4G Mobile Broadband - Architecture de réseau LTE et la pile de protocole

ABSTRCT

L'objectif de la norme LTE est de créer des spécifications d'une nouvelle technologie d'accès radio orientée vers des débits plus élevés, une faible latence et une plus grande efficacité spectrale. L'objectif d'efficacité spectrale du système LTE est trois à quatre fois plus élevé que le système actuel HSPA. Ces objectifs agressifs efficacité spectrale nécessitent l'utilisation de l'enveloppe en utilisant la technologie avancée d'interface hertzienne techniques telles que la liaison montante à faible PAPR accès multiple basé sur orthogonale SC-FDMA (accès à porteuse unique multiple par répartition en fréquence) MIMO à entrées multiples-sorties multiples antenne technologies, inter-cellulaires des techniques d'atténuation du brouillage, faible latence et la structure de canal à fréquence unique réseau (PNS) de diffusion. Les chercheurs et ingénieurs travaillant sur la norme trouver de nouvelles propositions de technologies innovantes et des idées pour améliorer les performances du système. Compte tenu du calendrier d'élaboration des normes très agressifs, ces chercheurs et ingénieurs sont généralement pas en mesure de publier leurs propositions à des conférences ou des revues, etc Dans la phase d'élaboration des normes, les propositions passent par un contrôle étendu avec de multiples sources d'évaluer et simuler les technologies proposées par le système amélioration de la performance et les perspectives de la complexité de mise en œuvre. Par conséquent, seules les propositions plus haute qualité et des idées finalement en faire la norme.

Mots-clés: LTE Architecture, UDP, le PIB, la technologie MIMO, MIME, MCCH, MBMS, QOS

1. INTRODUCYION

L'architecture réseau LTE est conçue dans le but de soutenir commutation de paquets du trafic avec une mobilité transparente, la qualité de service (QoS) et une latence minimale. Une approche à commutation de paquets permet de soutenir de tous les services y compris la voix via des connexions par paquets. Le résultat d'une très simplifiée flatter l'architecture avec seulement deux types de nœud évolué savoir Node-B (eNB) et la mobilité direction de l'entité / passerelle (MME / GW). Ceci est en contraste avec les nœuds de réseau beaucoup plus dans l'architecture réseau hiérarchique actuel du système 3G. Un changement majeur est que le contrôleur de réseau radio (RNC) est éliminé du chemin de données et ses fonctions sont désormais intégrées dans eNB. Quelques-uns des avantages d'un seul nœud dans le réseau d'accès sont réduits de latence et la répartition de la charge de traitement RNC en eNBs multiples. L'élimination de la RNC dans le réseau d'accès a été possible en partie parce que le système LTE ne supporte pas macro-diversité ou soft-transfert.

2. RÉSEAU LTE ARCHITECTURE

Toutes les interfaces réseau sont basés sur les protocoles IP. Les eNBs sont reliés entre eux par l'intermédiaire d'une interface X2 et de l'entité MME / GW par l'intermédiaire d'une interface S1 comme représenté sur la figure 1. L'interface S1 prend en charge une relation plusieurs-à-plusieurs entre MME / GW et eNBs.

La séparation fonctionnelle entre eNB et MME / GW est montré dans la Figure 2 Deux entités logiques à savoir la passerelle de la passerelle de service (S-GW) et le paquet de données du réseau de la passerelle (P-GW) est défini. Le S-GW agit comme une ancre de mobilité locale transmettre et recevoir des paquets vers et depuis la portion eNB l'UE. Les interfaces P-GW avec des réseaux externes de données par paquets (PDN) tels que l'Internet et l'IMS. Le P-GW effectue également plusieurs fonctions IP telles que l'allocation des adresses, l'application de la politique, de filtrage de paquets et le routage.

Le MME est une entité de signalisation et donc que les paquets IP des utilisateurs ne passent pas par MME. Un avantage d'une entité réseau séparé pour la signalisation, c'est que la capacité du réseau pour la signalisation et le trafic peut se développer indépendamment. Les fonctions principales de MME sont en mode de repos capacité portée UE, y compris le contrôle et l'exécution de la retransmission d'appel, suivi de la gestion liste des zones, l'itinérance, l'authentification, l'autorisation, la sélection P-GW/S-GW, y compris la gestion dédiés au porteur au porteur négociations établissement de sécurité, et le NAS de signalisation, etc

Evolved Node-B met en œuvre Node-B fonctions ainsi que les protocoles traditionnellement implémentées dans le RNC. Les principales fonctions de eNB sont la compression d'en-tête, le chiffrement et la livraison fiable des paquets. Sur le plan de contrôle, eNB intègre des fonctions telles que le contrôle d'admission et de gestion des ressources radio. Quelques-uns des avantages d'un seul nœud dans le réseau d'accès sont réduits de latence et la distribution de RNC du côté du réseau sont aujourd'hui achevés en eNB.

