Состав и функции оборудования сети стандарта LTE

Общепринятая структура сети стандарта LTE выглядит следующим образом (см. рис. 4.5).

Рисунок 4.5 - Структура сети стандарта LTE

Структура сети отличается от сетей стандартов 2G и 3G. Существенные изменения претерпела подсистема базовых станций и подсистема коммутации. Была изменена технология передачи данных между оборудованием пользователя и базовой станцией. Также подверглись изменению протоколы передачи данных между сетевыми элементами. Вся информация (голос, данные) передается в виде пакетов, таким образом, уже нет разделения на части обрабатывающие либо только голосовую информацию, либо только пакетные данные.

Можно выделить следующие основные элементы сети стандарта LTE.

1) Serving SAE Gateway или просто Serving Gateway (SGW) - обслуживающий шлюз сети LTE. Предназначен для обработки и маршрутизации пакетных данных поступающих из/в подсистему базовых станций. SGW имеет прямое соединение с сетями второго и третьего поколений того же оператора, что упрощает передачу соединения в /из них по причинам ухудшения зоны покрытия, перегрузок. В SGW нет функции коммутации каналов для голосовых соединений, так как в LTE вся информация, включая голос коммутируется и передается с помощью пакетов.

2) Public Data Network SAE Gateway или PDN Gateway (PGW) - 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.

3) Mobility Management Entity (MME) - узел управления мобильностью сети сотовой связи стандарта LTE. Предназначен для обработки сигнализации, преимущественно связанной с управлением мобильностью абонентов в сети. Также отвечает за процесс хэндовера, слежения и роуминга UE, генерацию и распределение временных идентификаторов, проверяет авторизацию терминалов пользователей для доступа к сервис-провайдерам мобильных сетей (Public Land Mobile Network-PLMN).

4) Home Subscriber Server (HSS) - сервер абонентских данных сети сотовой связи стандарта LTE. Представляет собой большую базу данных, и предназначен для хранения данных об абонентах. Кроме того, HSS генерирует данные, необходимые для осуществления процедур шифрования, аутентификации. Сеть LTE может включать один или несколько HSS. Количество HSS зависит от географической структуры сети и числа абонентов.

5) Policy and Charging Rules Function (PCRF) - элемент сети сотовой связи стандарта LTE, отвечающий за управление начислением платы за оказанные услуги связи, а также за качество соединений в соответствии с заданными конкретному абоненту характеристиками.

LTE базируется на трех главных технологиях:

1) мультиплексирование посредством ортогональных несущих OFDM (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing);

2) многоантенные системы MIMO (Multiple Input Multiple Output);

3) эволюционная системная архитектура сети (System Architecture Evolution).

Обмен между базовой станцией (БС) и мобильной станцией (МС) строится по принципу циклически повторяющихся кадров (радиокадр). Его длительность составляет 10 мс. Все временные параметры в спецификации LTE привязаны к минимальному временному кванту Ts = 1/(2048×∆f), где ∆f− шаг между поднесущими (стандартно 15 кГц). Таким образом, длительность радиокадра равна 307200Ts. Квант времени подходит тактовой частоте 30,72 МГц, потому что кратен частоте обработке сигналов 3,84 МГц (8×3,84=30,72) в стандартной 3G-системе (WCDMA с полосой канала 5 МГц).