LTE Hızlı Kılavuz

LTE, Uzun Süreli Evrim anlamına gelir ve 2004 yılında Üçüncü Nesil Ortaklık Projesi (3GPP) olarak bilinen telekomünikasyon kuruluşu tarafından bir proje olarak başlatılmıştır. SAE (Sistem Mimarisi Evrimi), GPRS / 3G paket çekirdek ağ evriminin karşılık gelen evrimidir. LTE terimi tipik olarak hem LTE hem de SAE'yi temsil etmek için kullanılır.

LTE, Evrensel Mobil Telekomünikasyon Sistemi (UMTS) olarak bilinen ve daha sonra Mobil İletişim için Küresel Sistemden (GSM) geliştirilen daha eski bir 3GPP sisteminden gelişti. İlgili spesifikasyonlar bile resmi olarak evrimleşmiş UMTS karasal radyo erişimi (E-UTRA) ve gelişmiş UMTS karasal radyo erişim ağı (E-UTRAN) olarak biliniyordu. LTE'nin ilk sürümü, 3GPP spesifikasyonlarının 8. Sürümünde belgelenmiştir.

Mobil veri kullanımındaki hızlı artış ve MMOG (Multimedya Çevrimiçi Oyun), mobil TV, Web 2.0, akış içerikleri gibi yeni uygulamaların ortaya çıkması, 3. Nesil Ortaklık Projesi'ni (3GPP) Uzun Süreli Evrim (LTE) üzerinde çalışmaya teşvik etti. dördüncü nesil mobil cihazlara doğru ilerliyor.

LTE'nin temel amacı, esnek bant genişliği dağıtımlarını destekleyen yüksek veri hızı, düşük gecikme süresi ve paket için optimize edilmiş radyo erişim teknolojisi sağlamaktır. Aynı zamanda, ağ mimarisi, paket anahtarlamalı trafiği sorunsuz hareketlilik ve mükemmel hizmet kalitesi ile desteklemek amacıyla tasarlanmıştır.

LTE Evrimi

Yıl	Etkinlik
Mart 2000	Sürüm 99 - UMTS / WCDMA
Mart 2002	Rel 5 - HSDPA
Mart 2005	Rel 6 - HSUPA
2007 Yılı	Rel 7 - DL MIMO, IMS (IP Multimedya Alt Sistemi)
Kasım 2004	LTE spesifikasyonunda çalışma başladı
Ocak 2008	Spesifikasyon, Sürüm 8 ile tamamlandı ve onaylandı
2010	Hedeflenen ilk dağıtım

LTE hakkında gerçekler

LTE, yalnızca UMTS'nin değil, aynı zamanda CDMA 2000'in de halefi teknolojisidir.
LTE, hücresel ağlara 50 kata kadar performans artışı ve çok daha iyi spektral verimlilik getireceği için önemlidir.
LTE, daha yüksek veri hızları, 300Mbps tepe aşağı bağlantı ve 75 Mbps tepe yukarı bağlantı elde etmek için tanıtıldı. 20MHz'lik bir taşıyıcıda, çok iyi sinyal koşullarında 300Mbps'nin üzerindeki veri hızları elde edilebilir.
LTE, IP üzerinden ses (VOIP), çoklu ortam akışı, video konferans ve hatta yüksek hızlı hücresel modem gibi hizmetler için yüksek tarih oranlarını desteklemek için ideal bir teknolojidir.
LTE, hem Zaman Bölmeli Çift Yönlü (TDD) hem de Frekans Bölmeli Çift Yönlü (FDD) modunu kullanır. FDD'de yukarı bağlantı ve aşağı bağlantı iletiminde farklı frekans kullanılırken TDD'de hem yukarı bağlantı hem de aşağı bağlantı aynı taşıyıcıyı kullanır ve Zaman açısından ayrılır.
LTE, 1.4 MHz'den 20 MHz'e kadar esnek taşıyıcı bant genişliklerinin yanı sıra hem FDD hem de TDD'yi destekler. Bant genişliğinin kullanıldığı 1,4 MHz'den 20 MHz'e kadar ölçeklenebilir bir taşıyıcı bant genişliği ile tasarlanan LTE, frekans bandına ve bir ağ operatörünün kullanabileceği spektrum miktarına bağlıdır.
Tüm LTE cihazları, baz istasyonunun aynı taşıyıcı üzerinden birkaç veri akışını aynı anda iletmesine izin veren (MIMO) Çoklu Giriş Çoklu Çıkış aktarımlarını desteklemelidir.
LTE'deki ağ düğümleri arasındaki tüm arayüzler, radyo baz istasyonlarına ana taşıyıcı bağlantı dahil, artık IP tabanlıdır. Bu, başlangıçta E1 / T1, ATM ve çerçeve röle bağlantılarına dayanan, çoğu dar bantlı ve pahalı olan önceki teknolojilere kıyasla büyük bir basitleştirmedir.
Hizmet Kalitesi (QoS) mekanizması, kapasite sınırlarına ulaşıldığında da sabit bir gecikme ve bant genişliği için sesli çağrı gereksiniminin karşılanmasını sağlamak için tüm arabirimlerde standartlaştırılmıştır.
Mevcut 2G ve 3G spektrumunu ve yeni spektrumu kullanan GSM / EDGE / UMTS sistemleriyle çalışır. Mevcut mobil ağlara geçişi ve dolaşımı destekler.