Figure 1: Architecture du réseau

Figure 2: Répartition fonctionnelle entre eNB et MME / GW.

2,1 pile de protocoles et AVION CONYTOL

La pile de protocole utilisateur avion est donnée en note figure 3.We que le protocole de convergence de données par paquets (PDCP) et de contrôle de liaison radio (RLC) couches traditionnellement mis fin au RNC à la figure 4 montre la pile de protocoles du plan de contrôle.

Figure 3: protocole de plan utilisateur.

Figure 4: pile de protocoles de contrôle avion.

Nous notons que la fonctionnalité CRR traditionnellement mis en œuvre RNC est maintenant incorporé dans eNB. Le RLC et MAC couches remplir les mêmes fonctions comme ils le font pour le plan utilisateur. Les fonctions exercées par la CRR comprennent la diffusion des informations système, la pagination, le contrôle de porteuse radio, gestion de la connexion RRC, les fonctions de mobilité et de l'UE de mesure reporting et de contrôle. La strate de non accès (SAR) dans le protocole s'est terminé par MME sur le côté réseau et à l'équipement utilisateur sur le côté terminal exécute des fonctions telles que EPS (système paquet évolué) porteur de gestion, d'authentification et de sécurité de contrôle, etc

Les piles S1 et X2 protocole d'interface sont présentés aux figures 2.5 et 2.6 de note respectively.We que des protocoles similaires sont utilisés sur ces deux interfaces. L'interface utilisateur S1 plan (S1-U) est définie entre le eNB et le S-GW. L'interface S1-U utilise GTP-U (GPRS Tunneling Protocol - des données d'utilisateur à effet tunnel) sur UDP / IP et fournit de transport non garantie de livraison de plan d'utilisateur PDUs entre le eNB et le S-GW. La GTP-U est un IP relativement simple à base de protocole de tunnel qui permet beaucoup de tunnels entre chaque ensemble de points d'extrémité. L'interface de commande S1 plan (S1-MME) est définie comme étant comprise entre le eNB et la MME. Similaire au plan utilisateur, la couche réseau de transport est construit sur le transport IP et pour la fiabilité

Figure 5: Interface utilisateur S1 et plans de contrôle.

Figure 6: Interface utilisateur X2 et plans de contrôle.

Transport des messages de signalisation SCTP (Stream Control Transmission Protocol) est utilisé au-dessus de IP Le protocole SCTP fonctionne de manière analogue à TCP garantir la fiabilité, en séquence avec le transport des messages de contrôle de congestion. La couche d'application des protocoles de signalisation sont désignés comme l'application du protocole S1 (S1-AP) et X2 protocole d'application (X2-AP) pour S1 et plans de contrôle d'interface X2 respectivement.

3. QOS ET PORTEUR DE SERVICE ARCHITECTURE

Des applications telles que la VoIP, la navigation Web visiophonie et le streaming vidéo ont des besoins de QoS. Par conséquent, un élément important d'un réseau tout-paquet est la mise à disposition d'un mécanisme de qualité de service pour permettre la différenciation des flux de paquets en fonction des exigences de qualité de service. En EPS, QoS des flux appelés porteurs EPS sont établies entre l'UE et le P-GW comme le montre la figure 7. Un support radio transporte les paquets d'un porteur EPS entre un équipement utilisateur et un eNB. Chaque flux IP (VoIP par exemple) est associé à un porteur différent EPS et le réseau peuvent établir des priorités de trafic en conséquence.

Figure 7: Architecture EPS service de support.

Lors de la réception d'un paquet IP à partir d'Internet, P-GW effectue la classification des paquets en fonction de certains paramètres prédéfinis et lui envoie un porteur approprié EPS. Basé sur le porteur EPS, eNB cartes paquets au porteur QoS radio approprié. Il est un-à-un entre un porteur EPS et une porteuse radio.

