LTEネットワークアーキテクチャ

LTEの高レベルネットワークアーキテクチャは、次の3つの主要コンポーネントで構成されています。

  • ユーザー機器(UE)。

  • 進化したUMTS地上無線アクセスネットワーク(E-UTRAN)。

  • Evolved Packet Core(EPC)。

進化したパケットコアは、インターネット、プライベート企業ネットワーク、IPマルチメディアサブシステムなどの外部のパケットデータネットワークと通信します。システムのさまざまな部分の間のインターフェースは、以下に示すようにUu、S1、およびSGiで示されます。

ユーザー機器(UE)

LTEのユーザー機器の内部アーキテクチャは、実際にはモバイル機器(ME)であるUMTSおよびGSMで使用されているものと同じです。次の重要なモジュールで構成されるモバイル機器:

  • Mobile Termination (MT) :これはすべての通信機能を処理します。

  • Terminal Equipment (TE) :これにより、データストリームが終了します。

  • Universal Integrated Circuit Card (UICC):これは、LTE機器用のSIMカードとも呼ばれます。これは、ユニバーサルサブスクライバーIDモジュール(USIM)と呼ばれるアプリケーションを実行します。

A USIM3GSIMカードと非常によく似たユーザー固有のデータを保存します。これにより、ユーザーの電話番号、ホームネットワークID、セキュリティキーなどに関する情報が保持されます。

E-UTRAN(アクセスネットワーク)

進化したUMTS地上無線アクセスネットワーク(E-UTRAN)のアーキテクチャを以下に示します。

E-UTRANは、モバイルと進化したパケットコア間の無線通信を処理し、進化した基地局と呼ばれる1つのコンポーネントのみを備えています。 eNodeB または eNB。各eNBは、1つ以上のセル内のモバイルを制御する基地局です。モバイルと通信している基地局は、そのサービングeNBとして知られています。

LTE Mobileは、一度に1つのベースステーションと1つのセルとのみ通信し、eNBでサポートされる主な機能は次の2つです。

  • eBNは、LTEエアインターフェイスのアナログおよびデジタル信号処理機能を使用して、すべての携帯電話との間で無線送信を送受信します。

  • eNBは、ハンドオーバーコマンドなどのシグナリングメッセージを送信することにより、すべてのモバイルの低レベルの動作を制御します。

各eBNはS1インターフェイスを介してEPCに接続し、X2インターフェイスを介して近くの基地局に接続することもできます。X2インターフェイスは主にハンドオーバー中のシグナリングとパケット転送に使用されます。

ホームeNB(HeNB)は、家庭内でフェムトセルカバレッジを提供するためにユーザーが購入した基地局です。ホームeNBはクローズドサブスクライバーグループ(CSG)に属しており、クローズドサブスクライバーグループにも属しているUSIMを備えたモバイルからのみアクセスできます。

Evolved Packet Core(EPC)(コアネットワーク)

Evolved Packet Core(EPC)のアーキテクチャを以下に示します。単純にするために、図に示されていないコンポーネントが他にもいくつかあります。これらのコンポーネントは、地震津波警報システム(ETWS)、機器IDレジスター(EIR)、ポリシー制御および課金ルール機能(PCRF)のようなものです。

以下は、上記のアーキテクチャに示されている各コンポーネントの簡単な説明です。

  • ホームサブスクライバーサーバー(HSS)コンポーネントは、UMTSおよびGSMから引き継がれ、すべてのネットワークオペレーターのサブスクライバーに関する情報を含む中央データベースです。

  • パケットデータネットワーク(PDN)ゲートウェイ(P-GW)は、外部と通信します。SGiインターフェースを使用したパケットデータネットワークPDN。各パケットデータネットワークは、アクセスポイント名(APN)によって識別されます。PDNゲートウェイは、GPRSサポートノード(GGSN)およびUMTSおよびGSMを備えたサービングGPRSサポートノード(SGSN)と同じ役割を果たします。

  • サービングゲートウェイ(S-GW)はルーターとして機能し、基地局とPDNゲートウェイの間でデータを転送します。

  • モビリティ管理エンティティ(MME)は、シグナリングメッセージとホームサブスクライバーサーバー(HSS)を使用して、モバイルの高レベルの動作を制御します。

  • ポリシー制御および課金ルール機能(PCRF)は、上の図には示されていないコンポーネントですが、ポリシー制御の意思決定、およびポリシー制御実施機能のフローベースの課金機能の制御を担当します( PCEF)、P-GWに常駐します。

サービングゲートウェイとPDNゲートウェイ間のインターフェイスはS5 / S8として知られています。これには、わずかに異なる2つの実装があります。つまり、2つのデバイスが同じネットワークにある場合はS5、異なるネットワークにある場合はS8です。

E-UTRANとEPC間の機能分割

次の図は、LTEネットワークのE-UTRANとEPCの間の機能分割を示しています。

2G / 3GとLTE

次の表は、2G / 3G abdLTEで使用されるさまざまな重要なネットワーク要素とシグナリングプロトコルを比較しています。

2G / 3G LTE
GERANとUTRAN E-UTRAN
SGSN / PDSN-FA S-GW
GGSN / PDSN-HA PDN-GW
HLR / AAA HSS
VLR MME
SS7-MAP / ANSI-41 / RADIUS 直径
直径GTPc-v0およびv1 GTPc-v2
MIP PMIP