Arquitectura de red LTE

La arquitectura de red de alto nivel de LTE se compone de los siguientes tres componentes principales:

• El equipo de usuario (UE).

• La red de acceso de radio terrestre UMTS evolucionada (E-UTRAN).

• El núcleo de paquetes evolucionado (EPC).

El núcleo de paquetes evolucionado se comunica con las redes de paquetes de datos del mundo exterior, como Internet, redes corporativas privadas o el subsistema multimedia IP. Las interfaces entre las diferentes partes del sistema se denominan Uu, S1 y SGi como se muestra a continuación:

El equipo de usuario (UE)

La arquitectura interna del equipo de usuario para LTE es idéntica a la que utilizan UMTS y GSM, que en realidad es un Equipo Móvil (ME). El equipo móvil consta de los siguientes módulos importantes:

• Mobile Termination (MT) : Maneja todas las funciones de comunicación.

• Terminal Equipment (TE) : Esto finaliza los flujos de datos.

• Universal Integrated Circuit Card (UICC): Esto también se conoce como la tarjeta SIM para equipos LTE. Ejecuta una aplicación conocida como Universal Subscriber Identity Module (USIM).

UN USIMalmacena datos específicos del usuario muy similares a la tarjeta SIM 3G. Esto mantiene información sobre el número de teléfono del usuario, la identidad de la red doméstica y las claves de seguridad, etc.

La E-UTRAN (la red de acceso)

La arquitectura de la red de acceso de radio terrestre UMTS evolucionada (E-UTRAN) se ilustra a continuación.

El E-UTRAN maneja las comunicaciones de radio entre el móvil y el núcleo de paquetes evolucionado y solo tiene un componente, las estaciones base evolucionadas, llamadas eNodeB o eNB. Cada eNB es una estación base que controla los móviles en una o más celdas. La estación base que se comunica con un móvil se conoce como eNB de servicio.

LTE Mobile se comunica con solo una estación base y una celda a la vez y hay dos funciones principales compatibles con eNB:

• El eBN envía y recibe transmisiones de radio a todos los móviles utilizando las funciones de procesamiento de señales analógicas y digitales de la interfaz aérea LTE.

• El eNB controla el funcionamiento de bajo nivel de todos sus móviles, enviándoles mensajes de señalización como comandos de traspaso.

Cada eBN se conecta con el EPC mediante la interfaz S1 y también se puede conectar a estaciones base cercanas mediante la interfaz X2, que se utiliza principalmente para la señalización y el reenvío de paquetes durante el traspaso.

Un eNB doméstico (HeNB) es una estación base que ha sido comprada por un usuario para proporcionar cobertura de femtoceldas dentro del hogar. Un eNB doméstico pertenece a un grupo cerrado de abonados (CSG) y solo pueden acceder los móviles con un USIM que también pertenece al grupo cerrado de abonados.

Evolved Packet Core (EPC) (la red central)

La arquitectura de Evolved Packet Core (EPC) se ilustra a continuación. Hay algunos componentes más que no se han mostrado en el diagrama para simplificarlo. Estos componentes son como el Sistema de Alerta de Terremotos y Tsunamis (ETWS), el Registro de Identidad de Equipos (EIR) y la Función de Reglas de Control de Políticas y Carga (PCRF).

A continuación se muestra una breve descripción de cada uno de los componentes que se muestran en la arquitectura anterior:

• El componente Home Subscriber Server (HSS) se ha trasladado desde UMTS y GSM y es una base de datos central que contiene información sobre todos los suscriptores del operador de red.

• La puerta de enlace de la red de paquetes de datos (PDN) (P-GW) se comunica con el mundo exterior, es decir. redes de paquetes de datos PDN, utilizando la interfaz SGi. Cada red de paquetes de datos se identifica mediante un nombre de punto de acceso (APN). La puerta de enlace PDN tiene la misma función que el nodo de soporte GPRS (GGSN) y el nodo de soporte GPRS de servicio (SGSN) con UMTS y GSM.

• La puerta de enlace de servicio (S-GW) actúa como un enrutador y envía datos entre la estación base y la puerta de enlace PDN.

• La entidad de gestión de la movilidad (MME) controla el funcionamiento de alto nivel del móvil mediante mensajes de señalización y servidor de abonado doméstico (HSS).

• La función de reglas de cobro y control de políticas (PCRF) es un componente que no se muestra en el diagrama anterior, pero es responsable de la toma de decisiones de control de políticas, así como de controlar las funcionalidades de cobro basadas en flujo en la función de aplicación del control de políticas ( PCEF), que reside en el P-GW.

La interfaz entre las puertas de enlace de servicio y PDN se conoce como S5 / S8. Esto tiene dos implementaciones ligeramente diferentes, a saber, S5 si los dos dispositivos están en la misma red y S8 si están en redes diferentes.

División funcional entre la E-UTRAN y el EPC

El siguiente diagrama muestra la división funcional entre la E-UTRAN y la EPC para una red LTE:

2G / 3G frente a LTE

La siguiente tabla compara varios elementos de red importantes y protocolos de señalización utilizados en 2G / 3G abd LTE.