4. COUCHE 2 STRUCTURE

La couche 2 de LTE est constitué de trois couches à savoir sous contrôle d'accès au support, contrôle de liaison radio (RLC) et de protocole de convergence de données par paquets (PDCP). Le point d'accès de service (SAP) entre la physique (PHY) et la couche MAC sous fournir des canaux de transport, tandis que les SAP entre le MAC et RLC sous-couches fournissent les canaux logiques. La couche MAC sous effectue un multiplexage de canaux logiques sur des canaux de transport.

La liaison descendante et de liaison montante de couche 2 structures sont donnés dans les figures 8 et 9 respectivement. La différence entre la liaison descendante et de liaison montante structures, c'est que dans la liaison descendante, la couche MAC gère également sous la priorité entre les UE, en plus de traiter en priorité parmi les canaux logiques d'une seule UE. Les autres fonctions exercées par les couches MAC sous à la fois descendante et montante comprennent la cartographie entre la logique et les canaux de transport.
Multiplexage des unités de données par paquets (PDU RLC), le remplissage de sélection de format de transport et ARQ hybride (HARQ).

Les principaux services et fonctions des couches RLC sous comprennent la segmentation, ARQ en séquence livraison et la détection des doublons, etc La livraison en séquence de PDU de la couche supérieure n'est pas garantie au transfert. La fiabilité de RLC peut être configuré de manière à reconnaître mode (AM) ou non-acquittement de mode (UM) les transferts. Le mode UM peut être utilisé pour les supports radio qui peuvent tolérer une certaine perte. En mode AM, la fonctionnalité ARQ de RLC Retransmet blocs de transport qui ne reprise par HARQ. La récupération HARQ peut échouer à cause d'ARQ hybride NACK à l'erreur ACK, soit parce que le nombre maximum de tentatives de retransmission est atteint. Dans ce cas, les entités concernées sont informés de transmission ARQ et les retransmissions potentielles et re-segmentation peut être engagée.

Figure 8: couche de liaison descendante 2 Structure.

Figure 9: Uplink couche 2 structure.

La couche PDCP exécute des fonctions telles que la compression d'en-tête et de décompression, cryptage et en séquence de livraison et la détection de doublons de transfert pour RLCAM, etc La compression et la décompression d'en-tête est effectuée en utilisant la compression d'en-tête robuste (ROHC) protocole. Liaison descendante 5,1 logique, le transport et les canaux physiques

4.1 canaux descendants LOGIQUE, TRANSPORT ET PHYSIQUES

La relation entre la liaison descendante logique, le transport et les canaux physiques est illustré à la figure 10. Une voie logique est définie par le type d'informations qu'il porte. Les canaux logiques sont divisées en canaux de contrôle et des canaux de trafic. Les canaux de commande sont de plan de contrôle des informations, tandis que les canaux de trafic mener plan utilisateur d'informations.

Dans la liaison descendante, cinq canaux de commande et de deux canaux de trafic sont définies. Le canal de commande de liaison descendante utilisés pour le transfert de l'information d'appel est désigné comme canal de commande de radiomessagerie (PCCH). Cette chaîne est utilisée lorsque le réseau n'a aucune connaissance au sujet de la cellule d'emplacement de l'équipement UE. Le canal qui transporte des informations de commande du système est désigné comme le canal de commande de diffusion (BCCH). Deux canaux à savoir le canal de contrôle commun (CCCH) et le canal de commande dédié (DCCH) peut transporter des informations entre le réseau et l'équipement utilisateur. La CCCH est utilisé pour les UE qui n'ont pas de connexion RRC tout DCCH est utilisé pour les UE qui ont une connexion RRC. Le canal de commande utilisé pour la transmission d'informations de commande MBMS est désigné comme canal de commande de multidiffusion (MCCH). Le MCCH est utilisé par seulement les équipements utilisateurs qui reçoivent MBMS.

Les deux canaux de trafic sur la liaison descendante sont le canal de trafic dédié (DTCH) et le canal de trafic de multidiffusion (MTCH). Un DTCH est un canal point-à-point dédiés à un seul équipement utilisateur pour la transmission des informations de l'utilisateur. Un MTCH est un point à multipoint canal utilisé pour la transmission du trafic d'utilisateur à des équipements de réception MBMS. Le canal de commande de recherche est associé à un canal de transport dénommé canal d'appel (PCH). PCH appuie la réception discontinue (DRX) pour activer l'enregistrement d'alimentation UE. Un cycle DRX est indiqué à l'équipement utilisateur par le réseau. Le BCCH est mappé sur un canal de transport supporte dénommé un canal de diffusion (BCH) ou au canal partagé de liaison descendante (DLSCH).

