Evolution der Mobilfunknetze - LTE Lasse Stehnken Lehrstuhl Netzarchitekturen und Netzdienste ¨ fur Fakultat ¨ Informatik ¨ Munchen Technische Universitat ¨
12. April 2013
Lasse Stehnken: Evolution der Mobilfunknetze - LTE
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Outline 1
Motivation zur Einfuhrung von LTE ¨
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Funktionsweise von LTE Radio Access Network Packet Core Network Beispiel einer Verbindung
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¨ Veranderungen gegenuber UMTS ¨
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LTE - Advanced
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Motivation Was sind Mobilfunknetze? Kommunikation uber ¨ Funk Zellweise aufgebaut Entwicklung der Mobilfunknetze: 1 2 3 4
Analoge Netze GSM Netz UMTS Netz LTE
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Abbildung : Wabenstruktur von Mobilfunknetzen
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Motivation Was sind Mobilfunknetze? Kommunikation uber ¨ Funk Zellweise aufgebaut Entwicklung der Mobilfunknetze: 1 2 3 4
Analoge Netze GSM Netz UMTS Netz LTE
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Abbildung : Wabenstruktur von Mobilfunknetzen
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Warum wird LTE gebraucht? ¨ Hohere Datenraten ¨ Großere Nutzerzahlen Geringere Latenzen Vereinfachung der Strukturen
Lasse Stehnken: Evolution der Mobilfunknetze - LTE Abbildung : Entwicklung des Datenvolumens im deutschen Mobilfunk
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Core-Network und Radio Access Network Ein Mobilfunknetz besteht logisch aus zwei Teilen: Das Radio Access Network (RAN) in dem die Verbindung ¨ hergestellt wird. Bei LTE zwischen Basistation und Endgerat wird es E-UTRAN genannt. Das Core-Network, uber das die Basistationen miteiander ¨ und mit dem Internet verbunden sind. In LTE wir es Evolved Packet Core (EPC) genannt.
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Core-Network und Radio Access Network Ein Mobilfunknetz besteht logisch aus zwei Teilen: Das Radio Access Network (RAN) in dem die Verbindung ¨ hergestellt wird. Bei LTE zwischen Basistation und Endgerat wird es E-UTRAN genannt. Das Core-Network, uber das die Basistationen miteiander ¨ und mit dem Internet verbunden sind. In LTE wir es Evolved Packet Core (EPC) genannt.
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Radio Acess Network ¨ Kommunikation zwischen eNodeB und Engerate(UE) Downlink basiert auf OFDMA Uplink auf SC-FDMA Unterstutzt ¨ MIMO 4x4
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User Equipment (UE) ¨ werden im LTE - Netz mit User Die Nutzerendgerate Equipment (UE) bezeichnet: Energiesparende Sende- und Empfangsmodule Aufwendige Technik fur ¨ MIMO und unterschiedliche ¨ ¨ Frequenzbander notig Hohe Rechenleistung fur ¨ Demodulierung und Modulierung ¨ notig ¨ Hoher Preis, im Verhaltnis zu anderen Sende-/Empfangsmodulen
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User Equipment (UE) ¨ werden im LTE - Netz mit User Die Nutzerendgerate Equipment (UE) bezeichnet: Energiesparende Sende- und Empfangsmodule Aufwendige Technik fur ¨ MIMO und unterschiedliche ¨ ¨ Frequenzbander notig Hohe Rechenleistung fur ¨ Demodulierung und Modulierung ¨ notig ¨ Hoher Preis, im Verhaltnis zu anderen Sende-/Empfangsmodulen
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eNodeB Modem fur ¨ die Luftschnittstelle Zuteilung der Luftschnittstelle Tunnel Anbindung zum Core-Network Entscheidung und Unterstutzung beim Handover ¨
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Das Core Netzwerk
Abbildung : SAE Architektur Lasse Stehnken: Evolution der Mobilfunknetze - LTE
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eNodeB
Abbildung : Verbindungen des eNodeB
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Serving Gateway (S-GW) Aufgabe des S-GW ist die weiterleitung von Nutzdaten Nutzdatentunnel vom eNodeB Nutzdatentunnel zum P-GW Datenumleitung bei Handover ohne X2-Verbindung zwischen den eNodeBs
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Serving Gateway (S-GW) Aufgabe des S-GW ist die weiterleitung von Nutzdaten Nutzdatentunnel vom eNodeB Nutzdatentunnel zum P-GW Datenumleitung bei Handover ohne X2-Verbindung zwischen den eNodeBs
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P-GW GTP-Tunnel zum S-GW Verbindung zum Internet und anderen Services Kontroll und QoS funktionen
Abbildung : Verbindungen des P-GWs
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MME ¨ Authentifizierung der Endgerate ¨ Mobilitatsmanagement: Die MME verfolgt die Position der UEs Kommunikation mit dem Home Server, damit die UEs zu den richtigen Datennetzwerken verbunden werden.
Abbildung : Verbindungen der MME
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Verbindungsaufbau-Beispiel
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Verbindungsaufbau-Beispiel
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Verbindungsaufbau-Beispiel
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Verbindungsaufbau-Beispiel
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Verbindungsaufbau-Beispiel
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Verbindungsaufbau-Beispiel
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Verbindungsaufbau-Beispiel
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Handover-Beispiel
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Handover-Beispiel
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Handover-Beispiel
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Handover-Beispiel
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Handover-Beispiel
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Handover-Beispiel
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LTE vs. UMTS Verbesserungen von LTE gegenuber ¨ UMTS ¨ Datenrate deutlich vergroßert. ¨ Reichweite deutlich erhoht. Latenzen deutlich gesenkt. Spektrale effizienz gesteigert.
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LTE vs. UMTS E-UTRAN vs. UTRAN Datenrate Downlink Datenrate Uplink Energieverbrauch Bandbreite
UMTS 384kb/s (7,2- 42 Mb/s HSDPA) 128kb/s (5,4 Mb/s HSUPA) relativ hoch ca. 5Mhz
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LTE 300Mb/s 75Mb/s relativ niedrig bis zu 20Mhz
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LTE vs. UMTS Vergleich der Kernnetze End-to-End Latenz Architektur
UMTS ¿40ms IP und Circuit switching
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LTE ¿15ms All IP
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LTE -Advanced - Die Zukunft? ¨ Erweiterung von LTE, abwartskompatibel Datenraten von bis zu 1 Gb/s im Downlink 500 Mb/s im Uplink Durch verbesserung in MIMO Nutzung verfunfachung der Bandbreite auf bis zu 100Mhz ¨
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Fragen?
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Bildquelle: de.wikipedia.org
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