LTE'nin Avantajları

High throughput:Hem aşağı bağlantıda hem de yukarı bağlantıda yüksek veri hızları elde edilebilir. Bu, yüksek verime neden olur.
Low latency: Ağa bağlanmak için gereken süre birkaç yüz milisaniye aralığındadır ve güç tasarrufu durumları artık çok hızlı bir şekilde girilip çıkılabilir.
FDD and TDD in the same platform: Frekans Bölmeli Çift Yönlü (FDD) ve Zaman Bölmeli Çift Yönlü (TDD), her iki şema aynı platformda kullanılabilir.
Superior end-user experience:Bağlantı kurulumu ve diğer hava arayüzü ve hareketlilik yönetimi prosedürleri için optimize edilmiş sinyalizasyon, kullanıcı deneyimini daha da iyileştirmiştir. Daha iyi kullanıcı deneyimi için azaltılmış gecikme (10 ms'ye kadar).
Seamless Connection: LTE ayrıca GSM, CDMA ve WCDMA gibi mevcut ağlara sorunsuz bağlantıyı destekleyecektir.
Plug and play:Kullanıcının aygıt için sürücüleri manuel olarak yüklemesine gerek yoktur. Bunun yerine sistem, aygıtı otomatik olarak tanır, gerekirse donanım için yeni sürücüler yükler ve yeni bağlanan aygıtla çalışmaya başlar.
Simple architecture: Basit mimari nedeniyle düşük işletme maliyeti (OPEX).

LTE - QoS

LTE mimarisi destekler hard QoS,uçtan uca hizmet kalitesi ve radyo taşıyıcıları için garantili bit hızı (GBR) ile. Tıpkı Ethernet ve internetin farklı QoS türlerine sahip olması gibi, örneğin, farklı uygulamalar için LTE trafiğine çeşitli QoS seviyeleri uygulanabilir. LTE MAC tam olarak planlandığı için QoS doğal bir uyumdur.

Gelişmiş Paket Sistemi (EPS) taşıyıcıları, RLC radyo taşıyıcıları ile bire bir iletişim sağlar ve Trafik Akış Şablonları (TFT) için destek sağlar. Dört tür EPS taşıyıcısı vardır:

GBR Bearer kabul kontrolü tarafından kalıcı olarak tahsis edilen kaynaklar
Non-GBR Bearer kabul kontrolü yok
Dedicated Bearer belirli TFT (GBR veya GBR olmayan) ile ilişkili
Default Bearer GBR olmayan, catch-all atanmamış trafik için

Bu bölüm LTE'nin Temel parametrelerini özetleyecektir:

Parametreler	Açıklama
Frekans aralığı	36.101 (v860) Tablo 5.5.1'de tanımlanan UMTS FDD bantları ve TDD bantları, aşağıda verilmiştir
Dupleksleme	FDD, TDD, yarı çift yönlü FDD
Kanal kodlama	Turbo kodu
Hareketlilik	350 km / saat
Kanal Bant Genişliği (MHz)	1.4 3 5 10 15 20
İletim Bant Genişliği Yapılandırması NRB: (1 kaynak bloğu = 1 ms TTI'da 180 kHz)	6 15 25 50 75 100
Modülasyon Şemaları	UL: QPSK, 16QAM, 64QAM (isteğe bağlı) DL: QPSK, 16QAM, 64QAM
Çoklu Erişim Şemaları	UL: SC-FDMA (Tek Taşıyıcı Frekans Bölmeli Çoklu Erişim) 50Mbps + (20MHz spektrum) destekler DL: OFDM (Ortogonal Frekans Bölmeli Çoklu Erişim) 100Mbps + (20MHz spektrum) destekler
Çoklu Anten Teknolojisi	UL: Çok kullanıcılı işbirliğine dayalı MIMO DL: TxAA, uzamsal çoğullama, CDD, maksimum 4x4 dizisi
LTE'de en yüksek veri hızı	UL: 75Mbps (20MHz bant genişliği) DL: 150Mbps (UE Kategori 4, 2x2 MIMO, 20MHz bant genişliği) DL: 300Mbps (UE kategori 5, 4x4 MIMO, 20MHz bant genişliği)
MIMO (Çoklu Giriş Çoklu Çıkış)	UL: 1 x 2, 1 x 4 DL: 2 x 2, 4 x 2, 4 x 4
Kapsam	30km sonra hafif bozulma ile 5 - 100km
QoS	E2E QOS, farklı hizmet sınıflarının önceliklendirilmesine izin verir
Gecikme	Son kullanıcı gecikmesi <10mS

E-UTRA Çalışma Bantları

LTE Ayırma 36.101 (v860) Tablo 5.5.1'den alınan E-UTRA işletim bantları tablosu aşağıdadır:

LTE'nin üst düzey ağ mimarisi, aşağıdaki üç ana bileşenden oluşur:

Kullanıcı Ekipmanı (UE).
Gelişmiş UMTS Karasal Radyo Erişim Ağı (E-UTRAN).
Gelişmiş Paket Çekirdeği (EPC).

Gelişen paket çekirdeği, internet, özel kurumsal ağlar veya IP multimedya alt sistemi gibi dış dünyadaki paket veri ağları ile iletişim kurar. Sistemin farklı bölümleri arasındaki arayüzler aşağıda gösterildiği gibi Uu, S1 ve SGi olarak belirtilmiştir:

Kullanıcı Ekipmanı (UE)

LTE için kullanıcı ekipmanının dahili mimarisi, gerçekte bir Mobil Ekipman (ME) olan UMTS ve GSM tarafından kullanılanla aynıdır. Mobil ekipman aşağıdaki önemli modüllerden oluşuyordu:

Mobile Termination (MT) : Bu, tüm iletişim işlevlerini yönetir.
Terminal Equipment (TE) : Bu, veri akışlarını sonlandırır.
Universal Integrated Circuit Card (UICC): Bu, LTE ekipmanları için SIM kart olarak da bilinir. Universal Subscriber Identity Module (USIM) olarak bilinen bir uygulamayı çalıştırır.

Bir USIMkullanıcıya özel verileri 3G SIM karta çok benzer şekilde depolar. Bu, kullanıcının telefon numarası, ev ağı kimliği ve güvenlik anahtarları vb. Hakkındaki bilgileri tutar.

E-UTRAN (erişim ağı)

Gelişen UMTS Karasal Radyo Erişim Ağının (E-UTRAN) mimarisi aşağıda gösterilmektedir.

