สถาปัตยกรรมเครือข่าย LTE

สถาปัตยกรรมเครือข่ายระดับสูงของ LTE ประกอบด้วยองค์ประกอบหลักสามส่วนดังต่อไปนี้:

• อุปกรณ์ผู้ใช้ (UE)

• เครือข่ายการเข้าถึงวิทยุภาคพื้นดิน UMTS ที่พัฒนาแล้ว (E-UTRAN)

• Evolved Packet Core (EPC)

แกนแพ็คเก็ตที่พัฒนาแล้วจะสื่อสารกับเครือข่ายข้อมูลแพ็คเก็ตในโลกภายนอกเช่นอินเทอร์เน็ตเครือข่ายองค์กรส่วนตัวหรือระบบย่อย IP มัลติมีเดีย อินเทอร์เฟซระหว่างส่วนต่างๆของระบบแสดงเป็น Uu, S1 และ SGi ดังที่แสดงด้านล่าง:

อุปกรณ์ผู้ใช้ (UE)

สถาปัตยกรรมภายในของอุปกรณ์ผู้ใช้สำหรับ LTE นั้นเหมือนกับที่ใช้โดย UMTS และ GSM ซึ่งจริงๆแล้วเป็นอุปกรณ์เคลื่อนที่ (ME) อุปกรณ์เคลื่อนที่ประกอบด้วยโมดูลที่สำคัญดังต่อไปนี้:

• Mobile Termination (MT) : สิ่งนี้จัดการกับฟังก์ชันการสื่อสารทั้งหมด

• Terminal Equipment (TE) : สิ่งนี้จะยุติสตรีมข้อมูล

• Universal Integrated Circuit Card (UICC): เรียกอีกอย่างว่าซิมการ์ดสำหรับอุปกรณ์ LTE เรียกใช้แอปพลิเคชันที่เรียกว่า Universal Subscriber Identity Module (USIM)

ก USIMจัดเก็บข้อมูลเฉพาะของผู้ใช้คล้ายกับซิมการ์ด 3G ซึ่งจะเก็บข้อมูลเกี่ยวกับหมายเลขโทรศัพท์ของผู้ใช้ข้อมูลประจำตัวเครือข่ายในบ้านและคีย์ความปลอดภัยเป็นต้น

E-UTRAN (เครือข่ายการเข้าถึง)

สถาปัตยกรรมของ UMTS Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN) ที่พัฒนาแล้วได้แสดงไว้ด้านล่าง

E-UTRAN จัดการการสื่อสารทางวิทยุระหว่างโทรศัพท์มือถือและแกนแพ็คเก็ตที่พัฒนาขึ้นและมีเพียงส่วนประกอบเดียวคือสถานีฐานที่พัฒนาแล้วเรียกว่า eNodeB หรือ eNB. eNB แต่ละเครื่องเป็นสถานีฐานที่ควบคุมโทรศัพท์มือถือในเซลล์หนึ่งเซลล์ขึ้นไป สถานีฐานที่สื่อสารกับมือถือเรียกว่า eNB ที่ให้บริการ

LTE Mobile สื่อสารกับสถานีฐานเพียงสถานีเดียวและทีละเซลล์และมีฟังก์ชันหลักสองอย่างที่รองรับโดย eNB:

• eBN ส่งและรับการส่งสัญญาณวิทยุไปยังโทรศัพท์มือถือทั้งหมดโดยใช้ฟังก์ชันการประมวลผลสัญญาณอนาล็อกและดิจิตอลของอินเตอร์เฟสอากาศ LTE

• eNB ควบคุมการทำงานระดับต่ำของโทรศัพท์มือถือทั้งหมดโดยการส่งข้อความการส่งสัญญาณเช่นคำสั่งส่งมอบ

eBN แต่ละตัวเชื่อมต่อกับ EPC โดยใช้อินเทอร์เฟซ S1 และยังสามารถเชื่อมต่อกับสถานีฐานใกล้เคียงได้ด้วยอินเทอร์เฟซ X2 ซึ่งส่วนใหญ่ใช้สำหรับการส่งสัญญาณและการส่งต่อแพ็กเก็ตในระหว่างการส่งมอบ

