О ключевых компонентах для сети LTE

UE — устройство пользователя

eNodeB (Evolved Node B) — базовая станция LTE, устанавливается рядом с вышкой и соединяется с ней.

ММЕ (Mobility Management Entity) — узел управления мобильностью. Предназначен для обработки сигнализации, преимущественно связанной с управлением мобильностью абонентов в сети.

HSS (Home Subscriber Server) — сервер абонентских данных сети. Представляет собой большую базу данных и предназначен для хранения данных об абонентах. Кроме того, HSS генерирует данные, необходимые для осуществления процедур шифрования, аутентификации и т.п.

SGW (Serving Gateway) — обслуживающий шлюз сети. Обрабатывает все, что связано с доступом абонента к сети. Предназначен для обработки и маршрутизации пакетных данных поступающих из/в подсистему базовых станций. SGW по существу действует как гигантский маршрутизатор для абонентов, передавая данные от абонента и обратно к сети.

PGW (Public Data Network Gateway) — шлюз к сетям передачи данных других операторов для сети LTE Основная задача PGW заключается в маршрутизации трафика сети LTE к другим сетям передачи данных, таких как Интернет, а также сетям GSM, UMTS.

Также есть компонент который не изображен на картинке:

Policy and Charging Resource Function (PCRF) по сути представляет собой управляющий сервер, обеспечивающий централизованное управление ресурсами сети, учет и тарификацию предоставляемых услуг. Как только появляется запрос на новое активное соединение, эта информация поступает на PCRF. Он оценивает имеющиеся в его распоряжении ресурсы сети и направляет в PCEF шлюза P-GW команды, устанавливающие требования к качеству услуг и к их тарификации.

Также сеть делят на две условные части.

EUTRAN (Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network) — усовершенствованный беспроводной интерфейс 3GPP (LTE). Это сеть радиодоступа, являющаяся заменой UMTS и HSDPA/HSUPA (сетей 3-го поколения, т.е 3G).

EUTRAN состоит только из eNodeB. Что является упрощением UTRAN, использующемся в UMTS и HSDPA/HSUPA. Узлы eNodeB взаимодействуют между собой через протокол Х2.

Сеть EUTRAN обеспечивает более высокую скорость передачи данных, малую задержку на обеих плоскостях управления и пользователя, бесшовное переключение и большее покрытие ячейки.

EPC (Evolved Packet Core) — усовершенствованное пакетное ядро. В него входят следующие компоненты: ММЕ, HSS, SGW и PGW.

Для связи EUTRAN с EPC используется протокол S1.

Более подробно:

• S1-MME:

Этот интерфейс используется для сигнализации и управления между eNodeB и MME (Mobility Management Entity). Он отвечает за установление и управление соединениями, а также за передачу информации о мобильности абонентов. 

• S1-U:

Этот интерфейс предназначен для передачи пользовательского трафика между eNodeB и S-GW (Serving Gateway). Он использует туннелирование GTP (GTP-U) для создания логических каналов для передачи данных. 

Важное деление

В сетях LTE есть разделение данных на User Plane и Control plane. Это два ключевых понятия для сетевой инфраструктуры.

К сетям User Plane(Всё что относиться к пользовательскому траффику) относиться:
1.eNodeB (evolved NodeB). Обработка и маршрутизация пользовательских данных между UE и EPC.

2.Serving Gateway (SGW). Маршрутизация и пересылка пользовательских пакетов между eNodeB и PGW.

3.PDN Gateway (PGW). Подключение к внешним IP-сетям (интернет, корпоративные сети и др.), обработка IP-адресации и QoS.

К сетям Control Plane(Всё что относиться к управлению сети) относиться:

1.eNodeB. Выполняет функции управления радиоресурсами (RRC), шифрование, QoS и передаёт NAS-сообщения в EPC.
2.MME (Mobility Management Entity). Ключевой узел управления сигнализацией в EPC: регистрация, аутентификация, установка bearer'ов, мобилити и сессии.
3.HSS (Home Subscriber Server). Хранит данные пользователя (IMSI, ключи, профили, QoS), участвует в аутентификации.

4.PCRF (Policy and Charging Rules Function). Применяет политики QoS и биллинга.

Протоколы и интерфейсы

Service Data Adaptation Protocol (SDAP) - 3GPP TS 37.324.

Packet Data Convergence Protocol (PDCP) - 3GPP TS 38.323.

Radio Link Control (RLC) - 3GPP TS 38.322.

Medium Access Control (MAC) - 3GPP TS 38.321.

Стек протоколов EUTRAN

EUTRAN как и другие высокоуровневые протоколы, представляет собой стек низкоуровневых протоколов.

Стек протоколов EUTRAN приведен ниже:

Источники

1.https://neerc.ifmo.ru/wiki/index.php?title=LTE_%D0%B8_WiFi

2.http://anisimoff.org/lte/network_arch.html