2.2 Системные параметры технологии

Стандарт LTE представляет собой обладающий большой гибкостью эфирный интерфейс. Тип сети носит название E-UTRAN – Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (развивающаяся универсальная наземная сеть радиодоступа).

Основные параметры технологии LTE:

1) технология множественного доступа:

- прямой канал (Downlink – DL) – OFDMA;

- обратный канал (Uplink – UL) – SC-FDMA;

2) рабочий диапазон частот:

-450 МГц;

- 700 МГц;

- 800 МГц;

- 1800 МГц;

-2,1 ГГц;

-2,4-2,5 ГГц;

- 2,6-2,7 ГГц;

3) битовая скорость:

- прямой канал (DL) MIMO 2TX×2RX: 100-300 Мбит/с;

- обратный канал (UL): 50-172,8 Мбит/с;

4) ширина полосы радиоканала: 1,4-20 МГц;

5) радиус ячейки: 5-30 км;

6) Емкость ячейки (количество обслуживаемых абонентов):

- более 200 пользователей при полосе 5 МГц;

- более 400 пользователей при полосе больше 5 МГц;

7) Мобильность: скорость перемещения – до 250 км/ч;

8) параметры MIMO:

- прямой канал (DL): 2TX×2RX, 4TX×4RX;

- обратный канал (UL): 2TX×2RX;

9) значение задержки (latency) – 5мс;

10) Спектральная эффективность – 5 бит/сек/Гц;

11) поддерживаемые типы модуляции:

- прямой канал (DL): 64 QAM, QPSK, 16 QAM;

- обратный канал (UL): QPSK, 16 QAM;

12) дуплексное разделение каналов: FDD, TDD.

2.3 Сетевая архитектура sae. Основные функции

Сеть LTE состоит из двух компонентов:

- сети радиодоступа E-UTRAN;

- базовой сети SAE (SystemArchitectureEvolution).

На рисунке 5 изображено взаимодействие сети радиодоступа E-UTRAN и базовой сети SAE.

Основными требованиями проекта 3GPP к сети SAE были: максимально возможное упрощение структуры сети и исключение дублирующих функций сетевых протоколов, характерных для системы UMTS.

Рисунок 5 – Взаимодействие сети радиодоступа E-UTRAN и базовой сети SAE

Сеть радиодоступа E-UTRAN рассмотрена в ряде технических спецификаций, согласно которым она состоит только из базовых станций eNB (evolvedNode В). Базовые станции eNB являются элементами полносвязной сети E-UTRAN и соединены между собой по принципу «каждый с каждым» при помощи интерфейса Х2. Интерфейс Х2 поддерживает хэндовер мобильного терминала в состоянии LTE_ACTIVE. Каждая базовая станция имеет интерфейс Sic базовой сетью SАЕ, построенной по принципу коммутации пакетов.

Базовая сеть SAE, иногда называемая сетью ЕРС (EvolvedPacketCore), содержит узлы MME/UPE, состоящие из логических элементов ММЕ и UPE. Логический элемент ММЕ (MobilityManagementEntity) отвечает за решение задач управления мобильностью абонентского терминала и взаимодействует с базовыми станциями eNB сети E-UTRAN с помощью протоколов плоскости управления С-plane (интерфейс Sl-С). Логический элемент UPE (UserPlaneEntity) отвечает за передачу данных пользователей согласно протоколам плоскости пользователя U-plane и взаимодействует с eNB посредством интерфейса S1-U.

Благодаря интерфейсу S1 базовые станции соединены с несколькими узлами MME/UPE, что позволяет более гибко использовать сетевой ресурс. Такой интерфейс называют SI-flex.

Для технологии LTE консорциум 3GPP предложил новую сетевую инфраструктуру (SAE – System Architecture Evolution).

В перечне функциональных возможностей базовой сети SAE можно выделить несколько основных функций:

- управление доступом в сеть (Network Access Control);

- маршрутизация и транспортировка пакетов данных (Packet Routing and Transfer);

- управление мобильностью абонентского терминала;

- обеспечение безопасности (Security);

- управление радиоресурсами сети (Radio Resource Management);

- управление сетью (Network Management);

- выбор функциональных элементов сети;

- функции, связанные с использованием в сети IP-протокола.

Целю и сущностью концепции SAE, представленной на рисунке 6, является эффективная поддержка широкого коммерческого использования любых услуг на базе IР и обеспечение непрерывного обслуживания абонента при его перемещении между сетями беспроводного доступа.

Рисунок 6 – Основные компоненты архитектуры SAE

В сети с архитектурой SAE могут применяться узлы только двух типов базовые станции (evolved Node В, eNodeB) и шлюзы доступа (Access Gateway. AGW).

Уменьшение числа типов узлов позволит операторам снизить расходы как на развертывание сетей LTE/SAE, так и на их последующую эксплуатацию.

Ядро сети SAE включает в себя четыре ключевых компонента:

- модуль управления мобильностью (Mobility Management Entity, MME) обеспечивает хранение служебной информации об абоненте и управление ею, авторизацию терминальных устройств в наземных сетях мобильной связи и общее управление мобильностью;

- модуль управления абонентом (User Plane Entity, UPE) отвечает за установление нисходящего соединения, шифрование данных, маршрутизацию и пересылку пакетов;

- ЗСРР-якорь играет роль шлюза между сетями 2G/3G и LTE:

- SAE-якорь используется для поддержки непрерывности сервиса при перемещении абонента между сетями, как соответствующими спецификациям 3GPP, так и не соответствующими (WLAN и тому подобные).

Последние два компонента представляют собой совершенно новые элементы архитектуры ядра сети мобильной связи (Evolved Packet Core) и обязаны своим появлением требованию поддержки мобильности при перемещении абонента между сетями разных типов.

Функциональные элементы можно по-разному распределять среди аппаратуры сети.

Например, ЗСРР-якорь допустимо (но не обязательно) располагать вместе с модулем управления абонентом. Аналогично, модули MME и UPE можно совмещать либо реализовывать в разных узлах сети.

Важная особенность SAE пользовательские данные могут пересылаться между базовыми станциями непосредственно, причем как с помощью проводной, так и беспроводной связи (интерфейс Х2). Это особенно важно при хэндовере для быстрого бесшовного переключения пользователя между БС. Разумеется, допустимо передавать данные между БС и через шлюзы транспортной IР-сети.

Как отмечают разработчики SAE. предложенные ими архитектурные изменения позволят значительно уменьшить задержки передачи данных, которые особенно критичны для таких приложений, как VoIP или онлайновые интерактивные игры. В частности, задержки радиосети при передаче данных пользователя не должны превышать 10 мс (5 мс для коротких IP-пакетов при небольшой сетевой нагрузке). Эти значения, по крайней мере, на 50 % лучше аналогичных показателей наиболее совершенных сетей 3G.