Evolved Packet System (EPS) to kompleksowa platforma sieci długoterminowej ewolucji (LTE), która obejmuje rozwinięty rdzeń pakietowy (EPC) i rozwiniętą naziemną sieć dostępu radiowego UMTS (eUTRAN). Stanowi podstawę zapewnienia szybkiej komunikacji z komutacją pakietów w technologii 4G LTE. W tym szczegółowym wyjaśnieniu omówimy kluczowe komponenty, funkcje i cechy systemu Evolved Packet System w LTE.
1. Rozwinięty rdzeń pakietu (EPC):
- W sercu EPS znajduje się Evolved Packet Core (EPC), który jest odpowiedzialny za obsługę funkcji kontroli i płaszczyzny użytkownika w sieciach LTE.
- EPC składa się z kilku podstawowych elementów sieci, w tym jednostki zarządzającej mobilnością (MME), bramy obsługującej (SGW), bramy sieciowej danych pakietowych (PDN-GW) oraz funkcji zasad i zasad pobierania opłat (PCRF).
2. Podmiot zarządzający mobilnością (MME):
- MME to kluczowy komponent EPC, który zarządza funkcjami związanymi z mobilnością, takimi jak śledzenie, uwierzytelnianie i przekazywanie UE (sprzętu użytkownika).
- Zapewnia płynne przejście UE między komórkami i odgrywa kluczową rolę w kontrolowaniu ogólnej mobilności i zarządzaniu sesjami.
3. Brama obsługująca (SGW):
- SGW działa jako brama pomiędzy eNodeB (Evolved NodeB) a PDN-GW (Packet Data Network Gateway).
- Odpowiada za funkcje płaszczyzny użytkownika związane z przesyłaniem danych użytkownika, trasowaniem pakietów i zakotwiczaniem mobilności.
4. Brama sieci danych pakietowych (PDN-GW):
- PDN-GW służy jako brama pomiędzy siecią LTE a zewnętrznymi sieciami danych pakietowych, takimi jak Internet lub intranet korporacyjny.
- Odpowiada za zadania takie jak przydzielanie adresów IP, egzekwowanie jakości usług (QoS) i filtrowanie pakietów.
5. Funkcja zasad i zasad opłat (PCRF):
- PCRF to element sieciowy w EPC, który obsługuje funkcje kontroli polityki i pobierania opłat.
- Określa i egzekwuje zasady związane z QoS, ładowaniem i alokacją zasobów w oparciu o zasady subskrypcji i operatora.
6. Rozwinięta naziemna sieć dostępu radiowego UMTS (eUTRAN):
- eUTRAN reprezentuje komponent sieci dostępu radiowego EPS, składający się z eNodeB (Evolved NodeB) odpowiedzialnych za bezprzewodową komunikację z urządzeniami użytkownika.
- Wykorzystuje zaawansowane technologie, takie jak wielokrotny dostęp z podziałem częstotliwości ortogonalnych (OFDMA) do transmisji w łączu w dół i wielokrotny dostęp z podziałem częstotliwości z pojedynczą nośną (SC-FDMA) do transmisji w łączu w górę.
7. Kluczowe funkcje EPS:
- Komunikacja z komutacją pakietów: EPS jest zbudowany w oparciu o model komunikacji z komutacją pakietów, umożliwiający wydajną transmisję danych i optymalizację wykorzystania zasobów sieciowych.
- Niskie opóźnienia: Architektura EPS została zaprojektowana tak, aby minimalizować opóźnienia, zapewniając responsywną komunikację w aplikacjach czasu rzeczywistego, takich jak połączenia głosowe i wideo.
- Wysokie szybkości przesyłania danych: EPS obsługuje duże szybkości przesyłania danych, umożliwiając świadczenie usług wymagających dużej przepustowości, takich jak przesyłanie strumieniowe wideo i pobieranie dużych plików.
- Zarządzanie mobilnością: Dzięki MME w sercu EPS ułatwia bezproblemowe zarządzanie mobilnością, umożliwiając urządzeniom użytkowników przemieszczanie się między komórkami i przekazywanie bez przerw w świadczeniu usług.
8. Jakość usług (QoS):
- EPS zawiera solidne mechanizmy QoS, aby zapewnić zróżnicowany poziom usług dla różnych aplikacji.
- Parametry QoS obejmują opóźnienie, przepustowość, utratę pakietów i niezawodność, zapewniając optymalne traktowanie różnych typów ruchu.
9. Funkcjonalność związana z bezpieczeństwem:
- EPS integruje zaawansowane funkcje bezpieczeństwa, aby chronić dane użytkownika i zachować integralność komunikacji.
- Mechanizmy bezpieczeństwa obejmują uwierzytelnianie, szyfrowanie i ochronę integralności w celu ochrony informacji podczas przesyłania.
10. Wydajność i skalowalność:
- Architektura EPS została zaprojektowana z myślą o wydajności i skalowalności, zapewniając, że sieć będzie w stanie sprostać rosnącym wymaganiom użytkowników i aplikacji.
- Ułatwia wdrażanie dodatkowych eNodeB i wspiera ewolucję sieci LTE.
11. Współpraca ze starszymi sieciami:
- EPS został zaprojektowany do współpracy ze starszymi sieciami, zapewniając płynne przejście i współistnienie z sieciami komórkowymi poprzednich generacji, takimi jak 2G (GSM) i 3G (UMTS).
12. Integracja IMS:
- EPS obsługuje integrację z podsystemem multimediów IP (IMS), umożliwiając dostarczanie usług multimedialnych, takich jak Voice over LTE (VoLTE) i Rich Communication Services (RCS).
Wniosek:
Evolved Packet System (EPS) w LTE reprezentuje wyrafinowaną architekturę, która łączy w sobie Evolved Packet Core (EPC) i rozwiniętą naziemną sieć dostępu radiowego UMTS (eUTRAN). Kładąc nacisk na komunikację z komutacją pakietów, małe opóźnienia, wysokie szybkości transmisji danych i solidne funkcje bezpieczeństwa, EPS stanowi podstawę dostarczania zaawansowanych mobilnych usług szerokopasmowych i wspierania różnorodnych potrzeb komunikacyjnych nowoczesnych sieci LTE.