LTE

LTE (Long-Term Evolution) sare mugikorren teknologia estandar bat da. 4G belaunaldiko teknologiari dagokio, 3GPPek garatu zuen eta 2010. urtean merkaturatu zen. Aurrez 3G/UMTS teknologia zegoen indarrean, baina sare mugikorren erabileraren gorakadak eta interneteko zerbitzu berrien sorrerak, sare hauen abiadura zein kapazitatea hobetzeko beharra ekarri zuten. LTEk helburu horiek lortu ditu bi aurrerapen hauen ondorioz: enbor sarea guztia IPn oinarrituta dago eta irrati sarbide hobea dauka.

Irrati komunikazioa OFDMA multiplexazioan oinarritzen da beheranzko loturan eta SC-FDMA multiplexiazioan gorazko loturan^[1]. Gainera, MIMO teknologia inplementatzen da estazioetan eta erabiltzaileen gailuetan.

Historia

Telefonia mugikorra XX. mendean garatu zen. 1946an lehen telefonia mugikorreko sistema sortu zen, 80 kilometroko diametroko estaldurarekin. Gutxika antenei potentzia handituz joan ziren, estaldura zabalagoa izan zedin. Baina estaldurak gune handiagoa hartzeak, erabiltzaile gehiagori zerbitzua ematea suposatzen du, hau da, irrati kanal gehiago. Tamalez, irrati espektroa mugatua da. Honi konponbidea jartzeko sortu zen sistema zelularra.

Telefonia mugikor zelularra eremu txikiagoa hartuko duten antenetan oinarritzen da, honela bakoitzak bere gelaxkako erabiltzaileei emango die zerbitzua. Eremua txikia izanik, nahiz eta alboko gelaxkako antenek frekuentzia ezberdinak erabili interferentziarik ez egoteko, frekuentziak berrerabili daitezke. Frekuentzia bereko antenak elkarrengandik urrun egon behar dira, interferentziarik ez egoteko.

Telefonia mugikorrari dagokionez, 1. belaunaldia (1G) 1980ko hamarkadan kaleratu zen, teknologia ezberdinekin: AMPS AEBn, NMT Suedian... Teknologia hau analogikoa izateaz gain, zirkuituen kommutazioan oinarritzen zen eta ahots seinalea soilik garraiatu zezakeen. Gainera, herrialdeek estandar berdina izan ezean, roaminga ez zen posible.

2Ga 1990eko hamarkadan iritsi zen, GSM teknologiaren eskutik. Belaunaldi honetan ahots seinalea digitalizatzen zen eta TDMA erabiltzen zen, espektroaren erabilera hobetuz. Estandar hau herrialde gehienetan zabaldu izanak roaminga ahalbidetu zuen. Hala ere, zirkuituen kommutazioan oinarrituta zegoen belaunaldi hau ere, nahiz eta 2.5G teknologiak paketeen kommutazioa inplementatu lehen aldiz.

3G UMTS teknologian oinarritzen da eta 2000ko hamarkadan kaleratu zen. Abiaduran aurrerapen handiak ekarri zituen. Pakete kommutazioan oinarrituta dago eta TCP/IP moduko aplikazioen trafikoa garraiatu zitzakeen, beraz, sare mugikorrak zerbitzu ezberdinak eskaintzea ahalbidetu zuen.

Hala ere, sare mugikorren erabilera izugarri hazi zen, baita zerbitzu berriak sortu ere: streaminga, web nabigazioa... Ondorioz, sare mugikorren abiadura eta kapazitatea hobetuko zuen teknologia garatu zen, LTE teknologia. Teknologia honen berrikuntza irrati komunikazioaren hobekuntzan eta IP oinarritutako enbor sarean datza. 2010. urtean merkaturatu zuen 3GPPk.

Ezaugarriak

300 Mbps-ko abiadurak.
1,4etik 20MHz bitarteko banda-zabalera.
Modulazio eskemak: QPSK, 16QAM ETA 64QAM.
Enbor sarea guztiz IPn oinarrituta.
OFDMA beheranzko loturan eta SC-FDMA goranzko loturan.

Arkitektura

LTEren arkitektura hiru atal nagusitan banatzen da.

UE

UE (User Equipment) erabiltzaileak komunikatzeko erabiltzen duen edozein gailu da, mugikorra, tableta edota IoT gailu bat izan daiteke. Honek 64 biteko identifikatzaile bakar bat izan behar du, IMSI deiturikoa, hau SIM txartelean biltegiratuko da.

E-ULTRAN

Arkitekturaren atal hau eNodeB izeneko antenaz osatuta dago, 3Gko RNCak desagertzen dira eta estazio hauek elkarren artean konektatuta daude. Hauen helburua UE eta EPCaren arteko komunikazioa ahalbidetzea da. Hala ere, beste hainbat funtzio dituzte:

Irrati baliabideen kudeaketa berari dagokio, schedullinga, esaterako.
UEari MME bat esleitzea.
Enkriptazioa.
Nodoen arteko komunikazioa, UEaren mugikortasuna kudeatzeko.
UEko datagramen kapsulazioa, P-GWera tunelatzeko.

