Do đó, việc nắm rõ các thành phần mạng EPS trong LTE cũng như chức năng của các thành phần mạng lõi EPC sẽ giúp chúng ta làm chủ được công nghệ và khai thác tối đa các dịch vụ của công n
Quá trình phát triển công nghệ 4G LTE theo tiêu chuẩn 3GPP
Giới thiệu
Trong những năm qua, sự tiến hóa công nghệ truyền thông di động chủ yếu được thúc đẩy bởi ba yếu tố qua trong:
Một là, toàn cầu hóa thị trường và tự do hóa ngày càng tăng giữa các nhà cung cấp và các nhà khai thác mạng
Hai là, sự phổ biến của chuẩn IEEE 802 công nghệ không dây trong lĩnh vực truyền thông di động
Ba là, sự gia tăng theo cấp số nhân trong nhu cầu cho các dịch vụ viễn thông tiên tiến
Các ứng dụng di động hiện tại và tương lai, bao gồm VoIP, hội nghị truyền hình, nhắn tin đa phương tiện, và VPN, đều yêu cầu chất lượng dịch vụ (QoS) khác nhau Một số dịch vụ như thoại và hội nghị truyền hình cần truyền thời gian thực với độ trễ thấp, trong khi các dịch vụ như VPN và FTP yêu cầu tính an toàn cao và tốc độ dữ liệu nhanh Việc hỗ trợ đồng thời các ứng dụng với yêu cầu QoS khác nhau là thách thức lớn cho các hệ thống di động Hơn nữa, sự khan hiếm phổ đòi hỏi các hệ thống băng rộng di động mới phải có hiệu suất phổ rất cao.
Nhu cầu ngày càng cao về hiệu suất quang phổ trong hệ thống thông tin di động đã thúc đẩy việc phân bổ kênh tần số mới Tiêu chuẩn ITU-R WP 8F, bắt đầu từ tháng 10 năm 2005, định nghĩa tương lai của thế hệ di động thứ tư (4G) hay IMTs nâng cao, nhằm xác định yêu cầu về dung lượng truyền dẫn và chất lượng dịch vụ Công nghệ nào đáp ứng tiêu chuẩn IMT-Advanced sẽ được công nhận là thế hệ di động mới, khuyến khích các nhà khai thác đầu tư và sử dụng hiệu quả các dải tần số đặc biệt Cuộc đua tới IMT-Advanced chính thức bắt đầu vào tháng 3 năm 2008 với yêu cầu nộp đề xuất công nghệ mới từ ITU Tổ chức 3GPP đã phát triển công nghệ LTE để xây dựng khuôn khổ cho các công nghệ vô tuyến 3GPP, chia thành hai giai đoạn: hoàn thành tiêu chuẩn LTE phiên bản 8 và phát triển LTE-Advanced phiên bản 9 và 10 Vào tháng 12 năm 2008, 3GPP đã phê duyệt chi tiết kỹ thuật của LTE phiên bản 8, bao gồm mạng truy cập vô tuyến E-UTRAN và mạng lõi EPC, trong khi các điều khoản thành lập LTE-Advanced đã được đề xuất từ tháng 5 năm 2008.
Chương này giới thiệu các đặc điểm chính của LTE Phiên bản thứ 8, phân tích năng lực hệ thống LTE về thông lượng tối đa và dung lượng cell trong điều kiện thông thường Những nghiên cứu này cung cấp cái nhìn tổng quan về lợi ích và khả năng của các tiêu chuẩn mới, đồng thời phản ánh xu hướng nghiên cứu hiện tại của 3GPP trong quá trình định nghĩa LTE Advanced và dự báo các đặc điểm chính của thế hệ di động tiếp theo.
Tổng quan về công nghệ LTE
3GPP Long Term Evolution (LTE) là tiêu chuẩn mới do 3GPP phát triển nhằm đáp ứng nhu cầu thông lượng ngày càng cao của thị trường LTE đại diện cho bước tiến tiếp theo trong sự tiến hóa của hệ thống di động 2G và 3G, cung cấp chất lượng dịch vụ tương tự như các mạng có dây hiện tại.
3GPP RAN bắt đầu chuẩn hóa LTE / EPC trong tháng 12 năm 2004.Trong tháng
Vào tháng 12 năm 2007, tất cả các chi tiết kỹ thuật chức năng của LTE đã được hoàn tất, cùng với việc thiết lập giao tiếp giữa mạng 3GPP và CDMA Những công việc này đã được hoàn thành vào tháng 12 năm 2008, dẫn đến sự ra mắt của phiên bản thứ 8.
1.2.1 Yêu cầu của công nghệ LTE
Hệ thống yêu cầu hỗ trợ tốc độ dữ liệu đỉnh đường xuống 100 Mbps và đường lên 50 Mbps trong băng thông 20 MHz, với giá trị hiệu quả quang phổ là 5 bps/Hz và 2,5 giây/Hz Hệ thống cũng cần sử dụng 2 ăng ten.
UE cho đường xuống và ăng ten trong UE cho đường lên Thông lượng người sử dụng đường xuống và đường lên mỗi MHz tại điểm 5% của chức năng phân phối tích lũy (CDF) cao hơn 2 đến 3 lần so với phiên bản 6 HSPA Thông lượng trung bình đường xuống mỗi MHz vượt hơn 3 đến 4 lần so với phiên bản trước.
HSDPA 6 mang lại hiệu suất vượt trội với thông lượng trung bình đường lên mỗi MHz cao hơn từ 2 đến 3 lần so với phiên bản 6 HSUPA Hiệu quả sử dụng phổ được cải thiện gấp 3 đến 4 lần trong đường xuống và 2 đến 3 lần trong đường lên so với phiên bản trước Công nghệ này hỗ trợ khả năng di động lên đến 350 km/h, đồng thời cho phép tính linh hoạt của phổ, duy trì sự tương thích với các công nghệ trước, giúp giảm độ phức tạp và chi phí của toàn bộ hệ thống.
1.2.2 Tổng quan kiến trúc công nghệ LTE phiên bản thứ 8
Mạng di động có nhiều chức năng khác nhau, được chia thành hai phần chính: mạng truy cập vô tuyến và mạng lõi Các chức năng như điều chế, nén tiêu và chuyển giao giữa các mạng truy cập thuộc về phần mạng truy cập, trong khi tính cước và quản lý di động là các chức năng của mạng lõi Trong kiến trúc LTE, mạng truy cập vô tuyến được gọi là E-UTRAN, còn mạng lõi được gọi là EPC.
1.2.2.1 Mạng truy nhập vô tuyến (E-UTRAN)
Mạng truy cập vô tuyến LTE, hay còn gọi là E-UTRAN, nổi bật với tính năng hỗ trợ tất cả các dịch vụ, bao gồm cả thời gian thực, trên các kênh gói tin chia sẻ Cách tiếp cận này không chỉ nâng cao hiệu quả quang phổ mà còn giúp LTE trở thành hệ thống có dung lượng cao hơn so với UMTS và HSPA Việc sử dụng truy cập dữ liệu gói cho tất cả các dịch vụ mang lại sự tích hợp tốt hơn giữa các dịch vụ đa phương tiện, cũng như giữa các dịch vụ không dây và cố định.
