Wat is de basisarchitectuur van LTE?

De Long-Term Evolution (LTE)-architectuur is ontworpen om snelle datacommunicatie, lage latentie en verbeterde spectrale efficiëntie in draadloze netwerken te bieden. De LTE-architectuur bestaat uit verschillende belangrijke componenten die samenwerken om naadloze connectiviteit en efficiënte gegevensoverdracht mogelijk te maken. Hier volgt een gedetailleerde verkenning van de basisarchitectuur van LTE:

LTE-architectuuroverzicht:

1. Geëvolueerd knooppuntB (eNodeB):

Functionaliteit:
- De eNodeB is het geëvolueerde basisstation in de LTE-architectuur. Het fungeert als het radiotoegangsknooppunt en is verantwoordelijk voor het beheer van radiobronnen, de communicatie met gebruikersapparatuur (UE’s) en het faciliteren van de overdracht van gegevens tussen UE’s en het kernnetwerk.
Sleutelfuncties:
- De eNodeB voert functies uit zoals het beheer van radiobronnen, overdrachten en aanpassing van modulatie- en coderingsschema’s. Het is een fundamenteel element in LTE en vertegenwoordigt de geëvolueerde tegenhanger van het traditionele basisstation in eerdere draadloze technologieën.

2. Evolved Packet Core (EPC):

Componenten:
- De Evolved Packet Core is het kernnetwerk in LTE, bestaande uit verschillende belangrijke componenten:
  - Mobility Management Entity (MME): Verantwoordelijk voor het volgen en beheren van de mobiliteit van UE’s binnen het LTE-netwerk, het afhandelen van signalen met betrekking tot mobiliteit en sessiebeheer.
  - Serving Gateway (SGW): Beheert de gegevensroutering en -doorsturing binnen het LTE-netwerk en dient als ankerpunt voor het gebruikersvlak tijdens mobiliteitsgebeurtenissen.
  - Packet Data Network Gateway (PGW): Maakt verbinding met externe packet-datanetwerken, zoals het internet, beheert de toewijzing van IP-adressen en voert beleidshandhaving uit.

3. Gebruikersapparatuur (UE):

Definitie:
- UE’s zijn de apparaten van eindgebruikers, zoals smartphones, tablets en andere draadloze apparaten, die communiceren met het LTE-netwerk.
Functies:
- UE’s brengen verbindingen tot stand met de eNodeB, verzenden en ontvangen gegevens en nemen deel aan mobiliteitsprocedures zoals overdrachten bij het verplaatsen tussen verschillende cellen binnen het LTE-netwerk.

4. Spectrum- en radiokanalen:

Frequentiebanden:
- LTE werkt in verschillende frequentiebanden, waaronder zowel Frequency Division Duplex (FDD) als Time Division Duplex (TDD) banden. Er zijn verschillende banden toegewezen voor uplink- en downlink-communicatie.
Radiokanalen:
- LTE gebruikt specifieke radiokanalen voor communicatie. Deze kanalen omvatten onder andere Physical Uplink Control Channel (PUCCH), Physical Downlink Control Channel (PDCCH) en Physical Downlink Shared Channel (PDSCH).

5. Bearer-concept:

Bearer-definitie:
- LTE introduceert het concept van dragers, die logische kanalen vertegenwoordigen voor communicatie tussen de UE en het netwerk.
Soorten dragers:
- Verschillende dragers dienen verschillende doeleinden, waaronder standaarddragers voor internettoegang en speciale dragers voor specifieke diensten. Elke drager is gekoppeld aan specifieke QoS-parameters.

6. MIMO (meerdere invoer, meerdere uitvoer):

Gebruik:
- LTE maakt gebruik van MIMO-technologie, waardoor meerdere antennes op zowel de eNodeB als de UE de datasnelheden en systeemcapaciteit kunnen verbeteren.
Ruimtelijke multiplexing:
- MIMO maakt ruimtelijke multiplexing mogelijk, waarbij meerdere datastromen tegelijkertijd worden verzonden, waardoor de spectrale efficiëntie en de algehele netwerkprestaties worden verbeterd.

7. X2-interface:

Doel:
- 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. E-UTRAN-protocolstapel:

Definitie:
- De E-UTRAN-protocolstack (Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network) wordt gebruikt voor communicatie via de radio-interface.
Lagen:
- Het omvat onder andere lagen zoals de fysieke laag, de Medium Access Control (MAC) laag, de Radio Link Control (RLC) laag en de Packet Data Convergence Protocol (PDCP) laag.

9. Beveiligingsfuncties:

Authenticatie en codering:
- LTE bevat robuuste beveiligingsfuncties, waaronder authenticatie- en encryptiemechanismen, om de vertrouwelijkheid en integriteit van gebruikersgegevens te garanderen.
Beveiligingsalgoritmen:
- Beveiligingsalgoritmen zoals de Evolved Packet System Authentication and Key Agreement (EPS-AKA) worden gebruikt om veilige verbindingen tot stand te brengen tussen UE’s en het LTE-netwerk.

10. Overdrachtsprocedures:

Soorten overdrachten:
- LTE ondersteunt verschillende soorten overdrachten, waaronder intrafrequentie-, interfrequentie- en X2-gebaseerde overdrachten. Deze procedures garanderen een ononderbroken communicatie terwijl UE’s zich binnen het netwerk verplaatsen.

11. IMS-integratie:

IMS (IP Multimedia Subsysteem):
- LTE kan worden geïntegreerd met IMS, waardoor multimediadiensten via IP-netwerken kunnen worden aangeboden. IMS faciliteert de levering van diensten zoals Voice over LTE (VoLTE) en videobellen.

12. Netwerkevolutie naar 5G (NR):

Voortzetting van concepten:
- Terwijl LTE evolueert naar 5G (NR – New Radio), blijven veel fundamentele concepten zoals het gebruik van dragers, MIMO en protocolstacks bestaan. 5G introduceert echter nieuwe functies, hogere datasnelheden en verbeterde mogelijkheden om aan de veranderende communicatievereisten te voldoen.

Conclusie:

De basisarchitectuur van LTE bestaat uit de eNodeB, Evolved Packet Core en gebruikersapparatuur, die samenwerken om snelle draadloze communicatie te leveren. Met functies als dragers, MIMO en beveiligingsmechanismen vormt LTE de basis voor de evolutie naar 5G, waardoor gebruikers verbeterde connectiviteit en geavanceerde services krijgen.