E-UTRAN, mobil ve gelişmiş paket çekirdeği arasındaki radyo iletişimini yönetir ve yalnızca bir bileşeni vardır, gelişmiş baz istasyonları eNodeB veya eNB. Her eNB, bir veya daha fazla hücrede cep telefonlarını kontrol eden bir baz istasyonudur. Bir cep telefonu ile iletişim kuran baz istasyonu, hizmet eNB'si olarak bilinir.

LTE Mobile, aynı anda yalnızca bir baz istasyonu ve bir hücre ile iletişim kurar ve eNB tarafından desteklenen aşağıdaki iki ana işlev vardır:

ENB, LTE hava arayüzünün analog ve dijital sinyal işleme işlevlerini kullanarak tüm cep telefonlarına radyo yayınlarını gönderir ve alır.
ENB, devir komutları gibi sinyal mesajları göndererek, tüm cep telefonlarının düşük seviyeli çalışmasını kontrol eder.

Her eNB, S1 arabirimi aracılığıyla EPC'ye bağlanır ve ayrıca, aktarım sırasında esas olarak sinyalleme ve paket iletimi için kullanılan X2 arabirimi aracılığıyla yakındaki baz istasyonlarına da bağlanabilir.

Bir ev eNB'si (HeNB), ev içinde femtocell kapsamı sağlamak için bir kullanıcı tarafından satın alınan bir baz istasyonudur. Bir ev eNB'si kapalı bir abone grubuna (CSG) aittir ve yalnızca yine kapalı abone grubuna ait olan bir USIM'ye sahip cep telefonlarından erişilebilir.

The Evolved Packet Core (EPC) (Çekirdek ağ)

Evrimleşmiş Paket Çekirdeğinin (EPC) mimarisi aşağıda gösterilmiştir. Basit tutmak için şemada gösterilmeyen birkaç bileşen daha vardır. Bu bileşenler Deprem ve Tsunami Uyarı Sistemi (ETWS), Ekipman Kimlik Kaydı (EIR) ve Politika Kontrol ve Ücretlendirme Kuralları İşlevi (PCRF) gibidir.

Aşağıda, yukarıdaki mimaride gösterilen bileşenlerin her birinin kısa bir açıklaması bulunmaktadır:

Ev Abone Sunucusu (HSS) bileşeni, UMTS ve GSM'den ileri taşınmıştır ve tüm şebeke operatörünün aboneleri hakkında bilgi içeren merkezi bir veritabanıdır.
Paket Veri Ağı (PDN) Ağ Geçidi (P-GW) dış dünya ile iletişim kurar. SGi arayüzünü kullanan paket veri ağları PDN. Her paket veri ağı, bir erişim noktası adı (APN) ile tanımlanır. PDN ağ geçidi, GPRS destek düğümü (GGSN) ve UMTS ve GSM ile hizmet veren GPRS destek düğümü (SGSN) ile aynı role sahiptir.
Hizmet veren ağ geçidi (S-GW) bir yönlendirici görevi görür ve verileri baz istasyonu ile PDN ağ geçidi arasında iletir.
Mobilite yönetimi varlığı (MME), sinyal mesajları ve Ev Abone Sunucusu (HSS) aracılığıyla mobilin yüksek seviyeli çalışmasını kontrol eder.
Politika Kontrol ve Ücretlendirme Kuralları Fonksiyonu (PCRF), yukarıdaki şemada gösterilmeyen bir bileşendir, ancak politika kontrol karar vermenin yanı sıra Politika Kontrol Uygulama Fonksiyonundaki akış temelli ücretlendirme fonksiyonlarını kontrol etmekten sorumludur ( P-GW'de bulunan PCEF).

Hizmet veren ve PDN ağ geçitleri arasındaki arayüz S5 / S8 olarak bilinir. Bu, biraz farklı iki uygulamaya sahiptir, yani iki cihaz aynı ağdaysa S5 ve farklı ağlarda ise S8.

E-UTRAN ve EPC arasında işlevsel bölünme

Aşağıdaki diyagram, bir LTE ağı için E-UTRAN ve EPC arasındaki işlevsel ayrımı göstermektedir:

2G / 3G ve LTE

Aşağıdaki tablo, 2G / 3G ve LTE'de kullanılan çeşitli önemli Ağ Elemanları ve Sinyalleme protokollerini karşılaştırmaktadır.

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

Bir ülkede bir operatör tarafından çalıştırılan bir ağ, Kamusal Kara Mobil Ağı (PLMN) olarak bilinir ve abone olan bir kullanıcı, operatörünün PLMN'sini kullandığında, Ev-PLMN denilir, ancak dolaşım, kullanıcıların ev ağlarının dışına çıkmalarına ve kaynakları kullanmalarına izin verir. diğer operatörün ağından. Bu diğer ağa Visited-PLMN adı verilir.

Gezici bir kullanıcı, ziyaret edilen LTE ağının E-UTRAN, MME ve S-GW'sine bağlanır. Bununla birlikte, LTE / SAE, aşağıda gösterildiği gibi, ziyaret edilen veya ev ağının P-GW'sinin kullanılmasına izin verir:

Ev ağının P-GW'si, ziyaret edilen bir ağdayken bile kullanıcının ev operatörünün hizmetlerine erişmesine izin verir. Ziyaret edilen ağdaki bir P-GW, ziyaret edilen ağda İnternete bir "yerel koparmaya" izin verir.

Hizmet veren ve PDN ağ geçitleri arasındaki arayüz S5 / S8 olarak bilinir. Bu, biraz farklı iki uygulamaya sahiptir, yani iki cihaz aynı ağdaysa S5 ve farklı ağlarda ise S8. Dolaşımda olmayan cep telefonları için, hizmet ve PDN ağ geçitleri tek bir cihaza entegre edilebilir, böylece S5 / S8 arayüzü tamamen ortadan kalkar.

