Kiến trúc mạng LTE

Kiến trúc mạng cấp cao của LTE bao gồm ba thành phần chính sau:

Thiết bị Người dùng (UE).
Mạng truy cập vô tuyến mặt đất UMTS đã phát triển (E-UTRAN).
Lõi gói phát triển (EPC).

Lõi gói đã phát triển giao tiếp với các mạng dữ liệu gói ở thế giới bên ngoài như internet, mạng công ty tư nhân hoặc hệ thống con đa phương tiện IP. Các giao diện giữa các phần khác nhau của hệ thống được ký hiệu là Uu, S1 và SGi như hình dưới đây:

Thiết bị Người dùng (UE)

Kiến trúc bên trong của thiết bị dành cho người dùng cho LTE giống với kiến trúc được sử dụng bởi UMTS và GSM thực chất là Thiết bị di động (ME). Thiết bị di động bao gồm các mô-đun quan trọng sau:

Mobile Termination (MT) : Điều này xử lý tất cả các chức năng giao tiếp.
Terminal Equipment (TE) : Điều này kết thúc các luồng dữ liệu.
Universal Integrated Circuit Card (UICC): Đây còn được gọi là thẻ SIM cho thiết bị LTE. Nó chạy một ứng dụng được gọi là Mô-đun Nhận dạng Thuê bao Chung (USIM).

A USIMlưu trữ dữ liệu người dùng cụ thể rất giống với thẻ SIM 3G. Điều này giữ thông tin về số điện thoại của người dùng, danh tính mạng gia đình và khóa bảo mật, v.v.

E-UTRAN (Mạng truy cập)

Kiến trúc của Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS (E-UTRAN) đã phát triển đã được minh họa bên dưới.

E-UTRAN xử lý thông tin liên lạc vô tuyến giữa thiết bị di động và lõi gói đã phát triển và chỉ có một thành phần, các trạm gốc phát triển, được gọi là eNodeB hoặc là eNB. Mỗi eNB là một trạm gốc điều khiển các điện thoại di động trong một hoặc nhiều ô. Trạm gốc đang giao tiếp với điện thoại di động được gọi là eNB phục vụ của nó.

LTE Mobile chỉ giao tiếp với một trạm gốc và một ô tại một thời điểm và có hai chức năng chính sau đây được eNB hỗ trợ:

EBN gửi và nhận các đường truyền vô tuyến đến tất cả các điện thoại di động bằng cách sử dụng các chức năng xử lý tín hiệu tương tự và kỹ thuật số của giao diện không khí LTE.
ENB kiểm soát hoạt động cấp thấp của tất cả các điện thoại di động của nó, bằng cách gửi cho chúng các thông điệp báo hiệu như lệnh chuyển giao.

Mỗi eBN kết nối với EPC bằng giao diện S1 và nó cũng có thể được kết nối với các trạm gốc lân cận bằng giao diện X2, được sử dụng chủ yếu để báo hiệu và chuyển tiếp gói tin trong quá trình chuyển giao.

ENB gia đình (HeNB) là một trạm gốc đã được người dùng mua để cung cấp vùng phủ sóng femtocell trong nhà. ENB gia đình thuộc nhóm thuê bao kín (CSG) và chỉ những điện thoại di động có USIM cũng thuộc nhóm thuê bao đóng mới có thể truy cập được.

Lõi gói phát triển (EPC) (Mạng lõi)

Kiến trúc của Evolved Packet Core (EPC) đã được minh họa bên dưới. Có một số thành phần khác chưa được hiển thị trong sơ đồ để giữ cho nó đơn giản. Các thành phần này giống như Hệ thống cảnh báo động đất và sóng thần (ETWS), Sổ đăng ký nhận dạng thiết bị (EIR) và Chức năng quy tắc sạc và kiểm soát chính sách (PCRF).

Dưới đây là mô tả ngắn gọn về từng thành phần được hiển thị trong kiến trúc trên:

Thành phần Máy chủ Thuê bao Gia đình (HSS) đã được chuyển tiếp từ UMTS và GSM và là cơ sở dữ liệu trung tâm chứa thông tin về tất cả các thuê bao của nhà khai thác mạng.
Cổng dữ liệu gói (PDN) (P-GW) giao tiếp với thế giới bên ngoài. mạng dữ liệu gói PDN, sử dụng giao diện SGi. Mỗi mạng dữ liệu gói được xác định bằng một tên điểm truy cập (APN). Cổng PDN có vai trò giống như nút hỗ trợ GPRS (GGSN) và nút hỗ trợ GPRS phục vụ (SGSN) với UMTS và GSM.
Cổng phục vụ (S-GW) hoạt động như một bộ định tuyến và chuyển tiếp dữ liệu giữa trạm gốc và cổng PDN.
Thực thể quản lý di động (MME) điều khiển hoạt động cấp cao của thiết bị di động bằng các thông báo báo hiệu và Máy chủ thuê bao tại nhà (HSS).
Chức năng Quy tắc tính phí và kiểm soát chính sách (PCRF) là một thành phần không được trình bày trong sơ đồ trên nhưng nó chịu trách nhiệm ra quyết định kiểm soát chính sách, cũng như kiểm soát các chức năng tính phí dựa trên luồng trong Chức năng thực thi kiểm soát chính sách ( PCEF), nằm trong P-GW.

Giao diện giữa cổng phục vụ và cổng PDN được gọi là S5 / S8. Điều này có hai cách triển khai hơi khác nhau, đó là S5 nếu hai thiết bị ở trong cùng một mạng và S8 nếu chúng ở trong các mạng khác nhau.

Sự phân chia chức năng giữa E-UTRAN và EPC

Sơ đồ sau đây cho thấy sự phân chia chức năng giữa E-UTRAN và EPC cho mạng LTE:

2G / 3G so với LTE

Bảng sau so sánh các giao thức Tín hiệu & Phần tử Mạng quan trọng khác nhau được sử dụng trong LTE 2G / 3G.

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