Architektura LTE (Long-Term Evolution) została zaprojektowana z różnych elementów sieciowych, z których każdy pełni określone funkcje, aby zapewnić świadczenie usług komunikacji bezprzewodowej o dużej szybkości i małych opóźnieniach. Przyjrzyjmy się szczegółowo kluczowym węzłom w architekturze LTE:
1. Sprzęt użytkownika (UE):
- Opis: UE, zwane także urządzeniem mobilnym lub urządzeniem abonenckim, to punkt końcowy w sieci LTE. Obejmuje smartfony, tablety, klucze sprzętowe i inne urządzenia umożliwiające komunikację bezprzewodową.
2. Rozwinięty węzełB (eNodeB):
- Opis: eNodeB, czyli eNB, to stacja bazowa LTE, która komunikuje się bezpośrednio z urządzeniami UE. Odpowiada za zarządzanie zasobami radiowymi, planowanie i przekazywanie. eNodeB łączy się z Evolved Packet Core (EPC) poprzez interfejs S1.
3. Podmiot zarządzający mobilnością (MME):
- Opis: MME to element sieci szkieletowej odpowiedzialny za zarządzanie mobilnością i śledzenie lokalizacji UE. Obsługuje procedury takie jak rejestracja UE, stronicowanie i przekazywanie. MME łączy się z eNodeB poprzez interfejs S1 i z domowym serwerem abonenckim (HSS) poprzez interfejs S6a.
4. Brama obsługująca (S-GW):
- Opis: S-GW to kluczowy element sieci LTE, który działa jako brama dla danych użytkownika. Zarządza mobilnością płaszczyzny użytkownika, w tym routingiem i przesyłaniem pakietów danych użytkownika. S-GW łączy się z MME poprzez interfejs S11 i z bramką PDN (P-GW) poprzez interfejs S5/S8.
5. Brama PDN (P-GW):
- Opis: P-GW służy jako interfejs pomiędzy siecią LTE a zewnętrznymi sieciami danych pakietowych, takimi jak Internet. Odpowiada za przydzielanie adresów IP, filtrowanie pakietów i ładowanie. P-GW łączy się z S-GW poprzez interfejs S5/S8 i z sieciami zewnętrznymi poprzez interfejs SGi.
6. Domowy serwer abonencki (HSS):
- Opis: HSS to centralna baza danych przechowująca informacje o abonencie i dane uwierzytelniające. Jest to kluczowy element uwierzytelniania, autoryzacji i zarządzania mobilnością użytkowników. HSS łączy się z MME poprzez interfejs S6a.
7. Funkcja zasad i zasad opłat (PCRF):
- Opis: PCRF jest odpowiedzialny za kontrolę polityk i funkcje ładowania w sieci LTE. Egzekwuje zasady związane z jakością usług (QoS) i kontroluje mechanizmy pobierania opłat. PCRF współpracuje z P-GW i innymi elementami, aby zapewnić właściwe egzekwowanie polityki.
8. Uwierzytelnianie i umowa klucza (AKA):
- Opis: AKA to protokół uwierzytelniania i uzgadniania kluczy używany do uwierzytelniania UE i ustanawiania bezpiecznej komunikacji. Obejmuje interakcje pomiędzy UE, MME i HSS w celu zapewnienia integralności i poufności komunikacji.
9. Funkcja egzekwowania zasad i opłat (PCEF):
- Opis: PCEF egzekwuje zasady związane z pobieraniem opłat i jakością usług w S-GW. Zapewnia obsługę ruchu zgodnie z ustalonymi zasadami i przyczynia się do powstania skutecznych mechanizmów pobierania opłat.
10. System ładowania online (OCS):
- Opis: OCS jest odpowiedzialny za ładowanie w czasie rzeczywistym i ocenę wykorzystania danych. Współpracuje z PCRF i innymi elementami ładującymi, aby zapewnić abonentom dokładne informacje o opłatach.
11. System ładowania offline (OFCS):
- Opis: OFCS obsługuje w czasie rzeczywistym informacje o ładowaniu, które nie są wymagane. Przechowuje dane dotyczące ładowania w celu późniejszego wyszukiwania i analizy, przyczyniając się do ogólnego procesu ładowania i rozliczeń.
Wniosek:
Architektura LTE składa się z połączonych ze sobą węzłów, które wspólnie umożliwiają świadczenie szybkich usług komunikacji bezprzewodowej. Od UE i eNodeB w radiowej sieci dostępowej po elementy sieci szkieletowej, takie jak MME, S-GW, P-GW, HSS, PCRF i systemy ładowania, każdy węzeł odgrywa określoną rolę w zapewnianiu bezproblemowego działania, zarządzaniu mobilnością i wydajny transfer danych w sieciach LTE. Wzajemne oddziaływanie między tymi węzłami przyczynia się do sukcesu LTE jako solidnej i skalowalnej technologii komunikacji bezprzewodowej.