LTE Dolaşımda Şarj

4G dolaşımı desteklemek için gereken yeni şarj mekanizmalarının karmaşıklığı, 3G ortamındakinden çok daha fazladır. LTE dolaşımı için hem ön ödemeli hem de sonradan ödemeli ücretlendirme hakkında birkaç kelime aşağıda verilmiştir:

Prepaid Charging- 3G'de ön ödemeli hizmetleri etkinleştiren CAMEL standardı, LTE'de desteklenmez; bu nedenle, önceden ödenmiş müşteri bilgileri, ziyaret edilen yerel ağ tarafından işlenmek yerine ev ağına geri yönlendirilmelidir. Sonuç olarak, operatörler, hem IMS hem de IMS olmayan ortamlarda P-Gateway'ler aracılığıyla veya bir IMS ortamında CSCF aracılığıyla ön ödemeli müşteri verilerine erişmek için yeni muhasebe akışlarına güvenmelidir.
Postpaid Charging- Faturalı veri kullanım şarjı LTE'de 3G'de olduğu gibi, TAP 3.11 veya 3.12 sürümleri kullanılarak çalışır. IMS hizmetlerinin yerel olarak dağıtılmasıyla TAP 3.12 gereklidir.

Operatörler, abone-veri oturumları ziyaret edilen ağ içinde tutulduğundan, yerel koparma senaryoları durumunda ev yönlendirme senaryolarında olduğu gibi abone faaliyetlerinde aynı miktarda görünürlük elde edemezler; bu nedenle, ev operatörünün hem ön ödemeli hem de sonradan ödemeli müşterilerle ilgili gerçek zamanlı bilgileri yakalaması için, şarj sistemleri ile ziyaret edilen ağın P-Ağ Geçidi arasında bir Çap arayüzü oluşturması gerekir.

IM hizmetleri senaryosunun yerel olarak kırılması durumunda, ziyaret edilen ağ S-Gateway (ler) inden çağrı detay kayıtları (CDR'ler) oluşturur, ancak bu CDR'ler bir TAP 3.12 mobil oturumu veya mesajlaşma oluşturmak için gereken tüm bilgileri içermez. hizmet kullanımı için olay kaydı. Sonuç olarak, operatörler, TAP kayıtları oluşturmak için çekirdek veri ağı CDR'lerini IMS CDR'leriyle ilişkilendirmelidir.

Bir LTE ağ alanı, aşağıda açıklanan üç farklı coğrafi alan türüne bölünmüştür:

SN	Alan ve Açıklama
1	The MME pool areas Bu, mobilin servis MME'sinde bir değişiklik olmadan hareket edebileceği bir alandır. Her MME havuz alanı, ağdaki bir veya daha fazla MME tarafından kontrol edilir.
2	The S-GW service areas Bu, bir veya daha fazla hizmet ağ geçidi S-GW tarafından sunulan ve mobilin hizmet ağ geçidini değiştirmeden hareket edebildiği bir alandır.
3	The Tracking areas MME havuz alanları ve S-GW hizmet alanlarının her ikisi de, izleme alanları (TA'lar) olarak bilinen daha küçük, üst üste binmeyen birimlerden yapılmıştır. UMTS ve GSM'den gelen konum ve yönlendirme alanlarına benzerler ve bekleme modunda olan cep telefonlarının konumlarını izlemek için kullanılacaktır.

Bu nedenle bir LTE ağı, birçok MME havuz alanı, birçok S-GW hizmet alanı ve birçok izleme alanından oluşacaktır.

Ağ Kimlikleri

Ağın kendisi, üç basamaklı bir mobil ülke kodu (MCC) ve iki veya üç basamaklı bir mobil ağ kodu (MNC) olacak Kamusal Kara Mobil Ağ Kimliği (PLMN-ID) kullanılarak tanımlanacaktır. Örneğin, İngiltere için Mobil Ülke Kodu 234'tür, Vodafone'un Birleşik Krallık ağı ise 15 Mobil Şebeke Kodu kullanır.

MME Kimlikleri

Her MME'nin üç ana kimliği vardır. Bir MME kodu (MMEC), tüm havuz alanlarında MME'yi benzersiz şekilde tanımlar. Bir grup MME'ye, MME tanımlayıcısı (MMEI) yapmak için MMEC ile birlikte çalışan bir MME Grup Kimliği (MMEGI) atanır. Bir MMEI, belirli bir ağ içindeki MME'yi benzersiz şekilde tanımlar.

PLMN-ID'yi MMEI ile birleştirirsek, o zaman dünyanın herhangi bir yerinde bir MME'yi tanımlayan bir Küresel Benzersiz MME Tanımlayıcısına (GUMMEI) ulaşırız:

İzleme Alanı Kimlikleri

Her izleme alanının iki ana kimliği vardır. İzleme alan kodu (TAC), belirli bir ağ içindeki bir izleme alanını tanımlar ve bunu PLMN-ID ile birleştirirsek, Küresel Olarak Benzersiz İzleme Alanı Kimliğine (TAI) ulaşırız.

Hücre Kimlikleri

Ağdaki her hücrenin üç tür kimliği vardır. E-UTRAN hücre kimliği (ECI), belirli bir ağ içindeki bir hücreyi tanımlarken, E-UTRAN hücre global tanımlayıcısı (ECGI) dünyanın herhangi bir yerindeki bir hücreyi tanımlar.

0'dan 503'e kadar bir sayı olan ve bir hücreyi yakın komşularından ayıran fiziksel hücre kimliği.

Mobil Ekipman Kimliği

Uluslararası mobil ekipman kimliği (IMEI), mobil ekipman için benzersiz bir kimliktir ve Uluslararası Mobil Abone Kimliği (IMSI), UICC ve USIM için benzersiz bir kimliktir.

M geçici mobil abone kimliği (M-TMSI), bir mobil cihazı hizmet MME'sine tanımlar. MME kodunun M-TMSI'ye eklenmesi, bir MME havuz alanı içinde mobili tanımlayan bir S geçici mobil abone kimliği (S-TMSI) ile sonuçlanır.

Son olarak, S-TMSI ile MME grup kimliğini ve PLMN kimliğini eklemek, Küresel Olarak Benzersiz Geçici Kimlik (GUTI) ile sonuçlanır.