Figure 10: Liaison descendante logique, le transport et la cartographie physique canaux.

Le BCH est caractérisé par une partie fixe format prédéfini comme c'est le premier canal UE reçoit après l'acquisition de la synchronisation de la cellule. Le MCCH et MTCH sont soit mis en correspondance avec un canal de transport appelé un canal de multidiffusion (MCH) ou au canal partagé de liaison descendante (DL-SCH). Le MCH supporte MBSFN combinaison de transmission de MBMS à partir de plusieurs cellules. Les autres canaux logiques mappées à DL-SCH comprennent CCCH, DCCH et DTCH. La DL-SCH est caractérisé par l'appui modulation adaptative / codage, HARQ, contrôle de puissance, allocation des ressources semi-static/dynamic, DRX, MPC Transmission et technologies d'antennes multiples. Tous les quatre canaux de transport de liaison descendante ont l'obligation d'être diffusée dans toute la zone de couverture d'une cellule.

Le BCH est mappé sur un canal physique appelé canal de diffusion physique (PBCH), qui est transmis sur quatre sous-trames de 40 ms d'intervalle de synchronisation. Le calendrier de 40 ms est détectée à l'aveuglette sans nécessiter de signalisation explicite. En outre, chaque trame de transmission sous de BCH est auto-décodable et UEs avec de bonnes conditions de canal peut pas besoin d'attendre la réception de tous les quatre cadres de sous PBCH décodage. Le PCH et DL-SCH sont mappés à un canal physique appelé canal physique descendant partagé (PDSCH). Le canal de multidiffusion (MCH) est mappé sur le canal de multidiffusion physique (PMCH), qui est le canal multi-cellulaire MBSFN transmission.

Les trois autonomes canaux physiques de contrôle sont le canal physique de contrôle format de l'indicateur (PCFICH), la physique canal de commande descendant (PDCCH) et de la physique hybride ARQ indicateur de canal (PHICH). La PCFICH est transmis chaque sous-trame et porte des informations sur le nombre de symboles OFDM utilisés pour PDCCH. Le PDCCH est utilisé pour informer les UE au sujet de la répartition des ressources de PCH et DL-SCH ainsi que des informations ARQ modulation, codage et hybrides liés à la DL-SCH. Un maximum de symboles OFDM trois ou quatre peut être utilisée pour PDCCH. Avec indication dynamique de nombre de symboles OFDM utilisés pour PDCCH via PCFICH, les symboles OFDM non utilisés parmi les trois ou quatre symboles OFDM PDCCH peuvent être utilisées pour la transmission de données. La PHICH est utilisé pour transporter ARQ hybride ACK / NACK pour des transmissions en liaison montante.

LIAISON LOGIQUE 4,2, DES TRANSPORTS ET CANAUX PHYSIQUES

La relation entre la liaison montante logique, le transport et les canaux physiques est montré dans la figure 2.11. Dans les canaux de commande de liaison montante et de deux canaux de trafic unique est définie. Que pour la liaison descendante, le canal de commande commun (CCCH) et le canal de commande dédié (DCCH) sont utilisés pour transporter des informations entre le réseau et l'équipement utilisateur. La CCCH est utilisé pour les UE qui n'ont pas de connexion RRC tout DCCH est utilisé pour les UE ayant une connexion RRC. Similaire à liaison descendante, le canal de trafic dédié (DTCH) est un canal point-à-point dédiés à un seul équipement utilisateur pour une transmission de données utilisateur. Tous les trois canaux de liaison montante logiques sont mis en correspondance avec un canal de transport nommé canal partagé montant (UL-SCH). L'UL-SCH appuie la modulation adaptative / codage, HARQ, à réglage électrique et l'allocation des ressources semi-static/dynamic.

Un autre canal de transport défini pour la liaison montante est désigné sous le canal d'accès aléatoire (RACH), qui peut être utilisé pour la transmission des informations de commande à partir d'un équipement utilisateur limité avec possibilité de collisions avec des transmissions provenant d'autres équipements utilisateurs. Le RACH est mappé sur le canal d'accès aléatoire physique (PRACH), qui porte le préambule d'accès aléatoire.

