Home Node B Subsystem
HNS je kompletní 3G femtobuňkový rámec zahrnující Home Node B, HNB Gateway a Security Gateway pro zajištění zabezpečeného, spravovaného pokrytí malými buňkami integrovaného s jádrem sítě UMTS.
Popis
Home Node B Subsystem (HNS) je standardizovaná architektura 3GPP zavedená pro podporu rozsáhlého nasazení femtobuněk, známých jako Home Node B (HNB). Jedná se o podsystém UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network). Primárním účelem HNS je prezentovat standardní rozhraní Iu (Iu-cs a Iu-ps) směrem k jádru sítě (MSC a SGSN), díky čemuž agregace potenciálně milionů HNB vypadá jako jediný, tradiční Radio Network Controller (RNC). Tato abstrakce umožňuje stávajícím prvkům jádra sítě fungovat bez úprav a zacházet s provozem z femtobuněk stejně jako s provozem z makrobuněk.
Architektura HNS se skládá ze tří klíčových logických uzlů. Home Node B (HNB) je femtobuňkový přístupový bod nasazený v prostorách zákazníka. Obsahuje funkce Node B (fyzická vrstva, MAC atd.) a podmnožinu funkcí RNC pro řízení rádiových zdrojů připojených UE. HNB se připojuje k síti operátora přes širokopásmovou IP páteřní síť (např. DSL, kabel). Security Gateway (SeGW) je prvním kontaktním bodem v síti operátora; navazuje vzájemně autentizované IPsec tunely s HNB a zabezpečuje veškerý následný provoz. HNB Gateway (HNB-GW) je centrální uzel pro agregaci a řízení. Ukončuje zabezpečené tunely od více HNB (přes rozhraní Iuh), provádí autentizaci a registraci HNB pomocí protokolu HNBAP, agreguje provoz v uživatelské rovině a prezentuje standardizované rozhraní Iu směrem k jádru sítě.
Princip fungování: Když je HNB zapnuta, objeví SeGW a naváže zabezpečený IPsec tunel. Prostřednictvím tohoto tunelu iniciuje procedury HNBAP s HNB-GW, aby se zaregistrovala, a poskytne svou identitu a polohu. HNB-GW autentizuje HNB vůči jádru sítě a HSS. Po registraci může HNB obsluhovat UE. Když se UE připojí, signalizační a uživatelský provoz z UE prochází zabezpečeným tunelem k HNB-GW. HNB-GW přeposílá signalizaci Iu k MSC/SGSN a přepíná data uživatelské roviny k příslušné bráně jádra sítě (MGW/GGSN). HNB-GW také zajišťuje kritické funkce, jako je paging, koordinaci předávání hovorů mezi HNB a makro sítí a řízení přístupu pro Closed Subscriber Group (CSG).
K čemu slouží
HNS byla vytvořena za účelem ekonomického a škálovatelného řešení naléhavého problému špatného vnitřního pokrytí a kapacity mobilní sítě. Tradiční sítě makrobuněk mají potíže s pronikáním do budov, což vede k přerušeným hovorům a nízkým datovým rychlostem uvnitř. Výstavba dalších makrobuněk je drahá a pro hluboké vnitřní pokrytí neefektivní. Koncept HNS využil rozšíření domácího širokopásmového připojení k nasazení nízkopříkonových přístupových bodů (femtobuněk) v prostorech zákazníka.
Předchozí přístupy, jako jsou pikobuňky nebo systémy s distribuovanými anténami, vyžadovaly drahou infrastrukturu spravovanou operátorem a získávání lokalit. Architektura HNS tento problém vyřešila definicí zabezpečeného, samoinstalačního modelu nasazovaného zákazníkem. Mezi klíčové problémy, které řešila, patřily: Zabezpečení – zajištění, že nedůvěryhodné zařízení na veřejném internetu nemůže ohrozit jádro sítě operátora (řešeno pomocí SeGW a IPsec). Škálovatelnost – správa milionů uzlů vyžadovala agregační architekturu založenou na bráně (HNB-GW), aby nedocházelo k přetížení prvků jádra sítě. Rušení – HNB-GW poskytuje centralizované řízení pro konfiguraci rádiových parametrů HNB, čímž minimalizuje rušení s makrovrstvou. Motivace byla komerční: zlepšit spokojenost zákazníků, snížit odchod zákazníků, odlehčit provoz z makro sítě a vytvořit nové služby pro domácnosti a malé firmy, a to vše pomocí standardizované architektury umožňující interoperabilitu mezi více dodavateli.
Klíčové vlastnosti
- Poskytuje standardizované rozhraní Iu ke stávajícímu jádru sítě UMTS (MSC, SGSN)
- Centralizuje řízení a agregaci milionů HNB prostřednictvím HNB Gateway (HNB-GW)
- Zajišťuje zabezpečení end-to-end pomocí IPsec tunelů ukončených na Security Gateway (SeGW)
- Podporuje Closed Subscriber Group (CSG) pro řízení přístupu s omezením
- Umožňuje konfiguraci a řízení rádiových zdrojů HNB pod kontrolou sítě
- Umožňuje mobilitu (předávání hovorů) mezi HNB a makro sítí UTRAN
Související pojmy
Definující specifikace
- TS 28.671 (Rel-19) — HNS Network Resource Model Requirements
- TS 28.672 (Rel-19) — HNS NRM IRP Information Service
- TS 28.673 (Rel-19) — HNS NRM IRP Solution Set Definitions
- TS 32.572 (Rel-19) — HNB/HeNB Type 2 Interface Concepts & Requirements
- TS 32.771 (Rel-11) — HNS Network Resource Model IRP Requirements
- TS 32.772 (Rel-11) — HNS Network Resource Model (NRM) IRP
- TS 32.773 (Rel-9) — HNS NRM IRP CORBA Solution Set
📖 Anglický originál a plná specifikace: HNS na 3GPP Explorer