LTE için radyo protokolü mimarisi, aşağıdakilere ayrılabilir: control plane mimari ve user plane aşağıda gösterildiği gibi mimari:

Kullanıcı düzlemi tarafında, uygulama TCP, UDP ve IP gibi protokoller tarafından işlenen veri paketleri oluştururken, kontrol düzleminde, radyo kaynağı kontrol (RRC) protokolü, baz istasyonu ile ana istasyon arasında değiş tokuş edilen sinyal mesajlarını yazar. mobil. Her iki durumda da bilgiler, aktarım için fiziksel katmana geçirilmeden önce paket veri yakınsama protokolü (PDCP), radyo bağlantı kontrolü (RLC) protokolü ve ortam erişim kontrolü (MAC) protokolü tarafından işlenir.

Kullanıcı Düzlemi

E-Düğüm B ve UE arasındaki kullanıcı düzlemi protokol yığını aşağıdaki alt katmanlardan oluşur:

PDCP (Paket Veri Yakınsama Protokolü)
RLC (radyo Bağlantı Kontrolü)
Orta Erişim Kontrolü (MAC)

Kullanıcı düzleminde, çekirdek ağdaki (EPC) paketler belirli bir EPC protokolünde kapsüllenir ve P-GW ile eNodeB arasında tünellenir. Arayüze bağlı olarak farklı tünelleme protokolleri kullanılır. GPRS Tünel Protokolü (GTP), eNodeB ile S-GW arasındaki S1 arayüzünde ve S-GW ile P-GW arasındaki S5 / S8 arayüzünde kullanılır.

Bir katman tarafından alınan paketler Hizmet Veri Birimi (SDU) olarak adlandırılırken, bir katmanın paket çıktısına Protokol Veri Birimi (PDU) tarafından başvurulur ve kullanıcı düzlemindeki IP paketleri yukarıdan aşağıya doğru akar.

Kontrol Paneli

Kontrol düzlemi, ek olarak, alt katmanların yapılandırılmasından sorumlu olan Radyo Kaynak Kontrol katmanını (RRC) içerir.

Kontrol Düzlemi, iki durumu içeren kullanıcı ekipmanının durumuna bağlı olan radyoya özgü işlevselliği yönetir: boşta veya bağlı.

Mod	Açıklama
Boşta	Kullanıcı ekipmanı, radyo bağlantı kalitesi, hücre durumu ve radyo erişim teknolojisi gibi faktörlerin dikkate alındığı bir hücre seçimi veya yeniden seçim işleminden sonra bir hücrede kamp kurar. UE ayrıca gelen aramaları tespit etmek ve sistem bilgilerini almak için bir sayfalama kanalını da izler. Bu modda, kontrol düzlemi protokolleri hücre seçimi ve yeniden seçim prosedürlerini içerir.
Bağlandı	UE, E-UTRAN'ın UE için en uygun hücreyi seçmesini sağlamak için E-UTRAN'a uydu-yer hattı kanal kalitesi ve komşu hücre bilgisi sağlar. Bu durumda, kontrol düzlemi protokolü, Radyo Bağlantı Kontrolü (RRC) protokolünü içerir.

UE ve MME arasındaki kontrol düzlemi için protokol yığını aşağıda gösterilmektedir. Yığının gri bölgesi, erişim tabakası (AS) protokollerini gösterir. Alt katmanlar, kontrol düzlemi için başlık sıkıştırma işlevi olmaması dışında kullanıcı düzlemiyle aynı işlevleri yerine getirir.

Bir önceki bölümde gördüğümüz E-UTRAN Protokol Yığınında bulunan tüm katmanlara yakından bakalım. Aşağıda, E-UTRAN Protokol Yığının daha ayrıntılı bir diyagramı bulunmaktadır:

Fiziksel Katman (Katman 1)

Fiziksel Katman, MAC aktarım kanallarından gelen tüm bilgileri hava arayüzü üzerinden taşır. RRC katmanı için bağlantı adaptasyonu (AMC), güç kontrolü, hücre araması (ilk senkronizasyon ve geçiş amaçları için) ve diğer ölçümlerle (LTE sistemi içinde ve sistemler arasında) ilgilenir.

Orta Erişim Katmanı (MAC)

MAC katmanı, mantıksal kanallar ve aktarım kanalları arasında Eşleştirme, MAC SDU'larının bir veya farklı mantıksal kanallardan taşıma kanallarındaki fiziksel katmana iletilecek taşıma bloklarına (TB) çoklanması, bir veya farklı mantıksal MAC SDU'ların çoğullamasından sorumludur. taşıma kanallarında fiziksel katmandan iletilen taşıma bloklarından (TB) gelen kanallar, Planlama bilgisi raporlama, HARQ aracılığıyla hata düzeltme, Dinamik programlama aracılığıyla UE'ler arasında öncelik işleme, Bir UE'nin mantıksal kanalları arasında öncelik işleme, Mantıksal Kanal önceliklendirme.

Radyo Bağlantı Kontrolü (RLC)

RLC 3 çalışma modunda çalışır: Şeffaf Mod (TM), Onaylanmamış Mod (UM) ve Onaylanmış Mod (AM).

RLC Katmanı, üst katman PDU'larının aktarılmasından, ARQ aracılığıyla hata düzeltmesinden (Yalnızca AM veri aktarımı için), RLC SDU'ların birleştirilmesinden, bölümlendirilmesinden ve yeniden birleştirilmesinden (Yalnızca UM ve AM veri aktarımı için) sorumludur.

RLC ayrıca, RLC veri PDU'larının yeniden bölümlendirilmesinden (Yalnızca AM veri aktarımı için), RLC veri PDU'larının yeniden düzenlenmesinden (Yalnızca UM ve AM veri aktarımı için), yinelenen algılamadan (Yalnızca UM ve AM veri aktarımı için), RLC SDU'nun atılmasından sorumludur. (Yalnızca UM ve AM veri aktarımı için), RLC yeniden oluşturma ve protokol hatası algılama (Yalnızca AM veri aktarımı için).

