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Systemarchitektur der Zukunft

12. Juni 2009, 10:39 Uhr |

Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Verzögerung/Komponenten des EPC/MME/PDN-GW

Geringe Verzögerung

Um eine gute Übertragungsqualität für die verschiedenen Endanwendungen anbieten zu können, muss die Übertragungszeit für ein Datenpaket Ende-zu-Ende deutlich niedriger liegen als dies heutige UMTS-Netze bieten können – im Idealfall bis zu 20 Millisekunden und darunter. Im Core-Netz selbst muss die Zeitverzögerung entsprechend auf wenige Millisekunden reduziert werden. Dies kann nur mit einem ausgeklügeltem QoS-Konzept (Quality of Service; Dienstgüte) erreicht werden. Weitere zentrale Aufgaben neben Quality of Service, die das Core-Netz übernehmen muss, sind die Signalisierung zum User Equipment, Mobility Management und Charging. Aufgaben wie Modulation, Coding, Header- Komprimierung, ARQ (Automatic Repeat Request), Handover und weitere RRC-Aufgaben (Radio Ressource Control) werden hingegen von der Luftschnittstelle bewältigt.

Komponenten des EPC

Im EPC werden wie in All-IP-Umgebungen üblich die Netzelemente zum Transfer von Nutzerdaten und zur Signalisierung getrennt. Für die Signalisierung ist die MME (Mobility Management Entity) zuständig. Der Nutzdatentransport wird über S-GW (Serving Gateway) und PDN-GW (Packet Data Network Gateway) abgewickelt (siehe Bild 3).

MME (Mobility Management Entity)

Die MME übernimmt alle Funktionen des Subscriber Management sowie Session Management. Hier meldet sich zum Beispiel das UE an, wenn es eingeschaltet wird. Das MME kontaktiert daraufhin die zentrale Teilnehmerdatenbank – den Home Subscriber Server (HSS) – die in GSM/UMTS dem Home Location Register (HLR) entspricht. Die MME weist dem UE das Serving Gateway zu. Die gesamte Signalisierung beim Verbindungsaufbau läuft über das MME. Auch das Mobility Management beim Wechsel zwischen verschiedenen Accessnetzen wird vom MME übernommen. Die MME ist am besten mit der Mobility-/Session-Management- Funktion beim SGSN aus der 2G/3GArchitektur vergleichbar.

S-GW (Serving Gateway)

Die beiden Gateways S-GW und PDN-GW sind für die Verarbeitung und Übermittlung der Nutzerdaten zuständig. Dabei können diese beiden Gateways auch zu einem Netzelement zusammengefasst sein. Es besteht sogar die Möglichkeit die MME und den S-GW physikalisch zusammenzufassen. Der SGW übernimmt das IP-Routing der Nutzdaten zwischen eNode B und PDN-GW. Zusätzlich fungiert der S-GW als mobiler Ankerpunkt beim Handover zwischen verschiedenen eNode B sowie zwischen verschiedenen 3GPPZugangsnetzen. Auch die Zuweisung des entsprechenden PDN-GW geschieht über S-GW/MME. Der S-GW ist am besten mit der Funktion der Weiterleitung von Nutzerdaten beim SGSN in 2G/3G- Netzarchitekturen vergleichbar.

PDN-GW (Packet Data Network Gateway)

Der PDN-Gateway bildet die Schnittstelle zum externen IP-Netz (PDN). Er terminiert den EPS-Bearer, der eine Verbindung zwischen UE und dem Ausgang am PDN-GW in das IP-Netz darstellt. Dieser entspricht in GPRS und UMTS dem PDP-Context. Der PDNGW ist somit auch eine zentrale Komponente bei der Vergabe von QoS. Zusätzlich wird hier dem Endgerät vom PDN-GW eine IP-Adresse zugewiesen.

Zu beachten ist, dass ein Endgerät parallel auch mehrere Verbindungen zu externen Datennetzen aufweisen kann und damit auch mit mehreren PDN-GW Kontakt haben beziehungsweise mehrere Verbindungen zum gleichen PDN-GW haben kann. Der PDN-GW dient als mobiler Ankerpunkt beim Handover zwischen 3GPP und Non- 3GPP-Zugangsnetzen (zum Beispiel Wimax). Vergleichbar ist er somit am besten mit einem GGSN in bisherigen GPRS- und UMTS-Netzarchitekturen.