Выгрузка мобильных данных - это использование дополнительных сетевых технологий для доставки данных, изначально предназначенных для сотовых сетей. Разгрузка уменьшает объем данных, передаваемых в сотовых диапазонах, освобождая полосу пропускания для других пользователей. Он также используется в ситуациях, когда прием локальной соты может быть плохим, что позволяет пользователю подключаться через проводные службы с лучшей связью.
Правила, запускающие действие мобильной разгрузки, могут быть установлены либо конечным пользователем (мобильным абонентом), либо оператором. [1] Код, работающий с правилами, 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 , фемтосоты и интегрированное мобильное вещание . Это предсказано [ кем? ], что разгрузка мобильных данных станет новым отраслевым сегментом из-за всплеска трафика мобильных данных. [2] [ сроки? ]
Рост количества мобильных данных
Растущая потребность в решениях для разгрузки вызвана резким увеличением трафика данных в Интернете, особенно растущей части трафика, проходящего через мобильные сети. Это стало возможным благодаря смартфонов устройств , обладающих Wi-Fi возможности вместе с большими экранами и различными интернет - приложений, от браузеров до потокового видео и аудио приложений. Помимо смартфонов, ноутбуки с возможностью доступа к сети 3G также считаются основным источником трафика мобильных данных. Кроме того, строительство Wi-Fi обычно обходится дешевле, чем сотовые сети. [3] Подсчитано, что общий объем интернет-трафика превысит 235,7 эксабайт в месяц в 2021 году по сравнению с 73,1 эксабайт в месяц в 2016 году. [4] Ожидается, что ежегодный рост на 50% сохранится, и он будет постепенно сокращаться. уважаемый рост доходов. [5] [6] [ сроки? ]
Альтернативы
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 для разгрузки мобильных данных 3G. В фемтосотах используются стандартные технологии сотовой радиосвязи, поэтому любое мобильное устройство может участвовать в процессе выгрузки данных, хотя требуются некоторые модификации, чтобы приспособить другое транзитное соединение. [7] С другой стороны, сотовые радиотехнологии основаны на способности выполнять сетевое планирование в пределах лицензированного спектра. Следовательно, массовое развертывание фемтосотных точек доступа может оказаться трудным как с технической точки зрения, так и с точки зрения бизнеса. Самоорганизующаяся сеть (SON) [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 поддерживают Wi-Fi. Уже установлены миллионы сетей Wi-Fi, в основном в густонаселенных районах, таких как аэропорты, отели и центры городов, и их число быстро растет. [11] Сети Wi-Fi очень фрагментированы, но в последнее время были предприняты попытки их консолидировать. Консолидация сетей Wi-Fi происходит как на основе подхода сообщества, в качестве яркого примера - Fon , так и путем консолидации операторов сетей Wi-Fi. [12] [ сроки? ]
Вай-фай
Разгрузка Wi-Fi - это развивающаяся сфера бизнеса, на которой несколько компаний выходят на рынок с собственными решениями. Поскольку стандартизация сосредоточена на степени связи между сетями сотовой связи и 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] Еще одним критерием классификации является инициатор процедуры разгрузки.
Взаимодействие сотовой связи и сети Wi-Fi
В зависимости от услуг, которые необходимо разгрузить, и бизнес-модели может потребоваться стандартизация взаимодействия. Усилия по стандартизации были сосредоточены на определении сильной или слабой связи между сотовой сетью и сетью Wi-Fi, особенно в управляемой сетью манере. [16] В архитектуре расширенной общей сети доступа на основе 3GPP () [17] применяется жесткая связь, поскольку она определяет перенаправление сигналов сотовой сети через сети доступа Wi-Fi. Wi-Fi считается сетью радиодоступа WLAN (RAN), не относящейся к 3GPP. [18] 3GPP также определил альтернативное слабосвязанное решение для Wi-Fi. Такой подход называется архитектурой межсетевой беспроводной локальной сети (IWLAN) [19] 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 услугам оператора, либо к шлюзу в общедоступный Интернет. При слабой связи между сетями единственной точкой интеграции и взаимодействия является общая архитектура аутентификации. [ сроки? ]
Самый простой способ передать данные в сети Wi-Fi - это иметь прямое подключение к общедоступному Интернету. Эта альтернатива без связи исключает необходимость стандартизации взаимодействия. Для большей части веб-трафика нет никакой дополнительной ценности для маршрутизации данных через базовую сеть оператора. В этом случае разгрузку можно просто выполнить, переключив IP-трафик на использование соединения Wi-Fi в мобильном клиенте вместо соединения для передачи данных по сотовой сети. При таком подходе две сети практически полностью разделены, и выбор сети выполняется клиентским приложением. Исследования показывают, что таким образом можно выгружать значительный объем данных в сети Wi-Fi, даже если пользователи мобильны. [20] [21] [ сроки? ] [22]
