Выгрузка мобильных данных
Разгрузка мобильных данных — это использование дополнительных сетевых технологий для доставки данных, изначально предназначенных для сотовых сетей. Разгрузка уменьшает объем данных, передаваемых по диапазонам сотовой связи, освобождая полосу пропускания для других пользователей. Он также используется в ситуациях, когда прием местной сотовой связи может быть плохим, что позволяет пользователю подключаться через проводные услуги с улучшенной связью.
Правила, запускающие действие разгрузки мобильной связи, могут быть установлены как конечным пользователем (абонентом мобильной связи), так и оператором. [ 1 ] Код, работающий по правилам, находится на устройстве конечного пользователя, на сервере или разделен между ними. Конечные пользователи выполняют разгрузку данных для контроля затрат на услуги передачи данных и обеспечения более высокой пропускной способности. Основными дополнительными сетевыми технологиями, используемыми для разгрузки мобильных данных, являются Wi-Fi , фемтосота и интегрированное мобильное вещание . Это предсказано [ кем? ] что разгрузка мобильных данных станет новым сегментом отрасли из-за резкого роста трафика мобильных данных. [ 2 ] [ временные рамки? ]
Всплеск мобильных данных
[ редактировать ]Растущая потребность в решениях по разгрузке вызвана взрывным ростом интернет-трафика, особенно растущей частью трафика, проходящего через мобильные сети. Это стало возможным благодаря смартфонам , обладающим возможностями Wi-Fi, большими экранами и различными интернет-приложениями, от браузеров до приложений потокового видео и аудио. Помимо смартфонов, ноутбуки с возможностью доступа к сети 3G также считаются основным источником мобильного трафика данных. Кроме того, создание Wi-Fi обычно обходится гораздо дешевле, чем создание сотовых сетей. [ 3 ] Подсчитано, что общий интернет-трафик превысит 235,7 экзабайт в месяц в 2021 году по сравнению с 73,1 эксабайт в месяц в 2016 году. [ 4 ] Ожидается, что ежегодный темп роста на уровне 50% сохранится и не будет отставать от уважаемого роста доходов. [ 5 ] [ 6 ] [ временные рамки? ]
Альтернативы
[ редактировать ]Технологии Wi-Fi и фемтосоты являются основными технологиями разгрузки, используемыми в отрасли. [ 7 ] Кроме того, WiMax [ 8 ] и наземные сети (LAN) [ 9 ] также являются кандидатами на разгрузку мобильных данных 3G. Фемтосоты используют стандартные технологии сотовой радиосвязи, поэтому любое мобильное устройство может участвовать в процессе выгрузки данных, хотя для адаптации к другому транзитному соединению необходимы некоторые модификации. [ 7 ] С другой стороны, технологии сотовой радиосвязи основаны на возможности планирования сети в пределах лицензированного спектра. Следовательно, массовое развертывание точек доступа фемтосот может оказаться затруднительным как с технической, так и с коммерческой точки зрения. Самоорганизующаяся сеть (СОН) [ 10 ] — это новая технология для решения проблемы незапланированного развертывания фемтосот (среди других приложений). Технология Wi-Fi отличается от технологии сотовой связи, но большинство мобильных устройств с выходом в Интернет теперь оснащены функцией Wi-Fi. Уже существуют миллионы установленных сетей Wi-Fi, в основном в перегруженных районах, таких как аэропорты, отели и центры городов, и их число быстро растет. [ 11 ] Сети Wi-Fi очень фрагментированы, но в последнее время предпринимаются попытки их консолидации. Консолидация сетей Wi-Fi происходит как за счет подхода сообщества, ярким примером которого является Fon , так и за счет консолидации операторов сетей Wi-Fi. [ 12 ] [ временные рамки? ]
Wi-Fi
[ редактировать ]Разгрузка Wi-Fi — это развивающаяся сфера бизнеса, на которую выходит множество компаний с собственными решениями. Поскольку стандартизация сосредоточена на степени связи между сотовыми сетями и сетями Wi-Fi, конкурирующие решения можно классифицировать на основе минимально необходимого уровня взаимодействия сетей. Помимо стандартизации, исследовательские сообщества изучают более открытый и программируемый дизайн, чтобы решить дилемму развертывания. [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] Дополнительным классификационным критерием является инициатор процедуры выгрузки. [ нужна ссылка ]
Взаимодействие сотовой сети и сети Wi-Fi