Mục tiêu chính của LTE là giảm thiểu số lượng thành phần mạng, dẫn đến việc phát triển kiến trúc nút duy nhất Các trạm cơ sở mới, được gọi là eNB (Enhanced Node B), phức tạp hơn so với NodeB trong mạng WCDMA/HSPA, và tích hợp tất cả các chức năng cần thiết cho mạng truy cập vô tuyến LTE, bao gồm quản lý tài nguyên vô tuyến eNodeB kết nối với một hoặc nhiều thành phần quản lý di động (MME), mà các MME này lại kết nối với nhiều cổng dịch vụ S-GW, có thể nằm trên cùng một phần cứng vật lý Giao diện giữa eNodeB và MME được gọi là giao diện S1, trong khi giao diện mặt phẳng điều khiển S1 kết nối eNodeB và MME, và giao diện mặt phẳng dữ liệu kết nối eNodeB với S-GW khi MME và S-GW không cùng một phần cứng vật lý.
Trong trường hợp eNodeB kết nối với nhiều MME, thủ tục thiết lập S1 của phần ứng dụng S1 (S1AP) được sử dụng để báo hiệu ban đầu giữa eNodeB và MME Giao diện X2 kết nối các eNodeB với nhau, chủ yếu phục vụ cho việc chuyển giao trong mạng E-UTRAN Tuy nhiên, do hạn chế về tài nguyên truyền dẫn, không thể kết nối tất cả các eNodeB qua giao diện X2 Cần lưu ý rằng các eNodeB và kết nối giữa chúng thuộc phần mạng truy nhập E-UTRAN, trong khi các thành phần MME và S-GW là thuộc mạng lõi EPC.
Hình 1.1 Kiến trúc mạng truy nhập vô tuyến E-UTRAN
eNodeB là thành phần quan trọng trong mạng truy cập vô tuyến, đảm nhiệm việc truyền và nhận dữ liệu qua giao diện vô tuyến Nó thực hiện các chức năng như điều chế, giải điều chế, mã hóa, giải mã và tách ghép kênh.
Thông tin hệ thống được truyền tải trên mỗi tế bào qua giao diện vô tuyến đường xuống, điều này là cần thiết để thiết bị người dùng (UE) có thể kết nối với mạng.
Trạm gốc LTE (eNodeB) thực hiện các chức năng điều khiển tài nguyên vô tuyến, bao gồm quảng bá thông tin hệ thống và quản lý kết nối RRC như tìm gọi, thiết lập, sửa đổi và giải phóng kết nối RRC, cũng như nhận dạng vị trí tạm thời của UE Trong quá trình chuyển giao, eNodeB nguồn sẽ kết hợp điều khiển bảo mật và cung cấp thông tin cần thiết cho eNodeB đích Ngoài ra, eNodeB còn thiết lập, sửa đổi và giải phóng DRBs (kênh mang vô tuyến chuyên dụng) để truyền tải thông tin người sử dụng Chức năng phục hồi cho phép thiết lập lại các kết nối vô tuyến trên các kênh vật lý Quản lý tài nguyên đường lên/đường xuống và lập lịch gói tin là phần quan trọng nhất trong việc đo hiệu suất của eNodeB, đòi hỏi phải đối phó với nhiều hạn chế như chất lượng vô tuyến, ưu tiên người sử dụng và yêu cầu đảm bảo chất lượng dịch vụ Chức năng RRC của eNodeB cũng bao gồm các phép đo trong và ngoài mạng LTE, thiết lập và báo cáo các phép đo chất lượng kênh vận chuyển, cũng như thông báo lượng điện năng tiêu thụ và định vị GPS từ UE.
eNodeB có nhiều chức năng quan trọng, bao gồm việc truyền thông tin ở tầng không truy cập (NAS) từ eNodeB đến mạng lõi, cung cấp thông tin về khả năng truy cập vô tuyến, và hỗ trợ E-UTRAN trong việc chia sẻ và quản lý các dịch vụ quảng bá.
E-UTRAN cung cấp tính năng hỗ trợ tự động cấu hình và tối ưu, bao gồm khả năng tự động cập nhật danh sách các tế bào kế cận để đo lường RRC và quyết định chuyển giao eNodeB đóng vai trò quan trọng trong mặt phẳng dữ liệu người sử dụng, nơi dữ liệu được định tuyến, tách ghép, mã hóa và giải mã, cũng như phân đoạn và tập hợp lại E-UTRAN có thể được xem như lớp vận chuyển, với eNodeB hoạt động như một bộ định tuyến IP và chuyển đổi Ngoài ra, eNodeB cũng đảm nhận việc nén tiêu đề IP và trong mặt phẳng điều khiển, nó lựa chọn MME để định tuyến bản tin báo hiệu NAS.
1.2.2.2 Mạng lõi (EPC-Evolved Packet Core)
Mạng lõi mới đại diện cho sự tiến hóa quan trọng của hệ thống thế hệ thứ ba, chỉ sử dụng các kỹ thuật chuyển mạch gói Do đó, nó được gọi là mạng lõi chuyển mạch gói mở rộng (EPC - Evolved Packet Core).
Hình 1.2 Kiến trúc mạng LTE
Cấu trúc và chức năng thành phần MME dựa trên thiết bị Huawei
Mô tả thiết bị MME-USN9810
2.1.1 Tính năng của thiết bị MME-USN9810
USN9810, thành phần quản lí di động (MME) của Huawei, nổi bật với dung lượng lớn, hỗ trợ tối đa 12 triệu thuê bao kết nối cùng lúc với chỉ 2 tủ và 6 ngăn trong cấu hình đầy đủ Sản phẩm này sử dụng nền tản viễn thông tiên tiến (ATCA platform), một tiêu chuẩn kiến trúc phần cứng, được phát triển dựa trên kết nối các thành phần ngoại vi (CPCI) tiêu chuẩn, đáp ứng tốt các yêu cầu mới của ngành viễn thông và mang lại nhiều tính năng vượt trội so với CPCI.
ATCA cung cấp khả năng xử lý mạnh mẽ, đáp ứng nhu cầu hiện tại và tương lai với băng thông đầy đủ, tốc độ thoại nhanh hơn và hiệu suất xử lý của các bộ vi xử lý được cải thiện.
Tăng cường độ tin cậy của hệ thống bằng cách tách biệt các nền tảng quản lý, mặt phẳng điều khiển và mặt phẳng dịch vụ, tất cả đều được thiết kế với cấu trúc điểm – điểm.
Các card mở rộng tiên tiến (AMC) sẽ hỗ trợ việc thay thế nóng, cung cấp không gian lớn hơn cho các ứng dụng nhúng, ứng dụng máy chủ và bộ xử lý tín hiệu số (DSP) Điều này cho phép kết hợp linh hoạt các ứng dụng để đáp ứng các yêu cầu khác nhau.