Le canal UL-SCH transport est mappé sur le canal physique partagé en liaison montante (PUSCH). Un canal de liaison montante physique autonome dénommé canal physique montant de commande (PUCCH) est utilisé pour transporter l'indication de liaison descendante de qualité de canal (CQI) rapports, demande de planification (SR) et hybride ARQ ACK / NACK pour des transmissions en liaison descendante.

5. ETATS DU PROTOCOLE ET DES ÉTATS-TRANSITIONS

Dans le système LTE, deux ressources radio de contrôle (CRR) stipule notamment CRR IDLE et états RRC connecté sont définies comme le montre la figure 2.12. Un UE se déplace de la CRR CRR état IDLE état connecté quand une connexion RRC est établie avec succès. Une UE peut revenir en arrière à partir de la CRR CRR RELIE à l'état IDLE en libérant la connexion RRC. Dans la CRR état IDLE, UE peut recevoir de diffusion / multidiffusion de données, surveille un canal de recherche pour détecter les appels entrants, effectue des mesures de cellules voisines et la sélection de cellules / resélection et acquiert des informations système. En outre, la CRR état IDLE, une UE spécifique DRX (réception discontinue) cycle peut être configuré par les couches supérieures afin de permettre des économies d'énergie UE. En outre, la mobilité est commandée par l'UE dans le CRR IDLE
État.

À l'état RRC connecté, le transfert de données uncast de / UE, et le transfert de données de multidiffusion ou de diffusion à UE peut avoir lieu. Aux basses couches, l'UE peut être configuré avec un DRX UE spécifique / DTX (transmission discontinue). En outre, UE surveille les canaux de contrôle associés à la chaîne de données partagée pour déterminer si des données est prévu pour cela, fournit des informations sur le canal de rétroaction de qualité, réalise des mesures de cellules voisines et des rapports de mesure et acquiert des informations de système. Contrairement à l'état IDLE RRC, la mobilité est contrôlée par le réseau dans cet état.

Figure 11 Uplink logique, le transport et la cartographie physique canaux.

Figure 12: Etats UE et les transitions d'état.

6. SUPPORT DE MOBILITÉ SANS

Une caractéristique importante d'un système mobile sans fil telles que LTE est le soutien à la mobilité sans faille à travers eNBs et à travers MME / GW. Transferts rapides et homogènes (HO) est particulièrement important en cas de retard services sensibles tels que la VoIP. Les transferts se produisent plus fréquemment dans eNBs que sur les réseaux de base, car la zone couverte par MME / GW servir un grand nombre de eNBs est généralement beaucoup plus grande que la zone couverte par un eNB unique. La
signalisation sur l'interface X2 entre eNBs est utilisé pour le transfert de préparation. Le S-GW agit comme point d'ancrage pour inter-eNB transferts.

Dans le système LTE, le réseau repose sur l'UE pour détecter les cellules voisines pour transferts et donc pas d'informations de cellules voisines est signalée par le réseau. Pour la recherche et l'évaluation des inter-fréquence cellules voisines, seules les fréquences porteuses doivent être indiqués. Un exemple d'actif remise en état CRR CONNECTED le montre la figure 13, où se déplace UE de la zone de couverture de la source (ENB1) eNB à la zone de couverture de la cible (eNB2) eNB. Les transferts de l'État CRR connectés sont réseau contrôlé et assisté par l'UE. L'équipement utilisateur envoie un rapport de mesure de radio à l'ENB1 source indiquant que la qualité du signal sur eNB2 est meilleure que la qualité du signal sur ENB1. En guise de préparation pour le transfert, la ENB1 source envoie les informations de couplage et le contexte UE à la eNB2 cible (demande HO) [6] sur l'interface X2. La eNB2 cible peut effectuer un contrôle d'admission dépend de l'information reçue EPS porteur QoS. L'eNB cible configure les ressources requises en fonction des informations reçues EPS porteur QoS et une réserve C-RNTI (identifiant de réseau temporaire cellule radio) et éventuellement un préambule RACH.

Figure 13: transferts actifs.

Le C-RNTI fournit une identification unique UE au niveau cellulaire pour identifier la connexion RRC. Lorsque les signaux eNB2 à ENB1 qu'il est prêt à effectuer le transfert via un message de réponse HO, ENB1 commandes de l'UE (HO commande) pour changer le support radio à eNB2. L'UE reçoit la commande HO avec les paramètres nécessaires (c. nouveau C-RNTI, préambule RACH option dédiée, possible date d'expiration du préambule RACH dédié, etc) et est dirigée par le eNB source pour effectuer la HO. L'équipement utilisateur n'a pas besoin de retarder l'exécution de transfert pour délivrer des réponses HARQ / ARQ à eNB source.

