Принципы построения и функционирования сетей LTE

LTE включает в себя сеть радиодоступа (Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network, E-UTRAN) и усовершенствованное пакетное ядро (Evolved Packet Core, EPC).

        Сеть LTE построена как совокупность новых базовых станций eNB (Evolved NodeB или eNodeB), где соседние eNB соединены  между собой интерфейсом Х2. eNB подключены к EPC посредством интерфейса S1.На рис.1 показано взаимодействие новых элементов в архитектуре сети: S-GW (ServingGateway) – обслуживающих шлюзов, содержащих ПО управления по протоколу MM(MME – MobilityManagementEntity).

Архитектура сети LTE

Рис. 1

        В сети радиодоступа радиоинтерфейс между UE и eNB осуществлен на основе технологии ортогонального частотного разнесения (OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing, OFDMA). Работа EPC основана на технологии IP. Такую структуру относят к All-IP Network (AIPN).

        Структура сети LTE приведена на рис.2.  Ядро сети EPC (EvolvedPacketCore) состоит из обслуживающего шлюза S-GW (ServingGateway), шлюза для выхода на пакетные сети P-GW (PacketDataNetworkGateway), структуры управления по протоколу MobilityManagementMME (MobilityManagementEntity), связанной с S-GW и eNodeB сигнальными интерфейсами.

Структура сети LTE

Рис. 2

 

eNB  объединяет в себе функции базовых станций и контроллеров сетей 3-го поколения:

            - обеспечивает передачу трафика и сигнализации по радиоканалу,

            - управляет распределением радиоресурсов,

            - обеспечивает сквозной канал трафика к S-GW,

            - поддерживает синхронизацию передач и контролирует  уровень помех в соте,

            - обеспечивает шифрацию и целостность передачи по радиоканалу,

            - выбирает MME и организует сигнальный обмен с ним,

            - производит сжатие заголовков IP-пакетов,

            - поддерживает услуги мультимедийного вещания,

            - при использовании структуры с  усилителями мощности на антенной мачте организует управление антеннами по специальному интерфейсу Iuant.

            Интерфейс S1, как показано на рис.2.5, поддерживает передачу данных с S-GW и сигнализации через ММЕ. Отметим, что eNB может иметь соединения с несколькими S-GW (рис.1.5).

            Интерфейсы X2 используют для организации хэндоверов между соседними базовыми станциями, в том числе и при балансировке нагрузки между ними. При этом интерфейсы Х2 могут быть логическими, т.е. для их организации не обязательно реальное физическое соединение между eNB.

            В функции обслуживающего шлюза S-GW входит:

            -  маршрутизация передаваемых пакетов данных,

            - установка качественных показателей (QoS) предоставляемых услуг,

            - буферизация пакетов для UE, пребывающих в состоянии IdleMode,

            - предоставление учетных данных для тарификации и оплаты выполненных услуг.

            S-GW является якорной структурой, обеспечивающей мобильность абонентов. Каждую работающую UE обслуживает определенный S-GW. Теоретически UE может быть связана с несколькими пакетными сетями; тогда ее будут обслуживать несколько серверов S-GW.

            Шлюз для выхода на пакетные сети P-GW организует точку доступа к внешним IP-сетям. Соответственно P-GW  является якорным шлюзом для обеспечения трафика. Если абонент имеет статический IP-адрес, то P-GW его активизирует. В случае, если абонент должен получить на время сеанса связи динамический IP-адрес, P-GW запрашивает его с сервера DHCP (DynamicHostConfigurationProtocol) или сам выполняет необходимые функции DHCP, после чего обеспечивает доставку IP-адреса абоненту. В состав P-GW входит PCEF (PolicyandChargingEnforcementFunction), который входит обеспечивает качественные характеристики услуг на внешнем соединении  через интерфейс Sgi и фильтрацию пакетов данных. При обслуживании абонента в домашней сети функции P-GW и S-GW могут выполнять как два разных, так и одно устройство. Интерфейс S5 представляет собой туннельное соединение GPRS или ProxyMobileIpv6 [12]. Если P-GW и S-GW находятся в разных сетях (например, при обслуживании абонента в роуминге), то интерфейс S5 заменяют интерфейсом S8.

            Управляющий блок ММЕ прежде всего поддерживает выполнение процедур протокола MobilityManagement: обеспечение безопасности работы в сети при подключении UE и выбор S-GW, P-GW.  ММЕ связан с HSS своей сети посредством интерфейса S6a. Интерфейс S10, соединяющий различные ММЕ, позволяет обслуживать UE при перемещениях абонента, а также при его нахождении в роуминге. 

            Policy and Charging Resource Function (PCRF) по сути представляет собой  управляющий сервер, обеспечивающий централизованное управление ресурсами сети, учет и тарификацию предоставляемых услуг. Как только появляется запрос на новое активное соединение, эта информация поступает на PCRF. Он оценивает имеющиеся в его распоряжении ресурсы сети и направляет в PCEF шлюза P-GW команды, устанавливающие требования к качеству услуг и к их тарификации

Яндекс.Метрика