ATCA hỗ trợ kết nối linh hoạt cho USN9810 và các thành phần khác trên mạng lõi và IMS, cho phép chia sẻ cùng một nền tảng Bên cạnh đó, ATCA cũng cung cấp giao diện hẹp, giúp đơn giản hóa và giảm chi phí đầu tư cho các nhà mạng.
USN9810 được xây dựng trên nền tảng kiến trúc viễn thông tiêu chuẩn OSTA 2.0 của Huawei, sử dụng công nghệ ATCA OSTA 2.0 mang lại tốc độ cao, độ tin cậy vượt trội và khả năng mở rộng linh hoạt.
Nền tảng phần cứng OSTA 2.0 quy định các chi tiết kỹ thuật cho thiết bị viễn thông thế hệ tiếp theo, dựa trên kiến trúc ATCA tiêu chuẩn Nền tảng này hỗ trợ hệ thống tính cước (NEBS) và tuân thủ các tiêu chuẩn của Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu Các tính năng nổi bật bao gồm tốc độ cao với băng thông dữ liệu lên tới 2.5 Tbit/s, độ tin cậy cao với khả năng tháo lắp nóng và chế độ dự phòng cho các thành phần quan trọng, đạt độ tin cậy 99,999% Hơn nữa, khả năng mở rộng cao cho phép USN9810 hỗ trợ thêm giao diện trên các board ATCA và giữa các ngăn Cuối cùng, chức năng quản lý tốt được đảm bảo thông qua các đường quản lý tiêu chuẩn trong hệ thống.
USN9810 áp dụng phần mềm nhúng dựa trên các tiêu chuẩn mở, cho phép tích hợp nhiều ứng dụng trong các sản phẩm mạng lõi của Huawei, đồng thời mang lại khả năng vận hành và bảo dưỡng dễ dàng.
Hệ thống vận hành và bảo dưỡng (OM) của USN9810 bao gồm các tính năng sau:
Phương pháp bảo dưỡng linh hoạt của hệ thống OM cho phép xây dựng theo cấu trúc mạng và nhu cầu của khách hàng Hệ thống này được hỗ trợ bởi nhiều công cụ, bao gồm phần mềm vận hành thiết bị (LMT) và hệ thống quản lý thiết bị tập trung (M2000).
Giao diện vận hành kết hợp giữa phần lệnh (MML) và giao diện đồ họa (GUI), mang lại sự tiện lợi và nhanh chóng khi sử dụng MML Đồng thời, giao diện đồ họa giúp hiển thị thông tin một cách sống động và dễ nhớ.
Truy tìm báo hiệu: USN9810 cung cấp chức năng tìm báo hiệu trên các giao diện S1-MME, S6, S10 và S11
Bản sửa lỗi phần mềm trực tuyến cho phép giải quyết các vấn đề phần mềm mà không làm gián đoạn dịch vụ, đồng thời hỗ trợ thực hiện các hoạt động từ xa và khôi phục hệ thống với độ tin cậy cao.
USN9810 có độ tin cậy cao vì một số tính năng sau đây:
USM9810 tự động sao lưu dữ liệu quan trọng, bao gồm dữ liệu cấu hình, dữ liệu hiệu suất và các bản ghi hoạt động, giúp bảo vệ thông tin và đảm bảo tính liên tục trong quản lý hệ thống.
Quản lý bảo mật hoạt động: Đặc quyền quản lý khác nhau được gán cho những người dùng khác nhau Trong thời gian người dùng đăng nhập,
USN9810 kiểm tra danh tính người dùng Sau khi người dùng đăng nhập, USN9810 vận hành đầy đủ các hoạt động để đảm bảo an ninh hệ thống
Thiết kế dự phòng phần cứng: Tất cả các board quan trọng được cấu hình ở chế độ 1+1 hoặc N+1 để đảm bảo độ tin cậy cao của hệ thống
Ngăn ngừa lỗi: USM9810 cung cấp các cơ chế bảo vệ để ngăn ngừa các lỗi hệ thống sau đây:
Không hoạt động của hệ thống chuyển đổi nguồn
Chống sét trên hệ thống nguồn
Chống điện áp cao và điện áp thấp
Chống ngắn mạch nguồn cung cấp
USN9810 giúp kiểm soát quá tải hệ thống bằng cách điều chỉnh lưu lượng thông suốt khi CPU bị quá tải hoặc nghẽn tài nguyên, nhằm tránh mất dịch vụ hệ thống.
Chức năng khóa và mở khóa tiến trình cùng các board giúp hạn chế và ngừng cung cấp dịch vụ truy cập mới theo yêu cầu, đồng thời loại bỏ dần các dịch vụ đang sử dụng trong một khoảng thời gian nhất định Chức năng này cũng cho phép khôi phục quyền truy cập vào dịch vụ khi cần thiết.
2.1.2 Cấu trúc của thành phần MME
Cấu trúc logic của USN9810 bao gồm 5 phân hệ đảm nhiệm các chức năng sau đây:
Phân hệ truyền tải dữ liệu gói
Phân hệ xử lý dịch vụ
Phân hệ vận hành và bảo dưỡng
Hình 2.1: Cấu trúc logic của USN9810
Phân hệ chuyển mạch: o Chức năng: Thực hiện chuyển mạch nội giữa các ngăn o Phần cứng: Các chức năng được thực hiện bởi các khối SWU, TMI, TSI
Khối SWU, do card SWUA0 đảm nhiệm, thực hiện chức năng mạng chuyển mạch, quản lý thiết bị và khôi phục cấu hình Card SWUA được lắp đặt ở các slot 6 và 7 trong ngăn tủ USN9810, giúp trao đổi dữ liệu giữa các card khác thông qua bản điều khiển đa năng (backplane).
Các chức năng cơ bản của thiết bị MME-USN9810
USN9810 cung cấp các chức năng quan trọng như quản lý di động, bảo mật, dữ liệu thuê bao, và phiên Nó hỗ trợ kết nối đến nhiều PDN-GW, điều khiển chuyển mạng, và có chức năng định tuyến hiệu quả.
Trong số các chức năng cơ bản của MME, chức năng quản lý di động được dùng để theo dõi vị trí hiện tại của UE o Nhập mạng (Attach)
Một UE cần phải đăng ký với mạng để sử dụng dịch vụ, quá trình này được gọi là nhập mạng Trong quá trình này, một kênh mang EPS mặc định được thiết lập, cung cấp kết nối IP cố định Các quy tắc về chính sách và tính cước được áp dụng cho kênh mang EPS mặc định, giúp xác định trong PDN-GW và được kích hoạt bởi PDN-GW trong thủ tục nhập mạng.
Thủ tục nhập mạng có thể được kích hoạt bởi một hoặc nhiều thủ tục thiết lập kênh riêng o Cập nhập vùng vị trí (TAU)
Trong mạng EPS, TA là tập hợp liên tục các ô, đóng vai trò là đơn vị cơ bản trong quản lý vị trí Một danh sách TA có thể chứa một hoặc nhiều TA và có thể được tạo tự động hoặc cấu hình cố định Điều này giúp hạn chế việc UE cập nhật vị trí thường xuyên, đặc biệt khi UE di chuyển qua nhiều TA, từ đó giảm thiểu thủ tục cập nhật vị trí của UE.
