Arquitetura de rede LTE
A arquitetura de rede de alto nível do LTE é composta pelos seguintes três componentes principais:
O Equipamento do Usuário (UE).
A Rede de Acesso Rádio Terrestre UMTS Evoluída (E-UTRAN).
O Evolved Packet Core (EPC).
O núcleo de pacote evoluído se comunica com redes de dados de pacote no mundo externo, como a Internet, redes corporativas privadas ou o subsistema de multimídia IP. As interfaces entre as diferentes partes do sistema são denotadas Uu, S1 e SGi conforme mostrado abaixo:
O Equipamento do Usuário (UE)
A arquitetura interna do equipamento do usuário para LTE é idêntica à usada pelo UMTS e GSM, que na verdade é um Equipamento Móvel (ME). O equipamento móvel é composto pelos seguintes módulos importantes:
Mobile Termination (MT) : Lida com todas as funções de comunicação.
Terminal Equipment (TE) : Isso encerra os fluxos de dados.
Universal Integrated Circuit Card (UICC): Também conhecido como cartão SIM para equipamentos LTE. Ele executa um aplicativo conhecido como Universal Subscriber Identity Module (USIM).
UMA USIMarmazena dados específicos do usuário muito semelhantes ao cartão SIM 3G. Isso mantém informações sobre o número de telefone do usuário, identidade da rede doméstica e chaves de segurança, etc.
O E-UTRAN (a rede de acesso)
A arquitetura da evolução da Rede de Acesso Rádio Terrestre UMTS (E-UTRAN) foi ilustrada abaixo.
A E-UTRAN lida com as comunicações de rádio entre o celular e o núcleo do pacote evoluído e tem apenas um componente, as estações base evoluídas, chamadas eNodeB ou eNB. Cada eNB é uma estação base que controla os celulares em uma ou mais células. A estação base que está se comunicando com uma unidade móvel é conhecida como seu eNB de serviço.
O LTE Mobile se comunica com apenas uma estação base e uma célula por vez e há duas funções principais suportadas pelo eNB:
O eBN envia e recebe transmissões de rádio para todos os celulares usando as funções de processamento de sinal analógico e digital da interface aérea LTE.
O eNB controla a operação de baixo nível de todos os seus celulares, enviando-lhes mensagens de sinalização, como comandos de handover.
Cada eBN se conecta ao EPC por meio da interface S1 e também pode ser conectado a estações base próximas pela interface X2, que é usada principalmente para sinalização e encaminhamento de pacotes durante o handover.
Um eNB doméstico (HeNB) é uma estação base que foi adquirida por um usuário para fornecer cobertura femtocell dentro de casa. Um eNB doméstico pertence a um grupo fechado de assinantes (CSG) e só pode ser acessado por celulares com um USIM que também pertença ao grupo fechado de assinantes.
The Evolved Packet Core (EPC) (a rede principal)
A arquitetura do Evolved Packet Core (EPC) foi ilustrada abaixo. Existem mais alguns componentes que não foram mostrados no diagrama para mantê-lo simples. Esses componentes são como o Sistema de Alerta de Terremoto e Tsunami (ETWS), o Registro de Identidade do Equipamento (EIR) e a Função de Regras de Controle e Carga de Políticas (PCRF).
Abaixo está uma breve descrição de cada um dos componentes mostrados na arquitetura acima:
O componente Home Subscriber Server (HSS) foi transferido de UMTS e GSM e é um banco de dados central que contém informações sobre todos os assinantes da operadora de rede.
O Gateway de Rede de Pacotes de Dados (PDN) (P-GW) se comunica com o mundo externo, ou seja. redes de dados por pacote PDN, usando interface SGi. Cada rede de dados de pacote é identificada por um nome de ponto de acesso (APN). O gateway PDN tem a mesma função que o nó de suporte GPRS (GGSN) e o nó de suporte GPRS servidor (SGSN) com UMTS e GSM.
O gateway de serviço (S-GW) atua como um roteador e encaminha os dados entre a estação base e o gateway PDN.
A entidade de gerenciamento de mobilidade (MME) controla a operação de alto nível do móvel por meio de mensagens de sinalização e Home Subscriber Server (HSS).
O Controle de Política e Função de Regras de Cobrança (PCRF) é um componente que não é mostrado no diagrama acima, mas é responsável pela tomada de decisão de controle de política, bem como por controlar as funcionalidades de cobrança baseadas em fluxo na Função de Aplicação de Controle de Política ( PCEF), que reside no P-GW.
A interface entre os gateways de serviço e PDN é conhecida como S5 / S8. Tem duas implementações ligeiramente diferentes, nomeadamente S5 se os dois dispositivos estiverem na mesma rede e S8 se estiverem em redes diferentes.
Divisão funcional entre o E-UTRAN e o EPC
O diagrama a seguir mostra a divisão funcional entre o E-UTRAN e o EPC para uma rede LTE:
2G / 3G Versus LTE
A tabela a seguir compara vários elementos de rede e protocolos de sinalização importantes usados em 2G / 3G e LTE.
| 2G / 3G | LTE |
|---|---|
| GERAN e UTRAN | E-UTRAN |
| SGSN / PDSN-FA | S-GW |
| GGSN / PDSN-HA | PDN-GW |
| HLR / AAA | HSS |
| VLR | MME |
| SS7-MAP / ANSI-41 / RADIUS | Diâmetro |
| DiameterGTPc-v0 e v1 | GTPc-v2 |
| MIP | PMIP |