EVOLVED PACKET CORE (EPC)

Enbor sarea da EPCa, guztiz IPn oinarritua. Honi esker, datu zein ahots trafikoa berdin garraiatzen dira.

SERVING GATEWAY (S-GW)

UEren konexioaren aingura da, UEtik datoren trafiko guztia hortik pasako da eta berak bideratuko du. Mugikortasunean oso garrantzitsua da. Gailua zelulaz aldatzen bada, aldaketan konektibitatea ez galtzeko sesioaren informazioa kudeatzen du. Gainera, zelula aldaketaren ondoren berak kudeatzen du dagokion eNodeBra trafikoaren bideraketa.Azkenik, fakturazio eta tarifikazio kontuetan parte hartzen du.

PACKET GATEWAY (P-GW)

UE ekipoei IP helbideak esleitzeaz gain, QoSa ziurtatzeaz arduratzen da. Kanpoko sareekin konektatuta dagoenez, UEtik datozen paketeak enkapsulatu eta bideratzea berari dagokio.

MOBILITY MANAGEMENT ENTITY (MME)

Autentikazioaz eta mugikortasunaz arduratzen da. UEaren seinalea monitorizatuko du, estazioz aldatu behar den ala ez erabakitzeko. Horretaz gain, HSS datu basearekin konektatuta dago. MMEak autentikatuko du erabiltzaileak duen harpidetzea, kontratatutako abiadura, banda-zabalera... Datu horiek guztiak HSSak ditu biltegiratuta, beraz, honekin kontsultatuko du.

INTERFAZEAK

Uu: UE eta eNodeB lotzen dituen interfazea.
X2: eNodeBak elkarren artean lotzen dituen interfazea.
S1-U: eNodeB eta S-GW lotzen dituen interfazea.
S1-MME: eNodeB eta MME lotzen dituen interfazea^[2].

Prozedurak

Sarera konektatzea

Lehenik, UE gailua frekuentzi banda guztietako kanal guztietan lehen sinkronizazio seinaleareen bila hasiko da, seinale hau eNodeB estazioek emititzen dute 5 milisegundotik behin. Seinale hau hautemandakoan, gailua frekuentzia horretan mantenduko da bigarren sinkronizazio seinalearen zain. Azken seinal honekin informazio ezberdina jasoko du, esaterako, kanalaren banda-zabalera, kanalaren konfigurazioa... Prozesu hau estazio ezberdinekin izango du. Informazio hau jasotakoan, zein estaziotara konektatu hautatuko du.

Behin estazioa aukeratuta, kontrol planoko konexioa ezarri behar da MMErekin. Honetarako, sareak konektatu nahi den gailuaren IMSIa jakin behar du eta gailuak, bere aldetik, konektatzen ari den sarea benetazko sare mugikorra dela jakin behar du. Fase honetan, MME eta UE elkar autentikatuko dira.

Autentikazio hau burututakoan, MME P-GW, S-GW eta nNodeBarekin kontaktuan jarriko da, UE eta S-GWren arteko eta S-GW eta P-GWren arteko tunelak konfiguratzeko^[3].

Bertsioak

LTE Release 8 (2008)
LTE-Advanced (2011)
LTE-Advanced Pro (2016)

Erreferentziak

↑ Wiesmann, U. N.; DiDonato, S.; Herschkowitz, N. N.. (1975-10-27). «Effect of chloroquine on cultured fibroblasts: release of lysosomal hydrolases and inhibition of their uptake» Biochemical and Biophysical Research Communications 66 (4): 1338–1343. doi:10.1016/0006-291x(75)90506-9. ISSN 1090-2104. PMID 4. (Noiz kontsultatua: 2023-12-05).
↑ (Ingelesez) Salem, Mohamed. (2018-12-01). «LTE (4G) Network Architecture - LTE Core Network» Mobile Packet Core (Noiz kontsultatua: 2023-12-05).
↑ (Ingelesez) Computer Networking. Pearson Global Editions ISBN 9781292405469..

Ikus, gainera

Kanpo estekak

(Ingelesez) LTEren protokoloen pila
(Ingelesez) LTEren sare arkitektura
(Ingelesez) NSA protokoloaren funtzioak

[1] Wiesmann, U. N.; DiDonato, S.; Herschkowitz, N. N.. (1975-10-27). «Effect of chloroquine on cultured fibroblasts: release of lysosomal hydrolases and inhibition of their uptake» Biochemical and Biophysical Research Communications 66 (4): 1338–1343. doi:10.1016/0006-291x(75)90506-9. ISSN 1090-2104. PMID 4. (Noiz kontsultatua: 2023-12-05).

[2] (Ingelesez) Salem, Mohamed. (2018-12-01). «LTE (4G) Network Architecture - LTE Core Network» Mobile Packet Core (Noiz kontsultatua: 2023-12-05).

[3] (Ingelesez) Computer Networking. Pearson Global Editions ISBN 9781292405469..

[1]

[2]

[3]