LTE’nin temel mimarisi nedir?

Uzun Vadeli Evrim (LTE) mimarisi, kablosuz ağlarda yüksek hızlı veri iletişimi, düşük gecikme süresi ve gelişmiş spektral verimlilik sağlamak üzere tasarlanmıştır. LTE mimarisi, kesintisiz bağlantı ve verimli veri iletimi sağlamak için birlikte çalışan birkaç temel bileşenden oluşur. İşte LTE’nin temel mimarisinin ayrıntılı bir incelemesi:

LTE Mimarisine Genel Bakış:

1. Gelişmiş DüğümB (eNodeB):

İşlevsellik:
- eNodeB, LTE mimarisindeki gelişmiş baz istasyonudur. Radyo erişim düğümü olarak görev yapar ve radyo kaynaklarının yönetilmesinden, Kullanıcı Ekipmanları (UE’ler) ile iletişim kurulmasından ve UE’ler ile çekirdek ağ arasında veri iletiminin kolaylaştırılmasından sorumludur.
Anahtar İşlevler:
- eNodeB, radyo kaynağı yönetimi, aktarımlar ve modülasyon ve kodlama şeması uyarlaması gibi işlevleri gerçekleştirir. LTE’deki temel bir öğedir ve daha önceki kablosuz teknolojilerdeki geleneksel baz istasyonunun geliştirilmiş karşılığını temsil eder.

2. Gelişmiş Paket Çekirdeği (EPC):

Bileşenler:
- Gelişmiş Paket Çekirdeği, LTE’deki birkaç temel bileşenden oluşan çekirdek ağdır:
  - Mobilite Yönetimi Varlığı (MME): LTE ağı içindeki UE’lerin mobilitesini izlemek ve yönetmek, mobilite ve oturum yönetimiyle ilgili sinyalleri yönetmekten sorumludur.
  - Serving Gateway (SGW): LTE ağı içerisinde veri yönlendirmeyi ve iletmeyi yönetir ve mobilite etkinlikleri sırasında kullanıcı düzlemi için bağlantı noktası görevi görür.
  - Paket Veri Ağı Ağ Geçidi (PGW): İnternet gibi harici paket veri ağlarıyla arayüz oluşturur, IP adresi tahsisini yönetir ve politika uygulamasını gerçekleştirir.

3. Kullanıcı Ekipmanı (UE):

Tanım:
- UE’ler, LTE ağıyla iletişim kuran akıllı telefonlar, tabletler ve diğer kablosuz cihazlar gibi son kullanıcı cihazlarıdır.
İşlevler:
- UE’ler, eNodeB ile bağlantılar kurar, veri iletir ve alır ve LTE ağı içindeki farklı hücreler arasında hareket ederken aktarma gibi mobilite prosedürlerinde yer alır.

4. Spektrum ve Radyo Kanalları:

Frekans aralıkları:
- LTE, hem Frekans Bölmeli Çift Yönlü (FDD) hem de Zaman Bölmeli Çift Yönlü (TDD) bantları dahil olmak üzere çeşitli frekans bantlarında çalışır. Uplink ve downlink iletişimi için farklı bantlar tahsis edilmiştir.
Radyo Kanalları:
- LTE iletişim için belirli radyo kanallarını kullanır. Bu kanallar, diğerlerinin yanı sıra Fiziksel Yukarı Bağlantı Kontrol Kanalını (PUCCH), Fiziksel Aşağı Bağlantı Kontrol Kanalını (PDCCH) ve Fiziksel Aşağı Bağlantı Paylaşımlı Kanalını (PDSCH) içerir.

5. Taşıyıcı Konsepti:

Taşıyıcı Tanımı:
- LTE, UE ile ağ arasındaki iletişim için mantıksal kanalları temsil eden taşıyıcılar kavramını tanıtır.
Taşıyıcı Türleri:
- Farklı taşıyıcılar, internet erişimi için varsayılan taşıyıcılar ve belirli hizmetler için özel taşıyıcılar dahil olmak üzere çeşitli amaçlara hizmet eder. Her taşıyıcı belirli QoS parametreleriyle ilişkilendirilir.