Однако разгрузка не всегда означает снижение потребления ресурсов (требуемой мощности системы) в сети оператора. При определенных условиях и из-за увеличения пиковости невыгруженного трафика (т. Е. Трафика, который в конечном итоге регулярно достигает сети оператора), количество сетевых ресурсов для обеспечения заданного уровня QoS увеличивается. [23] В этом контексте распределение периодов разгрузки оказывается основным параметром проектирования для развертывания эффективных стратегий разгрузки в сети операторов мобильной связи, что делает невыгруженный трафик менее жестким, следовательно, сокращая ресурсы, необходимые в сети оператора связи. оператор. [ сроки? ] . Еще одной проблемой является потребление энергии при разгрузке. [24]
Инициирование процедуры разгрузки
Существует три основных схемы инициирования: инициирование сканирования WLAN, инициирование пользователем и запуск с дистанционным управлением. При инициировании на основе сканирования WLAN пользовательское устройство периодически выполняет сканирование WLAN. При обнаружении известной или открытой сети Wi-Fi инициируется процедура разгрузки. В инициированном пользователем режиме пользователю предлагается выбрать, какая сетевая технология используется. Обычно это происходит один раз за сеанс доступа к сети. При дистанционно управляемом подходе сетевой сервер инициирует каждую процедуру разгрузки, запрашивая диспетчер соединений конкретного пользовательского устройства. Управляемый оператором - это подкласс удаленно управляемого подхода. При подходе, управляемом оператором, оператор отслеживает свою сетевую нагрузку и поведение пользователей. В случае предстоящей перегрузки сети оператор инициирует процедуру разгрузки.
ANDSF
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 (такими как Wi-Fi). Цель ANDSF - помочь пользовательским устройствам обнаруживать сети доступа в непосредственной близости от них и предоставлять правила (политики) для определения приоритетов и управления подключениями ко всем сетям. [ сроки? ]
АТСС
3GPP приступила к стандартизации функции управления, коммутации и разделения трафика доступа (ATSSS), чтобы устройства 5G могли использовать различные типы сетей доступа, включая Wi-Fi. Служба ATSSS использует протокол Multipath TCP , чтобы устройства 5G могли одновременно использовать разные сети доступа. Опыт использования Multipath TCP на iPhone показал, что возможность одновременного использования Wi-Fi и сотовой связи была ключевой для обеспечения бесперебойной передачи обслуживания. Первая версия спецификации ATSSS использует протокол преобразования 0-rtt, разработанный в IETF . Реализация прототипа этого сервиса была продемонстрирована в августе 2019 года.
Диспетчер подключений к операционной системе
Многие операционные системы предоставляют диспетчер подключений, который может автоматически переключаться на сеть Wi-Fi, если диспетчер подключений обнаруживает известную сеть Wi-Fi. Такую 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 определения наиболее эффективных сетевых соединений. К ним относятся выполнение DNS-запросов для известных имен через недавно активированные сетевые интерфейсы, отправка запросов на определенные серверы, ... Когда активированы и Wi-Fi, и сотовый интерфейс, смартфоны Android обычно предпочитают Wi-Fi, поскольку он обычно без измерений. Когда такой смартфон решает переключиться с одного интерфейса на другой, необходимо восстановить все активные TCP-соединения.
Многопутевый TCP решает эту проблему хэндовера чисто. С Multipath TCP соединения TCP могут использовать как интерфейс Wi-Fi, так и интерфейс сотовой связи во время передачи обслуживания. [26] Это означает, что текущие TCP-соединения не прерываются, когда смартфон решает переключиться с одной сети на другую. По состоянию на январь 2020 года Multipath TCP изначально поддерживается на iPhone, но менее часто 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 решить переместить установленные соединения Multipath TCP на другой интерфейс. Изначально эта функция использовалась для приложения Siri . Начиная с iOS12, любое приложение с поддержкой [Multipath TCP] может извлечь выгоду из этой функции. Начиная с iOS13, Apple Maps и Apple Music также могут быть выгружены из Wi-Fi в сотовую сеть и наоборот без каких-либо перерывов.
Оппортунистическая разгрузка
С увеличением доступности [ когда? ] сетей между устройствами (например, Bluetooth или WifiDirect) также существует возможность выгрузки устойчивых к задержкам данных на специальный сетевой уровень . В этом случае данные, допускающие задержку, отправляются только на подмножество приемников данных через сеть 3G, а остальная часть пересылается между устройствами на специальном уровне в многозвенной манере. В результате трафик в сотовой сети уменьшается или перемещается в сети между устройствами. [27] [ сроки? ] [28]
Смотрите также
- LTE в нелицензионном спектре
- Универсальная сеть доступа
Рекомендации
- ^ https://ieeexplore.ieee.org/document/8014290
- ↑ Перес Сара (11 февраля 2010 г.). «Рост трафика мобильной передачи данных: 40 эксабайт к 2014 году» . Читать Написать в веб-блоге . Архивировано из оригинального 29 августа 2011 года . Проверено 25 августа 2011 года .
