LTE QoS and bearer service architecture

Aplikasi seperti VoIP , Web browsing, Video telephony dan video streaming mempunyai kebutuhan akan QoS , oleh karena itu sebagai fitur yang penting pada banyak jenis packet network menjadi syarat dari sebuah mekanisme QoS agar mampu membedakan aliran data berdasarkan kebutuhan Qos , pada EPS QoS flow disebut EPS bearer yg di tetapkan anatra UE dan P-GW sebagai mana gambar dibawah :

sebuah transport Radio bearir packet dari EPS bearer anatara UE dan eNB, setiap aliran IP (VoIP) tergabung dengan EPS bearer yg berbeda dan network bisa memperioritaskan traffik dengan sesuai, Ketika menerima paket IP dari internet P-GW melakukan packet classification  berdasarkan parameter yang telah di tentukan dan mengirim itu sebagai EPS bearer yanga cocok

Read More

LTE Pysical layer [OFDM]

salah satu kunci dari element LTE adalah menggunakan OFDM (Othogonal Frequency Division MultipleX) sebagai signal bearer dan menggabungkan skema akses OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Acces)  dan SC-FDMA (Single Carrier Frequency Division Multiple Acces) 
OFDM digunakan pada beberapa system lain nya dari WLAN, WIMAX sampai teknologi broadcast termasuk DVB dan DAB, OFDM mempunyai keuntungan termasuk robustness ke multipath fading dan interference sebagai tambahan  hal ini mungkin  menjadi bagian yang rumit dari modulation . 


Dengan menggunakan OFDM dan penggabungan teknologi akses, OFDMA dan SC-FDMA adalah pilihan alami dari  standar baru LTE, OFDMA adalah bentuk dari transmisi yang menggunakan sejumlah besar  dari close spaced carrier yang di modulasikan dengan rate data yang rendah. pada normal nya sinyal ini akan diperkirakan menginterference signal yang lain tetapi malah membuat signal orthogonal kepada setiap signal yang lain, maka akan terjadi tidak ada interference bersama, hal ini dicapai dengan mempunyai jarak carrier yang sama berbanding terbalik dengan periode symbol, ini artinya bahwa ketika signal di modulasikan mereka akan mempunyai beberapa jumlah dari cycle pada symbol periode dan kontribusi nya akan di jumlahkan dengan nol, 
pada bahasan yang lain disana tidak ada kontribusi inteference, data akan di transmisikan dengan di pisah melalui carrier dengan menggunkan tehknik error correction, jika sejumlah carrier hilang dalam multi-path effect, kemudian data bisa di rekonstruksi sebagai tambahan mempunyai carrier data pada rate yang rendah melewati semua carrier  yang artinya refleki dan inter symbol interference bisa menjadi mendominasi, hal ini juga berarti bahwa jaringan single frequency yang dimana di transmisikan ,bisa di trasnmisikan dengan channel yang sama atou bisa di terapkan 
   
 

Read More

LTE Pysical Interface

Berdasarkan dokumen 3GPP, teknologi radio access LTE di gambarkan sebagai berikut 

skema multiple akses untuk pysical layer LTE berdasarkan Orthogonal Frequency Division Multiple Acces (OFDMA) dengan Cyclic Prefix (CP) pada downlink dan sebuah single carrier Frequency Division Multiple Acces (SC-FDMA) dengan Cyclic Prefix (CP) pada uplink 

teknik OFDMA adalah bagian dari pasangan untuk frequency selective channel dan high data rate ini adalah perubahan bentuk dari sebuah wideband frequency selective channel menjadi sebuah flat fading pararalel narrowband channel, terima kasih kepada CP, membuat ideal situasi untuk mengijinkan penerima untuk melakukan sebuah proses low complex equlization pada frequency domain

Baseband signal menghadirkan sebuah Downlink pysical channel yang di jelaskan pada beberapa step dibawah ;

• scrambling of code bits pada tiap code word akan di transmisi kan pada sebuah pysical channel
• modulasi dari scramble bit akan di generate complex-valued mudolation symbols
• mapping dari complex-valued modulation symbols menjadi satu atau beberapa transmission layers
• precoding dari complex-valued modulation symbols pada setiap layer untuk trasnmisi pada antena ports
• mapping dari complex-valued modulation symbols untuk tiap antena port ke resource elements 
• genaration dari signal complex-valued time domain OFDM untuk tiap antena port

Baseband signal menghadirkan Pysical uplink shared channel didefenisikan pada beberpa step di bawah 

• scrambling
• modulation dari scrambled bits ke generate complex-valued symbols 
• transform procoding ke generate complex-valued symbols
• mapping dari complex-valued symbols to resource elements
• generating dari signal complex-valued time-domain SC-FDMA pada tiap port antena 

• 
  

 Overview of downlink physical channel processing.