UE bắt đầu thủ tục cập nhật vị trí trong những trường hợp sau:
Khi UE đi vào một TA mới mà không nằm trong danh sách TA
Khi UE đang ở trạng thái kết nối khi nó tiến hành thủ tục lựa chọn lại ô phục vụ trong mạng E-UTRAN
Cập nhật vị trí theo chu kỳ thời gian o Yêu cầu dịch vụ
Thủ tục yêu cầu dịch vụ nhằm chuyển đổi từ trạng thái rỗi (ECM-IDLE) sang trạng thái kết nối (ECM-CONNECTED), đồng thời thiết lập kênh mang vô tuyến và kênh mang trên giao diện S1 trong quá trình truyền dữ liệu lên và xuống.
Một UE bắt đầu thủ tục yêu cầu dịch vụ theo những trường hợp sau:
Mất báo hiệu đường xuống từ mạng
Mất báo hiệu đường lên từ UE
UE đang ở trạng thái rỗi (ECM-IDLE) và dữ liệu của thuê bao không được gửi từ UE đến mạng hoặc ngược lại
Khi UE bắt đầu thủ tục yêu cầu dịch vụ trong trạng thái rỗi (EMC-IDLE), hệ thống mạng sẽ thực hiện quy trình tìm gọi Điều này xảy ra khi UE đáp lại yêu cầu từ hệ thống trong quá trình chuyển giao (handover).
Trong trạng thái kết nối (ECM-CONNECTED), thủ tục chuyển giao được bắt đầu sau khi E-UTRAN xác minh thủ tục lựa chọn lại ô là cần thiết
MME hỗ trợ các loại chuyển giao sau đây:
Chuyển giao trong cùng mạng E-UTRAN
Chuyển giao trên giao diện S1
Chuyển giao trên giao diện X2
Chuyển giao ngoại mạng E-UTRAN
Chuyển giao từ E-UTRAN sang UTRAN (UMTS)
Chuyển giao từ UTRAN sang E-UTRAN o Rời mạng (Detach)
Thủ tục rời mạng được thực hiện trong các trường hợp sau:
Một UE được tách ra từ dịch vụ EPS
Một UE bị ngắt kết nối đến PDN-GW
Hệ thống mạng thống báo UE không thể kết nối được với EPS
Thủ tục rời mạng bắt đầu khi thiết bị người dùng (UE) tắt nguồn hoặc khi USIM (Mô-đun nhận dạng thuê bao) bị thay đổi, hoặc các chức năng của hệ thống EPS bị vô hiệu hóa Sau khi hoàn tất thủ tục rời mạng, quản lý danh sách vùng sẽ được thực hiện.
TA list là một danh sách bao gồm nhiều tập hợp liên tục các ô
Chức năng quản lý danh sách TA bao gồm danh sách TA được phân bổ từ MME đến UE và quản lý danh sách TA
Danh sách TA được phân bổ bởi MME có thể được gửi từ UE trong những thủ tục sau:
Bản tin chấp nhận nhập mạng trong thủ tục nhập mạng
Bản tin cập nhật vị trí trong thủ tục cập nhật vị trí
Thủ tục cấp nhận dạng tạm thời duy nhất toàn cầu (GUTI)
Danh sách TA có thể được tạo ra theo những phương pháp sau đây:
Bạn có thể lên kế hoạch danh sách TA sau đó cấu hình danh sách TA trên MME
Hình 2.2: Danh sách vùng định vị
Quản lý bảo mật liên quan đến những chức năng sau: o Nhận thực
Mạng EPS cung cấp chức năng xác thực cho các mạng, tương tự như trên mạng UMTS, bao gồm chứng thực thuê bao và bảo vệ toàn vẹn Hơn nữa, mạng EPS áp dụng thuật toán mã hóa mạnh mẽ hơn cùng với thuật toán toàn vẹn để nâng cao tính bảo mật.
Vector nhận thực EPS bao gồm 4 nhóm: RAND, AUTN, XRES, và KASME MME có được các vectơ xác thực EPS bằng cách gửi một yêu cầu đến các HSS
EPS xác thực bốn bậc:
Giá trị ngẫu nhiên: RAND là một giá trị ngẫu nhiên không thể đoán trước rằng mạng lưới cung cấp cho một UE Chiều dài là 16 octet
AUTN (Mã thông báo xác thực) là thông tin xác thực được cung cấp cho một UE, giúp UE thực hiện xác thực mạng Chiều dài của AUTN là 17 octet.
XRES (Đáp ứng dự kiến): là một tham số xác thực được trả về của UE
Nó được so sánh với RES hoặc RES + RES_EXT do một UE tạo ra để xác định tính hợp lệ của việc chứng thực Chiều dài của nó dao động từ 4 đến 16 octet.
KASME (Khóa thực thể quản lý an ninh truy nhập) là một khóa trung gian được tạo ra từ các khóa CK và IK trong quá trình nhận thực và thỏa thuận khóa (AKA) giữa UE và HSS ASME có nhiệm vụ thiết lập và duy trì các liên kết an ninh với UE dựa trên các khóa nhận được từ HSS Trong mạng EPS, MME đảm nhận vai trò của ASME, đảm bảo bảo mật cho danh tính của UE.
Bảo mật nhận dạng người dùng (UE) được thực hiện thông qua mã nhận dạng tạm thời toàn cầu (GUTI), giúp cung cấp một mã nhận dạng duy nhất cho người dùng trong hệ thống EPS.
GUTI bao gồm những phần sau:
GUMMEI là mã nhận dạng MME duy nhất toàn cầu, bao gồm mã quốc gia (MCC), mã mạng (MNC) và mã nhận dạng MME (MMEI) MMEI được cấu thành từ nhóm mã nhận dạng MME (MMEGI) và mã MME (MMEC) Mã MME đóng vai trò quan trọng trong eNodeB ở tầng không truy nhập, giúp thực hiện chức năng lựa chọn nút MME.
M-TMSI (Mã nhận dạng thuê bao tạm thời M): M-TMSI có chiều dài 32 bit dùng để nhận dạng UE trong mã nhận dạng MME
Như vậy, định dạng và kích cở của GUTI như sau:
Trong đó =
Và =
Số MCC and MNC tương tự như các hệ thống trước
M-TMSI có độ dài 32 bit
MME Group ID có độ dài 16 bit
MME Code có độ dài 8 bit
GUTI có thể được phân bổ trong quá trình nhập mạng hoặc trong thủ tục cập nhật vị trí (TAU), hoặc được cung cấp rõ ràng trong thủ tục cấp lại GUTI Thủ tục này cũng cung cấp danh sách nhận dạng vùng cập nhật vị trí (TAI) Để kích hoạt thủ tục cấp lại GUTI, MME cần ở trạng thái đăng ký EMM-REGISTERED Ngoài ra, mã hóa và bảo vệ toàn vẹn báo hiệu tầng không truy nhập (NAS) cũng rất quan trọng.
