Jak działa routing w sieciach komórkowych?

Wydaje się, że dostęp do internetu w smartfonie jest natychmiastowy, jednak za otwarciem strony, wysłaniem wiadomości lub uruchomieniem filmu stoi rozbudowany system przesyłania danych. Wiele osób zainteresowanych nowymi technologiami zadaje sobie pytanie, jak działa routing w sieciach komórkowych? W największym uproszczeniu polega to na wyborze drogi, jaką pakiety danych pokonują między urządzeniem mobilnym, infrastrukturą operatora a serwerem docelowym. Trasa może zmieniać się zależnie od lokalizacji użytkownika, obciążenia sieci, rodzaju usługi oraz technologii dostępowej.

Routing sieci komórkowej od telefonu do internetu

Po nawiązaniu połączenia smartfon komunikuje się ze stacją bazową obsługującą dany obszar. Urządzenie nie wysyła danych bezpośrednio do serwera strony internetowej. Najpierw ruch trafia do sieci radiowej operatora, a następnie do jego sieci szkieletowej.

Routing sieci komórkowej obejmuje kilka etapów:

• przesłanie pakietów ze smartfona do stacji bazowej,
• przekazanie ruchu do rdzenia sieci operatora,
• rozpoznanie sesji użytkownika i przypisanego adresu IP,
• wybór bramy prowadzącej do internetu lub usługi prywatnej,
• skierowanie pakietów do sieci docelowej.

Jak działa routing LTE i 5G w rdzeniu sieci?

Aby wyjaśnić, jak działa routing LTE i 5G, trzeba rozdzielić warstwę radiową od rdzenia sieci. W LTE przesyłaniem danych zarządza architektura EPC, czyli Evolved Packet Core. Ruch użytkownika przechodzi między innymi przez bramy odpowiedzialne za obsługę sesji i połączenie z zewnętrznymi sieciami.

W 5G funkcje sieciowe są bardziej rozproszone i częściej działają jako elementy oprogramowania uruchamiane w środowisku chmurowym. Routing 5G może kierować ruch do centrum danych albo do infrastruktury brzegowej zlokalizowanej bliżej użytkownika. Skrócenie trasy pakietów ma znaczenie między innymi dla transmisji na żywo, gier online, automatyki przemysłowej i komunikacji pojazdów.

Sieć może również rozdzielać ruch według rodzaju usługi. Innej obsługi potrzebuje rozmowa głosowa, innej pobieranie pliku, a jeszcze innej transmisja wymagająca bardzo małych opóźnień.

Routing pakietów w sieci mobilnej podczas zmiany lokalizacji

Routing pakietów w sieci mobilnej musi działać także wtedy, gdy użytkownik się przemieszcza. Telefon może przełączać się między stacjami bazowymi bez przerywania aktywnej sesji. Proces ten nazywa się handoverem.

Podczas przełączenia sieć aktualizuje informacje o położeniu urządzenia i kieruje ruch do nowej stacji. W pewnych sytuacjach pakiety są chwilowo przekazywane przez dodatkowy element infrastruktury. Może to prowadzić do krótkiego wzrostu opóźnienia, szczególnie w czasie szybkiego przemieszczania się, przeciążenia sieci lub przejścia między różnymi technologiami.

Wpływ routingu na ping i stabilność połączenia

Wpływ routingu na ping wynika przede wszystkim z długości trasy oraz liczby urządzeń pośredniczących. Im dalej znajdują się brama operatora i serwer docelowy, tym więcej czasu potrzebuje pakiet na dotarcie do celu i powrót.

Na opóźnienia oddziałują także:

• obciążenie stacji bazowej,
• jakość sygnału radiowego,
• liczba routerów na trasie,
• lokalizacja bramy internetowej operatora,
• sposób wymiany ruchu między operatorami,
• wykorzystanie VPN, roamingu lub translacji adresów.

Dobry zasięg nie zawsze oznacza niski ping. Użytkownik może znajdować się blisko stacji bazowej, lecz jego ruch zostanie skierowany do odległego węzła sieci szkieletowej.

Jak działa routing w sieciach komórkowych? Wybór trasy w praktyce

O tym, jak działa routing w sieciach komórkowych, decyduje połączenie mechanizmów radiowych, adresacji IP, tablic routingu i zasad ustalonych przez operatora. Sieć identyfikuje sesję użytkownika, wybiera odpowiednią bramę, a następnie przekazuje pakiety do internetu, chmury lub prywatnej infrastruktury firmowej.

W LTE trasa jest zwykle silniej związana z centralnymi elementami rdzenia sieci. W 5G możliwe jest bardziej elastyczne kierowanie ruchu i umieszczanie usług bliżej odbiorcy. Ostateczna jakość połączenia zależy jednak nie tylko od standardu sieci, lecz także od konfiguracji operatora, obciążenia infrastruktury oraz lokalizacji serwera, z którym łączy się użytkownik.