บ้าน eNB (HeNB) คือสถานีฐานที่ผู้ใช้ซื้อมาเพื่อให้ครอบคลุม femtocell ภายในบ้าน eNB ที่บ้านอยู่ในกลุ่มสมาชิกแบบปิด (CSG) และสามารถเข้าถึงได้โดยโทรศัพท์มือถือที่มี USIM ซึ่งเป็นของกลุ่มสมาชิกแบบปิด

Evolved Packet Core (EPC) (เครือข่ายหลัก)

สถาปัตยกรรมของ Evolved Packet Core (EPC) แสดงไว้ด้านล่าง มีส่วนประกอบอีกสองสามอย่างที่ไม่ได้แสดงไว้ในแผนภาพเพื่อให้ง่าย ส่วนประกอบเหล่านี้เหมือนกับระบบเตือนแผ่นดินไหวและสึนามิ (ETWS) ทะเบียนข้อมูลประจำตัวอุปกรณ์ (EIR) และฟังก์ชันกฎการควบคุมนโยบายและการชาร์จ (PCRF)

ด้านล่างนี้เป็นคำอธิบายสั้น ๆ ของแต่ละองค์ประกอบที่แสดงในสถาปัตยกรรมข้างต้น:

• ส่วนประกอบ Home Subscriber Server (HSS) ได้รับการส่งต่อจาก UMTS และ GSM และเป็นฐานข้อมูลกลางที่มีข้อมูลเกี่ยวกับสมาชิกของผู้ให้บริการเครือข่ายทั้งหมด

• Packet Data Network (PDN) Gateway (P-GW) สื่อสารกับโลกภายนอกเช่น เครือข่ายข้อมูลแพ็คเก็ต PDN โดยใช้อินเตอร์เฟส SGi เครือข่ายข้อมูลแพ็คเก็ตแต่ละเครือข่ายถูกระบุโดยชื่อจุดเชื่อมต่อ (APN) เกตเวย์ PDN มีบทบาทเช่นเดียวกับโหนดสนับสนุน GPRS (GGSN) และโหนดสนับสนุน GPRS (SGSN) ที่ให้บริการกับ UMTS และ GSM

• เกตเวย์ที่ให้บริการ (S-GW) ทำหน้าที่เป็นเราเตอร์และส่งต่อข้อมูลระหว่างสถานีฐานและเกตเวย์ PDN

• เอนทิตีการจัดการการเคลื่อนที่ (MME) ควบคุมการทำงานระดับสูงของอุปกรณ์เคลื่อนที่โดยใช้วิธีการส่งสัญญาณและ Home Subscriber Server (HSS)

• ฟังก์ชันกฎการควบคุมนโยบายและการเรียกเก็บเงิน (PCRF) เป็นส่วนประกอบที่ไม่ได้แสดงในแผนภาพด้านบน แต่มีหน้าที่รับผิดชอบในการตัดสินใจควบคุมนโยบายตลอดจนควบคุมฟังก์ชันการเรียกเก็บเงินตามโฟลว์ในฟังก์ชันการบังคับใช้การควบคุมนโยบาย ( PCEF) ซึ่งอยู่ใน P-GW

อินเทอร์เฟซระหว่างเกตเวย์ที่ให้บริการและ PDN เรียกว่า S5 / S8 สิ่งนี้มีการใช้งานสองแบบที่แตกต่างกันเล็กน้อยกล่าวคือ S5 หากอุปกรณ์ทั้งสองอยู่ในเครือข่ายเดียวกันและ S8 หากอยู่ในเครือข่ายที่แตกต่างกัน

การแบ่งหน้าที่ระหว่าง E-UTRAN และ EPC

แผนภาพต่อไปนี้แสดงการแยกการทำงานระหว่าง E-UTRAN และ EPC สำหรับเครือข่าย LTE:

2G / 3G เทียบกับ LTE

ตารางต่อไปนี้เปรียบเทียบองค์ประกอบเครือข่ายและโปรโตคอลการส่งสัญญาณที่สำคัญต่างๆที่ใช้ใน 2G / 3G abd LTE

2G / 3G	LTE
GERAN และ UTRAN	E-UTRAN
SGSN / PDSN-FA	S-GW
GGSN / PDSN-HA	PDN-GW
HLR / AAA	ไฮสปีด
VLR	MME
SS7-MAP / ANSI-41 / RADIUS	เส้นผ่านศูนย์กลาง
เส้นผ่านศูนย์กลาง GTPc-v0 และ v1.0	GTPc-v2.0
MIP	PMIP