Có 2 cấp độ khác nhau của việc kết hợp bảo mật giữa UE và mạng:
Kết hợp bảo mật giữa UE và E-UTRAN bao gồm bảo mật điều khiển tài nguyên vô tuyến (RRC) và mặt phẳng người sử dụng (UP) Bảo mật RRC đảm bảo tính toàn vẹn của tín hiệu RRC giữa UE và E-UTRAN, trong khi bảo mật UP cung cấp chức năng bảo vệ cho mặt phẳng người sử dụng giữa hai bên.
Kết hợp bảo mật tầng không truy nhập (NAS) giữa UE và MME nhằm mã hóa và bảo vệ toàn vẹn cho báo hiệu NAS Thuật toán mã hóa và bảo vệ toàn vẹn này được hỗ trợ bởi USN9810, sử dụng AES (tiêu chuẩn mã hóa tiên tiến).
Các giao diện liên kết thành phần MME với các thành phần khác trong mạng57 1 Giao diện S1-MME
Hình 2.6: Giao diện mạng EPS
Giao diện S1 kết nối eNodeB với mạng lõi (CN) trong hệ thống SAE, cho phép trao đổi báo hiệu và truyền tải dịch vụ giữa UE và CN.
Giao diện S1-MME là bảng điều khiển giữa eNodeB và MME, cung cấp chức năng kết nối báo hiệu Chức năng này đảm bảo độ tin cậy của tín hiệu truyền trên mạng vô tuyến.
Hình 2.8 minh họa các giao diện trong mạng LTE / SAE, trong đó MME kết nối với mạng truy cập vô tuyến (E-UTRAN) qua giao diện S1-MME MME thực hiện nhiều chức năng quan trọng cho UE thông qua giao diện này.
Giao thức ứng dụng S1 (S1-AP) là giao thức lớp ứng dụng giữa eNodeB và MME, được sử dụng để cung cấp báo hiệu tương tác giữa E-UTRAN và mạng lõi (EPC) S1-AP cung cấp nhiều dịch vụ quan trọng cho hệ thống.
Thủ tục quản lý kênh mang vô tuyến
Thủ tục quản lý ngữ cảnh
Thủ tục xử lý báo hiện chuyển giao
Báo hiệu tầng không truy nhập NAS
Quản lý báo hiệu kết nối S1
Chức năng cho thấy khả năng thông tin eNodeB
Thủ tục truyền cấu hình eNodeB
Thủ tục truyền cấu hình MME o Giao thức dòng điều khiển truyền dẫn (SCTP): đảm bảo việc truyền tải tín hiệu tin nhắn giữa eNodeB và MME
Hình 2.7: Giao thức ngăn xếp của giao diện S1-MME
Giao diện S6a đóng vai trò quan trọng trong việc kết nối giữa MME và HSS trong kiến trúc hệ thống SAE, chịu trách nhiệm quản lý và xác thực dữ liệu thuê bao Đối với các thuê bao chuyển mạng, MME cần sử dụng giao diện S6a để kết nối với HSS của những thuê bao này.
Hình 2.8: Cấu trúc giao thức của giao diện S6a
Giao thức đường kính (Diameter) hỗ trợ việc đăng ký và xác thực dữ liệu truyền giữa MME và HSS, cho phép truy cập vào mạng EPS.
Giao thức Đường kính (DIAMETER) là sự tiến hóa của giao thức Radius, được phát triển nhằm hỗ trợ các giao thức AAA dựa trên công nghệ IP.
Các giao thức AAA được mô tả như sau:
Xác thực là quá trình kiểm tra danh tính của thuê bao trước khi họ được phép truy cập vào các nguồn tài nguyên trong hệ thống Sau khi xác thực, ủy quyền sẽ cho phép các thuê bao sử dụng các nguồn tài nguyên này một cách cụ thể và có kiểm soát.
Tính toán: Hệ thống mạng thu thập và ghi lại các nguồn tài nguyên được sử dụng bởi các thuê bao để tính phí
Xác thực và ủy quyền kết hợp với tính toán giúp các hệ thống mạng ghi lại chính xác nguồn tài nguyên mà các thuê bao sử dụng Điều này đảm bảo quyền lợi của các thuê bao, đồng thời nâng cao an ninh và độ tin cậy của mạng.
SCTP: đảm bảo việc truyền tải bản tin báo hiệu giữa MME và HSS
Trên giao diện S6a, có một số thủ tục quan trọng bao gồm: cập nhật vị trí, xác thực báo hiệu, hủy vị trí, loại bỏ UE, xóa bỏ dữ liệu của thuê bao, thiết lập lại và thông báo.
Trong hệ thống SAE, hai thực thể quản lý di động (MMEs) tương tác qua giao diện S10, chịu trách nhiệm chuyển thông tin ngữ cảnh thuê bao và tín hiệu trong quá trình chuyển giao giữa các MME.
Giao diện S10 là giao diện báo hiệu giữa các MMEs Hình 2.9 cho thấy cấu trúc giao thức của giao diện S10
Hình 2.9 Cấu trúc giao thức của giao diện S10
Giao thức đường hầm GPRS cho mặt phẳng điều khiển (GTP-C): cung cấp các đường hầm cho các bản tin báo hiệu giữa MMEs
Trên giao diện S10, có một số thủ tục dịch vụ quan trọng bao gồm thủ tục nhập mạng (Attach), thủ tục cập nhật vùng vị trí (TAU) và truyền thông tin tối ưu mạng (SON).
Trong hệ thống SAE, giao diện S11 đóng vai trò quan trọng như một mặt phẳng điều khiển giữa thực thể quản lý di động (MME) và cổng phục vụ (S-GW) Giao diện này chủ yếu được sử dụng để thiết lập truyền tải, cập nhật và gửi yêu cầu xóa kết nối giữa MME và S-GW Khi thiết bị người sử dụng (UE) ở trạng thái ECM-IDLE, S-GW sẽ kích hoạt thủ tục tìm gọi bằng cách thông báo cho MME qua giao diện S11, nhằm nối lại kênh mang S11.
Giao diện S11 là giao diện báo hiệu giữa MME và S-GW Hình 2.22 cho thấy cấu trúc giao thức của giao diện S11
Hình 2.10: Cấu trúc giao thức của giao diện S11
GTP-C cung cấp các đường hầm cho bản tin báo hiệu giữa MME và S-GW, với các thủ tục giao diện S11 bao gồm: kích hoạt ngữ cảnh kênh mang mặc định, kích hoạt ngữ cảnh kênh mang riêng, thay đổi bối cảnh kênh mang EPS, tắt ngữ cảnh kênh mang EPS, yêu cầu kết nối đến PDN, yêu cầu ngắt kết nối đến PDN, yêu cầu cấp phát tài nguyên kênh mang, và yêu cầu giải phóng tài nguyên kênh mang.
Giao diện Gn là cầu nối tương tác giữa thực thể quản lý di động (MME) và SGSN Gn/Gp, đóng vai trò quan trọng trong hệ thống Đây là một tính năng cơ bản không thể thiếu của MME.