Radyo Kaynak Kontrolü (RRC)

RRC alt katmanının ana hizmetleri ve işlevleri, erişilemeyen katman (NAS) ile ilgili Sistem Bilgilerinin yayınını, erişim katmanıyla (AS) ilgili Sistem Bilgilerinin yayınını, Sayfalama, kurulum, bakım ve aralarında bir RRC bağlantısının bırakılmasını içerir. UE ve E-UTRAN, noktadan noktaya Radyo Taşıyıcılarının anahtar yönetimi, kurulumu, konfigürasyonu, bakımı ve serbest bırakılmasını içeren güvenlik fonksiyonları.

Paket Veri Yakınsama Kontrolü (PDCP)

PDCP Katmanı, IP verilerinin Üstbilgi sıkıştırması ve sıkıştırmasından, Veri aktarımından (kullanıcı düzlemi veya kontrol düzlemi), PDCP Sıra Numaralarının (SN'ler) Bakımından, alt katmanların yeniden kurulmasında üst katman PDU'ların sırayla teslim edilmesinden, Yinelemeden sorumludur. RLC AM'de eşlenen radyo taşıyıcıları için alt katmanların yeniden kurulmasında alt katman SDU'ların ortadan kaldırılması, kullanıcı düzlemi verilerinin ve kontrol düzlemi verilerinin şifrelenmesi ve deşifre edilmesi, Bütünlük koruması ve kontrol düzlemi verilerinin bütünlüğünün doğrulanması, Zamanlayıcı tabanlı atma, çift atma, PDCP DCCH ve DTCH tipi mantıksal kanallarda eşlenen SRB'ler ve DRB'ler için kullanılır.

Erişim Olmayan Tabaka (NAS) Protokolleri

Erişilemeyen katman (NAS) protokolleri, kullanıcı ekipmanı (UE) ve MME arasındaki kontrol düzleminin en yüksek katmanını oluşturur.

NAS protokolleri, UE ile bir PDN GW arasında IP bağlantısı kurmak ve sürdürmek için UE'nin hareketliliğini ve oturum yönetimi prosedürlerini destekler.

Aşağıda, çeşitli katmanlar boyunca veri akışının bir tasvirini içeren E-UTRAN Protokol katmanlarının mantıksal bir digramı bulunmaktadır:

Bir katman tarafından alınan paketler Hizmet Veri Birimi (SDU) olarak adlandırılırken, bir katmanın paket çıktısı Protokol Veri Birimi (PDU) tarafından belirtilir. Yukarıdan aşağıya doğru veri akışını görelim:

IP Katmanı, PDCP SDU'larını (IP Paketleri) PDCP katmanına gönderir. PDCP katmanı, başlık sıkıştırması yapar ve bu PDCP SDU'larına PDCP başlığı ekler. PDCP Katmanı, PDCP PDU'ları (RLC SDU'lar) RLC katmanına gönderir.

PDCP Header Compression: PDCP, IP başlığını (Minimum 20 bayt) PDU'dan kaldırır ve 1-4 baytlık Token ekler. Bu, aksi takdirde havadan geçmek zorunda kalacak olan başlık miktarında muazzam bir tasarruf sağlar.
RLC katmanı, RLC PDU'ları yapmak için bu SDUS'un segmentasyonunu yapar. RLC, RLC çalışma moduna göre başlık ekler. RLC, bu RLC PDU'ları (MAC SDU'lar) MAC katmanına gönderir.

RLC Segmentation: Bir RLC SDU büyükse veya mevcut radyo veri hızı düşükse (küçük taşıma bloklarıyla sonuçlanır), RLC SDU birkaç RLC PDU arasında bölünebilir. RLC SDU küçükse veya mevcut radyo veri hızı yüksekse, birkaç RLC SDU tek bir PDU'da paketlenebilir.
MAC katmanı, başlık ekler ve bu MAC SDU'yu TTI'ye sığdırmak için dolgu yapar. MAC katmanı, MAC PDU'yu fiziksel kanallara iletmek için fiziksel katmana gönderir.
Fiziksel kanal, bu verileri alt çerçevenin yuvalarına iletir.

Farklı protokoller arasındaki bilgi akışları, kanallar ve sinyaller olarak bilinir. LTE, taşıdıkları bilgi türü ve bilginin işlenme şekli ile ayırt edilen birkaç farklı mantıksal, aktarım ve fiziksel kanal türü kullanır.

Logical Channels : Tanımlamak whattype bilgi, örneğin trafik kanalları, kontrol kanalları, sistem yayını, vb. gibi hava üzerinden iletilir. Veri ve sinyal mesajları, RLC ve MAC protokolleri arasındaki mantıksal kanallarda taşınır.
Transport Channels : Tanımlamak howishava üzerinden iletilen bir şey, örneğin kodlama nedir, verileri iletmek için kullanılan serpiştirme seçenekleri. Veri ve sinyal mesajları, MAC ile fiziksel katman arasındaki taşıma kanallarında taşınır.
Physical Channels : Tanımlamak whereishavadan iletilen bir şey, örneğin DL çerçevesindeki ilk N simge. Veri ve sinyal mesajları, fiziksel katmanın farklı seviyeleri arasındaki fiziksel kanallarda taşınır.

Mantıksal Kanallar

Mantıksal kanallar, ne tür verilerin aktarılacağını tanımlar. Bu kanallar, MAC katmanının sunduğu veri aktarım hizmetlerini tanımlar. Veri ve sinyal mesajları, RLC ve MAC protokolleri arasındaki mantıksal kanallarda taşınır.

Mantıksal kanallar, kontrol kanallarına ve trafik kanallarına bölünebilir. Kontrol Kanalı, ortak kanal veya adanmış kanal olabilir. Ortak kanal, bir hücredeki tüm kullanıcılar için ortak anlamına gelir (çoklu noktaya işaret eder), adanmış kanallar ise kanalların yalnızca bir kullanıcı tarafından kullanılabileceği anlamına gelir (Noktadan Noktaya).