 Overview of uplink physical channel processing.

Read More

LTE Prensentation

LTE @ Yogyakarta, 19 December 2001

Read More

LTE Protocol Stack

Kita perlu catat  bahwa fungsi dari RRC secara traditional di implementasikan di dalam node RNC sedang pada LTE hal itu di implementasikan di eNB, layer RLC dan MAC melakukan fungsi yang sama sebagai mana yang mereka lakukan pada user plane.


hal yang di lakukan oleh RRC yaitu system information broadcast, paging,radio bearir control,RRC connection management, mobility functions dan UE measurement reporting dan control, sedangkan NAS (the non-access stratum ) protokol di terminate oleh MME disisi network dan UE disisi terminal melakukan fungsi seperti EPS (evolved packet system) bearer management,authentication dan security control, dan lainya

interface protocol S1  (S1-U) di defenisikan sebagai interface antara eNB dan S-GW, interface S1 menggunakan GTP-U (GPRS tunneling protocol-user data tunneling) dengan transport UDP dan menyediakan non-guaranted delevery dari PDU user plane antara eNB dan S-GW,
GTP-U secara umum adalah protocol yang simple dan base on IP tunneling protocol yang mengijinkan beberapa tunnel antara beberapa pasang end point 

sedangkan interface S1 control plane (S1-MME) di defenisikan sebagai interface yang menghubungkan eNB dengan MME, sama dengan user plane layer transport network base on IP transport dan untuk transport yang realiable maka digunakan signaling message SCTP (Strema control transmission protocol) pada layer paling atas IP, protocol SCTP  menjalankan analogously ke TCP untuk memastikan reliable,

C-plane protocol stack on Uu and S1-C interfaces is shown in Figure 6.

C-plane protocol stack on Uu and X2-C interfaces is shown in Figure 7.

U-plane protocol stack on Uu and S1-U interfaces is shown in Figure 8.

C-plane protocol stack on Uu and X2-U interfaces is shown in Figure 9.

Read More

LTE E-UTRAN Architecture

Dalam hal untuk mencapai kebutuhan pada bab sebelum nya . jaringan  arsitekture radio access LTE E-UTRAN ada peningkatan secara signinifican dari 3G/3,5G jaringan radioaccess UTRAN. hal ini telah merubah menjadi setara dari architekture  Mobile  network . fungsi dari eNB dalam E-UTRAN tidak hanya base station (NodeB) untuk menghilangkan radio interface tapi juga Radio Network controller (RNC) untuk mengatur radio resources 

Berdasarkan 3GPP TR 25.912 , E-UTRAN di gambarkan sebagai ;

• E-UTRAN terdapat di dalam nya eNB
• Menyediakan E-UTRAN u-plane dana C-plane protocol termination ke arah eNB
• eNB ter interkoneksi dengan eNB yang lain nya dan di sebut sebagai protokol X2
• Untuk mendukung activity handover UE's pada jaringan LTE aktif, eNB juga terhubungan dengan salah satu interface yaitu S1 ke arah EPC (Envolve Packet Core)
• Interface S1 mendukung banyak relasi antara aGWs dan eNBs 

Figure 5: E-UTRAN Architecture

Read More

LTE SAE-EPC Architeture

Mengapa butuh SAE (System Architecture Evolution) :

SAE (System Architecture Evolution) menawarkan banyak keuntungan lebih dari topologi dan system yang pernah ada, yang saat ini di gunakan untuk core network selular beberapa keunggulan dari SAE antara lain

