Arquitectura 4G

La arquitectura de 4G es la Evolved Packet System (EPS). La EPS es una evolución de la arquitectura de GPRS con una arquitectura simplificada y una red todo IP (all IP network, AIPN). El sistema EPS está implementado por una parte radio, la LTE y la core network, la System Architecture Evolved (SAE).

Evolved Packet Core (EPC)

La core network (EPC), está compuesta por:

  • Mobility Management Entity: nodo principal de control que tiene asignadas multitud de funciones como el tracking del UE o paging entre otras.
  • Serving gateway (SGW): está en la frontera entre el Radio Access Network (RAN) y la core network y se encarga de gestionar la movilidad.
  • Packet Data Network (PDN) gateway (PGW): da servicio y conectividad con redes de paquete externas.
  • Policy and Charging Rules Function (PCRF): se encarga de tarifar.

En la parte radio, la E-UTRAN, el sistema está formado por:

  • User Equipment (UE): el terminal de usuario.
  • Evolved Node B (eNodeB): estación que se encarga de proporcionar la interfaz radio.

La interfaz entre la eNodeB y la core network se realiza mediante el protocolo S1-U para los datos de usuario y S1-MME para información de control (handovers, paging, mensajes Non-Access Stratum).

También hay conexión directa entre diferentes eNodeB mediante la interfaz X2.

interfaz_lte

En la red troncal, el PGW está conectado con el SGW mediante la interfaz S5 si es del mismo operador o S8 si es de un operador diferente. En este interfaz se implementa el protocolo GTP-U (GPRS Tunnelling Protocol-User) para transportar datos del PGW al SGW. También existe el túnel GTP-C el cual transporta información de control.

epc

En EPC existe una entidad llamada Home Subscriber Service (HSS), que reune funcionalidades de los sistemas predecesores como el Home Location Register (HLR) y el Authentication Center (AuC). El HSS está conectado con el MME para el mantenimiento de la información de gestión de la información o la autorización de acceso a la red LTE entre otras. La interfaz S6a que se utiliza para conectar el MME con el HSS, utiliza el protocolo Diameter orientado a conexión (como TCP) y que es una evolución del protocolo RADIUS.

Comparitiva E-UTRAN y UTRAN
Comparitiva E-UTRAN y UTRAN

EPS tiene una red cuya transmisión es orientada a conexión, por lo que necesita de una conexión virtual entre dos puntos. Esta conexión virtual se llama EPS Bearer el cual provee de un servicio con una cierta calidad (QoS).

Rubén Sánchez Mínguez
IC design engineer en Analog Devices

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