Après réception de la commande HO, l'équipement utilisateur effectue une synchronisation de la cible eNB et accède à la cellule cible par l'intermédiaire du canal d'accès aléatoire (RACH) à la suite d'une procédure de contention si un préambule RACH dédié a été attribué à la commande ou à la suite d'une HO basé sur la contention procédure si aucun préambule dédié a été attribué. Le réseau répond à l'allocation des ressources de liaison montante et d'avance de synchronisation doivent être appliquées par l'équipement utilisateur. Lorsque l'équipement utilisateur a accédé avec succès la cellule cible, l'UE envoie le message de confirmation HO (C-RNTI) avec un rapport d'état de tampon de liaison montante indiquant que la procédure de handover est terminée pour l'équipement utilisateur. Après avoir reçu le message de confirmation HO, l'eNB cible envoie un message de commutation chemin du MME de vous informer que l'UE a changé de cellule. Le MME envoie un message de mise à l'utilisateur d'avion pour le S-GW. Le S-GW commute le chemin de données de liaison descendante à l'eNB cible et envoie une ou plusieurs marqueurs d'extrémité "" paquets sur le chemin de l'Ancien eNB source, puis libère les ressources user-plane/TNL vers l'eNB source. Alors S-GW envoie une mise à jour du plan utilisateur de réponse message à la MME. Ensuite, la MME confirme le message interrupteur chemin de la eNB cible avec le message de réponse trajet de commutation. Après le message de réponse de voie de commutation est reçue à partir de la MME, l'eNB cible informe le succès de HO à la source de eNB en envoyant un message de libération de ressources à l'eNB source et déclenche la libération de ressources. Sur réception du message de libération de ressources, l'eNB source peut libérer la radio et C-avion sources connexes liées au contexte UE.

Pendant le transfert de préparation de U planes tunnels peuvent être établies entre la source et l'ENB eNB cible. Il ya un tunnel établi pour la liaison montante de données d'acheminement et une autre pour les données de liaison descendante transitaires pour chaque support EPS pour lesquels le transfert de données est appliqué. Pendant le transfert d'exécution, des données d'utilisateur peuvent être transmises à partir de la source vers le eNB eNB cible. La transmission de données d'utilisateur de liaison descendante à partir de la source vers la cible eNB doit avoir lieu dans l'ordre dans la mesure où les paquets sont reçus au niveau de la source ou de l'eNB tampon de source eNB est épuisée.

Pour la gestion de la mobilité dans le CRR état, le concept de zone de suivi IDLE (TA) est introduit. Une zone de suivi couvre généralement eNBs multiples comme le montre la figure 2.14. L'identité zone de suivi (TAI) des informations indiquant quels TA un eNB appartient est diffusé dans le cadre du système d'information. Un équipement utilisateur peut détecter le changement de zone de suivi quand il reçoit un autre TAI que dans sa cellule courante. La mise à jour de l'UE avec ses informations MME TA nouvelle lorsqu'il se déplace dans AT. Lorsque P-GW reçoit des données pour un UE, il tamponne les paquets et les requêtes du MME pour l'emplacement de l'EU. Ensuite, la MME sera la page à l'UE dans son TA la plus récente. Une UE peut être inscrit dans plusieurs agences de voyages simultanément. Cela permet à l'économie d'énergie à l'UE dans des conditions de forte mobilité, car il n'a pas besoin de constamment mettre à jour son emplacement avec la MME. Cette fonction réduit également la charge sur les limites d'assistance technique.

8. ARCHITECTURE SYSTEME DE DIFFUSION MULTIDIFFUSION

Dans le système LTE, le service MBMS soit utiliser une seule cellule de transmission ou d'une transmission multi-cellulaire. Dans une seule cellule de transmission, MBMS est transmis uniquement à la couverture d'une cellule spécifique, et donc la transmission de MBMS à partir de la combinaison de plusieurs cellules n'est pas supporté. La transmission à une cellule MBMS est effectuée sur la DL-SCH et utilise donc de l'architecture de réseau que le trafic à diffusion individuelle.