Mantıksal kanallar taşıdıkları bilgilerle ayırt edilir ve iki şekilde sınıflandırılabilir. İlk olarak, mantıksal trafik kanalları verileri kullanıcı düzleminde taşırken, mantıksal kontrol kanalları kontrol düzleminde sinyalleşme mesajlarını taşır. Aşağıdaki tablo LTE tarafından kullanılan mantıksal kanalları listeler:

Kanal ismi	Kısaltma	Kontrol kanalı	Trafik kanalı
Yayın Kontrol Kanalı	BCCH	X
Çağrı Kontrol Kanalı	PCCH	X
Ortak Kontrol Kanalı	CCCH	X
Özel Kontrol Kanalı	DCCH	X
Çok Noktaya Yayın Kontrol Kanalı	MCCH	X
Özel Trafik Kanalı	DTCH		X
Çok Noktaya Yayın Trafik Kanalı	MTCH		X

Taşıma Kanalları

Taşıma kanalları, verilerin fiziksel katman tarafından nasıl ve ne tür özelliklerle aktarıldığını tanımlar. Veri ve sinyal mesajları, MAC ile fiziksel katman arasındaki taşıma kanallarında taşınır.

Nakil Kanalları, nakil kanalı işlemcisinin onları idare etme yolları ile ayırt edilir. Aşağıdaki tablo LTE tarafından kullanılan aktarım kanallarını listeler:

Kanal ismi	Kısaltma	Downlink	Uplink
Yayın Kanalı	BCH	X
Downlink Paylaşılan Kanal	DL-SCH	X
Çağrı Kanalı	PCH	X
Çok Noktaya Yayın Kanalı	MCH	X
Uplink Paylaşılan Kanal	UL-SCH		X
Rastgele Erişim Kanalı	RACH		X

Fiziksel Kanallar

Veri ve sinyal mesajları, fiziksel katmanın farklı seviyeleri arasındaki fiziksel kanallarda taşınır ve buna göre iki kısma ayrılır:

Fiziksel Veri Kanalları
Fiziksel Kontrol Kanalları

Fiziksel veri kanalları

Fiziksel veri kanalları, fiziksel kanal işlemcisinin bunları işleme yolları ve Ortogonal frekans bölmeli çoğullama (OFDMA) tarafından kullanılan semboller ve alt taşıyıcılar üzerine eşleştirilme yolları ile ayırt edilir. Aşağıdaki tablo,physical data channels LTE tarafından kullanılanlar:

Kanal ismi	Kısaltma	Downlink	Uplink
Fiziksel aşağı bağlantı paylaşılan kanalı	PDSCH	X
Fiziksel yayın kanalı	PBCH	X
Fiziksel çok noktaya yayın kanalı	PMCH	X
Fiziksel yukarı bağlantı paylaşılan kanalı	İTME		X
Fiziksel rastgele erişim kanalı	PRACH		X

transport channelişlemci, fiziksel katmanın düşük seviyeli çalışmasını desteklemek için birkaç tür kontrol bilgisi oluşturur. Bunlar aşağıdaki tabloda listelenmiştir:

Alan adı	Kısaltma	Downlink	Uplink
Downlink kontrol bilgileri	DCI	X
Kontrol formatı göstergesi	CFI	X
Hibrit ARQ göstergesi	SELAM	X
Yukarı bağlantı kontrol bilgileri	UCI		X

Fiziksel Kontrol Kanalları

Nakil kanalı işlemcisi ayrıca fiziksel katmanın düşük seviyeli çalışmasını destekleyen kontrol bilgilerini yaratır ve bu bilgileri fiziksel kontrol kanalları biçiminde fiziksel kanal işlemcisine gönderir.

Bilgi, alıcıdaki taşıma kanalı işlemcisine kadar ilerler, ancak daha yüksek katmanlara tamamen görünmezdir. Benzer şekilde, fiziksel kanal işlemcisi, sistemin en düşük seviyeli yönlerini destekleyen fiziksel sinyaller oluşturur.

Fiziksel Kontrol Kanalları aşağıdaki tabloda listelenmiştir:

Kanal ismi	Kısaltma	Downlink	Uplink
Fiziksel kontrol formatı gösterge kanalı	PCFICH	X
Fiziksel hibrit ARQ gösterge kanalı	PHICH	X
Fiziksel aşağı bağlantı kontrol kanalı	PDCCH	X
Fiziksel downlink kontrol kanalını aktar	R-PDCCH	X
Fiziksel yukarı bağlantı kontrol kanalı	PUCCH		X

Baz istasyonu ayrıca, cep telefonunun ilk açıldıktan sonra baz istasyonunu edinmesine yardımcı olan diğer iki fiziksel sinyali de iletir. Bunlar birincil senkronizasyon sinyali (PSS) ve ikincil senkronizasyon sinyali (SSS) olarak bilinir.

LTE, UMTS'de bulunan çok yollu zayıflama probleminin etkisinin üstesinden gelmek için, uydu-yer bağlantısı için Dikey Frekans Bölmeli Çoğullamayı (OFDM) kullanır - yani veriyi her biri 180 KHz'lik birçok dar bant kariyeri üzerinden iletmek için baz istasyonundan terminale bir sinyalin tam 5MHz kariyer bant genişliğine yayılması. OFDM, veri taşımak için çok taşıyıcılı aktarım için çok sayıda dar alt taşıyıcı kullanır.

Ortogonal frekans bölmeli çoğullama (OFDM), dijital çok taşıyıcılı modülasyon yöntemi olarak kullanılan bir frekans bölmeli çoğullama (FDM) şemasıdır.

OFDM, spektrum esnekliği için LTE gereksinimini karşılar ve yüksek pik hızlara sahip çok geniş taşıyıcılar için uygun maliyetli çözümler sağlar. Temel LTE aşağı bağlantı fiziksel kaynağı Figurebelow'da gösterildiği gibi bir zaman-frekans ızgarası olarak görülebilir:

OFDM sembolleri, kaynak blokları halinde gruplandırılmıştır. Kaynak bloklarının toplam boyutu, frekans alanında 180 kHz ve zaman alanında 0,5 ms'dir. Her 1 ms İletim Zaman Aralığı (TTI) iki yuvadan (Tslot) oluşur.

