Seção: Tutoriais

A rede LTE é considerada mais simples que as redes antecessoras legadas dividida em EPC e E-UTRAN, formando o EPS como mostra a figura 5:

Figura 5: Arquitetura E-UTRAN

A rede de acesso do LTE, E-UTRAN foi reduzida com o conceito de eNodeB (enhanced NodeB). A mesma tem a função de gerenciar os recursos de rádio, compressão de cabeçalho IP, criptografia de fluxo de dados de usuário, seleção de um MME (Mobility Management Entity) na conexão do usuário, encaminhamento do plano de usuário de dados para o SAE Gateway, medição e configuração para agendamento de handover. Sendo assim consegue-se uma latência na rede menor que 100ms para a transição do estado idle para o estado ativo.

Comparando-se com as redes antecessoras o LTE/SAE tem uma estrutura simplificada Figura 6 [5] ilustra a evolução e a função do RNC sendo executada pela eNodeB.

Figura 6: 3GPP evolução da arquitetura em direção a arquitetura plana

Funções do EPC da Rede LTE/SAE

Como podemos observar na figura 2 e na figura 5, a rede LTE é dividida em duas partes: EPC(Evolved Packet Core) e E-UTRAN (Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network):

1. Funções do EPC

- PCRF (Policy and charging Rules Function) responsável pela tarifação e controle de QoS de cada usuário.

- PDN GW (Packet Data Network Gateway) responsável pela conectividade com redes de dados externas.

- SGW (Serving Gateway) responsável pelo transporte e direcionamento dos pacotes IP.

- MME (Mobility Management Entity) sinalização do UE (User Equipment) e o núcleo da rede, processos de paging e autenticação de usuário.

2. Funções do E-UTRAN

- eNodeB : Executa o plano de usuário (PDCP/RLC/MAC/PHY) e plano de controle (RRC) .

Protocolos LTE

Como o LTE trabalha com pacotes IP existe a necessidade de protocolos de gerenciamento em cada camada de forma a garantir a intercomunicação entre elas, como mostra a figura 7.

Packet Data Convergence Protocol (PDCP): Realiza a compressão do cabeçalho IP baseado em ROHC (Robust Header Compression), um algoritmo já utilizado no WCDMA . O PCDP também é responsável pela cifragem e proteção da integridade dos dados transmitidos. No receptor o protocolo PDCP executa a decifragem e a descompressão. Há uma entidade PDCP por radio bearer configurado para cada terminal móvel.

Radio Link Control (RLC): É responsável pela segmentação/concatenação, manipulação de retransmissão (ARQ) e entrega de dados em seqüência para as camadas superiores. Ao contrário do WCDMA, o protocolo RLC está localizado na eNodeB uma vez que existe apenas um único nó na arquitetura de acesso de rádio à rede LTE. O RLC oferece serviços ao PDCP através de radio bearer. Há uma entidade RLC por radio bearer radio bearer configurado para um terminal móvel.

Medium Access Control (MAC): Trata os canais lógicos, a retransmissão ARQ híbrido (HARQ), Uplink Scheduler (Agendamento do enlace de subida) e Downlink Scheduler (Agendamento do enlace de descida) na eNodeB com uma entidade por célula para uplink e downlink. O protocolo híbrido ARQ está presente tanto na transmissão quando na recepção do protocolo MAC. A Camada MAC oferece serviços ao RLC através de canais lógicos.

Physical Layer (PHY): Realiza a codificação/decodificação, modulação/demodulação, mapeamento multi-antenas (MIMO) e outras funções típicas de camadas físicas. A camada física oferece serviços para a camada MAC sobre a forma de canais de transporte.

Figura 7: Arquitetura de protocolos LTE (downlink)

Equipamentos e Categorias LTE

A Tabela 1 nos remete as categorias nas quais os equipamentos LTE se enquadram. Estas categorias são fatores determinantes para a taxa de transmissão de dados, e uma melhor experiência para o usuário.