2.1. Kiến trúc mạng LTE
2.1.4. Thực thể quản lý tính di động(MME)
Thực thể quản lý tính di động(MME) là thành phần điều khiển chính trong EPC. Thơng thƣờng MME sẽ là một máy chủ ở một vị trí an tồn tại các cơ sở của nhà điều hành. Nó chỉ hoạt động trong các CP, và không tham gia vào con đƣờng của UP dữ liệu.
Ngoài giao diện cuối vào MME trong kiến trúc thể hiện trong hình 2.2, MME cịn có một kết nối logic trực tiếp tới UE, và kết nối này đƣợc sử dụng nhƣ là kênh điều khiển chính giữa UE và mạng. Sau đây là danh sách các chức năng chính của MME trong cấu hình kiến trúc cơ bản hệ thống :
Xác thực và bảo mật : khi một UE đăng ký vào mạng lần đầu tiên, MME sẽ
khởi tạo sự xác thực, bằng cách thực hiện những điều sau: nó tìm ra danh tính thƣờng trú của UE, hoăc từ các mạng truy nhập trƣớc đó hoặc chính bản thân UE, yêu cầu từ bộ phục vụ thuê bao thƣờng trú (HSS) trong mạng chủ của UE các điều khiển chứng thực có chứa các mệnh lệnh chứng thực – trả lời các cặp tham số, gửi các thử thách với UE và so sánh các trả lời nhận đƣợc từ UE vào một trong những cái đã nhận từ mạng chủ. Chức năng này là cần thiết để đảm bảo các yêu cầu bảo vệ với UE. Các MME có thể lặp lại chức năng xác thực khi cần thiết hoặc theo chu kỳ. Các chức năng này dùng để bảo vệ các thông tin liên lạc khỏi việc nghe trộm và từ sự thay đổi của bên thứ ba tƣơng ứng trái phép. Để bảo vệ sự riêng tƣ của UE, MME cũng phân bổ cho mỗi UE một mã tạm thời gọi là mã nhận dạng tạm thời duy nhất tồn cầu(GUTI), do đó cần phải gửi mã nhận dạng thƣờng trú UE –
mã nhận dạng thuê bao di động quốc tế ( IMIS) qua giao diện vô tuyến đƣợc giảm thiểu. Các GUTI có thể đƣợc cấp trở lại, ví dụ định kỳ để ngăn chặn theo dõi UE.
Quản lý tính di động: MME theo dõi vị trí của tất cả các UE trong khu vực
của mình, khi một UE đăng ký vào mạng lần đầu tiên, MME sẽ tạo ra một lối vào cho UE và tín hiệu với vị trí tới HSS trong mạng chủ của UE. MME yêu cầu tài nguyên thích hợp đƣợc thiết lập trong eNodeB, cũng nhƣ trong các S-GW mà nó lựa chọn cho UE. Các MME sau đó tiếp tục theo dõi vị trí của UE hoặc là dựa trên mức độ của eNB, nếu UE vẫn kết nối, tức là truyền thông đang hoạt động hoặc ở mức độ khu vực theo dõi (TA). MME điều khiển các thiết lập và giải phóng nguồn tài nguyên dựa trên những thay đổi chế độ hoạt động của UE. MME cũng tham gia vào việc điều khiển tín hiệu chuyển giao của UE trong chế độ hoạt động giữa các eNB, S-GW hoặc MME. MME tham gia vào mọi thay đổi của eNB vì khơng có phần tử điều khiển mạng vơ tuyến riêng biệt nên nó đã ẩn hầu hết các sự kiện này. Một UE ở trạng thái rảnh dỗi nó sẽ báo cáo vị trí của nó hoặc là định kỳ, hoặc là khi nó chuyển tới một khu vực theo dõi. Nếu dữu liệu nhận đƣợc từ bên ngoài cho một UE rảnh dỗi, MME sẽ đƣợc thơng báo, nó sẽ yêu cầu các eNB trong TA đã đƣợc lƣu giữ cho UE tới vị trí nhớ của UE.
Quản lý hồ sơ thuê bao và dịch vụ kết nối: vào thời điểm một UE đăng ký vào mạng, các MME sẽ chịu trách nhiệm lấy hồ sơ đăng ký của nó từ mạng chủ về. Các MME sẽ lƣu trữ thông tin này trong suốt thời gian phục vụ UE. Hồ sơ này xác định những gì các kết nối mạng dữ liệu gói đƣợc phân bổ tới các mạng ở tập tin đính kèm. Các MME sẽ tự động thiết lập mặc định phần tử mang, cho phép các UE kết nối IP cơ bản. Điều này bao gồm tín hiệu CP với eNB và S-GW. Tại bất kỳ thời điểm nào sau này, các MME có thể cần tới đƣợc tham gia vào việc thiết lập phần tử mang dành riêng cho các dịch vụ đƣợc hƣởng lợi xử lý cao hơn. Các MME có thể nhận đƣợc các yêu cầu thiết lập một phần tử mang dành riêng, hoặc từ các S-GW nếu yêu cầu bắt nguồn từ khu vực dịch vụ điều hành, hoặc trực tiếp từ UE, nếu UE yêu cầu kết nối cho một dịch vụ mà không đƣợc biết đến bởi khu vực dịch vụ điều hành, và do đó khơng thể đƣợc bắt đầu từ đó .
Hình 2.4 cho thấy các kết nối MME đến quanh các nút logic, và tóm tắt các chức năng chính trong giao diện này. Về nguyên tắc MME có thể đƣợc kết nối với bất kỳ MME khác trong hệ thống, nhƣng thƣờng kết nối đƣợc giới hạn trong một nhà điều hành mạng duy nhất. Các kết nối từ xa giữa các MME có thể đƣợc sử dụng khi một UE đã đi xa, trong khi đi đăng ký với một MME mới sau đó tìm kiếm nhận dạng thƣờng trú mới của UE, sau đó lấy nhận dạng thƣờng trú của UE, mã nhận dạng thuê bao di động quốc tế (IMIS), từ MME truy cập trƣớc đó. Các kết nối giữa các MME với các MME lân cận đƣợc sử dụng trong chuyển giao.
Hình 2.4 MME kết nối tới các nút logic khác và các chức năng chính
Kết nối tới một số HSS cũng cần đƣợc hỗ trợ, các HSS nằm trong mạng chủ của ngƣời dùng , và một tuyến đƣờng có thể đƣợc tìm thấy dựa trên IMIS. Mỗi MME đƣợc cấu hình để điều khiển một tập hợp các S-GW và eNodeB. Cả hai S-GW và eNodeB cũng có thể đƣợc kết nối tới các MME khác. Các MME có thể phục vụ một số UE cùng một lúc, trong khi mỗi UE sẽ chỉ kết nối tới một MME tại một thời điểm.