Interfejs pomiędzy eNB (rozwiniętym węzłem B) a MME (jednostką zarządzania mobilnością) w sieciach LTE (Long-Term Evolution) jest znany jako interfejs S1. Interfejs ten jest kluczowym elementem architektury LTE, ułatwiającym komunikację i koordynację pomiędzy eNB odpowiedzialnym za dostęp radiowy, a MME odpowiedzialnym za zarządzanie mobilnością i sygnalizację płaszczyzny sterującej. Przyjrzyjmy się szczegółowym funkcjom, protokołom i interakcjom w interfejsie S1:
1. Definicja interfejsu S1:
- Interfejs S1 to interfejs łączący eNB z MME w sieciach LTE. Służy jako łącze komunikacyjne dla sygnalizacji płaszczyzny sterowania pomiędzy elementami radiowej sieci dostępowej (eNB) a elementami sieci rdzeniowej (MME).
2. Funkcje interfejsu S1:
- Zarządzanie mobilnością: Interfejs S1 umożliwia wymianę informacji związanych z mobilnością abonentów. Obejmuje to procedury śledzenia aktualizacji obszarów, przełączeń i zdarzeń związanych z mobilnością, gdy abonenci poruszają się w sieci LTE.
- Zarządzanie nośnikami: Obsługuje ustanawianie, modyfikację i wydawanie nośników do transmisji danych użytkownika. Nośniki reprezentują logiczne połączenia przenoszące dane użytkownika pomiędzy sprzętem użytkownika (UE) a siecią Evolved Packet Core (EPC).
- Sygnalizacja płaszczyzny sterującej: Interfejs S1 obsługuje sygnalizację płaszczyzny sterującej, umożliwiając eNB i MME wymianę komunikatów sygnalizacyjnych dla różnych procedur, w tym procedur przyłączania i odłączania, konfiguracji i modyfikacji nośnika oraz sygnalizacji przekazania.
- Początkowe podłączenie UE i uwierzytelnienie: Kiedy UE początkowo łączy się z siecią LTE, interfejs S1 bierze udział w procesach uwierzytelniania i autoryzacji. MME potwierdza tożsamość abonenta i autoryzuje dostęp do sieci.
- Wykonanie przekazania: Podczas przełączania, gdy UE przemieszcza się z jednego eNB do drugiego, interfejs S1 ułatwia sygnalizację i koordynację pomiędzy źródłowym eNB i docelowym eNB. Zapewnia to bezproblemowe przekazywanie abonentowi.
- Zarządzanie kluczami bezpieczeństwa: Interfejs S1 obsługuje wymianę kluczy bezpieczeństwa pomiędzy eNB i MME. Klucze te są kluczowe dla zapewnienia poufności i integralności komunikacji pomiędzy UE a siecią.
3. Protokoły używane w interfejsie S1:
- Protokół S1-MME: Protokół S1-MME (protokół aplikacji S1) jest używany do sygnalizacji płaszczyzny sterującej pomiędzy eNB i MME. Obejmuje procedury wstępnego przyłączania, odłączania, przekazywania, konfiguracji nośnika i innych zdarzeń związanych z mobilnością.
- GTP (protokół tunelowania GPRS): GTP jest używany na interfejsie S1 do enkapsulacji i transportu nośników danych użytkownika pomiędzy eNB a bramą obsługującą (SGW) w EPC. Zapewnia niezawodny i efektywny transfer danych użytkownika.
- X2 Protokół: Chociaż interfejs X2 obsługuje głównie komunikację pomiędzy eNB, warto wspomnieć, że protokół X2 jest ściśle powiązany z interfejsem S1. Interfejs X2 ułatwia bezpośrednią komunikację pomiędzy sąsiednimi eNB w celu wydajnego przekazywania i koordynacji między komórkami.
4. Kluczowe procedury w interfejsie S1:
- Procedura dołączania: Interfejs S1 bierze udział w początkowej procedurze przyłączania, gdy UE łączy się z siecią LTE. Obejmuje to uwierzytelnianie, autoryzację i przypisywanie tymczasowych tożsamości.
- Procedura przekazania: Podczas przekazania interfejs S1 koordynuje transfer kontroli i połączeń płaszczyzny użytkownika ze źródłowego eNB do docelowego eNB, zapewniając ciągłość usług.
- Konfiguracja i modyfikacja nośnika: Interfejs S1 zarządza ustanawianiem, modyfikacją i zwalnianiem nośników do transmisji danych użytkownika, dostosowując się do zmieniających się warunków sieciowych i wymagań abonenta.
- Procedura odłączania: Kiedy UE odłącza się od sieci LTE, interfejs S1 bierze udział w procedurze odłączania, aktualizując sieciowe bazy danych i zwalniając zasoby powiązane z abonentem.
5. Nadmiarowość i odporność:
- Aby zapewnić odporność i niezawodność sieci, interfejs S1 obsługuje mechanizmy redundancji, równoważenia obciążenia i przełączania awaryjnego. Nadmiarowe ścieżki i połączenia zapasowe pomagają utrzymać ciągłość usług w przypadku awarii lub zakłóceń sieci.
Wniosek:
Interfejs S1 pomiędzy eNB i MME w sieciach LTE jest istotnym ogniwem dla sygnalizacji płaszczyzny kontrolnej, zarządzania mobilnością i ustanawiania nośników. Jej protokoły i procedury przyczyniają się do sprawnego funkcjonowania sieci LTE, umożliwiając sprawną komunikację pomiędzy radiową siecią dostępową a elementami sieci rdzeniowej.