Mô tả thiết bị S-GW/P-GW-UGW9811
3.1.1 Tổng quan kiến trúc phần cứng
Mô tả các nguyên tắt của thiết kế phần cứng và truyền thông dữ liệu giữa các mô- đun của UGW9811
Phần cứng của UGW9811 được phát triển dựa trên nền tảng của định tuyến đa năng (VRP)
Hình 3.1: Kiến trúc phần cứng của UGW9811
Phần cứng của UGW9811 được thiết kế với cấu trúc giám sát riêng biệt cho mặt phẳng dữ liệu và mặt phẳng điều khiển Các kênh lưu lượng giữa các khối MPU hoạt động, dự phòng và các board dịch vụ được kết nối qua đường kết nối dữ liệu tốc độ cao, hay còn gọi là SerDer, với việc quản lý các kênh này được thực hiện thông qua đường kết nối.
FE (Internet nhanh) sử dụng các board dịch vụ để trao đổi dữ liệu qua khối chuyển mạch SFU Dữ liệu được xử lý bởi các vi xử lý mạng (NP) trên các board, cho phép UGW9811 xử lý dữ liệu dịch vụ với tốc độ cao.
Tất cả các board dịch vụ được kết nối với mô-đun quản lý chuyển mạch của khối MPU, bao gồm cả hoạt động và dự phòng, thông qua kết nối ethernet.
Khối MPU và SPU hoạt động theo chế độ dự phòng nóng 1+1, giúp bảo vệ và chuyển đổi dữ liệu của người sử dụng trực tuyến khi phần cứng gặp sự cố hoặc trong quá trình nâng cấp hệ thống Hai card SFU tạo thành hai mặt phẳng trao đổi, cho phép chúng chia sẻ dữ liệu với nhau thông qua chế độ chia tải.
Khối MPU hoạt động như trung tâm quản lý của hệ thống, giám sát trạng thái của khối cung cấp nguồn, nguồn điện cho từng board và nhiệt độ theo thời gian thực Dựa trên thông tin trạng thái này, MPU có khả năng điều khiển khối quạt làm mát hiệu quả.
3.1.2 Chức năng của các card xử lý chính trong UGW9811 o MPU
MPU là khối chính cho việc điều khiển và quản lý hệ thống:
Tất cả các gói tin từ các giao thức định tuyến được chuyển tiếp đến MPU, nơi MPU thực hiện việc quảng bá, lọc gói tin và tải các chính sách định tuyến từ máy chủ chính sách.
Truyền thông giữa các board với nhau
Mô-đun chuyển mạch LAN tích hợp trên MPU thực hiện việc trao đổi thông tin giữa các board, đồng thời quản lý và vận hành các LPU, SFU, MPU cùng với các bản tin thay đổi giữa các board.
Vận hành và quản lý thiết bị
MPU quản lý và vận hành hệ thống thong qua các giao diện quản lý như là giao diện điều khiển Khối vận hành hệ thống:
MPU định kỳ thu thập thông tin giám sát hệ thống, cho phép kiểm tra nội bộ hoặc từ xa Ngoài ra, MPU còn có khả năng nâng cấp các đơn vị hệ thống thông qua bus JTAG.
MPU định kỳ thu thập dữ liệu hoạt động từ các đơn vị hệ thống qua bus vận hành, tạo ra thông tin điều khiển quan trọng như phát hiện vị trí board và điều chỉnh tốc độ quạt dựa trên trạng thái hoạt động hiện tại.
MPU cung cấp hai đĩa cứng với dung lượng 1G và 80G, trong đó đĩa 1G hoạt động như khối BAM của UGW9811, còn đĩa 80G dùng để lưu trữ các bản ghi tính cước (SDR) Để nâng cao độ tin cậy của hệ thống, khối điều khiển chính và khối chuyển mạch LAN của MPU sử dụng chế độ dự phòng nóng 1+1.
MPU làm việc ở chế độ dự phòng nóng 1+1 Khi MPU chính hoạt động bị lỗi thì MPU dự phòng hoạt động như một MPU chính o SFU
SFU là khối chuyển mạch của UGW9811, SFU trao đổi dữ liệu dịch vụ cho hệ thống
SFU có khả năng phát hiện điện áp, dòng điện và nhiệt độ, đồng thời cung cấp bảo vệ chống quá áp, quá dòng và nhiệt độ cao Nó hỗ trợ điều khiển nguồn cho khối cung cấp nguồn thông qua nhân công hoặc lệnh Độ tin cậy của SFU được đảm bảo nhờ chế độ chia sẻ tải 3+1, trong đó khi một card SFU gặp sự cố hoặc cần thay thế, ba card còn lại sẽ tự động chia sẻ dịch vụ, giúp ngăn chặn gián đoạn dữ liệu dịch vụ.
UGW9811 cung cấp khả năng cấp địa chỉ IP linh hoạt cho người sử dụng di động, với IP tĩnh được gán khi đăng ký dịch vụ gói và IP động khi ngữ cảnh PDP được kích hoạt Thiết bị hỗ trợ hai chế độ cấp phát IP tĩnh và động, trong đó IP động có thể được chỉ định từ máy chủ RADIUS, sử dụng hệ thống xác thực dựa trên tên người dùng và mật khẩu của nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP) Thông tin xác thực này được kiểm tra trên máy chủ RADIUS để quyết định quyền truy cập vào hệ thống Mỗi APN của UGW9811 có khả năng cấu hình với 256 phân đoạn địa chỉ, mỗi phân đoạn bao gồm 32.768 bit.
Cơ chế bảo mật hoàn hảo:
Giao thức bảo mật xác thực cung cấp nhiều phương thức xác thực như plain text, MD5 và HMAC-MD5, hỗ trợ cho các giao thức định tuyến quan trọng như OSPF, BGP và RIPv2.
IPSec-Chức năng bảo mật IP: Bảo mật trên từng interface để đảm bảo xác thực và mã hóa luồng dữ liệu đảm bảo bảo mật)
Lọc gói tin và danh sách điều khiển truy nhập (ACL): Thực hiện lọc gói theo các điều kiện xây dựng trước gọi là danh sách truy nhập
Chuyển hướng Gi là cơ chế ngăn chặn tình huống hai người dùng trong cùng một UGW tấn công lẫn nhau Khi hệ thống nhận gói tin từ một UE cùng UGW với UE đích, nó sẽ đóng gói và gửi bản tin trực tiếp đến UE đích mà không cần thông qua giao diện Sgi.
Hệ thống chống giả mạo địa chỉ IP xác định hai trường hợp giả mạo: đầu tiên, khi địa chỉ IP nguồn khác với địa chỉ IP trong ngữ cảnh PDP; thứ hai, khi địa chỉ IP nguồn từ PDN và địa chỉ IP đích giống nhau.
