LTE-Netzarchitektur

Die Erhöhung der Übertragungsraten und kurze Verbindungszeiten sind die wichtigsten Merkmale, die LTE von UMTS und HSPA unterscheiden. Neben den zeitgemäßen Verbesserungen der Übertragungstechnik unterliegt auch die Netzarchitektur der Mobilfunkbetreiber einigen Änderungen. In erster Linie geht es um die Einsparungen beim Informationsaustausch zwischen Basisstation und dem Kernnetz. Außerdem wird aus Kostengründen eine einfache Integration in die bestehenden Mobilfunknetze angestrebt.
Das Funkzugangsnetz und das Kernnetz wurden für LTE großteils neu konzipiert. Die Anzahl der Netzknoten und Schnittstellen wurden reduziert, um eine einfache Architektur mit sich selbst konfigurierenden Basisstationen zu bekommen.
Durch eine schlankere Architektur reduzieren sich die Signalisierungsmeldungen. Dadurch wird der Verbindungsaufbau beschleunigt. Der Verbindungsaufbau dauert nur noch 100 ms. Bei UMTS/HSPA waren es noch 1 bis 2 Sekunden. Außerdem wurden die Latenzzeit und Verbindungszeit verringert. Antwortzeiten zwischen Sender und Empfänger von 20 bis 30 ms und darunter sind möglich. Das reicht auch für Echtzeit-Anwendungen.

EPS - Evolved Packet System

Die LTE-Netzarchitektur wird als Evolved Packet System (EPS) bezeichnet. Es wird in das Funkzugangsnetz Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network (EUTRAN) und das Kernnetz Evolved Packet Core (EPC) unterteilt. Das EPC ist vollständig paketorientiert und setzt auf das Internet Protokoll (IP).
Berücksichtigen Sie, dass es sich bei der folgenden Beschreibung um eine stark vereinfachte Darstellung handelt.

Im EUTRAN werden die mobilen Endgeräte als User Equipment, kurz LTE UE, bezeichnet. Die Funktion der Basisstationen ist aus der UMTS-Netzarchitektur abgeleitet und tragen deshalb die Bezeichnung eNode-B. In der LTE-Netzarchitektur sind die Basisstationen mit ihren benachbarten Basisstationen und dem Kernnetz verbunden. Die Schnittstelle X2 zwischen den Basisstationen ermöglicht schnelles Handover.
Für die Anmeldung der Teilnehmer am Netz und deren Lokalisierung ist die Management Mobility Entity (MME) zuständig. Die MME greift auf den Home Subscriber Service (HSS) zu. Hat das Endgerät einen gültigen Account wird ihm ein Serving-Gateway (SGW) zugewiesen. Von dort besteht eine Verbindung zum PDN-GW, dass die Verbindung zum Internet herstellt und dem Endgerät eine IP-Adresse zuweist.
Im Kernnetz befindet sich außerdem die PCRF (Policy and Charging Rules Function). Hier werden die Leistungen, die im Tarif festgelegt sind, geregelt.

Um den wachsenden Datenverkehr im Mobilfunknetz abwickeln zu können ist eine breitbandige Anbindung der Basisstationen an das Kernnetz erforderlich. Hierfür setzt man bevorzugt Richtfunk und Glasfaser ein. Eine LTE-Basisstation mit drei Sektoren benötigt rund 240 MBit/s. Das ist ein Vielfaches dessen, was bei UMTS und GSM ausreicht. Aus diesem Grund sind die Netzbetreiber gezwungen auch ihre Glasfaserstrecken auszubauen. Auf diese Weiße rückt die Glasfaser auch im Mobilfunknetz näher zum Kunden.