Выгрузка мобильных данных - Mobile data offloading - Wikipedia

Выгрузка мобильных данных это использование дополнительных сетевых технологий для доставки данных, изначально предназначенных для сотовых сетей. Разгрузка уменьшает объем данных, передаваемых по сотовым диапазонам, 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. Основные дополнительные сетевые технологии, используемые для разгрузки мобильных данных: Вай фай, фемтосота и Интегрированное мобильное вещание. Предсказано[кем? ] что разгрузка мобильных данных станет новым отраслевым сегментом из-за всплеска трафика мобильных данных.[2][временное ограничение? ]

Рост количества мобильных данных

Растущая потребность в решениях для разгрузки вызвана резким ростом трафика данных в Интернете, особенно растущей части трафика, проходящего через мобильные сети. Это было включено смартфон устройства, обладающие Вай фай возможности вместе с большими экранами и различными Интернет-приложениями, от браузеров до приложений для потоковой передачи видео и аудио. Помимо смартфонов, ноутбуки с возможностями доступа 3G также считаются основным источником трафика мобильных данных. Кроме того, строительство Wi-Fi обычно обходится дешевле, чем сотовые сети.[3] Было подсчитано, что общая Интернет-трафик превысит 235,7 эксабайт в месяц в 2021 году по сравнению с 73,1 эксабайт в месяц в 2016 году.[4] Ожидается, что ежегодные темпы роста в 50% сохранятся, и они не будут способствовать постепенному увеличению выручки.[5][6][временное ограничение? ]

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 на разгрузку 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 возможности планирования сети 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, так и Фон в качестве яркого примера, а также путем объединения операторов сетей Wi-Fi.[12][временное ограничение? ]

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 сотовыми сетями и сетями Wi-Fi, конкурирующие решения могут быть классифицированы 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 нужно 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] 3GPP на базе Enhanced Generic Access Network ()[17] архитектура применяется тесная связь поскольку он определяет перенаправление сигналов сотовой сети через сети доступа Wi-Fi. Wi-Fi считается сетью радиодоступа WLAN (RAN), не относящейся к 3GPP.[18] 3GPP также указал альтернативу слабо связанный решение для Wi-Fi. Такой подход называется Interworking Wireless LAN (IWLAN).[19] Архитектура, и это 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.[временное ограничение? ]

Самый простой способ передать данные в сети Wi-Fi - это иметь прямое подключение к общедоступному Интернету. Этот нет связи альтернатива 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 на практике две сети полностью разделены, и выбор сети выполняется клиентским приложением. Исследования показывают, что значительный объем данных может быть выгружен таким образом в сети Wi-Fi, даже когда пользователи мобильны.[20][21][временное ограничение? ] [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.[временное ограничение? ]. Еще одной проблемой является потребление энергии при разгрузке.[24]

Инициирование процедуры разгрузки

Существует три основных схемы инициации: 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 предстоящего перегрузка сети, оператор инициирует процедуру разгрузки.

ANDSF

Доступ к функции обнаружения и выбора сети (ANDSF) - это наиболее полный подход 3GPP на сегодняшний день[25] для управления разгрузкой между сетями доступа 3GPP и не-3GPP (такими как Wi-Fi). Цель ANDSF состоит в том, чтобы помочь пользовательским устройствам обнаруживать сети доступа в их непосредственной близости и предоставлять правила (политики) для определения приоритетов и управления подключениями ко всем сетям.[временное ограничение? ]

