Rețeaua LTE constă din două componente esențiale: rețeaua de acces radio E-UTRAN și rețeaua de bază SAE (System Architecture Evolution) sau EPC (Evolved Packet Core Network). (Figura 1)
Figura 1. Arhitectura rețelei LTE
Principala realizare a acestei arhitecturi, comparativ cu generațiile anterioare, constă în întârzierile mai mici în transmiterea atât a datelor utilizatorilor, cât și a informațiilor de control datorate trecerii prin mai puține elemente intermediare.
Schimbul de date în rețeaua EPC are loc numai pe protocolul IP cu comutarea pachetelor, ceea ce distinge în mod semnificativ rețeaua LTE de rețelele generațiilor anterioare, care au folosit comutarea canalelor între elementele individuale. Această rețea include elemente responsabile pentru gestionarea, rutarea, comutarea și stocarea diverselor date, care vor fi discutate mai detaliat mai jos.
Rețeaua E-UTRAN formată din stații de bază (eNodeB) preia funcțiile interfeței radio și acționează ca o punte între terminalele utilizatorilor (UE) și rețeaua EPC. Caracteristica principală care distinge rețeaua LTE de rețelele altor generații este aceea că stațiile de bază eNodeB pot schimba informații între ele prin intermediul protocolului X2 și pot efectua funcții de gestionare. Spre deosebire de standardul GSM, în care stația de bază subsistemul BSS este format din BTS BSC și stațiile de bază de emisie-recepție de bază în rețeaua LTE în transmițător eNodeB și controler de funcții un membru unit.
În rețeaua LTE există două tipuri de trafic: transfer de date de utilizator (UP-User Plane) și informații de semnalizare (CP-Control Plane). În figura 1, ele sunt indicate prin linii punctate și, respectiv, punctate.
Atribuirea elementelor rețelei de bază
EnodeB LTE efectuează următoarele funcții:
- Managementul resurselor radio (RRM-Radio Resource Management): distribuția canalelor radio, alocarea dinamică a resurselor în direcții ascendente și descendente - așa-numitele resurse de dispecerizare (programare).
- Selectarea unității de gestionare a mobilității (MME) atunci când terminalul de utilizator este conectat la rețea, în absența acelor informații despre conexiunea trecută.
- Măsurarea și compilarea rapoartelor adecvate pentru gestionarea mobilității și dispecerizarea.
- Rutarea în planul utilizatorului a pachetelor de date către gateway-ul de servire (S-GW).
- Dispecerizarea și transmiterea informațiilor de apel și difuzare primite de la unitatea de management al mobilității (MME).
- Dispecerizarea și transmiterea mesajelor PWS (System Warning System) primite de la unitatea de management al mobilității (MME).
- Comprimați anteturile pachetelor IP, criptați fluxul de date de utilizator.
MME (Entitatea de management al mobilității)
Acesta este elementul principal de control al rețelei LTE. Efectuează numai funcții de control și nu funcționează cu datele utilizatorului. Are o conexiune directă cu UE prin protocolul de semnalizare în afara stratului de acces (NAS-Non Access Stratum).
- semnalizare între rețeaua EPC și UE.
- semnalizarea în cazul în care efectuează transferul între diferite rețele.
- selecția P-GW și S-GW
- alegerea SGSN în cazul predării într-o rețea 2G sau 3G
- roaming
- interceptarea legală a sistemului de alarmă
- Autentificare: când se înregistrează UE într-o rețea, MME compară numărul său de înregistrare permanent cu numărul localizat în baza de date HSS (Home Subscription Server) pentru a verifica autenticitatea acestuia.
- gestionarea canalelor pe interfețe cu alte elemente de rețea
S-GW (Gateway de servire):
Acesta este proiectat pentru procesarea și rutarea datelor de pachete care provin de la / către subsistemul stațiilor de bază. rute SGW și transmite mai departe pachetele cu date de utilizator în același timp, în calitate de management al mobilității nod (mobilitate ancora) pentru date de utilizator atunci când transfer între stațiile de bază (eNodeB), precum și un nod de management al mobilității între rețeaua LTE și rețelele cu alte tehnologii 3GPP . Atunci când UE este liberă și nu este ocupată de un apel, S-GW conectează canalul de date descendent (DownLink-DL) și paginarea dacă este necesar pentru transferul datelor DL în direcția UE. Administrează și stochează state UE (de exemplu, cerințele privind lățimea de bandă pentru serviciile IP, informații interne privind rutarea rețelelor). De asemenea, furnizează o copie a datelor utilizatorului în interceptarea legală.
S-GW este responsabil pentru următoarele funcții:
- Selectarea punctului de ancorare al locației locale (ancora mobilității locale) în timpul predării.
- Tamponarea pachetelor de date downlink destinate pentru UE în modul inactiv și inițializarea procedurii de solicitare de serviciu.
- Interceptarea autorizate a informațiilor despre utilizatori.
- Rutarea și redirecționarea pachetelor de date.
- trimite diverse evenimente către PCRF (începutul conexiunii, terminarea conexiunii)
- Formarea conturilor de utilizator și identificatorul clasei de calitate a serviciului pentru încărcare.
- Tarifarea abonaților.
PGW (Gateway Network Data Packet):
Gateway-ul de pachete oferă o conexiune de la UE la rețelele externe de pachete de date, fiind punctul de intrare și ieșire pentru UE. UE poate conecta simultan la mai mult de un P-GW pentru a se conecta la mai multe rețele. PGW execută funcții de protecție, filtrarea pachetelor pentru fiecare utilizator, suport pentru facturare, interceptare legalizată și sortare pachete. Un alt rol important pentru P-GW este să fie un nod de management al mobilității între tehnologiile 3GPP și non-3GPP, cum ar fi WiMAX și 3GPP2 (CDMA 1X și EvDO).
P-GW oferă următoarele funcții:
PCRF (funcția de politică și reguli de încărcare):
Funcția de politică poate fi, de asemenea, împărțită în două funcții: controlul controlului și controlul calității. Sub controlul gateway-ului (controlul gatului) se înțelege oportunitatea și infailibilitatea determinării unor astfel de evenimente, cum ar fi începutul furnizării, modificarea parametrilor, finalizarea furnizării serviciului și altele asemenea. Gestionarea calității include monitorizarea continuă și menținerea caracteristicilor de calitate a serviciului (QoS) specificate de parametrii abonatului, nu numai pentru conexiunile vocale, ci și pentru sesiunile de lot.
Funcția de încărcare (control obligatoriu al taxării) asigură în mod obligatoriu încărcarea on-line, adică Abonatul și operatorul pot monitoriza starea contului în timp real. PCRF ar trebui să sprijine mai multe modele de taxare: volumul furnizat de servicii, timpul petrecut în serviciu, serviciul și modelele combinate.
PCRF trebuie să îndeplinească funcțiile de mai sus, chiar dacă abonatul este în afara rețelei operatorului.
HSS (Server de abonați la domiciliu):
HSS este o bază de date vastă și este concepută pentru a stoca date despre abonați. HSS înlocuiește de fapt setul de registre (VLR, HLR, AUC, EIR) care au fost utilizate în rețelele 2G și 3G.
HSS servește la stocarea următoarelor informații:
Generează datele necesare implementării criptării, autentificării și așa mai departe.
O rețea LTE poate include una sau mai multe HSS-uri. Numărul de HSS depinde de structura geografică a rețelei și de numărul de abonați.