6. MIMO (Çoklu Giriş Çoklu Çıkış):

Kullanım:
- LTE, MIMO teknolojisini kullanarak hem eNodeB’de hem de UE’de birden fazla antenin veri hızlarını ve sistem kapasitesini artırmasına olanak tanır.
Uzaysal Çoğullama:
- MIMO, birden fazla veri akışının aynı anda iletildiği uzamsal çoğullamayı mümkün kılarak spektral verimliliği ve genel ağ performansını artırır.

7. X2 Arayüzü:

Amaç:
- X2 arayüzü, komşu eNodeB’ler arasında doğrudan iletişimi kolaylaştırır. Farklı eNodeB’ler tarafından hizmet verilen hücreler arasındaki aktarımlar gibi işlevleri destekleyerek mobilite yönetiminin verimliliğini artırır.

8. E-UTRAN Protokol Yığını:

Tanım:
- E-UTRAN (Gelişmiş Evrensel Karasal Radyo Erişim Ağı) protokol yığını, radyo arayüzü üzerinden iletişim için kullanılır.
Katmanlar:
- Diğerlerinin yanı sıra Fiziksel Katman, Orta Erişim Kontrolü (MAC) Katmanı, Radyo Bağlantı Kontrolü (RLC) Katmanı ve Paket Veri Yakınsama Protokolü (PDCP) Katmanı gibi katmanlardan oluşur.

9. Güvenlik özellikleri:

Kimlik Doğrulama ve Şifreleme:
- LTE, kullanıcı verilerinin gizliliğini ve bütünlüğünü sağlamak için kimlik doğrulama ve şifreleme mekanizmaları dahil olmak üzere güçlü güvenlik özellikleri içerir.
Güvenlik Algoritmaları:
- UE’ler ve LTE ağı arasında güvenli bağlantılar kurmak için Evrimleşmiş Paket Sistemi Kimlik Doğrulaması ve Anahtar Anlaşması (EPS-AKA) gibi güvenlik algoritmaları kullanılır.

10. Devir İşlemleri:

Devir Türleri:
- LTE, frekans içi, frekanslar arası ve X2 tabanlı aktarımlar dahil olmak üzere çeşitli aktarım türlerini destekler. Bu prosedürler, UE’ler ağ içinde hareket ederken kesintisiz iletişimi sağlar.

11. IMS Entegrasyonu:

IMS (IP Multimedya Alt Sistemi):
- LTE, IMS ile entegre olarak IP ağları üzerinden multimedya hizmetlerinin sağlanmasına olanak tanır. IMS, LTE üzerinden Ses (VoLTE) ve görüntülü arama gibi hizmetlerin sunulmasını kolaylaştırır.

12. 5G’ye (NR) Ağ Evrimi:

Kavramların devamı:
- LTE 5G’ye (NR – Yeni Radyo) dönüştükçe taşıyıcıların, MIMO’nun ve protokol yığınlarının kullanımı gibi birçok temel kavram devam ediyor. Ancak 5G, gelişen iletişim gereksinimlerini karşılamak için yeni özellikler, daha yüksek veri hızları ve gelişmiş yetenekler sunuyor.

Çözüm:

LTE’nin temel mimarisi, yüksek hızlı kablosuz iletişim sağlamak için birlikte çalışan eNodeB, Geliştirilmiş Paket Çekirdeği ve Kullanıcı Ekipmanından oluşur. Taşıyıcılar, MIMO ve güvenlik mekanizmaları gibi özellikleriyle LTE, 5G’ye geçişin temelini oluşturarak kullanıcılara gelişmiş bağlantı ve gelişmiş hizmetler sunuyor.