LTE là thế hệ thứ tư tương lai của chuẩn UMTS do 3GPP phát triển. UMTS thế hệ thứ ba dựa trên WCDMA đã được triển khai trên toàn thế giới. 3GPP đặt ra yêu cầu cao cho LTE, bao gồm giảm chi phí cho mỗi bit thông tin, cung cấp dịch vụ tốt hơn, sử dụng linh hoạt các băng tần hiện có và băng tần mới, đơn giản hóa kiến trúc mạng với các giao tiếp mở và giảm đáng kể năng lượng tiêu thụ ở thiết bị đầu cuối.
Các mục tiêu của công nghệ này là:
Tốc độ đỉnh tức thời với băng thông 20 MHz:
Tải xuống: 100 Mbps
Tải lên: 50 Mbps
Dung lượng dữ liệu truyền tải trung bình của một người dùng trên 1 MHz so với mạng HSDPA Rel. 6:
Tải xuống: gấp 3 đến 4 lần
Tải lên: gấp 2 đến 3 lần.
Hoạt động tối ưu với tốc độ di chuyển của thuê bao là 0 – 15 km/h. Vẫn hoạt động tốt với tốc độ từ 15 – 120 km/h. Vẫn duy trì được hoạt động khi thuê bao di chuyển với tốc độ từ 120 – 350 km/h (thậm chí 500 km/h tùy băng tần).
Các chỉ tiêu trên phải đảm bảo trong bán kính vùng phủ sóng 5km, giảm chút ít trong phạm vi đến 30km. Từ 30 – 100 km thì không hạn chế.
Độ dài băng thông linh hoạt: có thể hoạt động với các băng 1.25 MHz, 1.6 MHz, 2.5 MHz, 5 MHz, 10 MHz, 15 MHz và 20 MHz cả chiều lên và xuống. Hỗ trợ cả 2 trường hợp độ dài băng lên và băng xuống bằng nhau hoặc không.
Để đạt được mục tiêu này, sẽ có rất nhiều kỹ thuật mới được áp dụng, trong đó nổi bật là kỹ thuật vô tuyến OFDMA (đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao), kỹ thuật anten MIMO (Multiple Input Multiple Output – đa vào đa ra). Ngoài ra hệ thống này sẽ chạy hoàn toàn trên nền IP (all-IP network), và hỗ trợ cả 2 chế độ FDD và TDD. Hình 2.1 cho thấy tổng quan về
mạng truy nhập vô tuyến LTE, các Node giao diện và sự khác biệt trong kiến trúc mạng giữa LTE và WCDMA/HSPA. Trong LTE không có Node tương đương với RNC. Do không có hỗ trợ phân tập vĩ mô đường lên và đường xuống cho lưu lượng riêng của người sử dụng và hơn nữa việc thiết kế giảm thiểu số lượng Node trong mạng giảm độ phức tạp, quản lý. Kiến trúc mạng LTE bao gồm hai miền: miền E-UTRAN và EPC. Trong kiến trúc LTE phân chia riêng rẽ logic giữa mạng truyền tải dữ liệu và báo hiệu. Các chức năng E- UTRAN và EPC được hoàn toàn tách biệt từ các chức năng truyền tải. Lược đồ địa chỉ được sử dụng trong E-UTRAN và EPC không bị ràng buộc từ lược đồ địa chỉ của các chức năng truyền tải. Các kết nối RRC được điều khiển hoàn toàn bởi E-UTRAN.
Hình 2.1. Kiến trúc mạng LTE[8]
eNodeB chịu trách nhiệm cho một tập các ô. Tương tự như NodeB trong WCDMA/HSPA. Các ô của một eNodeB không cần sử dụng một trạm anten. Vì các eNodeB đã thừa hưởng hầu hết các chức năng của RNC. eNodeB phức tạp hơn NodeB trong WCDMA/HSPA, nó chịu trách nhiệm cho các quyết định RRM của một ô. Các quyết định chuyển giao, lập biểu… Các eNodeB được kết nối tới mạng lõi thông qua giao diện S1. Giống như giao diện Iu trong WCDMA/HSPA. Ngoài ra giao diện giữa các eNodeB là X2. Giao diện X2 chỉ được sử dụng giữa các eNodeB có các ô lân cận. Giao
diện X2 được sử dụng để hỗ trợ di động chế độ tích cực. Giao diện này cũng được sử dụng cho các chức năng quản lý tài nguyên vô tuyến RRM nhiều ô. Giao diện mặt phẳng điều khiển X2 giống như giao diện Iur trong WCDMA/HSPA. Nhưng không có chức năng hỗ trợ trôi. Giao diện này hỗ trợ chức năng ấn định tại eNodeB. Giao diện X2 được sử dụng để hỗ trợ di động ít mất hơn (chuyển gói).
Chức năng của eNodeB bao gồm:
•Điều khiển các kết nối di động
•Cấp phát các tài nguyên vô tuyến cho các đầu cuối di động
•Nén tiêu đề IP và mã hóa luồng dữ liều người sử dụng
•Định tuyến dữ liệu và chuyến tiếp tới SGSN
•Lập lịch và truyền dẫn bản tin tìm gọi (được khởi tạo từ MME)
•Lập lịch và truyền dẫn bản tin quảng bá (được khởi tạo từ MME hay O&M)
• Do lường và cấu hình báo cáo đo lường cho bộ lập lịch và di động Chức năng S-GW và P-GW bao gồm:
• Lọc các gói IP tới và từ miền Internet
• Cấp phát IP cho các UE
• Quản lí /lưu trữ nội dung UE
• Đinh tuyến /chuyển tiếp gói.