[ редактировать ]В зависимости от услуг, которые необходимо разгрузить, и бизнес-модели может возникнуть необходимость в стандартизации взаимодействия. Усилия по стандартизации были сосредоточены на определении жесткой или слабой связи между сотовыми сетями и сетями Wi-Fi, особенно управляемыми сетью. [ 16 ] Расширенная универсальная сеть доступа на основе 3GPP () [ 17 ] В архитектуре применяется жесткая связь , поскольку она определяет перемаршрутизацию сигналов сотовой сети через сети доступа Wi-Fi. Wi-Fi считается сетью радиодоступа WLAN (RAN) без поддержки 3GPP. [ 18 ] 3GPP также предложил альтернативное слабосвязанное решение для Wi-Fi. Этот подход называется Interworking Wireless LAN (IWLAN). [ 19 ] архитектура и представляет собой решение для передачи IP-данных между мобильным устройством и базовой сетью оператора через доступ Wi-Fi. В архитектуре IWLAN мобильное устройство открывает туннель VPN/IPsec от устройства к выделенному серверу IWLAN в базовой сети оператора, чтобы предоставить пользователю либо доступ к огороженным услугам оператора, либо к шлюзу в общедоступный Интернет. При слабой связи между сетями единственной точкой интеграции и взаимодействия является общая архитектура аутентификации. [ временные рамки? ]
Самый простой способ выгрузки данных в сети Wi-Fi — это прямое подключение к общедоступному Интернету. Эта альтернатива без связи исключает необходимость стандартизации взаимодействия. Для большей части веб-трафика маршрутизация данных через базовую сеть оператора не имеет дополнительной ценности. В этом случае разгрузку можно просто выполнить, переключив IP-трафик на использование Wi-Fi-соединения в мобильном клиенте вместо сотового соединения для передачи данных. При таком подходе две сети на практике полностью разделены, и выбор сети осуществляется клиентским приложением. Исследования показывают, что таким образом можно выгрузить значительный объем данных в сети Wi-Fi, даже если пользователи мобильны. [ 20 ] [ 21 ] [ временные рамки? ] [ 22 ]
Однако разгрузка не всегда означает снижение потребления ресурсов (требуемой мощности системы) в сети оператора. При определенных условиях и за счет увеличения пакетности невыгруженного трафика (т.е. трафика, который в конечном итоге достигает сети оператора обычным путем), увеличивается объем сетевых ресурсов, обеспечивающих заданный уровень QoS. [ 23 ] В этом контексте распределение периодов разгрузки оказывается основным параметром проектирования для развертывания эффективных стратегий разгрузки в сети операторов мобильной связи, что делает неразгруженный трафик менее «тяжелым» и, следовательно, сокращает ресурсы, необходимые в сети оператора. [ временные рамки? ] . Еще одной проблемой является потребление энергии при разгрузке. [ 24 ]
Начало процедуры разгрузки
[ редактировать ] |
Существует три основные схемы запуска: инициирование сканирования WLAN, инициирование пользователем и инициирование с удаленным управлением. При инициировании на основе сканирования WLAN пользовательское устройство периодически выполняет сканирование WLAN. При обнаружении известной или открытой сети Wi-Fi запускается процедура разгрузки. В режиме, инициируемом пользователем, пользователю предлагается выбрать, какую сетевую технологию использовать. Обычно это происходит один раз за сеанс доступа к сети. При удаленном управлении сетевой сервер инициирует каждую процедуру разгрузки, запрашивая диспетчер соединений конкретного пользовательского устройства. Управляемый оператором — это подкласс подхода, управляемого удаленно. При подходе, управляемом оператором, оператор контролирует загрузку своей сети и поведение пользователей. В случае предстоящей перегрузки сети оператор инициирует процедуру разгрузки.
АНДСФ
[ редактировать ] |
Функция обнаружения и выбора сети доступа (ANDSF) является наиболее полным подходом 3GPP на сегодняшний день. [ 25 ] для управления разгрузкой между сетями доступа 3GPP и не-3GPP (например, Wi-Fi). Цель ANDSF — помочь пользовательским устройствам обнаружить сети доступа поблизости и предоставить правила (политики) для определения приоритетов и управления подключениями ко всем сетям. [ временные рамки? ]
АТССС
[ редактировать ]3GPP приступил к стандартизации функции управления, коммутации и разделения трафика доступа (ATSSS), чтобы позволить устройствам 5G использовать различные типы сетей доступа, включая Wi-Fi. Служба ATSSS использует протокол Multipath TCP , позволяющий устройствам 5G одновременно использовать разные сети доступа. Опыт использования Multipath TCP на iPhone показал, что возможность одновременного использования Wi-Fi и сотовой связи является ключом к обеспечению плавной передачи обслуживания. Первая версия спецификации ATSSS использует протокол преобразования 0-rtt, разработанный в рамках IETF . Прототип реализации этого сервиса был продемонстрирован в августе 2019 года.
