1. Мотивація до створення [ правити ]
2. Основні компоненти LTE [ правити ]
3. Стек протоколів EUTRAN [ правити ]

LTE (Long-Term Evolution - довготривалий розвиток, часто позначається як 4G LTE) - стандарт бездротової високошвидкісної передачі даних для мобільних телефонів і інших терміналів, що працюють з даними. Він заснований на GSM / EDGE і UMTS / HSPA мережевих технологіях, збільшуючи пропускну здатність і швидкість за рахунок використання іншого радіоінтерфейсу разом з поліпшенням ядра мережі.

Мотивація до створення [ правити ]

LTE це стандарт безпроводової передачі даних і розвитком стандартів GSM / UMTS. Метою LTE було збільшення пропускної спроможності і швидкості з використанням нового методу цифрової обробки сигналів і модуляції. Ще однією метою було реконструювати і спростити архітектуру мереж, заснованих на IP, значно зменшивши затримки при передачі даних в порівнянні з архітектурою 3G мереж. Бездротовий інтерфейс LTE є несумісним з 2G і 3G, тому він повинен працювати на окремій частоті.

Специфікація LTE дозволяє забезпечити швидкість завантаження до 326,4 Мбіт / с, швидкість віддачі до 172,8 Мбіт / с, а затримка в передачі даних може бути знижена до 5 мілісекунд.

Основні компоненти LTE [ правити ]

Схематично роботу LTE можна зобразити таким чином.

UE - пристрій користувача

eNodeB (Evolved Node B) - базова станція LTE, встановлюється поруч з вишкою і з'єднується з нею.

ММЕ (Mobility Management Entity) - вузол управління мобільністю. Призначений для обробки сигналізації, переважно пов'язаної з управлінням мобільністю абонентів в мережі.

HSS (Home Subscriber Server) - сервер абонентських даних мережі. Являє собою велику базу даних і призначений для зберігання даних про абонентів. Крім того, HSS генерує дані, необхідні для здійснення процедур шифрування, аутентифікації і т.п.

SGW (Serving Gateway) - обслуговуючий шлюз мережі. Обробляє все, що пов'язано з доступом абонента до мережі. Призначений для обробки і маршрутизації пакетних даних, що надходять з / в підсистему базових станцій. SGW по суті діє як гігантський маршрутизатор для абонентів, передаючи дані від абонента і назад до мережі.

PGW (Public Data Network Gateway) - шлюз до мереж передачі даних інших операторів для мережі LTE Основне завдання PGW полягає в маршрутизації трафіку мережі LTE до інших мереж передачі даних, таких як Інтернет, а також мереж GSM, UMTS.

Інші компоненти на цій схемі не так важливі для нас в рамках даного конспекту.

LTE складається з двох частин: EUTRAN і EPC Схема їх взаємодії показана на малюнку нижче.

Розберемося більш детально, що з себе представляє кожна з цих частин.

EUTRAN (Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network) - вдосконалений бездротової інтерфейс 3GPP (LTE). Це мережа радіодоступу, що є заміною UMTS і HSDPA / HSUPA (мереж 3-го покоління, тобто 3G).

EUTRAN складається тільки з eNodeB. Що є спрощенням UTRAN, що використовується в UMTS і HSDPA / HSUPA. Вузли eNodeB взаємодіють між собою через протокол Х2.

Мережа EUTRAN забезпечує більш високу швидкість передачі даних, малу затримку на обох площинах управління і користувача, безшовне перемикання і більше покриття осередку.

EPC (Evolved Packet Core) - вдосконалене пакетне ядро. До нього входять такі компоненти: ММЕ, HSS, SGW і PGW.

Для зв'язку EUTRAN з EPC використовується протокол S1.

Стек протоколів EUTRAN [ правити ]

EUTRAN як і інші високорівневі протоколи, являє собою стек низькорівневих протоколів.

Стек протоколів EUTRAN наведено нижче.

Ми не будемо вдаватися в подробиці пристрою кожного протоколу стека. Дана інформація наведена лише для кращого розуміння наступного розділу.

Протоколи LTE діляться на дві групи: площині управління (control plane), і відповідають за управління транспортним каналом, і площині користувача (user plane), і відповідають за передачу даних користувача.

Стек протоколів площині користувача показаний на зображенні нижче.

У площині користувача, пакети в EPC инкапсулируются в певний EPC протокол і туннелируют між PGW і eNodeB.

Тобто, коли ми дивимося відео на наших смартфонах по мобільному інтернету через LTE або Серф інтернет, Іспользуетс саме протокол площині користувача. Від EU IP-пакети проходячи через стек протоколів EUTRAN, який, в свою чергу, перенаправляє IP-пакети в EPC (спочатку в SGW, а він в свою очеред в PGW). Вхідні пакети з EPC проходять такий же шлях, але в зворотному напрямку.

Стек протоколів площині управління показаний на зображенні нижче.

Як ми бачимо, в стек потокола площину управління додається протокол RRC (Radio Resource Control).

Площина управління відповідає, наприклад, за широкомовні розсилання системної інформації, handover, процесом проведення вимірювань для кожного конкретного UE, а також за надання результатів вимірювань.

Схематичне зображення стека обох площин наведено нижче.

Нагадаємо, як працює технологія Wi-Fi.

Дана технологія передбачає наявність точки доступу / маршрутизатора Wi-Fi (стандарти 802.11a / b / g / n). В пам'яті у нього зберігається таблиця маршрутизації, яка описує відповідність між адресами призначення і інтерфейсами, через які слід відправити пакет даних до наступного маршрутизатора, а так само шлюзами, на які потрібно відправляти пакети, що відправляються на якусь з адрес.

Тобто, роутер пересилає пакети на наступний маршрутизатор. У разі, коли роутер підключений через Ethernet до провайдера інтернету, роутер пересилає надіслані йому пакети провайдеру, провайдер в свою чергу дає доступ в Інтернет.

Як можна помітити, у LTE і Wi-Fi є деякі подібності.

І у LTE і Wi-Fi дані спочатку відправляються на стільниковий вишку і на роутер, соотвественно, з них потрапляють оператору стільникового зв'язку і провайдера, соотвественно, а вони вже в свою чергу надають доступ в Інтернет.

З іншого боку, спосіб організації мережі у них різний: у випадку з LTE стільникові вишки, а вірніше eNodeB за допомогою стільникових веж, спілкуються між собою, і також спілкуються з SGW. SGW по суті сам є великим маршрутизатором, тобто стільникові вишки, якщо можна так висловитися, утворюють локальну мережу, яка з'єднана з SGW.