Figure 14: Suivi mise à jour pour l'UE dans le domaine CRR état IDLE.

Le MTCH et MCCH sont mappés sur DL-SCH point-à-multipoint et d'ordonnancement de transmission se fait par l'eNB. Les UE peuvent être attribués dédié canaux de rétroaction de liaison montante identiques à ceux utilisés dans la transmission unicast, ce qui permet HARQ ACK / NACK et la rétroaction CQI. Les retransmissions HARQ sont faites en utilisant un groupe (service spécifique) RNTI (identifiant de réseau radio temporaire) dans un délai qui est coordonnée avec la transmission MTCH d'origine. Tous les équipements utilisateurs qui reçoivent MBMS sont en mesure de recevoir les retransmissions et se combinent avec les transmissions d'origine au niveau HARQ. Les UE qui bénéficient d'un canal dédié montant commentaires sont CRR état connecté. Afin d'éviter d'inutiles transmission MBMS sur MTCH dans une cellule où il n'y a pas d'utilisateur MBMS, le réseau peut détecter la présence d'utilisateurs intéressés par le service MBMS par sondage ou par le biais UE demande de service.

La transmission à plusieurs cellules pour l'évolution Multimedia Broadcast Multicast Service (MBMS) est réalisé en transmettant de forme d'onde identique à la fois à partir de plusieurs cellules. Dans ce cas, MTCH et MCCH sont mappés à L'HME pour point-à-multipoint. Ce mode de transmission multi-cellules est appelé réseau de diffusion multicast fréquence unique (eMBSFN) tel que décrit en détail au chapitre 17. Une transmission MBSFN de plusieurs cellules dans une zone MBSFN est considérée comme une seule transmission par l'équipement utilisateur. Une zone MBSFN comprend un groupe de cellules à l'intérieur d'une zone de synchronisation MBSFN d'un réseau qui coordonnent pour réaliser la transmission MBSFN. Une zone de synchronisation MBSFN est défini comme une zone de réseau dans laquelle tous les eNBs peuvent être synchronisés et effectuer la transmission MBSFN. Une zone de service MBMS peut être constitué de plusieurs zones MBSFN. Une cellule à l'intérieur d'une zone de synchronisation MBSFN peuvent faire partie de plusieurs zones SFN chacun caractérisé par un contenu différent et un ensemble de cellules participant.

Figure 15. La zone de service eMBMS et des zones MBSFN.

Un exemple de zone de service MBMS composé de deux zones MBSFN, zone A et la zone B, est représenté à la figure 2.15. La zone MBSFNA est constitué de cellules A1-A5, cellule AB1 et AB2. La zone MBSFN est constitué de cellules B1-B5, la cellule AB1 et AB2. Les cellules AB1 et AB2 font partie à la fois de zone MBSFN A et la zone B. La cellule B5 est une partie de la zone B, mais ne contribue pas à la transmission MBSFN. Une telle cellule est appelée cellule MBSFN zone réservée. La cellule de zone MBSFN réservés peuvent être autorisés à transmettre à d'autres services sur les ressources allouées pour la MBSFN mais à une puissance limitée. La zone de synchronisation MBSFN, la zone MBSFN et les cellules réservées ne peut être semi-configurées de façon statique par O & M.

L'architecture MBMS pour le multi-cellule de transmission est représentée dans la Figure 2.16. L'entité multicellulaire coordination multidiffusion (MCE) est une entité logique, ce qui signifie qu'il peut aussi faire partie d'un autre élément de réseau tels que eNB. Le MCE exerce des fonctions telles que l'allocation des ressources radio utilisées par tous les eNBs dans la zone MBSFN ainsi que la détermination de la configuration de la radio, y compris la modulation et de codage. Le GW MBMS est également une entité logique dont la fonction principale est d'envoyer / diffusion MBMS paquets avec le protocole SYNC pour chaque eNB transmettant le service. La GW MBMS héberge la couche PDCP de l'avion et l'utilisateur utilise la multidiffusion IP pour la transmission de données MBMS à eNBs utilisateur.

Les eNBs sont connectés à eMBMS GW via une interface utilisateur M1 avion pure. Comme M1 est une interface utilisateur pur plan, aucune partie d'application du plan de contrôle est définie pour cette interface. Deux interfaces de plan de commande M2 ​​et M3 sont définis. La partie applicative sur l'interface M2 transmet les données de configuration de radio pour les eNBs multi-cellules en mode de transmission. La partie applicative de l'interface entre MBMS M3 GW et MCE effectue un contrôle de session MBMS de signalisation au niveau porteur EPS qui inclut des procédures telles que la session commence et s'arrête.

