Architettura di rete LTE
L'architettura di rete di alto livello di LTE è composta dai seguenti tre componenti principali:
L'attrezzatura utente (UE).
L'evoluzione della rete di accesso radio terrestre UMTS (E-UTRAN).
L'Evolved Packet Core (EPC).
Il packet core evoluto comunica con le reti di dati a pacchetto nel mondo esterno come Internet, le reti aziendali private o il sottosistema multimediale IP. Le interfacce tra le diverse parti del sistema sono indicate con Uu, S1 e SGi come mostrato di seguito:
L'equipaggiamento utente (UE)
L'architettura interna dell'apparecchiatura utente per LTE è identica a quella utilizzata da UMTS e GSM che in realtà è un'apparecchiatura mobile (ME). L'apparecchiatura mobile comprendeva i seguenti importanti moduli:
Mobile Termination (MT) : Gestisce tutte le funzioni di comunicazione.
Terminal Equipment (TE) : Questo termina i flussi di dati.
Universal Integrated Circuit Card (UICC): Questa è anche conosciuta come la carta SIM per le apparecchiature LTE. Esegue un'applicazione nota come Universal Subscriber Identity Module (USIM).
UN USIMmemorizza i dati specifici dell'utente in modo molto simile alla scheda SIM 3G. Conserva le informazioni sul numero di telefono dell'utente, l'identità della rete domestica e le chiavi di sicurezza, ecc.
L'E-UTRAN (La rete di accesso)
Di seguito è illustrata l'architettura dell'UMTS Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN) evoluta.
L'E-UTRAN gestisce le comunicazioni radio tra il mobile e il packet core evoluto e ha solo un componente, le stazioni base evolute, chiamato eNodeB o eNB. Ogni eNB è una stazione base che controlla i cellulari in una o più celle. La stazione base che sta comunicando con un cellulare è nota come eNB di servizio.
LTE Mobile comunica con una sola stazione base e una cella alla volta e ci sono le seguenti due funzioni principali supportate da eNB:
L'eBN invia e riceve trasmissioni radio a tutti i cellulari utilizzando le funzioni di elaborazione del segnale analogico e digitale dell'interfaccia aerea LTE.
L'eNB controlla il funzionamento a basso livello di tutti i suoi cellulari, inviando loro messaggi di segnalazione come comandi di handover.
Ogni eBN si collega all'EPC tramite l'interfaccia S1 e può anche essere collegata alle stazioni base vicine tramite l'interfaccia X2, utilizzata principalmente per la segnalazione e l'inoltro dei pacchetti durante la consegna.
Un eNB domestico (HeNB) è una stazione base che è stata acquistata da un utente per fornire una copertura femtocell all'interno della casa. Un eNB domestico appartiene a un gruppo di abbonati chiusi (CSG) ed è accessibile solo dai cellulari con USIM che appartiene anche al gruppo di abbonati chiusi.
The Evolved Packet Core (EPC) (La rete principale)
L'architettura di Evolved Packet Core (EPC) è stata illustrata di seguito. Ci sono pochi altri componenti che non sono stati mostrati nel diagramma per mantenerlo semplice. Questi componenti sono come il sistema di allarme terremoto e tsunami (ETWS), il registro di identità dell'attrezzatura (EIR) e la funzione delle regole di controllo e tariffazione (PCRF).
Di seguito è riportata una breve descrizione di ciascuno dei componenti mostrati nell'architettura sopra:
Il componente Home Subscriber Server (HSS) è stato trasferito da UMTS e GSM ed è un database centrale che contiene informazioni su tutti gli abbonati dell'operatore di rete.
Il gateway (P-GW) Packet Data Network (PDN) comunica con il mondo esterno, ad es. reti di dati a pacchetto PDN, utilizzando l'interfaccia SGi. Ogni rete di dati a pacchetto è identificata da un nome del punto di accesso (APN). Il gateway PDN ha lo stesso ruolo del nodo di supporto GPRS (GGSN) e del nodo di supporto GPRS di servizio (SGSN) con UMTS e GSM.
Il gateway di servizio (S-GW) funge da router e inoltra i dati tra la stazione base e il gateway PDN.
L'entità di gestione della mobilità (MME) controlla il funzionamento di alto livello del cellulare mediante messaggi di segnalazione e Home Subscriber Server (HSS).
La funzione di controllo delle politiche e regole di addebito (PCRF) è un componente che non è mostrato nel diagramma sopra ma è responsabile del processo decisionale di controllo delle politiche, nonché del controllo delle funzionalità di addebito basate sul flusso nella funzione di applicazione del controllo delle politiche ( PCEF), che risiede nel P-GW.
L'interfaccia tra i gateway di servizio e PDN è nota come S5 / S8. Questo ha due implementazioni leggermente diverse, vale a dire S5 se i due dispositivi si trovano nella stessa rete e S8 se si trovano in reti diverse.
Scissione funzionale tra E-UTRAN e EPC
Il diagramma seguente mostra la divisione funzionale tra E-UTRAN e EPC per una rete LTE:
2G / 3G contro LTE
La tabella seguente mette a confronto vari importanti elementi di rete e protocolli di segnalazione utilizzati in 2G / 3G e LTE.
| 2G / 3G | LTE |
|---|---|
| GERAN e UTRAN | E-UTRAN |
| SGSN / PDSN-FA | S-GW |
| GGSN / PDSN-HA | PDN-GW |
| HLR / AAA | HSS |
| VLR | MME |
| SS7-MAP / ANSI-41 / RADIUS | Diametro |
| DiameterGTPc-v0 e v1 | GTPc-v2 |
| MIP | PMIP |