Zrozumienie sieci pakietowej (PDN) w LTE
Sieć pakietów danych (PDN) w ewolucji długoterminowej (LTE) odgrywa kluczową rolę w ułatwianiu przesyłania danych pomiędzy sprzętem użytkownika (UE) a sieciami zewnętrznymi, takimi jak Internet lub prywatne sieci korporacyjne. Zagłębmy się w szczegóły PDN i jego znaczenie w architekturze LTE.
1. Wprowadzenie do sieci danych pakietowych:
1.1. Definicja:
Sieć danych pakietowych (PDN) w LTE odnosi się do sieci wykorzystującej technologię komutacji pakietów do przesyłania danych między urządzeniem użytkownika (UE) a sieciami zewnętrznymi. Może obejmować różne typy sieci, takie jak Internet, intranet przedsiębiorstwa lub inne sieci danych.
1.2. Paradygmat transmisji danych:
W przeciwieństwie do sieci z komutacją obwodów, w których przez cały czas trwania komunikacji ustalana jest dedykowana ścieżka, sieci PDN wykorzystują przełączanie pakietów. Oznacza to, że dane są dzielone na pakiety, które są następnie indywidualnie kierowane i ponownie składane w miejscu docelowym. Ten paradygmat dobrze pasuje do dynamicznego i gwałtownego charakteru usług transmisji danych.
2. Składniki sieci pakietowej w LTE:
2.1. UE (sprzęt użytkownika):
UE, którym może być smartfon, tablet lub inne podłączone urządzenie, inicjuje transmisję danych poprzez wysyłanie i odbieranie pakietów. UE jest wyposażone w niezbędny sprzęt i oprogramowanie do współpracy z siecią LTE.
2.2. eNodeB (rozwinięty węzełB):
eNodeB to stacja bazowa LTE, która komunikuje się z UE. Zajmuje się takimi zadaniami, jak zarządzanie zasobami radiowymi, planowanie i ustanawianie interfejsu radiowego. eNodeB jest odpowiedzialny za zarządzanie łączem radiowym pomiędzy UE a Evolved Packet Core (EPC).
2.3. Ewoluowany rdzeń pakietu (EPC):
EPC jest siecią rdzeniową LTE i składa się z kilku kluczowych elementów:
- Podmiot zarządzający mobilnością (MME): Obsługuje sygnalizację związaną z mobilnością, taką jak uwierzytelnianie UE, aktualizacje obszarów śledzenia i przekazania.
- Serving Gateway (SGW): Kieruje i przekazuje pakiety danych użytkownika, zarządza funkcjami związanymi z mobilnością w sieci LTE.
- Brama sieci danych pakietowych (PGW): Służy jako interfejs pomiędzy siecią LTE a zewnętrznymi sieciami PDN, takimi jak Internet. Przydziela adresy IP i zarządza ruchem danych użytkowników.
3. Połączenie PDN i transfer danych:
3.1. Ustanowienie połączenia PDN:
- Procedura dołączania: Kiedy UE jest włączone lub przenosi się do nowej lokalizacji, inicjuje procedurę dołączania, łącząc się z siecią LTE.
- Żądanie połączenia PDN: Po podłączeniu UE może zażądać ustanowienia połączenia z określoną siecią PDN, taką jak Internet.
- Uwierzytelnianie i autoryzacja: Sieć wykonuje procedury uwierzytelniania i autoryzacji, aby zapewnić, że UE ma prawo dostępu do żądanego PDN.
3.2. Transfer danych:
- Żądanie transmisji danych: Kiedy UE musi wysłać lub odebrać dane, wysyła żądanie do sieci.
- Routing przez EPC: Dane są kierowane przez EPC, przy czym SGW i PGW zarządzają przepływem pakietów pomiędzy UE a zewnętrznym PDN.
- Komunikacja w sieci zewnętrznej: PGW służy jako interfejs do zewnętrznych sieci PDN, zapewniając prawidłowy routing danych do miejsca przeznaczenia.
4. Jakość usług (QoS) w PDN:
4.1. Parametry QoS:
Połączenia PDN w LTE charakteryzują się określonymi parametrami Quality of Service (QoS). Parametry te obejmują szybkość transmisji danych, opóźnienie i niezawodność, zapewniając, że różne usługi otrzymają wymagany poziom wydajności.
4.2. Obsługa QoS:
EPC, w szczególności SGW i PGW, odgrywa kluczową rolę w egzekwowaniu polityki QoS. Zarządzają alokacją zasobów, ustalają priorytety ruchu i zapewniają, że sieć spełnia określone kryteria QoS.
5. Roaming i PDN:
LTE umożliwia roaming, umożliwiając UE dostęp do PDN nawet wtedy, gdy znajduje się poza siecią macierzystą. Sieć domowa komunikuje się z siecią odwiedzaną, aby zapewnić bezproblemową łączność PDN, gdy UE znajduje się w roamingu.
6. Względy bezpieczeństwa:
Bezpieczeństwo połączeń PDN obejmuje uwierzytelnianie, szyfrowanie i ochronę integralności. UE i sieć wykonują procedury uwierzytelniania, aby zapewnić legalność połączenia, a ruch danych jest szyfrowany w celu ochrony przed nieautoryzowanym dostępem.
7. Wniosek:
Podsumowując, Sieć Packet Data Network (PDN) w LTE jest podstawowym elementem umożliwiającym łączność danych pomiędzy Sprzętem Użytkownika (UE) a sieciami zewnętrznymi. Wiąże się to z ustanowieniem połączeń, transferem danych, względami jakości usług oraz środkami bezpieczeństwa zapewniającymi sprawną i bezpieczną transmisję danych w sieciach LTE.