Структура сети LTE




LTE изначально разрабатывалась как система с коммутацией пакетов, и ее целью является предоставление возможности установления IP соединений между абонентскими станциями (User Equipment, UE) и сетью передачи данных (Packet Data Network, PDN). Под термином LTE понимается технология радио доступа, под термином EPC ( Evolved Packet Core) понимается опорная сеть оператора. Вместе LTE и EPC образуют EPS (Evolved Packet System).
EPS использует концепцию EPS потоков (EPS bearers), чтобы обеспечить доставку IP пакетов между шлюзом (gateway, GW) и PND к UE. Каждый поток - это поток IP пакетов с определенными параметрами качества обслуживания (Quality of Service, QoS) на участке между GW и UE. Для одного пользователя может быть создано несколько EPS потоков, чтобы предоставлять различные QoS (например, VoIP и FTP потоки) или чтобы предоставить соединения к различным PDN.
На рисунке ниже приводится схема, на которой изображены основные элементы сети и название интерфейсов между ними. Network Architecture
Ниже приводятся список основных элементов сети. Рассмотрим эти элементы подробнее.

MME (Mobility Management Entity)
MME является контрольным узлом, через который проходит весь сигнальный трафик между UE и Core Network (CN). Протоколы, которые используются для передачи контрольного трафика между UE и CN, известны как NAS (Non-Access Stratum). Функции, выполняемые MME, делятся на следующие два множества:
S-GW (Serving Gateway)
Все IP пакеты, которые относятся к UE передаются через S-GW, который является анкерным для потоков данных, когда UE перемещается между различными базовыми станциями (eNodeB). Кроме этого, S-GW хранит всю информацию о потоках UE, когда UE находится в холостом режиме (idle mode). Также S-GW временно накапливает данные, отправленные к UE, пока MME запускает процедуру пейджинга (paging) UE, чтобы создать потоки (на радио канале) для отправки данных на UE.
Кроме перечисленных функций, S-GW осуществляет еще и некоторые административные функции в визитной сети. Например, сбор информации для осуществления списаний по счету.

P-GW (PDN Gateway)
Функции данного устройства заключаются в выделении IP адреса для UE, соблюдении параметров QoS и осуществлении списаний по счету на основе набора правил, полученных из PCRF (Policy Control and Charging Rules Function). Также P-GW осуществляет фильтрацию поступающих IP пакетов в различные клиентские потоки с конкретным набором параметров QoS при этом используются TFT (Traffic Flow Templates).

На рисунке ниже приводится стек протоколов, используемый в пользовательской плоскости. User plane protocol stack

IP пакеты, адресованные UE, туннелируются (GTP-U/UDP/IP) на участке между P-GW и eNodeB (интерфейсы S1 и S5/S8) для последующей их передачи на UE. Стек протоколов на участке между UE и eNodeB состоит из: PDCP (Packet Data Convergence Protocol), RLC (Radio Link Control) и MAC (Medium Access Control) подуровней.

На рисунке ниже приводится стек протоколов, используемый в контрольной плоскости. Control plane protocol stack

Протоколы, которые используются между UE и eNodeB носят название Access Stratum (AS) протоколы. В контрольной плоскости все протоколы ниже RRC выполняют те же самые функции, что и в пользовательской плоскости. За исключением того, что в контрольной плоскости нет сжатия заголовков.
Протокол RRC (см. описание протокола тут) выполняет главные контролирующие функци, к которым относятся создание потоков, используемых при радио передаче, и конфигурация всех нижележащих уровней.

Взаимодействие между соседними eNodeB осуществляется через интерфейс X2. Описание которого будет добавлено чуть позже.



Если вы не нашли интересующую вас информацию по LTE/LTE-A в этой статье, напишите мне об этом письмо на alexey.anisimov86@gmail.com. Я постараюсь ее добавить в кратчайшие сроки.

Valid HTML 4.01 Strict