Evolved Packet System (EPS) in LTE (Long-Term Evolution) bezieht sich auf das umfassende Framework, das das EPC-Netzwerk (Evolved Packet Core) und das eUTRAN (Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network) umfasst. EPS ist darauf ausgelegt, eine leistungsstarke und effiziente paketvermittelte Netzwerkarchitektur bereitzustellen, die die Bereitstellung verschiedener mobiler Breitbanddienste unterstützt. Schauen wir uns genauer an, was EPS im Kontext von LTE ist.
1. Evolved Packet Core (EPC):
- Das Herzstück von EPS ist der Evolved Packet Core (EPC), der die Kernnetzwerkarchitektur von LTE darstellt.
- EPC besteht aus mehreren Schlüsselkomponenten, darunter der Mobility Management Entity (MME), dem Serving Gateway (SGW), dem Packet Data Network Gateway (PDN-GW) und der Policy and Charging Rules Function (PCRF).
2. Mobilitätsmanagementeinheit (MME):
- MME ist für die Verwaltung mobilitätsbezogener Funktionen wie UE-Verfolgung, Authentifizierung und Übergaben verantwortlich.
- Es spielt eine entscheidende Rolle bei der Steuerung der gesamten Mobilität und des Sitzungsmanagements innerhalb des LTE-Netzwerks.
3. Serving Gateway (SGW):
- SGW fungiert als Gateway zwischen dem eNodeB (Evolved NodeB) und dem PDN-GW.
- Es übernimmt die Funktionen der Benutzerebene im Zusammenhang mit der Weiterleitung von Benutzerdaten, dem Paketrouting und der Mobilitätsverankerung.
4. Packet Data Network Gateway (PDN-GW):
- PDN-GW dient als Gateway zwischen dem LTE-Netz und externen Paketdatennetzen, wie dem Internet oder Unternehmensintranets.
- Es ist für die Zuweisung von IP-Adressen, die Durchsetzung der Servicequalität (QoS) und die Paketfilterung verantwortlich.
5. Richtlinien- und Gebührenregelfunktion (PCRF):
- PCRF ist für die Richtlinienkontrolle und Abrechnungsfunktionen innerhalb des LTE-Netzes verantwortlich.
- Es bestimmt und erzwingt Richtlinien in Bezug auf QoS, Gebühren und Ressourcenzuweisung basierend auf Abonnement- und Betreiberrichtlinien.
6. Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network (eUTRAN):
- eUTRAN ist die Funkzugangsnetzwerkkomponente von EPS und umfasst die eNodeBs, die für die drahtlose Kommunikation mit Benutzergeräten verantwortlich sind.
- eUTRAN unterstützt mehrere Funkzugangstechnologien, einschließlich Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA) für den Downlink und Single-Carrier Frequency Division Multiple Access (SC-FDMA) für den Uplink.
7. Schlüsselfunktionen von EPS:
- Paketvermittlung: EPS basiert im Wesentlichen auf paketvermittelter Kommunikation und bietet eine effiziente Datenübertragung, indem es Daten in Pakete für die Übertragung über das Netzwerk aufteilt.
- Geringe Latenz: Die Architektur von EPS ist darauf ausgelegt, die Latenz zu minimieren und eine reaktionsfähige Kommunikation für Echtzeitanwendungen wie Sprach- und Videoanrufe sicherzustellen.
- Hohe Datenraten: EPS unterstützt hohe Datenraten und ermöglicht so die Bereitstellung bandbreitenintensiver Dienste wie Video-Streaming und das Herunterladen großer Dateien.
- Mobilitätsmanagement: Mit der MME im Kern ermöglicht EPS ein nahtloses Mobilitätsmanagement, sodass Benutzergeräte ohne Dienstunterbrechungen zwischen Zellen und Übergaben wechseln können.
8. Bearer-Konzept:
- EPS führt das Konzept der Träger ein, die Kommunikationskanäle mit spezifischen QoS-Eigenschaften darstellen.
- Träger werden für die Abwicklung verschiedener Arten von Datenverkehr eingesetzt und stellen sicher, dass Dienste mit unterschiedlichen Anforderungen, wie z. B. Sprache und Daten, angemessen behandelt werden.
9. Dienstqualität (QoS):
- EPS beinhaltet robuste QoS-Mechanismen, um differenzierte Service-Levels für verschiedene Anwendungen bereitzustellen.
- Zu den QoS-Parametern gehören Latenz, Durchsatz, Paketverlust und Zuverlässigkeit, um sicherzustellen, dass verschiedene Arten von Datenverkehr optimal behandelt werden.
10. Sicherheitsfunktionen:
- EPS integriert erweiterte Sicherheitsfunktionen, um Benutzerdaten zu schützen und die Integrität der Kommunikation aufrechtzuerhalten.
- Zu den Sicherheitsmechanismen gehören Authentifizierung, Verschlüsselung und Integritätsschutz, um Informationen während der Übertragung zu schützen.
11. Zusammenarbeit mit Legacy-Netzwerken:
- EPS ist für eine reibungslose Zusammenarbeit mit älteren Netzwerken konzipiert und ermöglicht eine schrittweise Migration und Koexistenz mit früheren Generationen von Mobilfunknetzen wie 3G (UMTS).
12. IMS-Integration:
- EPS unterstützt die Integration mit dem IP Multimedia Subsystem (IMS) und ermöglicht so die Bereitstellung von Multimediadiensten wie Voice over LTE (VoLTE) und Rich Communication Services (RCS).
13. Geräte-zu-Gerät-Kommunikation:
- EPS führt die Fähigkeit zur Kommunikation von Gerät zu Gerät ein und ermöglicht die direkte Kommunikation zwischen UEs, ohne die Netzwerkinfrastruktur zu durchlaufen.
14. Effizienz und Skalierbarkeit:
- Die Architektur von EPS ist auf Effizienz und Skalierbarkeit ausgelegt und stellt sicher, dass das Netzwerk den steigenden Anforderungen von Benutzern und Anwendungen gerecht wird.
Abschluss:
Das Evolved Packet System (EPS) in LTE stellt eine anspruchsvolle und effiziente Architektur dar, die den Evolved Packet Core (EPC) und das Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network (eUTRAN) kombiniert. Mit seinem Schwerpunkt auf paketvermittelter Kommunikation, geringer Latenz, hohen Datenraten, Mobilitätsmanagement und robusten Sicherheitsfunktionen bildet EPS die Grundlage für die Bereitstellung fortschrittlicher mobiler Breitbanddienste und die Unterstützung der vielfältigen Anforderungen der modernen Telekommunikation.