Evolution der Mobilfunknetze - LTE - VideoportalInternet/2013... · Evolution der Mobilfunknetze - LTE Lasse Stehnken Lehrstuhl Netzarchitekturen und Netzdienste Fakultat f¨ ur Informatik¨

Evolution der Mobilfunknetze - LTE

Lasse Stehnken

Lehrstuhl Netzarchitekturen und Netzdienste

Fakultat fur InformatikTechnische Universitat Munchen

12. April 2013

Lasse Stehnken: Evolution der Mobilfunknetze - LTE 1

Outline

1 Motivation zur Einfuhrung von LTE

2 Funktionsweise von LTERadio Access NetworkPacket Core NetworkBeispiel einer Verbindung

3 Veranderungen gegenuber UMTS

4 LTE - Advanced


Motivation

Was sind Mobilfunknetze?

Kommunikation uberFunkZellweise aufgebautEntwicklung derMobilfunknetze:

1 Analoge Netze2 GSM Netz3 UMTS Netz4 LTE

Abbildung : Wabenstrukturvon Mobilfunknetzen


Motivation

Was sind Mobilfunknetze?

Kommunikation uberFunkZellweise aufgebautEntwicklung derMobilfunknetze:

1 Analoge Netze2 GSM Netz3 UMTS Netz4 LTE

Abbildung : Wabenstrukturvon Mobilfunknetzen


Warum wird LTE gebraucht?

Hohere DatenratenGroßere NutzerzahlenGeringere LatenzenVereinfachung der Strukturen

Abbildung : Entwicklung des Datenvolumens im deutschen MobilfunkLasse Stehnken: Evolution der Mobilfunknetze - LTE 4

Core-Network und Radio Access Network

Ein Mobilfunknetz besteht logisch aus zwei Teilen:Das Radio Access Network (RAN) in dem die Verbindungzwischen Basistation und Endgerat hergestellt wird. Bei LTEwird es E-UTRAN genannt.Das Core-Network, uber das die Basistationen miteianderund mit dem Internet verbunden sind. In LTE wir es EvolvedPacket Core (EPC) genannt.


Core-Network und Radio Access Network

Ein Mobilfunknetz besteht logisch aus zwei Teilen:Das Radio Access Network (RAN) in dem die Verbindungzwischen Basistation und Endgerat hergestellt wird. Bei LTEwird es E-UTRAN genannt.Das Core-Network, uber das die Basistationen miteianderund mit dem Internet verbunden sind. In LTE wir es EvolvedPacket Core (EPC) genannt.


Radio Acess Network

Kommunikation zwischen eNodeB und Engerate(UE)Downlink basiert auf OFDMAUplink auf SC-FDMAUnterstutzt MIMO 4x4


User Equipment (UE)

Die Nutzerendgerate werden im LTE - Netz mit UserEquipment (UE) bezeichnet:

Energiesparende Sende- und EmpfangsmoduleAufwendige Technik fur MIMO und unterschiedlicheFrequenzbander notigHohe Rechenleistung fur Demodulierung und ModulierungnotigHoher Preis, im Verhaltnis zu anderenSende-/Empfangsmodulen


User Equipment (UE)

Die Nutzerendgerate werden im LTE - Netz mit UserEquipment (UE) bezeichnet:

Energiesparende Sende- und EmpfangsmoduleAufwendige Technik fur MIMO und unterschiedlicheFrequenzbander notigHohe Rechenleistung fur Demodulierung und ModulierungnotigHoher Preis, im Verhaltnis zu anderenSende-/Empfangsmodulen


eNodeB

Modem fur die LuftschnittstelleZuteilung der LuftschnittstelleTunnel Anbindung zum Core-NetworkEntscheidung und Unterstutzung beim Handover


Das Core Netzwerk

Abbildung : SAE Architektur


eNodeB

Abbildung : Verbindungen des eNodeB


Serving Gateway (S-GW)

Aufgabe des S-GW ist die weiterleitung von NutzdatenNutzdatentunnel vom eNodeBNutzdatentunnel zum P-GWDatenumleitung bei Handover ohne X2-Verbindung zwischenden eNodeBs

Abbildung : Verbindungen des S-GWsLasse Stehnken: Evolution der Mobilfunknetze - LTE 11

Serving Gateway (S-GW)

Aufgabe des S-GW ist die weiterleitung von NutzdatenNutzdatentunnel vom eNodeBNutzdatentunnel zum P-GWDatenumleitung bei Handover ohne X2-Verbindung zwischenden eNodeBs

Abbildung : Verbindungen des S-GWsLasse Stehnken: Evolution der Mobilfunknetze - LTE 11

P-GW

GTP-Tunnel zum S-GWVerbindung zum Internet und anderen ServicesKontroll und QoS funktionen

Abbildung : Verbindungen des P-GWs


MME

Authentifizierung der EndgerateMobilitatsmanagement: Die MME verfolgt die Position derUEsKommunikation mit dem Home Server, damit die UEs zu denrichtigen Datennetzwerken verbunden werden.

Abbildung : Verbindungen der MMELasse Stehnken: Evolution der Mobilfunknetze - LTE 13

Verbindungsaufbau-Beispiel














Handover-Beispiel


Handover-Beispiel


Handover-Beispiel


Handover-Beispiel


Handover-Beispiel


Handover-Beispiel


LTE vs. UMTS

Verbesserungen von LTE gegenuber UMTSDatenrate deutlich vergroßert.Reichweite deutlich erhoht.Latenzen deutlich gesenkt.Spektrale effizienz gesteigert.


LTE vs. UMTS

E-UTRAN vs. UTRANUMTS LTE

Datenrate Downlink 384kb/s (7,2- 42 Mb/s HSDPA) 300Mb/sDatenrate Uplink 128kb/s (5,4 Mb/s HSUPA) 75Mb/sEnergieverbrauch relativ hoch relativ niedrigBandbreite ca. 5Mhz bis zu 20Mhz


LTE vs. UMTS

Vergleich der KernnetzeUMTS LTE

End-to-End Latenz ¿40ms ¿15msArchitektur IP und Circuit switching All IP


LTE -Advanced - Die Zukunft?

Erweiterung von LTE, abwartskompatibelDatenraten von bis zu 1 Gb/s im Downlink500 Mb/s im UplinkDurch verbesserung in MIMO Nutzungverfunfachung der Bandbreite auf bis zu 100Mhz


Fragen?


Bildquelle: de.wikipedia.org


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