L’Evolved Packet System (EPS) in LTE (Long-Term Evolution) si riferisce al quadro completo che comprende la rete evoluta Packet Core (EPC) e la rete evoluta di accesso radio terrestre UMTS (eUTRAN). EPS è progettato per fornire un’architettura di rete a commutazione di pacchetto efficiente ed ad alte prestazioni che supporta la fornitura di vari servizi mobili a banda larga. Approfondiamo nei dettagli cosa è l’EPS nel contesto LTE.
1. Evolved Packet Core (EPC):
- Il cuore dell’EPS è l’Evolved Packet Core (EPC), che rappresenta l’architettura di rete principale di LTE.
- L’EPC è costituito da diversi componenti chiave, tra cui Mobility Management Entity (MME), Serving Gateway (SGW), Packet Data Network Gateway (PDN-GW) e Policy and Charging Rules Function (PCRF).
2. Ente di gestione della mobilità (MME):
- MME è responsabile della gestione delle funzioni legate alla mobilità come il tracciamento dell’UE, l’autenticazione e gli handover.
- Svolge un ruolo cruciale nel controllo della mobilità complessiva e nella gestione delle sessioni all’interno della rete LTE.
3. Gateway di servizio (SGW):
- SGW funge da gateway tra l’eNodeB (Evolved NodeB) e il PDN-GW.
- Gestisce le funzioni del piano utente relative all’inoltro dei dati dell’utente, all’instradamento dei pacchetti e all’ancoraggio della mobilità.
4. Gateway di rete dati a pacchetto (PDN-GW):
- PDN-GW funge da gateway tra la rete LTE e le reti dati a pacchetto esterne, come Internet o Intranet aziendali.
- È responsabile dell’assegnazione degli indirizzi IP, dell’applicazione della qualità del servizio (QoS) e del filtraggio dei pacchetti.
5. Funzione policy e regole di addebito (PCRF):
- PCRF è responsabile del controllo delle policy e delle funzioni di addebito all’interno della rete LTE.
- Determina e applica le politiche relative a QoS, addebiti e allocazione delle risorse in base alle politiche di abbonamento e dell’operatore.
6. Rete di accesso radio terrestre UMTS evoluta (eUTRAN):
- eUTRAN è il componente della rete di accesso radio di EPS, che comprende gli eNodeB responsabili della comunicazione wireless con i dispositivi dell’utente.
- eUTRAN supporta più tecnologie di accesso radio, tra cui l’accesso multiplo a divisione di frequenza ortogonale (OFDMA) per il downlink e l’accesso multiplo a divisione di frequenza a portante singola (SC-FDMA) per l’uplink.
7. Funzioni chiave dell’EPS:
- Commutazione di pacchetto: L’EPS si basa fondamentalmente sulla comunicazione a commutazione di pacchetto, offrendo una trasmissione efficiente dei dati suddividendo i dati in pacchetti per la trasmissione sulla rete.
- Bassa latenza: L’architettura dell’EPS è progettata per ridurre al minimo la latenza, garantendo una comunicazione reattiva per applicazioni in tempo reale come chiamate vocali e video.
- Velocità dati elevate: EPS supporta velocità dati elevate, consentendo la fornitura di servizi ad uso intensivo di larghezza di banda come streaming video e download di file di grandi dimensioni.
- Gestione della mobilità: Con MME al centro, EPS facilita la gestione della mobilità senza soluzione di continuità, consentendo ai dispositivi degli utenti di spostarsi tra celle e trasferimenti senza interruzioni del servizio.
8. Concetto di portatore:
- EPS introduce il concetto di portanti, che rappresentano canali di comunicazione con specifiche caratteristiche di QoS.
- I portanti vengono utilizzati per gestire diversi tipi di traffico, garantendo che i servizi con requisiti diversi, come voce e dati, ricevano un trattamento adeguato.
9. Qualità del servizio (QoS):
- EPS incorpora robusti meccanismi QoS per fornire livelli di servizio differenziati per varie applicazioni.
- I parametri QoS includono latenza, velocità effettiva, perdita di pacchetti e affidabilità, garantendo che diversi tipi di traffico ricevano un trattamento ottimale.
10. Caratteristiche di sicurezza:
- EPS integra funzionalità di sicurezza avanzate per proteggere i dati degli utenti e mantenere l’integrità delle comunicazioni.
- I meccanismi di sicurezza includono autenticazione, crittografia e protezione dell’integrità per salvaguardare le informazioni durante il transito.
11. Interazione con reti legacy:
- EPS è progettato per un’interazione fluida con le reti legacy, consentendo una migrazione graduale e la coesistenza con le generazioni precedenti di reti mobili come 3G (UMTS).
12. Integrazione IMS:
- EPS supporta l’integrazione con IP Multimedia Subsystem (IMS), consentendo la fornitura di servizi multimediali come Voice over LTE (VoLTE) e Rich Communication Services (RCS).
13. Comunicazione da dispositivo a dispositivo:
- EPS introduce la capacità di comunicazione da dispositivo a dispositivo, consentendo la comunicazione diretta tra UE senza passare attraverso l’infrastruttura di rete.
14. Efficienza e scalabilità:
- L’architettura di EPS è progettata per garantire efficienza e scalabilità, garantendo che la rete possa gestire le crescenti richieste di utenti e applicazioni.
Conclusione:
L’Evolved Packet System (EPS) in LTE rappresenta un’architettura sofisticata ed efficiente che combina l’Evolved Packet Core (EPC) e l’Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network (eUTRAN). Con la sua enfasi sulla comunicazione a commutazione di pacchetto, bassa latenza, velocità dati elevate, gestione della mobilità e robuste funzionalità di sicurezza, EPS costituisce la base per fornire servizi avanzati a banda larga mobile e supportare le diverse esigenze delle telecomunicazioni moderne.