SPU hỗ trợ các ứng dụng đa CPU SPU hỗ trợ hai CPU, mỗi CPU có bộ nhớ 8GB Như vậy, mỗi SPU hỗ trợ 16GB bộ nhớ
DMPU là các card chức năng được gắn vào card SPU
Card DMPU là card xử lý đa năng được gắn vào các khe của card SPU để nâng cao các tính năng của card SPU
Card DMPU cung cấp chức năng kiểm tra gói tin (DPI) Chức năng DPI của UGW9811 có thể giúp nhà khai thác đạt được những chức năng sau đây:
Cấu trúc của thành phần S-GW, P-GW
3.2.1 Nguyên tắc hoạt động của phân hệ vận hành và bảo dưỡng
Hệ thống vận hành và bão dưỡng (OM) là trung tâm quản lý của UGW9811 và cung cấp các giao diện tương tác giữa người sử dụng và UW9811
Hệ thống OM cung cấp giao diện lệnh (CLI) cho hệ thống quản lý mạng (NMS), cho phép NMS truy cập vào UGW9811 Đồng thời, hệ thống OM cũng tích hợp với các hệ thống con khác để vận hành và giám sát UGW9811.
Hệ thống OM được phân loại thành hai mô-đun chính: mô-đun quản lý sau (BAM) và mô-đun quản lý trước (FAM) BAM chịu trách nhiệm quản lý tương tác giữa hệ thống OM và người sử dụng, bao gồm phân loại và cung cấp nhiệm vụ OM, cũng như thu thập và báo cáo dữ liệu giám sát Mô-đun này hoạt động trong SRU Trong khi đó, FAM tương tác trực tiếp với các hệ thống con và được tích hợp vào tất cả các board của UGW9811.
Các BAM và FAM làm việc cùng nhau để thực hiện chức năng OM của UGW9811
Hình 3.5 Phân cấp của hệ thống OM
Chức năng BAM và FAM bao gồm các chức năng sau:
Hệ thống con OM bao gồm nhiều chức năng quan trọng như quản lý cấu hình, cho phép thêm, xóa, sửa đổi và truy vấn dữ liệu hệ thống Ngoài ra, nó còn đảm nhận việc giám sát hệ thống phần cứng thông qua quản lý thiết bị, quản lý hiệu năng hệ thống, quản lý cảnh báo, bảo mật, truy tìm và tác động hệ thống Cuối cùng, hệ thống cũng hỗ trợ các giao diện kết nối bên ngoài.
3.2.2 Nguyên tắc hoạt động của phân hệ quản lý truy cập
Mô tả cấu trúc của hệ thống quản lý truy cập (PM) và chức năng của hệ thống con của nó
Hình 3.7: Cấu trúc hệ thống con quản lý truy cập
Hệ thống con quản lý phiên thực hiện chức năng xử lý báo hiệu giao thức GPRS (GTP) hoặc PMIP trong quá trình truy cập của người dùng Nó quản lý trạng thái các phiên điều khiển và truyền tải, đồng thời cấp phát các đường truyền cho mặt phẳng dữ liệu.
Hệ thống con quản lý đường truyền thực hiện chức năng gửi và nhận các bản tin của giao thức GTP và PMIP, đồng thời cung cấp thông tin vận hành đường truyền và quản lý các đường truyền rỗi.
Hệ thống con phân cấp địa chỉ bao gồm các máy chủ xác thực, uỷ quyền và tính toán (AAA) cũng như máy chủ DHCP để cấp phát địa chỉ Việc điều khiển phiên liên quan đến các hoạt động như xử lý truy cập và đóng gói Bên cạnh đó, các hệ thống này cũng đảm nhiệm việc xử lý quay số nhận thực từ xa (RAD).
Hệ thống con nhận thực AAA: thực hiện chức năng xác thực người dùng với chức năng nhận thực của RADIUS
Hệ thống con MBMS thực hiện việc xử lý cấu hình dịch vụ quảng bá đa phương tiện (MBMS), trao đổi tín hiệu với trung tâm quản bá (BM-SC) và thiết lập các kênh mang ngữ cảnh dịch vụ MBMS.
3.2.3 Nguyên tắc hoạt động của phân hệ quản lý cước
Hình 3.8: Cấu trúc hệ thống con quản lý cước
Hệ thống quản lý cước bao gồm các thành phần tính cước trực tuyến và ngoại tuyến, được tích hợp với các chế độ tính cước dựa trên nội dung Các thành phần này chia sẻ thông tin cước, đảm bảo tính chính xác của phí dịch vụ.
Hệ thống tính cước hoạt động trên card SPU, có chức năng thu thập, mã hóa, lưu trữ và gửi các bản ghi dữ liệu tính cước (CDR) đến CG, đồng thời cung cấp thông tin cước cho trung tâm thanh toán.
Hệ thống tính cước online hoạt động trên card SPU, tương tác với hệ thống tính cước bên ngoài (OCS) để xử lý các giao thức tính cước theo tiêu chuẩn 3GPP thông qua giao diện Gy Việc điều khiển tính cước online bao gồm các dịch vụ như xác thực, ứng dụng hạn ngạch và tái ủy quyền.
3.2.4 Nguyên tắc hoạt động của phân hệ quản lý dịch vụ
Mô tả cấu trúc của hệ thống quản lý dịch vụ và chức năng của các hệ thống con
Hình 3.9: Cấu trúc hệ thống con quản lý dịch vụ
Hệ thống con chất lượng dịch vụ (QoS) xác định và quản lý dịch vụ của người sử dụng, bao gồm việc cấu hình, lựa chọn và giảm bớt QoS Nó cũng thiết lập QoS cho người dùng và xử lý các vấn đề liên quan đến tính cước.
Hệ thống con điều khiển dịch vụ của UGW9811 cho phép xử lý và quản lý nhiều loại dịch vụ khác nhau, bao gồm việc thiết lập chính sách dịch vụ, xác định và kiểm soát các dịch vụ một cách hiệu quả.
Hệ thống kiểm tra sâu gói tin (DPI) cho phép phân tích dữ liệu giao thức ở lớp ứng dụng, từ đó cung cấp thông tin giá trị cho việc tính phí dựa trên nội dung và đảm bảo an ninh mạng.
3.2.5 Nguyên tắc hoạt động của phân hệ dịch vụ nền tảng
Mô tả cấu trúc hệ thống dịch vụ nền tảng và chức năng của các hệ thống con
Hình 3.10: Cấu trúc của hệ thống dịch vụ nền tảng
Hệ thống con chuyển tiếp định tuyến bao gồm các mô-đun định tuyến trên LPU và SPU, cùng với các mô-đun phân phối gói tin và báo hiệu Nó thực hiện chức năng chuyển tiếp gói dữ liệu và bảo vệ dữ liệu, đảm bảo hiệu suất và an toàn cho quá trình truyền tải thông tin.
Hệ thống con danh sách điều khiển truy cập (ACL) hoạt động trên card LPU và SPU, bao gồm các mô-đun gửi quy tắc, phù hợp quy tắc và thực hiện hành động Nó có nhiệm vụ thực hiện việc áp dụng các nguyên tắc danh sách điều khiển truy cập cho các gói tin trên toàn hệ thống hoặc theo tên điểm truy cập (APN).
