای سادگی، تنها downlinkدر اینجا شرح داده شده است.جایگزین 1-1: طبقه‌بندی حامل براساس TFTجزئیات سمت انتقال‌دهنده توضیح داده شده است. WT هر حامل EPS را به AC مربوطه نگاشت می‌کند. به‌عنوان مثال در شکل 5. در LTE-A، کلاس‌های QoS هر حامل EPS توسط شناسه کلاس QoS(QCI) مشخص شده است. هر QCI به 4 دسته طبقه‌بندی می‌شود: ویدئو (VI)، صدا (VO)، بهترین تلاش (BE) و پس‌زمینه (BK). اطلاعات QCI که به هر حامل EPS متعلق است از MeNB به WT اجرا می‌شود. براساس ارزش QCI،WT طبقه‌بندی ACرا انجام می‌دهد. نتیجه‌ گیریبرای تجمع LTE-WLAN، این مقاله ساختار سه لایه 2 برای فعال کردن QoS حامل EPS در WLAN MAC با توجه به استاندارد IEEE802.11eپیشنهاد داده است. دو تا از طرح‌های پیشنهادی ساختار مشترکی دارند، که در آن حالت شفاف PDCP در سمت فرستنده (MeNB برای downlink و UE برای اتصال بالا) پیکربندی شده است به‌طوری‌که بسته‌های ورودی IP به‌طور مستقیم به WLAN MAC تحویل داده شوند. WLAN MAC پس از آن وظیفه‌ی طبقه‌بندی AC بر اساس ToS در هدر IP را بر عهده دارد. سمت دریافت‌کننده (UE برای downlink و WT برای اتصال بالا) هر حامل EPS از AC را براساس فیلتر کردن بسته (Alt1-1) شناسایی می‌کند. در روش دیگر، WLAN MAC طبقه‌بندی AC براساس برچسب VLAN و یا با استفاده از یک آدرس IP خصوصی (Alt 1-2) را انجام می‌دهد. آخرین پیشنهاد (جایگزین 2) دارای یک ساختار متفاوت از Alt1، که در آن سمت انتقال عملیات PDCP عادی به بسته‌های IP دریافتی را انجام می‌دهد. سمت دریافت‌کننده هر حامل EPS از AC را بر‌اساس آدرس IP در هدر IP شناسایی می‌کند.مشاهده شده است که انتخاب طرح نهایی باید الزامات G5 را به‌حساب آورد. به‌طورخاص، الزامات دارای پیچیدگی کم و توان بالا هستند، بنابراین نشان داده شده است که Alt 2 در جهت استاندارد است.این مقاله در سال 2015 در نشریه آی تریپل ای و در کنفرانس استانداردهای ارتباطات و شبکه، توسط دانشگاه فوجی منتشر شده و در سایت ای ترجمه جهت دانلود ارائه شده است. در صورت نیاز به دانلود رایگان اصل مقاله انگلیسی و ترجمه آن می توانید به پست دانلود ترجمه مقاله ساختار لایه پیوند LTE پیشرفته و شبکه G5 در سایت ای ترجمه مراجعه نمایید.