АТСС

3GPP начала стандартизацию функции управления, коммутации и разделения трафика доступа (ATSSS), чтобы устройства 5G могли использовать различные типы сетей доступа, включая Wi-Fi. Служба ATSSS использует Многопутевый TCP протокол, позволяющий устройствам 5G одновременно использовать разные сети доступа. Опыт использования Многопутевый TCP на iPhone показала, 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 разработан в рамках IETF. А реализация прототипа этой услуги 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 Многопутевый TCP, TCP-соединения 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 г. Многопутевый 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 упадет ниже заданного порога, Wi-Fi Assist может решить переместить установленную Многопутевый TCP подключения к другому интерфейсу. Изначально эта функция использовалась для Siri заявление. Начиная с iOS12, любое приложение с поддержкой [Multipath TCP] может воспользоваться этой функцией. 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) существует также возможность выгрузки устойчивых к задержкам данных в для этого случая сетевой уровень. В этом случае данные, допускающие задержку, отправляются только на подмножество приемников данных через сеть 3G, а остальные пересылаются между устройствами в сети. для этого случая В результате трафик в сотовой сети уменьшается или перемещается в сети между устройствами.[27][временное ограничение? ][28]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ https://ieeexplore.ieee.org/document/8014290
  2. ^ Перес Сара (11 февраля 2010 г.). «Рост трафика мобильных данных: 40 эксабайт к 2014 году». Читать Написать в веб-блоге. Архивировано из оригинал 29 августа 2011 г.. Получено 25 августа, 2011.
  3. ^ «Бесшовная разгрузка Wi-Fi: возможность для бизнеса сегодня», - официальный документ от Hetting Consulting (Aptilo Networks релиз )
  4. ^ Основные моменты прогноза Cisco на 2021 год[1]
  5. ^ Воин Падмасри, технический директор Cisco, «Основной доклад на CTIA 2010»
  6. ^ Индекс Cisco Visual Networking Index: обновленный прогноз глобального трафика мобильных данных, 2009–2014 гг .; Cisco 2010
  7. ^ а б Шерцер Шимон «Фемтосота против Wi-Fi для разгрузки данных и покрытия внутри помещений» [2] В архиве 2010-05-23 на Wayback Machine
  8. ^ Робб Хеншоу "Роль WiMAX в обеспечении сетей разгрузки данных Wi-Fi"[3]
  9. ^ Netsnapper
  10. ^ NokiaSiemensNetworks «Самоорганизующаяся сеть (SON), представляющая Nokia Siemens Networks SON Suite - эффективную перспективную платформу для SON» [4]
  11. ^ ABI Research «По прогнозам ABI Research, к 2010 году поставки точек доступа Wi-Fi превысят 70 миллионов» [5] В архиве 2011-07-11 на Wayback Machine
  12. ^ «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. Получено 2014-07-05. AT&T Inc. (NYSE: T) и Starbucks (NASDAQ: SBUX) сегодня объявили о планах по предоставлению услуг AT&T Wi-FiSM в более чем 7000 офисов Starbucks по всей территории Соединенных Штатов.
  13. ^ X. Kang et. аль 'Выгрузка мобильных данных через стороннюю точку доступа Wi-Fi: взгляд оператора, в IEEE Transactions on Wireless Communications, vol. 13, нет. 10, pp. 5340-5351, октябрь 2014 г.
  14. ^ Дж. Чо и др., SMORE: Программно-определяемая сетевая архитектура мобильной разгрузки Proc. ACM SIGCOMM AllThingsCellular 2014
  15. ^ A. Y. Ding и др., Видение: расширение разгрузки WiFi с помощью платформы для совместной работы с открытым исходным кодом Proc. ACM MobiCom MCS 2015
  16. ^ Йоуни Корхонен и др. На пути к разгрузке контролируемого сетью IP-трафика Журнал IEEE Communications, том 51, выпуск 3, стр.96 - 102 (2013)
  17. ^ 3GPP TR 43.902
  18. ^ 3GPP TS 23.402
  19. ^ 3GPP TS 23.234
  20. ^ Аруна Баласубраманян, Ратул Махаджан, Арун Венкатарамани. Расширение мобильного 3G с помощью Wi-Fi Proc. MobiSys 2010
  21. ^ Кёнхан Ли, Джухён Ли, Юнг И, Инджонг Ри и Сон Чонг. Разгрузка мобильных данных: сколько может дать WiFi? Proc. CoNEXT 2010
  22. ^ Диматтео, Савио; Хуэй, Пан; Хан, Бо; Ли, Виктор О.К. (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. Дои:10.1109 / MASS.2011.26. ISBN  978-1-4577-1345-3.
  23. ^ А. Крендзель, М. Портолес, Ж. Манг, Моделирование сетевого трафика в мобильных сетях с использованием разгрузки, в материалах 14-й ACM MSWIM-2011, ноябрь 2011, США
  24. ^ Аарон Йи Динг, Бо Хан и др. Обеспечение энергосберегающей совместной выгрузки мобильных данных для смартфонов Proc. IEEE SECON 2013
  25. ^ 3GPP TS 23.402
  26. ^ Пааш, Кристоф; Деталь, Григорий; Дюшен, Фабьен; Райчиу, Костин; Бонавентура, Оливье (2012). Изучение передачи мобильного / WiFi с помощью многопутевого TCP. Семинар ACM SIGCOMM по сотовым сетям (Cellnet'12). п. 31. Дои:10.1145/2342468.2342476. ISBN  9781450314756.
  27. ^ Патрик Байер, Франк Дюрр и Курт Ротермель. TOMP: оппортунистическая разгрузка трафика с использованием прогнозов движения Proc. LCN 2012
  28. ^ Хан, Бо; Хуэй, Пан; Кумар, В. Анил; Marathe, Madhav V .; Шао, Цзяньхуа; Шринивасан, Аравинд (май 2012 г.). «Разгрузка мобильных данных через оппортунистические коммуникации и участие в общественной жизни». IEEE Transactions по мобильным вычислениям. 11 (5): 821. CiteSeerX  10.1.1.224.8056. Дои:10.1109 / TMC.2011.101.

внешняя ссылка