Менеджер подключений операционной системы
[ редактировать ]Многие операционные системы предоставляют диспетчер подключений, который может автоматически переключаться на сеть Wi-Fi, если диспетчер подключений обнаруживает известную сеть Wi-Fi. Подобную функциональность можно найти в большинстве современных операционных систем (например, во всех версиях Windows, начиная с XP SP3, Ubuntu, Nokia N900, Android и Apple iPhone). Диспетчеры соединений используют различные эвристики для обнаружения наиболее эффективных сетевых подключений. К ним относятся выполнение DNS-запросов известных имен через недавно активированные сетевые интерфейсы, отправка запросов на определенные серверы... Когда активированы и Wi-Fi, и сотовый интерфейсы, смартфоны Android обычно предпочитают интерфейс Wi-Fi, поскольку он обычно без учета счетчика. Когда такой смартфон решает переключиться с одного интерфейса на другой, все активные TCP-соединения необходимо восстановить. [ нужна ссылка ]
Multipath TCP решает эту проблему хэндовера простым способом. При использовании Multipath TCP TCP-соединения могут во время передачи обслуживания использовать как интерфейс Wi-Fi, так и сотовый. [ 26 ] Это означает, что текущие TCP-соединения не прекращаются, когда смартфон решает переключиться из одной сети в другую. По состоянию на январь 2020 года Multipath TCP изначально поддерживается на iPhone, но реже используется на смартфонах Android, за исключением Южной Кореи. На iPhone, начиная с iOS9, подсистема Wi-Fi Assist отслеживает качество основного сетевого подключения. Если качество падает ниже заданного порога, Wi-Fi Assist может принять решение переместить установленные многопутевые TCP- соединения на другой интерфейс. Изначально эта функция использовалась для приложения Siri . Начиная с iOS12, любое приложение с поддержкой [Multipath TCP] может воспользоваться этой функцией. Начиная с iOS13, Apple Maps и Apple Music также можно без каких-либо перерывов выгружать с Wi-Fi на сотовую связь и наоборот. [ нужна ссылка ]
Оппортунистическая разгрузка
[ редактировать ]С ростом доступности [ когда? ] В сетях между устройствами (например, Bluetooth или WifiDirect) также существует возможность выгрузки данных, устойчивых к задержкам, на уровень одноранговой сети . В этом случае данные, устойчивые к задержкам, отправляются только подмножеству получателей данных через сеть 3G, а остальные пересылаются между устройствами на специальном уровне в многопрыжковом режиме. В результате трафик в сотовой сети снижается или перемещается в сети между устройствами. [ 27 ] [ временные рамки? ] [ 28 ]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Ю, Хаоран; Чунг, Ман Хон; Иосифидис, Георгий; Гао, Линь; Тассиулас, Леандрос; Хуан, Цзяньвэй (2017). «Разгрузка мобильных данных для экологически чистых беспроводных сетей» . Беспроводная связь IEEE . 24 (4): 31–37. дои : 10.1109/MWC.2017.1600323 . S2CID 4440054 .
- ^ Перес Сара (11 февраля 2010 г.). «Рост мобильного трафика данных: 40 экзабайт к 2014 году» . Прочтите статью «Написание веб-блога» . Архивировано из оригинала 29 августа 2011 года . Проверено 25 августа 2011 г.
- ^ «Бесшовная разгрузка Wi-Fi: возможности для бизнеса сегодня», официальный документ от Hetting Consulting ( Aptilo Networks релиз )
- ^ Основные прогнозы Cisco на 2021 год [1]
- ^ Воин Падмасри, технический директор Cisco «Основная речь на CTIA 2010»
- ^ Индекс визуальных сетей Cisco: обновление глобального прогноза мобильного трафика данных, 2009–2014 гг.; Сиско 2010
- ^ Jump up to: а б Шерцер Шимон «Фемтосота против Wi-Fi для разгрузки данных и покрытия внутри помещений» [2]. Архивировано 23 мая 2010 г. на Wayback Machine.