Các chức năng cơ bản của thành phần S-GW, P-GW
UGW9811 hoạt động như cổng ra cho GPRS/UMTS và mạng gói LTE-SAE, cung cấp các chức năng kênh mang cơ bản cho người dùng để truy cập mạng dữ liệu bên ngoài Nó quản lý giao thức đường hầm GTP và PMIP, cho phép người dùng kết nối với các mạng dữ liệu bên ngoài, xử lý ngữ cảnh kênh mang và PDP, cũng như phân bổ địa chỉ IP, định tuyến và đóng gói dữ liệu giữa các mạng di động và mạng dữ liệu bên ngoài.
Các chức năng dịch vụ dữ liệu gói trong hệ thống GPRS, UMTS và LTE-SAE chủ yếu bao gồm việc điều khiển dịch vụ và truyền tải dữ liệu, với kiểm soát dịch vụ được thực hiện thông qua quản lý phiên.
Chức năng quản lý phiên của UGW9811 bao gồm việc kích hoạt và chấm dứt ngữ cảnh PDP, cập nhật thủ tục trên GSNs trong dịch vụ GPRS/UMTS, cũng như quản lý kênh mang và cập nhật thủ tục trên S-GW và P-GW trong mạng LTE/SAE.
Truyền tải dữ liệu gói
Luồng truyền dữ liệu gói được kích hoạt thông qua các giao thức dữ liệu gói (PDP) và bối cảnh kênh mang, trong đó một địa chỉ IP được gán cho trạm di động hoặc người sử dụng điện thoại di động (MS/UE) Sau khi thiết lập, MS/UE có khả năng truyền dữ liệu gói một cách hiệu quả.
UGW9811 phục vụ như S-GW/P-GW:
1 Ở đường lên các gói dữ liệu, cụ thể là, các gói IP được gửi từ UE đến S-GW thông qua các eNodeB, S-GW đóng gói các gói dữ liệu bằng các sử dụng giao thức đường hầm GTP, giao thức PMIP và gửi chúng đến P-GW
2 P-GW gở các gói tin bằng các sử dụng các giao thức GTP/PMIP Sau đó, P-
GW chuyển tiếp các gói tin IP ban đầu đến PDN thông qua quá trình chuyển tiếp các gói IP thông thường hoặc thông qua mạng riêng ảo (VPN)
3 Ở đường xuống các gói dữ liệu được gửi từ PDN được chuyển tiếp bởi P-GW và S-GW đến UE
4 Tất cả các dịch vụ internet hiện tại như email, web, FTP, truy cập mạng nội bộ và các dịch vụ thông tin có thể được cung cấp cho mạng LTE-SAE Giải pháp dịch vụ dữ liệu gói của LTE-SAE cung cấp trên nền các dịch vụ IP
Đa kết nối đến các PDN
UGW9811 có thể thiết lập nhiều kết nối dữ liệu gói tin mạng (PDNs)
UGW9811 cho phép thiết lập nhiều kết nối PDN cho UE với các tên điểm truy cập khác nhau (APNs), giúp người dùng truy cập vào nhiều mạng khác nhau Tính năng này hỗ trợ các nhà khai thác triển khai các giải pháp dịch vụ mạng đa dạng.
GTP là một giao thức chính được sử dụng trong UGW9811 bao gồm GTPv0, GTPv1, GTPv2
Quản lý đường kết nối GTP là quá trình truyền tải bản tin giữa các thành phần trong mạng, bao gồm S4 SGSN và S-GW, MME và S-GW, E-UTRAN và S-GW, cũng như giữa S-GW và P-GW.
Bản tin quản lý đường kết nối GW bao gồm yêu cầu Echo và phản hồi Echo Mỗi đường kết nối được xác định bởi địa chỉ IP nguồn, cổng nguồn, địa chỉ IP đích và cổng đích.
Trong hệ thống LTE-SAE UGW9811 hỗ trợ chức năng quản lý đường hầm GTP và PMIP
Với chức năng quản lý này, đường hầm GTP được thiết lập giữa S4 SGSN và S-
GW đóng vai trò quan trọng trong việc truyền dữ liệu giữa MME và S-GW, E-UTRAN và S-GW, cũng như giữa S-GW và P-GW Các kênh mang được thiết lập trên các node mạng liên quan, bao gồm các bước kích hoạt, chấm dứt hoạt động và cập nhật Đường hầm GTP cho phép truyền dữ liệu 2 chiều, được xác định bởi ID, địa chỉ IP và cổng UDP của các node mạng tại đầu cuối.
Bản tin quản lý đường hầm bao gồm:
Trả lời yêu cầu tạo phiên
Yêu cầu tạo kênh mang
Trả lời yêu cầu tạo kênh mang
Yêu cầu thay đổi kênh mang
Trả lời yêu cầu thay đổi kênh mang
Trả lời yêu cầu xóa phiên
Yêu cầu xóa kênh mang
Trả lời yêu cầu xóa kênh mang
Bản tin thông báo dữ liệu đường xuống
Yêu cầu cập nhật mặt phẳng người sử dụng
Trả lời yêu cầu cập nhật mặt phẳng người sử dụng
Lệnh thay đổi kênh mang và chỉ định lỗi
Yêu cầu cập nhật kênh mang
Trả lời yêu cầu cập nhật kênh mang
Chỉ định lỗi xóa kênh mang
Yêu cầu tạo đường hầm chuyển tiếp dữ liệu trực tiếp
Trả lời yêu cầu tạo đường hầm chuyển tiếp dữ liệu trực tiếp
Hoàn thành cập nhật kênh mang
Các chế độ kênh mang
Hệ thống này cho phép người dùng điện thoại di động truy cập Internet hoặc mạng nội bộ, đồng thời cung cấp nhiều chế độ kênh mang để truyền tải dữ liệu hiệu quả.
UGW9811 cho phép thuê bao di động truy cập Internet hoặc mạng nội bộ UGW9811 xử lý các loại gói dịch vụ dữ liệu khác nhau, truyền tải qua GPRS Tunneling Protocol (GTP) và chuyển tiếp các gói PDN trong nhiều chế độ khác nhau.
UGW9811 hoạt động như S-GW và P-GW, với chế độ kênh mang cho phép người dùng truy cập vào PDN được xác định khi người dùng thực hiện kích hoạt Chế độ này được xác định thông qua yếu tố thông tin phân bổ địa chỉ PDN (IE) trong yêu cầu kích hoạt.
Tên điểm truy cập (APN) được hỗ trợ khi UGW9811 phục vụ như là cửa ngõ PDN (P-GW) hoặc GGSN
APN được sử dụng để xác định GGSN hoặc P-GW trong mạng UMTS và LTE, đồng thời xác định các mạng dữ liệu gói (PDNs) mà GGSN hoặc P-GW có thể truy cập.
Một APN bao gồm hai phần sau đây:
Nhận dạng mạng APN là quá trình xác định mạng bên ngoài hoặc dịch vụ mà thuê bao di động truy cập thông qua GGSN hoặc P-GW Phần này là bắt buộc và tương tự như các tên miền Internet, được giao cho các nhà điều hành mạng ISP.
