De architectuur van LTE (Long-Term Evolution) en SAE (System Architecture Evolution) vertegenwoordigt de geëvolueerde en gestandaardiseerde netwerkarchitectuur die is ontworpen om hoge datasnelheden, lage latentie en verbeterde spectrale efficiëntie te bieden. De LTE SAE-architectuur bestaat uit meerdere componenten en entiteiten die samenwerken om een naadloze en efficiënte draadloze communicatie-ervaring te bieden. Het volgende is een gedetailleerde verkenning van de LTE SAE-architectuur:
LTE SAE-architectuuroverzicht:
1. Evolutie van 3G naar LTE:
- LTE is het resultaat van de evolutie van 3G (UMTS) naar een geavanceerder en efficiënter draadloos netwerk. Het introduceert architectonische verbeteringen in de vorm van de SAE, die een flexibele en schaalbare architectuur biedt die hogere datasnelheden en diverse diensten kan ondersteunen.
2. Belangrijke architectonische elementen:
- Geëvolueerd knooppuntB (eNodeB):
- De eNodeB is een fundamenteel onderdeel van de LTE SAE-architectuur. Het dient als het geëvolueerde basisstation en is verantwoordelijk voor de radiocommunicatie met gebruikersapparatuur (UE’s). Elke eNodeB is verbonden met de Evolved Packet Core (EPC) en beheert radiobronnen binnen zijn dekkingsgebied.
- Geëvolueerde pakketkern (EPC):
- De EPC is de kernnetwerkcomponent in LTE SAE. Het omvat verschillende sleutelelementen, waaronder de Mobility Management Entity (MME), Serving Gateway (SGW) en Packet Data Network Gateway (PGW). De EPC is ontworpen om pakketgeschakeld dataverkeer efficiënt af te handelen.
- Gebruikersapparatuur (UE):
- UE’s zijn de apparaten van eindgebruikers, zoals smartphones, tablets en andere apparaten, die communiceren met het LTE-netwerk. UE’s brengen verbindingen tot stand met de eNodeB en hebben toegang tot verschillende diensten die worden aangeboden door de LTE SAE-architectuur.
3. Evolved Packet Core (EPC)-componenten:
- Mobiliteitsbeheersentiteit (MME):
- De MME is een cruciaal onderdeel voor het beheer van de mobiliteit binnen het LTE-netwerk. Het verwerkt taken zoals gebruikersauthenticatie, UE-tracking en overdrachtsprocedures. De MME is verantwoordelijk voor signalering met betrekking tot mobiliteit en sessiebeheer.
- Bedieningsgateway (SGW):
- De SGW is verantwoordelijk voor het routeren en doorsturen van gebruikersdatapakketten binnen het LTE-netwerk. Het dient als ankerpunt voor het gebruikersvlak tijdens mobiliteitsgebeurtenissen en zorgt voor naadloze connectiviteit terwijl UE’s zich binnen het netwerk verplaatsen.
- Pakketgegevensnetwerkgateway (PGW):
- De PGW is de interface tussen het LTE-netwerk en externe packet-datanetwerken, zoals het internet. Het beheert de toewijzing van IP-adressen, voert beleidshandhaving uit en communiceert met externe netwerken om de gegevensoverdracht te vergemakkelijken.
- Thuisabonneeserver (HSS):
- De HSS is een database waarin abonneegegevens worden opgeslagen, inclusief gebruikersprofielen en abonnementsgegevens. Het speelt een cruciale rol bij gebruikersauthenticatie, autorisatie en mobiliteitsbeheer.
- Functie beleid en kostenregels (PCRF):
- De PCRF is verantwoordelijk voor beleidscontrole en facturering binnen het LTE-netwerk. Het bepaalt en handhaaft het beleid met betrekking tot de kwaliteit van de dienstverlening (QoS) en de kosten op basis van de regels en gebruikersprofielen van de operator.
4. Bearer-concept:
- LTE introduceert het concept van dragers, die logische kanalen vertegenwoordigen voor communicatie tussen de UE en het netwerk. Er worden verschillende soorten dragers vastgesteld op basis van het type service en QoS-vereisten. Elke drager is gekoppeld aan specifieke parameters, waaronder QoS, verkeerskenmerken en beveiligingsattributen.
5. Dynamische toewijzing van middelen:
- LTE SAE-architectuur maakt gebruik van dynamische toewijzing van bronnen, waardoor het netwerk zich kan aanpassen aan veranderende omstandigheden en gebruikerseisen. Deze dynamische aard maakt efficiënt gebruik van beschikbare bronnen mogelijk en ondersteunt functies zoals carrier-aggregatie voor hogere datasnelheden.
6. LTE Geavanceerde functies:
- LTE Advanced, een evolutie van LTE, introduceert extra functies zoals carrier-aggregatie, verbeterde MIMO (Multiple Input Multiple Output) en gecoördineerde multipoint-transmissie. Deze functies dragen bij aan een verbeterde spectrale efficiëntie en hogere datasnelheden.
7. X2-interface:
- De X2-interface vergemakkelijkt directe communicatie tussen aangrenzende eNodeB’s. Het ondersteunt functionaliteiten zoals overdrachten tussen cellen die door verschillende eNodeB’s worden bediend, waardoor de efficiëntie van mobiliteitsbeheer wordt verbeterd.
8. Interworking met oudere netwerken:
- LTE SAE-architectuur is ontworpen om samen te werken met oudere netwerken, waardoor een soepele migratie en co-existentie met eerdere generaties draadloze technologieën, zoals 2G (GSM) en 3G (UMTS) mogelijk is.
9. Beveiligingsfuncties:
- LTE SAE-architectuur bevat robuuste beveiligingsfuncties om gebruikersgegevens te beschermen en de integriteit en vertrouwelijkheid van communicatie te garanderen. Beveiligingsmaatregelen omvatten encryptie, authenticatie en veilige sleuteluitwisselingsprocedures.
10. Protocolstapels:
- LTE SAE maakt gebruik van protocolstacks zoals de Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN) protocolstack voor de radio-interface en de Evolved Packet System (EPS) protocolstack voor het kernnetwerk.
11. Optimalisatie voor internetprotocol (IP):
- LTE SAE is geoptimaliseerd voor IP-gebaseerde communicatie, ondersteunt naadloze integratie met IP-netwerken en maakt de efficiënte levering van internetdiensten aan mobiele gebruikers mogelijk.
12. Evolutie naar 5G (NR):
- LTE SAE-architectuur biedt een basis voor de evolutie naar 5G (NR – New Radio). Terwijl 5G-netwerken worden geïmplementeerd, blijft de LTE SAE-architectuur een rol spelen bij de ondersteuning van oudere apparaten en services.
Conclusie:
De LTE SAE-architectuur is een uitgebreid en schaalbaar raamwerk dat is ontworpen om te voldoen aan de groeiende vraag naar snelle gegevens, lage latentie en efficiënte draadloze communicatie. Het modulaire en flexibele ontwerp maakt een voortdurende evolutie mogelijk om tegemoet te komen aan opkomende technologieën en gebruikersvereisten, waardoor het een belangrijke mijlpaal is in de vooruitgang van draadloze netwerken.