Implementarea tehnologiei LTE în cadrul nodului EPC în reţeaua operatorului de telefonie mobilă Unite

Abstract

Lucrarea în cauză descrie implemetarea tehnologiei LTE (Long Term Evolution) de generaţia a 4-a cu scopul de a dezvolta şi a lărgi spectrul serviciilor prestate de către operatorul de telefonie mobilă “Unite”. În urma implementării tehnologiei date, operatorul va evolua încă o treaptă ierarhică în standardele 3GPP (Third Generation Partnership Project) şi va fi capabil să cuprindă tehnologii de patru generaţii:

• 2G (frecvenţa 450 MHz - tehnologia CDMA 2000, EV-DO rev. A )

• 3G (frecvenţa 2100 MHz - tehnologia WCDMA/UMTS, HSPA+ )

• 4G (frecvenţa 1800 MHz - tehnologia LTE+ )

Tehnologia LTE, spre deosebire de altele, este clar definită în 3GPP ca etapă de evoluţionare a tehnologii 3G UMTS în SAE (System Architecture Evolution), fiind constituită din aceleaşi două entităţi mari, dar dezvoltate e-UTRAN (Evolved Universal Terrestrial Access Network) şi EPC (Evolved Packet Core). Un moment important este faptul, că sistemul EPC tinde să fie unificat în SAE în aşa mod, încît să permită susţinerea reţelelor de bază de prelucrare a pachetelor din generaţiile precedente GSM/GPRS şi WCDMA/HSPA. Din aceste considerente accentul principal în această lucrare se va face pe implementarea nodului EPC, conform standardului 3GPP TS23401.

Lucrarea este compusă din trei capitole care cuprind aspecte teoretice referitoare la istoricul apariţiei şi dezvoltării tehnologiei LTE, partea de calcul şi procedurile utilizate la nivelul fizic de formare a acestei tehnologii, cît şi partea aplicativă care descrie implementarea nemijlocită a reţelei de acest tip prin evoluţionarea reţelei WCDMA/UMTS existente.

În primul capitol se efectuiază o descriere generală a tehnologiei LTE, membră a familiei generaţiei a patra 3GPP, fiind prezentate cerinţele de bază înaintate la elaborarea acesteia, după care se enumeră avantajele utilizării acestei tehnologii, în continuare se descrie arhitectura şi în final se prezintă protocoalele reţelei de tipul dat.

În capitolul doi se prezintă structura nivelului fizic al reţelei LTE în partea e-UTRAN şi procedurile utilizate la formarea canalelor în direcţia ascendentă şi descendentă de bază. Sunt prezentate formulele matematice şi efectuate unele calcule necesare asupra valorilor benzilor de frecvenţă, a intervalelor de timp, a cadrelor, subcadrelor ş. a. m. d. De asemenea sunt prezentate tehnologiile de multiplexare OFDM şi SC-FDMA utilizate la formarea nivelului fizic.

În capitolul trei se descrie procesul de implementare a reţelei LTE prin evoluţia reţelei existente a operatorului de telefonie mobilă “Unite”. Sunt prezentate regulile şi schemele de definire şi atribuire a numelor şi IP adreselor pentru regiuni şi noduri de reţea, cerinţele faţă de reţeaua proiectată, cît şi componenţa şi arhitectura reţelei finale inclusiv interfeţele logice ce o compun.

This paper describes the implementation of LTE 4th generation in order to develop and expand the range of services provided by the mobile operator "Unite". Following the implementation of this technology, the operator will increase hierarchical, one more step, in 3GPP standards and technologies, and will be able to include four generations bellow:

• 2G (frequency spectrum 450 MHz - CDMA 2000, EV-DO rev. A technology);

• 3G (frequency spectrum 2100 MHz - WCDMA/UMTS, HSPA+ technology);

• 4G (frequency spectrum 1800 MHz - LTE+ technology).

LTE, unlike others, is clearly defined in 3GPP that stage of evolutionary technologies 3G UMTS SAE (System Architecture Evolution), made up of the same two large, but developed entities E-UTRAN (Evolved UTRAN) and EPC (Evolved Packet Core). A highlight is the fact that the EPC system tends to be unified in SAE, in such a way as to allow processing of network packets from previous generations GSM / GPRS and WCDMA / HSPA. Therefore the main focus in this work will be the implementation of EPC node, like in TS23401 3GPP standard.

The work consists of three chapters that comprise theoretical aspects on the history of emergence and development of LTE, the calculation and the procedures used in the physical layer of this technology, as well as the application part that describes the direct implementation of this kind of network through evolution of WCDMA / UMTS existing network .

The first chapter contains a general description of LTE, family member of 4G 3GPP and present the basic requirements, after this, is listing of the advantages of using this technology further is described the architecture and protocols of the given network type.

In the second chapter is showed the structure of the physical layer of LTE network in the e-UTRAN and the procedures used for formation of channels in ascending and descending directions. Mathematical formulas are presented and are calculated some necessary calculations on the values of frequency bands, the intervals of time frame, subframes and others. Also, SC-FDMA and OFDM are presented, like bases multiplexing technology in the physical layer.

The third chapter describes the implementation of LTE network through developing of existing network of mobile operator "United". In this chapter is presented the set of the rules and schemes defining names and IP addresses for the network nodes and regions, requirements for network design, the network architecture and the logical interfaces.