- ^ Робб Хеншоу «Роль WiMAX в обеспечении сетей разгрузки данных Wi-Fi» [3]
- ^ Веб-снаппер
- ^ NokiaSiemensNetworks «Самоорганизующаяся сеть (SON). Представляем пакет SON Nokia Siemens Networks - эффективную, перспективную платформу для SON» [4]
- ^ ABI Research «ABI Research прогнозирует, что к 2010 году поставки точек доступа Wi-Fi превысят 70 миллионов» [5]. Архивировано 11 июля 2011 г. на Wayback Machine.
- ^ «Более 12 миллионов клиентов AT&T и Starbucks получат бесплатный доступ к Wi-Fi и сделают посещение магазинов более насыщенным» . Att.com (пресс-релиз). Интеллектуальная собственность AT&T. 11 февраля 2008 г. Проверено 5 июля 2014 г.
AT&T Inc. (NYSE:T) и Starbucks (NASDAQ:SBUX) сегодня объявили о планах предоставить услугу AT&T Wi-FiSM в более чем 7000 принадлежащих компании кафе Starbucks по всей территории Соединенных Штатов.
- ^ X. Канг и др. `` Разгрузка мобильных данных через стороннюю точку доступа Wi-Fi: точка зрения оператора , в IEEE Transactions on Wireless Communications, vol. 13, нет. 10, стр. 5340–5351, октябрь 2014 г.
- ^ Дж. Чо и др., SMORE: Программно-определяемая сетевая архитектура разгрузки мобильных устройств, Proc. ACM SIGCOMM AllThingsCellular 2014
- ^ AY Ding и др., Видение: увеличение разгрузки Wi-Fi с помощью платформы для совместной работы с открытым исходным кодом . АСМ МобиКом МКС 2015
- ^ Йоуни Корхонен и др. К разгрузке управляемого сетью IP-трафика Журнал IEEE Communications, том 51, выпуск 3, стр. 96–102 (2013 г.)
- ^ 3GPP ТР 43.902
- ^ 3GPP ТС 23.402
- ^ 3GPP ТС 23.234
- ^ Аруна Баласубраманян, Ратул Махаджан, Арун Венкатарамани. Расширение мобильного 3G с помощью Wi-Fi . Proc. МобиСис 2010
- ^ Кёнхан Ли, Джухён Ли, Юн И, Инджонг Ри и Сон Чонг. Разгрузка мобильных данных: сколько может передать Wi-Fi? Учеб. КОНЕКСТ 2010
- ^ Диматтео, Савио; Хуэй, Пан; Хан, Бо; Ли, Виктор ОК (2011). «Разгрузка сотового трафика через сети Wi-Fi». 2011 Восьмая международная конференция IEEE по мобильным специальным и сенсорным системам . п. 192. CiteSeerX 10.1.1.378.5023 . дои : 10.1109/MASS.2011.26 . ISBN 978-1-4577-1345-3 . S2CID 16290804 .
- ^ А. Крендзель, М. Портолес, Ж. Мангес, Моделирование сетевого трафика в мобильных сетях с реализацией разгрузки , в материалах 14-го ACM MSWIM-2011, ноябрь 2011 г., США
- ^ Аарон И Дин, Бо Хан и др. Включение энергосберегающей совместной выгрузки мобильных данных для смартфонов Учеб. IEEE-СЕКОН 2013 г.
- ^ 3GPP ТС 23.402
- ^ Пааш, Кристоф; Деталь, Грегори; Дюшен, Фабьен; Райчу, Костин; Бонавентура, Оливье (2012). Изучение передачи обслуживания мобильных устройств/WiFi с помощью многопутевого TCP . Семинар ACM SIGCOMM по сотовым сетям (Cellnet'12). п. 31. дои : 10.1145/2342468.2342476 . ISBN 9781450314756 .
- ^ Патрик Байер, Фрэнк Дюрр и Курт Ротермель. TOMP: Оппортунистическая разгрузка трафика с использованием прогнозов движения . ЛЦН 2012
- ^ Хан, Бо; Хуэй, Пан; Кумар, VS Анил; Маратхе, Мадхав В.; Шао, Цзяньхуа; Шринивасан, Аравинд (май 2012 г.). «Разгрузка мобильных данных посредством оппортунистических коммуникаций и социального участия». Транзакции IEEE на мобильных компьютерах . 11 (5): 821. CiteSeerX 10.1.1.224.8056 . дои : 10.1109/TMC.2011.101 . S2CID 9082268 .
Внешние ссылки
[ редактировать ] сотовой сети Стандарты |
|---|
