LTE Network Architecture معمارية شبكة ال تي اي
تتكون بنية شبكة LTE عالية المستوى من المكونات الثلاثة التالية:
معدات المستخدم (UE).
شبكة النفاذ الراديوي الأرضي UMTS المتطورة (E-UTRAN).
نواة الحزمة المتطورة (EPC).
تتواصل نواة الحزمة المتطورة مع شبكات بيانات الحزمة في العالم الخارجي مثل الإنترنت أو شبكات الشركات الخاصة أو النظام الفرعي للوسائط المتعددة IP. يتم الإشارة إلى الواجهات بين الأجزاء المختلفة من النظام Uu و S1 و SGi كما هو موضح أدناه:
معدات المستخدم (UE)
تتطابق البنية الداخلية لأجهزة المستخدم الخاصة بشبكة LTE مع تلك المستخدمة من قبل UMTS و GSM والتي هي في الواقع جهاز محمول (ME). تتكون المعدات المتنقلة من الوحدات الهامة التالية:
إنهاء الهاتف المحمول (MT) : هذا يعالج جميع وظائف الاتصال.
المعدات الطرفية (TE) : يؤدي هذا إلى إنهاء تدفقات البيانات.
بطاقة الدوائر المتكاملة العالمية (UICC) : تُعرف أيضًا ببطاقة SIM لمعدات LTE. يقوم بتشغيل تطبيق يعرف باسم وحدة تعريف المشترك العالمي (USIM).
يقوم USIM بتخزين البيانات الخاصة بالمستخدم بشكل مشابه جدًا لبطاقة 3G SIM. هذا يحتفظ بمعلومات حول رقم هاتف المستخدم وهوية الشبكة المنزلية ومفاتيح الأمان وما إلى ذلك.
E-UTRAN (شبكة الوصول)
تم توضيح بنية شبكة النفاذ الراديوي الأرضي UMTS المتطورة (E-UTRAN) أدناه.
يتعامل E-UTRAN مع الاتصالات اللاسلكية بين الهاتف المحمول ونواة الحزمة المتطورة ويحتوي على مكون واحد فقط ، وهو المحطات الأساسية المتطورة ، والتي تسمى eNodeB أو eNB . كل شبكة eNB هي محطة أساسية تتحكم في الهواتف المحمولة في خلية واحدة أو أكثر. تُعرف المحطة الأساسية التي تتصل بجهاز محمول باسم eNB الذي يخدمها.
يتصل LTE Mobile بمحطة أساسية واحدة وخلية واحدة في كل مرة ، وهناك وظيفتان رئيسيتان تدعمهما eNB:
يرسل eBN ويستقبل الإرسال اللاسلكي إلى جميع الهواتف المحمولة باستخدام وظائف معالجة الإشارات التناظرية والرقمية للواجهة الهوائية LTE.
يتحكم eNB في التشغيل المنخفض المستوى لجميع هواتفه المحمولة ، عن طريق إرسال رسائل إشارات مثل أوامر التسليم.
يتصل كل شبكة eBN بـ EPC عن طريق واجهة S1 ويمكن أيضًا توصيله بالمحطات الأساسية القريبة بواسطة واجهة X2 ، والتي تُستخدم بشكل أساسي للإشارة وإعادة توجيه الحزمة أثناء التسليم.
المنزل eNB (HeNB) هو محطة أساسية تم شراؤها من قبل مستخدم لتوفير تغطية femtocell داخل المنزل. تنتمي eNB المنزلية إلى مجموعة مشتركين مغلقة (CSG) ولا يمكن الوصول إليها إلا عن طريق الهواتف المحمولة باستخدام USIM الذي ينتمي أيضًا إلى مجموعة المشتركين المغلقة.
The Evolved Packet Core (EPC) (الشبكة الأساسية)
تم توضيح بنية Evolved Packet Core (EPC) أدناه. هناك عدد قليل من المكونات التي لم يتم عرضها في الرسم التخطيطي لإبقائها بسيطة. هذه المكونات مثل نظام التحذير من الزلازل والتسونامي (ETWS) ، وسجل هوية المعدات (EIR) ووظيفة التحكم في السياسة وقواعد الشحن (PCRF).
فيما يلي وصف موجز لكل مكون من المكونات الموضحة في الهيكل أعلاه:
تم ترحيل مكون خادم المشتركين المنزلي (HSS) من UMTS و GSM وهو قاعدة بيانات مركزية تحتوي على معلومات حول جميع مشتركي مشغل الشبكة.
تتواصل بوابة شبكة حزم البيانات (PDN) (P-GW) مع العالم الخارجي ، أي. حزم بيانات شبكات PDN ، باستخدام واجهة SGi. يتم تحديد كل شبكة حزم بيانات بواسطة اسم نقطة وصول (APN). تلعب بوابة PDN نفس دور عقدة دعم GPRS (GGSN) وعقدة دعم GPRS (SGSN) مع UMTS و GSM.
تعمل بوابة الخدمة (S-GW) كجهاز توجيه وتقوم بإعادة توجيه البيانات بين المحطة الأساسية وبوابة PDN.
يتحكم كيان إدارة التنقل (MME) في التشغيل عالي المستوى للهاتف المحمول عن طريق إرسال الإشارات وخادم المشتركين في المنزل (HSS).
تعد وظيفة التحكم في السياسة وقواعد الشحن (PCRF) أحد المكونات التي لم يتم عرضها في الرسم البياني أعلاه ولكنها مسؤولة عن اتخاذ قرارات التحكم في السياسة ، بالإضافة إلى التحكم في وظائف الشحن المستندة إلى التدفق في وظيفة إنفاذ التحكم في السياسة ( PCEF) ، الذي يتواجد في P-GW.
تُعرف الواجهة بين بوابات العرض و PDN باسم S5 / S8. يحتوي هذا على تطبيقين مختلفين قليلاً ، وهما S5 إذا كان الجهازان في نفس الشبكة ، و S8 إذا كانا في شبكات مختلفة.
الانقسام الوظيفي بين E-UTRAN و EPC
يوضح الرسم البياني التالي الانقسام الوظيفي بين E-UTRAN و EPC لشبكة LTE:
2G / 3G مقابل LTE
يقارن الجدول التالي بين مختلف عناصر الشبكة وبروتوكولات التشوير المستخدمة في 2G / 3G abd LTE.
| 2G / 3G | LTE |
|---|---|
| جيران وأوتران | E-UTRAN |
| SGSN / PDSN-FA | S-GW |
| GGSN / PDSN-HA | PDN-GW |
| HLR / AAA | الأحرار |
| VLR | MME |
| SS7-MAP / ANSI-41 / RADIUS | قطر الدائرة |
| قطر GTPc-v0 و v1.0 | برنامج GTPc-v2 |
| MIP | PMIP |