Une exigence importante pour le multi-cellule de transmission de service MBMS est la synchronisation de contenu MBMS pour permettre le fonctionnement MBSFN. L'architecture eMBMS plan utilisateur pour la synchronisation de contenu est représenté dans la figure 2.17. Une couche de protocole SYNC est définie sur la couche de réseau de transport (TNL) pour supporter le mécanisme de synchronisation de contenu. Le protocole de synchronisation comporte des informations supplémentaires qui permettent d'identifier le eNBs de synchronisation pour la transmission de trame radio, ainsi que la détection de perte de paquets.

Figure 16: eMBMS architecture logique.

Figure 17: L'architecture eMBMS plan utilisateur pour la synchronisation de contenu.

Les eNBs participant à la transmission multicellulaire MBMS sont tenus de se conformer mécanisme de synchronisation de contenu. Un eNB transmettant uniquement dans une seule cellule de service n'est pas tenu de se conformer aux exigences temporelles strictes indiquées par SYNC protocole. En cas PDCP est utilisé pour la compression d'en-tête, il est situé dans eMBMS GW. Les UE recevant des émissions MTCH et de prendre part à au moins un système de rétroaction MBMS besoin d'être dans un état connecté RRC. D'autre part, la réception de transmissions UES MTCH sans prendre part à un mécanisme de rétroaction MBMS peut être soit dans un IDLE CRR CRR ou un état CONNECTED. Pour recevoir une seule cellule de transmission de MTCH, un UE peuvent avoir besoin d'être en état connecté RRC. La signalisation par lequel un UE est déclenché pour passer au CRR état connecté uniquement à des fins de réception mono-cellulaires est effectué sur MCCH.

8. SOMMAIRE
Le système LTE repose sur une architecture réseau très simplifié avec seulement deux types de nœuds à savoir eNode-B et MME / GW. Fondamentalement, il s'agit d'une architecture aplatie qui permet la conception de réseau simplifié tout en soutenant la mobilité sans couture et les mécanismes de QoS avancées. Il s'agit d'un changement majeur par rapport aux traditionnels réseaux sans fil avec des noeuds de réseau beaucoup plus de l'aide de l'architecture de réseau hiérarchique. La simplification du réseau a été
en partie possible grâce LTE système ne prend pas en charge la macro-diversité ou soft-transfert et donc ne nécessite pas de RNC dans le réseau d'accès de macro-diversité combinaison. La plupart des fonctions RNC autres sont incorporés dans le eNB. Les connexions QoS logiques sont prévus entre l'UE et la passerelle permettant la différenciation des flux IP et de répondre aux exigences de faible latence des applications.

Une architecture optimisée pour séparer plusieurs cellules de multidiffusion et de diffusion est prévu, qui se compose de deux noeuds logiques à savoir la multidiffusion coordination entité (MCE) et la passerelle de service MBMS. Le MCE alloue les ressources radio ainsi que détermine la configuration radio pour être utilisé par tous eNBs dans la zone MBSFN. Les émissions MBMS passerelle MBMS paquets avec le protocole SYNC à chaque eNB transmettant le service. La passerelle utilise MBMS multidiffusion IP pour la transmission de données MBMS utilisateur à eNBs. La couche 2 et les protocoles de contrôle de ressources radio sont conçus pour permettre la livraison fiable de données, le chiffrement de compression d'en-tête, et des économies d'énergie UE.

9. RÉFÉRENCES

[1] 3GPPTS 36.300 V8.4.0, Evolved Universal Terrestrial Radio Access Réseau (E-UTRA): Description générale.

[2] 3GPP TS 29.060 V8.3.0, GPRS Tunneling Protocol (GTP) à travers l'interface Gn et Gp.

[3] IETF RFC 4960, Stream Control Transmission Protocol.

[4] IETF RFC 3095, Robust Header Compression (ROHC): Cadre et quatre profils: RTP, UDP, ESP, et non compressé.

[5] 3GPP TS 36.331 V8.1.0, Radio Resource Control Protocol Specification (CRR).

[6] 3GPP TR 23.882 V1.15.1, système 3GPP architecture Evolution (SAE): Rapport sur les options techniques et conclusions....