In Long-Term Evolution (LTE)-netwerken is het CN-domein, of Core Network-domein, een cruciaal onderdeel dat verantwoordelijk is voor het beheer van de kernfunctionaliteit van het gehele LTE-systeem. Het CN-domein speelt een cruciale rol bij het faciliteren van de communicatie tussen de gebruikersapparatuur (UE) en externe netwerken, waardoor de naadloze uitwisseling van gegevens, besturingssignalen en managementinformatie wordt gegarandeerd. Laten we eens kijken naar de details van wat het CN-domein in LTE inhoudt, de architectuur, de belangrijkste componenten en de betekenis ervan in het algehele LTE-netwerkecosysteem:
1. Definitie van CN-domein in LTE:
A. Kernnetwerk (CN):
- Het Core Network, afgekort als CN, is een fundamenteel element in de LTE-architectuur. Het omvat een reeks netwerkknooppunten en entiteiten die verantwoordelijk zijn voor het afhandelen van verschillende functies, waaronder de verwerking van gebruikersgegevens, mobiliteitsbeheer, sessiebeheer en verbinding met externe netwerken.
2. Componenten van CN-domein:
A. Mobiliteitsbeheersentiteit (MME):
- De MME is een kritische entiteit binnen het CN-domein die verantwoordelijk is voor het beheer van mobiliteitsgerelateerde functies. Het verwerkt taken zoals het volgen van gebiedsupdates, overdrachten, authenticatie en beveiligingsprocedures.
B. Bedieningsgateway (SGW):
- De SGW fungeert als belangrijk ankerpunt voor gebruikersgegevens binnen het CN-domein. Het is verantwoordelijk voor het routeren van gebruikersdatapakketten tussen de eNodeB (Evolved NodeB) en het externe pakketdatanetwerk (PDN). Ook bij mobiliteitsgerelateerde functies speelt de SGW een rol.
C. Pakketgegevensnetwerkgateway (PGW):
- De PGW dient als interface tussen het LTE-netwerk en externe packet-datanetwerken, zoals het internet. Het is verantwoordelijk voor de toewijzing van IP-adressen, het afdwingen van beleid en het garanderen van connectiviteit met externe netwerken.
D. Home-abonneeserver (HSS):
- De HSS is een centrale database waarin abonneegerelateerde informatie wordt opgeslagen, waaronder gebruikersprofielen, authenticatiegegevens en abonnementsgegevens. Het speelt een cruciale rol bij gebruikersauthenticatie- en autorisatieprocessen.
e. Beleids- en kostenregelfunctie (PCRF):
- De PCRF is verantwoordelijk voor de beleidscontrole en -heffing binnen het CN-domein. Het stelt beleidsregels vast voor de verkeersafhandeling en beheert de laadaspecten op basis van het gebruik van de dienst.
F. Abonneegegevensbeheer (SDM):
- SDM omvat componenten zoals Unified Data Management (UDM) en Authentication Server Function (AUSF), die bijdragen aan gebruikersauthenticatie, autorisatie en abonnementsbeheer.
3. Functies van CN-domein:
A. Mobiliteitsbeheer:
- Het CN-domein beheert de mobiliteit van UE’s en zorgt voor naadloze overdrachten, trackinggebiedupdates en authenticatieprocessen via de MME.
B. Gegevensroutering en connectiviteit:
- De SGW en PGW faciliteren de routering van gebruikersgegevens tussen de eNodeB en externe pakketdatanetwerken, waardoor connectiviteit wordt geboden en een goede gegevenslevering wordt gegarandeerd.
C. Abonnementauthenticatie en -autorisatie:
- De HSS speelt, samen met de AUSF, een cruciale rol bij het authenticeren en autoriseren van abonnees, waardoor veilige toegang tot het LTE-netwerk wordt gegarandeerd.
D. Beleidscontrole en opladen:
- De PCRF is verantwoordelijk voor het definiëren en handhaven van beleid met betrekking tot verkeersafhandeling, QoS (Quality of Service) en het in rekening brengen van netwerkdiensten.
4. Interfaces binnen het CN-domein:
A. S1-interface:
- De S1-interface verbindt de eNodeB met de MME, waardoor communicatie met betrekking tot gebruikersmobiliteit, overdrachten en sessiebeheer wordt vergemakkelijkt.
B. S5/S8-interface:
- De S5/S8-interface verbindt de MME met de SGW en PGW, waardoor de uitwisseling van gebruikersgegevens mogelijk is en mobiliteitsgerelateerde functies worden vergemakkelijkt.
C. S6a-interface:
- De S6a-interface verbindt de MME met de HSS, waardoor authenticatie, het ophalen van abonneegegevens en autorisatieprocessen mogelijk zijn.
D. S13-interface:
- De S13-interface verbindt de MME met de SGW voor overdrachtsgerelateerde informatie-uitwisseling.
5. Betekenis van CN-domein in LTE:
A. Gecentraliseerd netwerkbeheer:
- Het CN-domein biedt een gecentraliseerd beheerraamwerk voor verschillende kernnetwerkfuncties, waardoor efficiënte en gecoördineerde netwerkoperaties worden gegarandeerd.
B. End-to-end-connectiviteit:
- Door de connectiviteit tussen UE’s, eNodeB’s en externe netwerken te beheren, zorgt het CN-domein voor end-to-end communicatie en gegevensoverdracht binnen het LTE-netwerk.
C. Abonneebeheer en authenticatie:
- Via componenten zoals de HSS zorgt het CN-domein voor veilige en geautoriseerde toegang voor abonnees, waarbij abonneeprofielen en authenticatiegegevens worden onderhouden.
D. Verkeersafhandeling en QoS:
- De PCRF in het CN-domein speelt een cruciale rol bij het definiëren van beleid voor verkeersafhandeling, het garanderen van passende QoS-niveaus en het beheren van kostenaspecten voor netwerkdiensten.
6. Uitdagingen en overwegingen:
A. Schaalbaarheid:
- Naarmate LTE-netwerken evolueren en steeds meer verkeer ervaren, moet het CN-domein schaalbaar zijn om de groeiende abonneeaantallen en databehoeften aan te kunnen.
B. Interworking met externe netwerken:
- Het CN-domein moet naadloos samenwerken met externe packet-datanetwerken, zoals het internet, om wereldwijde connectiviteit en servicetoegang te garanderen.
7. Evolutie naar 5G en verder:
A. Vervolg relevantie:
- De principes van het CN-domein blijven relevant in de context van 5G en daarbuiten, met aanpassingen en verbeteringen ter ondersteuning van nieuwe technologieën en netwerkarchitecturen.
Conclusie:
Kortom, het CN-domein in LTE is een fundamenteel element dat de kernnetwerkfuncties orkestreert, waaronder mobiliteitsbeheer, dataroutering, abonneeauthenticatie en beleidscontrole. De architectuur en componenten zorgen voor efficiënte end-to-end connectiviteit, abonneebeheer en het leveren van hoogwaardige diensten binnen het LTE-netwerk. Terwijl LTE-netwerken zich blijven ontwikkelen en de weg vrijmaken voor 5G en verder, zal het CN-domein een cruciale rol spelen bij de aanpassing aan nieuwe technologieën en het aangaan van de uitdagingen van toekomstige draadloze communicatie.