Создание сети 4G LTE с поддержкой VoLTE

Краткое содержание

В статье рассматривается проблема включения голосовых вызовов и SMS в частной сети 4G LTE. Два года назад был описан метод запуска домашней базовой станции, обеспечивающей доступ к мобильному интернету. Однако у той первоначальной сети было значительное ограничение: попытка позвонить или отправить SMS немедленно прерывала соединение. Текущее руководство направлено на устранение этого недостатка и демонстрирует, как развернуть сеть, в которой эти функции работают корректно.

Техническое руководство охватывает основные принципы работы голосовых вызовов в сетях LTE. В нем объясняется переход от традиционной коммутируемой голосовой связи к технологии VoLTE (Voice over LTE). Для построения этой улучшенной сети в руководстве используется аппаратное обеспечение программно-определяемого радио (SDR) и программное обеспечение ядра сети Open5GS. В статье обещается глубокое погружение в технические детали, необходимые для совместной работы этих систем, что позволяет пользователям создать полнофункциональную сотовую среду дома.

Эволюция от сети с передачей данных к полноценным сотовым сетям

Создание частной сотовой сети часто начинается с обеспечения доступа к мобильному интернету. В предыдущем проекте основное внимание уделялось запуску базовой инфраструктуры 4G LTE. Хотя эта конфигурация успешно обеспечивала передачу данных, она не имела возможности обрабатывать традиционные сотовые коммуникации, такие как голос и текст. Это ограничение распространено в частных сетях на ранних стадиях, поскольку передача данных основывается на других протоколах, чем голосовые вызовы. Текущий проект знаменует собой значительное обновление, переход от простой интернет-точки доступа к комплексной системе связи.

Основная цель — заполнить этот пробел. Интегрируя возможности голосовой связи и SMS, сеть становится полноценной заменой коммерческим сотовым услугам. В руководстве подчеркивается, что для достижения этого требуется более глубокое понимание эволюционного ядра пакетной сети (EPC) и специфических технологий обработки голоса. Переход включает в себя настройку сети для поддержки IMS (IP-мультимедийной подсистемы), которая необходима для предоставления голосовых услуг в IP-сетях, таких как LTE.

Техническая архитектура: SDR и Open5GS 🛠️

Для построения этой расширенной сети требуется определенное аппаратное и программное обеспечение. В руководстве используется программно-определяемое радио (SDR) в качестве радиодоступной сети (RAN). SDR позволяет стандартным компьютерам обрабатывать радиосигналы, превращая аппаратное обеспечение в гибкую базовую станцию. Эта технология имеет решающее значение для создания воздушного интерфейса, который соединяет пользовательские устройства с ядром сети. Она обеспечивает универсальность, необходимую для реализации конкретных протоколов LTE, требуемых для голосовой связи и передачи данных.

На программной стороне в руководстве используется Open5GS. Это реализация с открытым исходным кодом для ядра сети 5G и LTE. Open5GS управляет основными функциями сотовой сети, включая:

• Аутентификацию и регистрацию устройств
• Назначение IP-адресов (через DHCP)
• Маршрутизацию трафика данных в интернет
• Подключение к IMS для голосовых вызовов

Комбинируя аппаратное обеспечение SDR с программным стеком Open5GS, пользователи могут создать полную, автономную сотовую среду, которая имитирует сети коммерческих операторов в меньшем масштабе.

Понимание механики VoLTE

Центральное внимание в статье уделяется объяснению того, как на самом деле работают голосовые вызовы в сетях LTE. В отличие от старых сетей 2G или 3G, которые использовали выделенные схемы для голоса, LTE является полностью IP-сетью, разработанной в первую очередь для данных. Для совершения голосовых вызовов операторы используют технологию VoLTE. Этот процесс инкапсулирует голосовые данные в IP-пакеты, похожие на то, как работает веб-браузинг, и передает их через LTE-соединение для передачи данных. Этот метод позволяет добиться более высокого качества голосовых вызовов и возможности одновременного использования данных и голоса (если это поддерживается устройством).

Руководство разбирает шаги, необходимые для включения этой функциональности в частной конфигурации. Это включает настройку ядра сети для маршрутизации голосового трафика на сервер IMS (IP-мультимедийной подсистемы). IMS обрабатывает сигнализацию и управление сессиями для вызовов VoLTE. Без этой конкретной конфигурации сеть может передавать данные, но не может инициировать или принимать голосовые вызовы. В статье приводятся необходимые сведения для преодоления этого технического разрыва, обеспечивая поддержку сети полного спектра функций мобильной связи.

Реализация и развертывание

Руководство служит практическим пособием по развертыванию этих расширенных функций. Оно выходит за рамки теории и предоставляет конкретные шаги для выполнения пользователями. Процесс включает настройку ядра Open5GS, подключение аппаратного обеспечения SDR и настройку необходимых сетевых параметров для поддержки VoLTE и SMS. В статье указывается, что, хотя техническая сложность выше, чем у стандартной настройки Wi-Fi, результатом является надежная и частная сотовая сеть.

Следуя инструкциям, пользователи смогут воссоздать полнофункциональную среду мобильной сети. Это включает в себя возможность подключения смартфонов, отправки текстовых сообщений и совершения голосовых вызовов без использования инфраструктуры коммерческого оператора. В руководстве делается вывод, что устранение «упущения» предыдущей сети с передачей данных приводит к созданию полного решения для энтузиастов и профессионалов, стремящихся изучить сотовые технологии.