- ^ "Бесшовная разгрузка Wi-Fi: возможность для бизнеса сегодня", официальный документ от Hetting Consulting ( выпуск Aptilo Networks )
- ^ Основные моменты прогноза Cisco на 2021 год [1]
- ^ Воин Padmasree, технический директор Cisco "Основной доклад в CTIA 2010"
- ^ Индекс Cisco Visual Networking: Обновление прогноза глобального трафика мобильных данных, 2009–2014 гг .; Cisco 2010
- ^ a b Шерцер Шимон «Фемтосота против Wi-Fi для разгрузки данных и внутреннего покрытия» [2] Архивировано 23 мая 2010 г. на Wayback Machine
- ^ Робб Хеншоу "Роль WiMAX в обеспечении сетей разгрузки данных Wi-Fi" [3]
- ^ Netsnapper
- ^ NokiaSiemensNetworks «Самоорганизующаяся сеть (SON), представляющая Nokia Siemens Networks SON Suite - эффективную перспективную платформу для SON» [4]
- ^ ABI Research «По прогнозам ABI Research, поставки точек доступа Wi-Fi к 2010 году превысят 70 миллионов» [5]. Архивировано 11 июля2011 г.на Wayback Machine.
- ^ «Более 12 миллионов клиентов AT&T и Starbucks получат бесплатный доступ к Wi-Fi для полноценной работы в магазине» . Att.com (пресс-релиз). Интеллектуальная собственность AT&T. 2008-02-11 . Проверено 5 июля 2014 .
AT&T Inc. (NYSE: T) и Starbucks (NASDAQ: SBUX) сегодня объявили о планах предоставления услуг AT&T Wi-FiSM в более чем 7000 офисов Starbucks по всей территории Соединенных Штатов.
- ^ X. Kang et. al `` Разгрузка мобильных данных через стороннюю точку доступа Wi-Fi: точка зрения оператора , в транзакциях IEEE по беспроводной связи, т. 13, вып. 10, стр. 5340-5351, октябрь 2014 г.
- ^ Дж. Чо и др., SMORE: Proc. Программно-конфигурируемая сетевая архитектура мобильной разгрузки . ACM SIGCOMM AllThingsCellular 2014
- ^ AY Ding, et al., Vision: Augmenting WiFi Offloading with an Open-source Collaborative Platform Proc. ACM MobiCom MCS 2015
- ^ Йоуни Корхонен и др. На пути к разгрузке управляемого сетью IP-трафика Журнал IEEE Communications, том 51, выпуск 3, стр.96-102 (2013)
- ^ 3GPP TR 43.902
- ^ 3GPP TS 23,402
- ^ 3GPP TS 23.234
- ^ Аруна Balasubramanian, Ratul Mahajan, Arun Venkataramani. Расширение мобильного 3G с помощью WiFi Proc. MobiSys 2010
- ^ Kyunghan Ли, Joohyun Ли Ен Yi, Injong Рии и песни Чонг. Разгрузка мобильных данных: сколько может дать WiFi? Proc. CONEXT 2010
- ^ Диматтео, Савио; Хуэй, Пан; Хан, Бо; Ли, Виктор ОК (2011). Разгрузка сотового трафика через сети Wi-Fi . IEEE 8-я Международная конференция по мобильным Adhoc и сенсорным системам (MASS) . п. 192. CiteSeerX 10.1.1.378.5023 . DOI : 10,1109 / MASS.2011.26 . ISBN 978-1-4577-1345-3.
- ^ А. Krendzel, М. Portolés, J. Mangues, Моделирование сетевого трафика в мобильных сетях осуществлении разгружая , в работе 14го ACM MSWIM-2011, ноябрь 2011, США
- ^ Аарон Йи Динг, Бо Хан и др. Включение энергосберегающей совместной выгрузки мобильных данных для смартфонов Proc. IEEE SECON 2013
- ^ 3GPP TS 23,402
- ^ Пааш, Кристоф; Деталь, Григорий; Дюшен, Фабьен; Райчиу, Костин; Бонавентура, Оливье (2012). Изучение передачи мобильной связи / WiFi с использованием многопутевого TCP . Семинар ACM SIGCOMM по сотовым сетям (Cellnet'12). п. 31. DOI : 10,1145 / 2342468,2342476 . ISBN 9781450314756.
- ↑ Патрик Байер, Франк Дюрр и Курт Ротермель. TOMP: Оппортунистическая разгрузка трафика с использованием прогнозов движения Proc. LCN 2012
- ^ Хан, Бо; Хуэй, Пан; Кумар, VS Анил; Marathe, Madhav V .; Шао, Цзяньхуа; Шринивасан, Аравинд (май 2012 г.). «Выгрузка мобильных данных через оппортунистические коммуникации и участие в общественной жизни». IEEE Transactions on Mobile Computing . 11 (5): 821. CiteSeerX 10.1.1.224.8056 . DOI : 10,1109 / TMC.2011.101 .
Внешние ссылки
- Глобальный саммит по разгрузке Wi-Fi