EPS in LTE steht für Evolved Packet System. Es handelt sich um eine wichtige architektonische Weiterentwicklung des LTE-Netzwerks (Long-Term Evolution), das das paketvermittelte Kernnetzwerk darstellt, das für die Bereitstellung effizienter und leistungsstarker Datendienste konzipiert ist. EPS ist ein integraler Bestandteil der LTE-Architektur, unterstützt die Bereitstellung IP-basierter Dienste und gewährleistet eine nahtlose Kommunikation zwischen dem LTE-Funkzugangsnetzwerk und externen Netzwerken. Lassen Sie uns die Bedeutung, Komponenten und Funktionen von EPS in LTE untersuchen:
1. Evolution von GERAN/UTRAN zu EPS:
- GERAN/UTRAN: Vor der Einführung von LTE hatten 2G- (GSM/GERAN) und 3G-Netze (UMTS/UTRAN) ihre jeweiligen Kernnetze. Mit dem Aufkommen von LTE führte der Bedarf an einem effizienteren und skalierbareren paketvermittelten Kernnetzwerk zur Entwicklung von EPS.
- EPS-Einführung: EPS ist ein einheitliches paketvermitteltes Kernnetzwerk, das die Anforderungen von LTE erfüllt, eine nahtlose und optimierte Plattform für die Bereitstellung von Hochgeschwindigkeits-Datendiensten bietet und der gestiegenen Nachfrage nach mobilem Breitband gerecht wird.
2. Komponenten von EPS:
- EPC (Evolved Packet Core): Der EPC ist die Kernnetzwerkkomponente von EPS. Es besteht aus mehreren Schlüsselelementen, darunter MME (Mobility Management Entity), SGW (Serving Gateway), PGW (PDN Gateway) und PCRF (Policy and Charging Rules Function).
- MME (Mobility Management Entity): MME übernimmt signalisierungsbezogene Aufgaben, einschließlich Tracking-Bereichsaktualisierungen, Übergaben und Authentifizierungsverfahren. Es ist für die Verwaltung der Mobilität von UEs (User Equipment) innerhalb des LTE-Netzwerks verantwortlich.
- SGW (Serving Gateway): SGW dient als Ankerpunkt für Benutzerdaten im Downlink und Uplink. Es verwaltet das Routing von Benutzerdatenpaketen zwischen dem eNodeB (Evolved NodeB) und den externen Paketdatennetzwerken.
- PGW (PDN Gateway): PGW ist das Gateway zwischen dem LTE-Netzwerk und externen Paketdatennetzwerken, wie dem Internet oder privaten Unternehmensnetzwerken. Es ist für die Zuweisung von IP-Adressen, die Durchsetzung von Richtlinien und die Paketfilterung verantwortlich.
- PCRF (Policy and Charging Rules Function): PCRF spielt eine entscheidende Rolle bei der Richtlinienkontrolle und Gebührenerhebung innerhalb der EPS. Es legt die Richtlinien für die Servicequalität, die Ressourcenzuweisung und die Abrechnungsregeln auf der Grundlage von Serviceabonnements und Netzwerkbedingungen fest.
- HSS (Home Subscriber Server): Obwohl HSS nicht Teil des EPC ist, ist es ein entscheidendes Element im EPS. Es speichert abonnentenbezogene Informationen, einschließlich Benutzerprofile, Authentifizierungsdaten und Abonnementdetails.
3. Funktionen von EPS:
- Paketvermittlung: EPS ist für die paketvermittelte Kommunikation konzipiert und ermöglicht so eine effiziente Abwicklung IP-basierter Datendienste. Dies steht im Gegensatz zum leitungsvermittelten Ansatz traditioneller sprachzentrierter Netzwerke.
- Mobilitätsmanagement: EPS verwaltet die Mobilität von UEs nahtlos und sorgt so für reibungslose Übergaben zwischen verschiedenen eNodeBs und die Verfolgung von Bereichsaktualisierungen. MME spielt eine zentrale Rolle im Mobilitätsmanagement.
- Bearer-Einrichtung und -Freigabe: EPS erstellt und gibt Träger frei, die logische Kommunikationskanäle für Benutzerdaten darstellen. Diese Träger werden dynamisch basierend auf den von den UEs genutzten Diensten und Anwendungen eingerichtet.
- Quality of Service (QoS)-Management: EPS trägt zum QoS-Management bei, indem es Ressourcen basierend auf der Art des Dienstes priorisiert und zuweist. Es stellt sicher, dass verschiedene Arten von Datenverkehr die notwendigen Ressourcen erhalten, um eine qualitativ hochwertige Kommunikation aufrechtzuerhalten.
- Gebühren- und Richtlinienkontrolle: PCRF in EPS ist für die Richtlinienkontrolle und Gebührenregeln verantwortlich. Es bestimmt die Richtlinien für die Ressourcenzuteilung, die Servicequalität und die Gebührenerhebung basierend auf den abonnierten Diensten und Netzwerkbedingungen.
4. Integration mit LTE-Funkzugangsnetzwerk:
- S1-Schnittstelle: Die S1-Schnittstelle verbindet das LTE-Funkzugangsnetzwerk (eNodeB) mit dem EPC. Es erleichtert den Austausch von Kontroll- und Benutzerebenenverkehr zwischen den LTE-RAN- und EPC-Elementen, einschließlich MME, SGW und PGW.
- X2-Schnittstelle: Die X2-Schnittstelle verbindet verschiedene eNodeBs innerhalb desselben LTE-Netzwerks. Es unterstützt Funktionen wie Übergaben, Lastausgleich und Koordination zwischen benachbarten Basisstationen.
Abschluss:
EPS in LTE stellt das Evolved Packet System dar, ein umfassendes paketvermitteltes Kernnetzwerk, das das Rückgrat der LTE-Architektur bildet. Mit Komponenten wie MME, SGW, PGW und PCRF ermöglicht EPS effiziente paketvermittelte Kommunikation, Mobilitätsmanagement, QoS-Steuerung und nahtlose Integration zwischen dem LTE-Funkzugangsnetzwerk und externen Paketdatennetzwerken.