Her kullanıcıya zaman frekansı ızgarasında bir dizi sözde kaynak bloğu tahsis edilir. Bir kullanıcı ne kadar çok kaynak bloğu alırsa ve kaynak elemanlarında kullanılan modülasyon ne kadar yüksek olursa, bit hızı o kadar yüksek olur. Belirli bir zamanda hangi kaynak engellendi ve kullanıcının kaç tane aldığı, frekans ve zaman boyutlarındaki gelişmiş programlama mekanizmalarına bağlıdır.

LTE'deki programlama mekanizmaları, HSPA'da kullanılanlara benzer ve farklı radyo ortamlarında farklı hizmetler için optimum performans sağlar.

OFDM'nin avantajları

OFDM'nin tek taşıyıcılı şemalara göre birincil avantajı, karmaşık eşitleme filtreleri olmadan şiddetli kanal koşullarıyla (örneğin, uzun bir bakır telde yüksek frekansların zayıflaması, dar bantlı girişim ve çok yollu frekans seçici zayıflama) ile başa çıkabilme yeteneğidir.
Kanal eşitleme basitleştirilmiştir çünkü OFDM, hızlı modüle edilmiş bir geniş bant sinyali yerine birçok yavaş modüle edilmiş dar bant sinyalini kullanıyor olarak görülebilir.
Düşük sembol oranı, semboller arasındaki koruma aralığını ekonomik hale getirerek semboller arası girişimin (ISI) ortadan kaldırılmasını mümkün kılar.
Bu mekanizma aynı zamanda, çok sayıda uzak vericiden gelen sinyaller geleneksel bir sistemde tipik olarak meydana geldiği gibi müdahale etmek yerine yapıcı bir şekilde birleştirilebildiğinden, birkaç bitişik vericinin aynı sinyali aynı frekansta aynı anda gönderdiği tek frekanslı ağların (SFN'ler) tasarımını da kolaylaştırır. tek taşıyıcılı sistem.

OFDM'nin dezavantajları

Yüksek tepe-ortalama oranı
Frekans kaymasına, dolayısıyla Doppler kaymasına karşı hassastır

SC-FDMA Teknolojisi

LTE, yukarı bağlantıda Tek Taşıyıcı Frekans Bölmeli Çoklu Erişim (SC-FDMA) adı verilen önceden kodlanmış bir OFDM sürümü kullanır. Bu, çok yüksek bir Pik / Ortalama Güç Oranına (PAPR) sahip normal OFDM ile bir dezavantajı telafi etmek içindir.

Yüksek PAPR, yüksek doğrusallık gereksinimleri olan pahalı ve verimsiz güç amplifikatörleri gerektirir, bu da terminalin maliyetini artırır ve pili daha hızlı tüketir.

SC-FDMA, güç amplifikatöründeki doğrusallık ihtiyacını ve dolayısıyla güç tüketimini azaltacak şekilde kaynak bloklarını bir araya gruplayarak bu sorunu çözer. Düşük bir PAPR, kapsama alanını ve hücre kenarı performansını da iyileştirir.

Dönem	Açıklama
3GPP	3. Nesil Ortaklık Projesi
3GPP2	3. Nesil Ortaklık Projesi 2
BİR KABURGA	Radyo Endüstrisi ve İşletmeleri Derneği
ATIS	Telekomünikasyon Sektörü Çözümleri İttifakı
AWS	Gelişmiş Kablosuz Hizmetler
CAPEX	Sermaye artırımı
CCSA	Çin İletişim Standartları Derneği
CDMA	Kod Bölmeli Çoklu Erişim
CDMA2000	Kod Bölmeli Çoklu Erişim 2000
DAB	Dijital Ses Yayını
DSL	Dijital abone Hattı
DVB	Dijital Video Yayını
eHSPA	gelişmiş Yüksek Hızlı Paket Erişimi
ETSI	Avrupa Telekomünikasyon Standartları Enstitüsü
FDD	Frekans Bölmeli Dubleks
FWT	Sabit Kablosuz Terminal
GSM	Mobil iletişim için Global Sistem
HSPA	Yüksek Hızlı Paket Erişimi
HSS	Ev Abone Sunucusu
IEEE	Elektrik ve Elektronik Mühendisleri Enstitüsü
IPTV	İnternet Protokolü Televizyon
LTE	Uzun Vadeli Evrim
MBMS	Multimedya Yayını Çok Noktaya Yayın Hizmeti
MIMO	Çoklu Giriş Çoklu Çıkış
MME	Mobilite Yönetimi Varlığı
NGMN	Yeni Nesil Mobil Ağlar
OFDM	Ortogonal Frekans Bölmeli Çoğullama
OPEX	Operasyonel Harcama
PAPR	Tepe / Ortalama Güç Oranı
PCI	Çevresel Bileşen Ara Bağlantısı
PCRF	Polislik ve Ücretlendirme Kuralları İşlevi
PDSN	Paket Veri Sunma Düğümü
PS	Paket Anahtarlı
QoS	Hizmet kalitesi
KOŞTU	Radyo Erişim Ağı
SAE	Sistem Mimarisi Evrimi
SC-FDMA	Tek Taşıyıcı Frekans Bölmeli Çoklu Erişim
SGSN	GPRS Destek Düğümü Sunma
TDD	Zaman Bölmeli Dubleks
TTA	Telekomünikasyon Teknolojileri Derneği
TTC	Telekomünikasyon Teknolojileri Komitesi
TTI	İletim Zaman Aralığı
UTRA	Evrensel Karasal Radyo Erişimi
UTRAN	Evrensel Karasal Radyo Erişim Ağı
WCDMA	Geniş Bant Kod Bölmeli Çoklu Erişim
WLAN	Kablosuz Yerel Alan Ağı