Учебное пособие. Lte, lte advanced, lte advanced pro
 Скачать 2.75 Mb.
|
Основные компоненты системыПользовательское оборудование UE представляет собой совокупность подвижных станций, с различными уровнями функциональных возможностей, используемых сетевыми абонентами для доступа к LTE-услугам. Такие станции состоят из самого оборудования ME и USIM (UMTS Subscriber Identity Module) – абонентского идентификационного модуля сети стандарта UMTS, то есть USIM-карты. Такое абонентское оборудование не ограничивается лишь мобильными телефонами, это могут быть и бытовые или промышленные стационарные устройства, предназначенные для передачи/приема определенных сетевых или пользовательских приложений. E-UTRAN (Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network) [15] - сеть радиодоступа, управляет радиосвязью между UE и EPC и состоит из узлов eNB, которые контролируют устройства одной или нескольких сот, обеспечивают протоколы плоскости пользователя (PDCP/RLC/MAC/PHY, с которыми мы более подробно ознакомимся в разделе ”Протоколы сети LTE”) и управления (RRC). Для обычного пользовательского трафика (в отличие от широковещательной передачи) в E-UTRAN нет централизованного контроллера, следовательно, архитектура E-UTRAN называется плоской. На базовые станции в сети стандарта LTE возложено выполнение таких функций, как [16]: Управление радиоресурсами (распределение радиоканалов и динамическое распределение ресурсов в нисходящем и восходящем направлениях передачи); Обеспечение гарантированной доставки и целостности информации, передаваемой по радиоканалам; Сжатие заголовков IP-пакетов и закрытие (шифрацию) пользовательской информации; − выбор блока управления мобильностью (ММЕ) в сети ЕРС; Маршрутизация пакетов пользовательской информации по направлению к ЕРС (к S-GW); Диспетчеризация и передача вызывной и вещательной информации, получаемой от ЕРС (от ММЕ); Измерения и составление отчетов, необходимых для управления мобильностью, в том числе принятие решения об инициации процесса передачи обслуживания абонента во время вызова или сессии передачи данных от одной базовой станции к другой (handover) и первые этапы ее реализации; Поддержка многоантенной технологии. В отличие от некоторых из предыдущих технологий второго и третьего поколений, LTE использует функцию радиоконтроллера в eNodeB. Это обеспечивает тесное взаимодействие между различными уровнями протокола сети радиодоступа, тем самым уменьшая задержку и повышая эффективность. Такое распределенное управление устраняет необходимость в высокодоступном контроллере с интенсивной обработкой, что, в свою очередь, может снизить затраты и избежать «единичных точек отказа». Кроме того, поскольку LTE не поддерживает мягкую передачу обслуживания, нет необходимости в централизованной функции объединения данных в сети. Одним из последствий отсутствия централизованного узла контроллера является то, что при перемещении UE сеть должна передавать всю информацию, относящуюся к UE, вместе с любыми буферизованными данными от одной базовой станции к другой. Поэтому необходимо избежать потери данных во время передачи обслуживания, для чего и используется интерфейс X2. При этом интерфейсы Х2 могут быть логическими. Это значит, что для их организации не обязательно реальное физическое соединение между eNB. Упрощенный вид Архитектура E-UTRAN представлена на рисунке ниже. [13]  Рисунок 4. Упрощенный вид архитектуры E-UTRAN Evolved Packet Core (EPC) или улучшенное пакетное ядро отвечает за общий контроль над UE и установление однонаправленных каналов, является составной системой, в которую входят четыре основных компонента: [18] MME (Mobility Management Entity) – узел управления мобильностью, обеспечивает поддержку мобильности, слежения и handover. Узел отвечает за выбор SGW (Serving Gateway) для устройства при начальном подключении, при handover внутри LTE, аутентификацию пользователя, а также проверяет авторизацию UE для доступа к сервис-провайдерам мобильных сетей PLMN (Public Land Mobile Network). Основные функции, поддерживаемые MME, классифицируются как Управление потоками (Bearer Management). К данной области относится уровень управления сессиями SML (session management layer) протокола NAS, в рамках которого осуществляется создание, поддержание и удаление потоков. Управление подключениями (Connection Management). В рамках этой функциональности осуществляется подключения абонентов к сети и создание правил шифрации и кодирования между UE и сетью. Эти действия выполняются на уровне подключений или управления мобильностью протокола NAS. SGW (Serving Gateway) – обслуживающий шлюз. Все пользовательские IP-пакеты передаются через S-GW, который служит локальным “якорем” мобильности для каналов передачи данных, когда UE перемещается между eNodeB. Он также выполняет такие функции, как: сохраняет информацию о однонаправленных каналах, когда UE находится в состоянии ожидания; временно буферизует данные нисходящей линии связи, пока MME инициирует поисковый вызов UE для восстановления однонаправленных каналов; выполняет некоторые административные функции в посещаемой сети, такие как сбор информации для начисления платы (например, объем данных, отправленных или полученных от пользователя), а также законный перехват; служит “якорем” мобильности для взаимодействия с другими технологиями 3GPP, такими как GPRS (General Packet Radio Service) и UMTS. PGW (Packet Data Network Gateway) – пакетный шлюз отвечает за: выделение IP-адресов для UE; обеспечение QoS (Quality of Service)*; тарификацию на основе потоков в соответствии с правилами из PCRF; фильтрацию IP-пакетов пользователя нисходящей линии связи в различные однонаправленные каналы на основе QoS; принудительное QoS для однонаправленных каналов с гарантированной скоростью передачи данных GBR (Guaranteed Bit Rate); служит “якорем” мобильности для взаимодействия с технологиями, не относящимися к 3GPP, такими как сети CDMA2000 и WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access); корректная работа биллинга. (комплекса процессов и решений на предприятиях связи, ответственных за сбор информации об использовании телекоммуникационных услуг, их тарификацию, выставление счетов абонентам, обработку платежей. [19]) * Подробнее о QoS рассказывается в разделе “QoS”. PCRF (Policy and Charging Rules Function) отвечает за: принятие решений по управлению политикой; управление функциями тарификации на основе потоков в функции принудительного управления политикой PCEF (Policy and Charging Enforcement Function), которая находится в P-GW; обеспечивает авторизацию QoS (идентификатор класса QoS и скорость передачи данных), которая решает, как определенный поток данных будет обрабатываться в PCEF, и гарантирует, что это соответствует профилю подписки пользователя. Простыми словами это узел выставления счетов абонентам. Общее название для устройств, отвечающих за корректность тарификации потребляемых пользователем услуг и начисление платы за них по таким моделям, как: по предоставленному объему услуг, по затраченному на услугу времени, по факту предоставления услуги, а также комбинированные модели. [20] Архитектура EPC показана на рисунке 5 [17]. Для упрощенного вида схемы некоторые компоненты, такие как регистр идентификации абонентского оборудования EIR (Equipment Identity Register) и вышеупомянутый PCRF, опущены.  Рисунок 5 Архитектура EPC HSS (Home Subscriber Server) - сервер абонентских данных сети сотовой связи. Представляет собой большую базу для хранения данных об абонентах, которые заключили договор на предоставление услуг с данной сетью. Функциональные различия между E-UTRAN и EPC наглядно представлены на рисунке 6.[18]  Рисунок 6. Функциональные различия между E-UTRAN и EPC |