Сетевая архитектура LTE

Сетевая архитектура высокого уровня LTE состоит из следующих трех основных компонентов:

• Оборудование пользователя (UE).

• Развитая наземная сеть радиодоступа UMTS (E-UTRAN).

• Эволюционное пакетное ядро ​​(EPC).

Оборудование пользователя (UE).

Развитая наземная сеть радиодоступа UMTS (E-UTRAN).

Эволюционное пакетное ядро ​​(EPC).

Усовершенствованное пакетное ядро ​​связывается с сетями пакетной передачи данных во внешнем мире, такими как Интернет, частные корпоративные сети или мультимедийная IP-подсистема. Интерфейсы между различными частями системы обозначены как Uu, S1 и SGi, как показано ниже:

Пользовательское оборудование (UE)

Внутренняя архитектура пользовательского оборудования для LTE идентична архитектуре, используемой UMTS и GSM, которая фактически является мобильным оборудованием (ME). Мобильное оборудование состояло из следующих важных модулей:

• Мобильное завершение (MT) : это обрабатывает все функции связи.

• Терминальное оборудование (TE) : завершает потоки данных.

• Универсальная карта с интегральной микросхемой (UICC) : она также известна как SIM-карта для оборудования LTE. Он запускает приложение, известное как универсальный модуль идентификации абонента (USIM).

Мобильное завершение (MT) : это обрабатывает все функции связи.

Терминальное оборудование (TE) : завершает потоки данных.

Универсальная карта с интегральной микросхемой (UICC) : она также известна как SIM-карта для оборудования LTE. Он запускает приложение, известное как универсальный модуль идентификации абонента (USIM).

USIM хранит пользовательские данные, очень похожие на SIM-карту 3G. Здесь хранится информация о номере телефона пользователя, идентификаторе домашней сети, ключах безопасности и т. Д.

E-UTRAN (сеть доступа)

Архитектура развитой наземной сети радиодоступа UMTS (E-UTRAN) была проиллюстрирована ниже.

E-UTRAN осуществляет радиосвязь между мобильным устройством и развитым пакетным ядром и имеет только один компонент — развитые базовые станции, называемые eNodeB или eNB . Каждый eNB является базовой станцией, которая управляет мобильными телефонами в одной или нескольких сотах. Базовая станция, которая обменивается данными с мобильным устройством, называется его обслуживающим eNB.

LTE Mobile связывается только с одной базовой станцией и одной сотой за раз, и eNB поддерживает следующие две основные функции:

• EBN отправляет и принимает радиопередачи на все мобильные устройства, используя функции обработки аналогового и цифрового сигналов радиоинтерфейса LTE.

• ENB управляет работой на всех своих мобильных устройствах низкого уровня, отправляя им сигнальные сообщения, такие как команды передачи обслуживания.

EBN отправляет и принимает радиопередачи на все мобильные устройства, используя функции обработки аналогового и цифрового сигналов радиоинтерфейса LTE.

ENB управляет работой на всех своих мобильных устройствах низкого уровня, отправляя им сигнальные сообщения, такие как команды передачи обслуживания.

Каждый eBN соединяется с EPC посредством интерфейса S1, и он также может быть подключен к соседним базовым станциям через интерфейс X2, который в основном используется для сигнализации и пересылки пакетов во время передачи обслуживания.

Домашний eNB (HeNB) — это базовая станция, которая была приобретена пользователем для обеспечения покрытия фемтосот внутри дома. Домашний eNB принадлежит к закрытой группе абонентов (CSG) и может быть доступен только с мобильных телефонов с USIM, который также принадлежит к закрытой группе абонентов.

Evolved Packet Core (EPC) (Базовая сеть)

Архитектура Evolved Packet Core (EPC) была проиллюстрирована ниже. Есть еще несколько компонентов, которые не показаны на диаграмме для простоты. Эти компоненты похожи на Систему предупреждения о землетрясениях и цунами (ETWS), Регистр идентификации оборудования (EIR) и Функцию управления политиками и правил зарядки (PCRF).

Ниже приводится краткое описание каждого из компонентов, показанных в приведенной выше архитектуре:

• Компонент Домашний абонентский сервер (HSS) перенесен с UMTS и GSM и представляет собой центральную базу данных, которая содержит информацию обо всех абонентах оператора сети.

• Шлюз сети пакетной передачи данных (PDN) (P-GW) связывается с внешним миром, т.е. сети пакетной передачи данных PDN, использующие интерфейс SGi. Каждая сеть пакетной передачи данных идентифицируется именем точки доступа (APN). Шлюз PDN выполняет ту же роль, что и узел поддержки GPRS (GGSN) и обслуживающий узел поддержки GPRS (SGSN) с UMTS и GSM.

• Обслуживающий шлюз (S-GW) действует как маршрутизатор и передает данные между базовой станцией и шлюзом PDN.

• Объект управления мобильностью (MME) управляет работой мобильного уровня высокого уровня посредством сигнальных сообщений и домашнего абонентского сервера (HSS).

• Функция правил управления политиками и начисления платы (PCRF) — это компонент, который не показан на приведенной выше диаграмме, но он отвечает за принятие решений по управлению политикой, а также за управление функциями начисления платы на основе потоков в функции реализации управления политиками ( PCEF), который находится в P-GW.

Компонент Домашний абонентский сервер (HSS) перенесен с UMTS и GSM и представляет собой центральную базу данных, которая содержит информацию обо всех абонентах оператора сети.

Шлюз сети пакетной передачи данных (PDN) (P-GW) связывается с внешним миром, т.е. сети пакетной передачи данных PDN, использующие интерфейс SGi. Каждая сеть пакетной передачи данных идентифицируется именем точки доступа (APN). Шлюз PDN выполняет ту же роль, что и узел поддержки GPRS (GGSN) и обслуживающий узел поддержки GPRS (SGSN) с UMTS и GSM.

Обслуживающий шлюз (S-GW) действует как маршрутизатор и передает данные между базовой станцией и шлюзом PDN.

Объект управления мобильностью (MME) управляет работой мобильного уровня высокого уровня посредством сигнальных сообщений и домашнего абонентского сервера (HSS).

Функция правил управления политиками и начисления платы (PCRF) — это компонент, который не показан на приведенной выше диаграмме, но он отвечает за принятие решений по управлению политикой, а также за управление функциями начисления платы на основе потоков в функции реализации управления политиками ( PCEF), который находится в P-GW.

Интерфейс между обслуживающим и шлюзами PDN известен как S5 / S8. Это имеет две слегка отличающиеся реализации, а именно S5, если два устройства находятся в одной сети, и S8, если они находятся в разных сетях.

Функциональное разделение между E-UTRAN и EPC

Следующая диаграмма показывает функциональное разделение между E-UTRAN и EPC для сети LTE:

2G / 3G по сравнению с LTE

В следующей таблице сравниваются различные важные сетевые элементы и протоколы сигнализации, используемые в 2G / 3G и LTE.