1. Improve data capacity  : dengan 3G LTE memberikan download  data rate pada 100 Mbps dan fokus pada system mobile broadband, hal ini akan di butuhkan untuk network agar dapat mampu menghandle data pada level yang lebih besar 
2. All IP architecture : ketika 3G pertama kali dikembangkan, Voice masih menggunakan carrier yg bersifat circuit switch data, maka pada SAE ini hal itu berubah menjadi full IP network
3. Reduce latency : dengan meningkatnya tingkat interaksi yang di butuhkan dan respon yang lebih cepat, kosep baru SAE akan mempengaruhi untuk memastikan bahwa tingkat dari latency dapat di kurangi sekitar 10 ms, hal ini akan memastikan bahwa aplikasi yg menggunakan 3G LTE akan medapatkan respon yang cukup dari system
4. Reduced OPEX dan CAPEX : salah satu elemen kunci pada oparator adalah untuk mengurangi ongkos, hal ini sangat penting oleh karena itu rancangan SAE yg baru diharapkan dapat mengurangi capital expenditure (CAPEX) dan operational expenditure (OPEX). dan Architecture yang bersifat flat digunakan untuk SAE (System Architecture Evolution) artinya bahwa hanya dua tipe node yang akan di gunakan dan sebagai tambahan sebuah high level of automatic configuration di perkenalkan sehingga dapat mengurangi waktu dan biaya set-up dan commisioning node 

SAE System Architecture Evolution basics

SAE network baru adalah berdasarkan core network GSM/CDMA untuk menerapkan simple operation dan pengembangan disamping hal ini  SAE Network membawa beberapa perubahan yg cukup signifikan dan lebih efisiensi terhadap transfer dari data, berikut beberapa prinsip yang digunakan untuk mengembangkan jaringan LTE SAE;

•  Sebuah node gateway bersama dan titik awal dari semua teknologi
•  Arsitekture optimum untuk user plane dengan hanya dua tipe node 
•  Semua IP base system dengan protocol IP yang di gunakan pada semua interface
•  Memisahkan control / user plane diantara MME (Mobility Management Entity) dengan gateway
•  Memisahkan fungsi  radio access network / core network sama seperti WCDMA /HSPA
•  Integrasi dari non-3GPP access technologies (CDMA 2000, WiMAX, dll) menggunkan client yang bersifat IP base 

Element utama dari jaringan LTE SAE apa yang di istilahkan dengan Evolved Packet Core (EPC), yang terhubung denga eNB's seperti yang di tunjukan pada gambar di bawah ini

LTE SAE Evolved Packet Core

seperti yang terlihat pada gambar , LTE SAE-EPC , di dalam EPC terdapat beberapa element utama sebagai berikut ;

• MME (Mobility Management Entity); MME adalah element yang mengontrol node untuk akses jaringan LTE-SAE, yang menangani beberapa kemampuan  antara lain ;
• Idle mode UE tracking
• Barrier Activation / de-Activation
• Chose a SGW for a UE
• Intra LTE handover involving core network node location 
• interact with HSS to authentication user for attachment and implement roaming restriction
• it acts a as termination for non-Acces stratun (NAS)
• provide temporaray identities  for UE
• paging procedure
• the S3 interface terminates in MME thereby providing the control plane function for mobility between LTE and 2G/3G access networks.
•  The SAE MME also terminates the S6a interface for the home HSS for roaming UEs
• The SAE MME acts the termination point for ciphering protection for NAS signaling. As part of this it also handles the security key management. Accordingly the MME is the point at which lawful interception of signalling may be made.

• SGW (Serving Gateway) : SGW adalah element data plane dalam LTE SAE, tujuan utamanya adalah untuk mengatur user plane mobility dan ini juaga berperan sebagai garis utama antara RAN (Radio Access Network ) dengan core Network , 

fungsi lainnya menjadi jalur data antara eNB dana PDN gateway, pada hal ini SGW adalah bentuk sebuah interface untuk paket data network  di dalam E-UTRAN, dan juga ketika UE's berpindah melwati area yang di service oleh eNB yang lain, SGW melayani sebagai  sebuah titik pangkal yg menjamin path data  masih terjaga.

• • The local Mobility Anchor point for inter-eNB handover;
  • Mobility anchoring for inter-3GPP mobility;
  • E-UTRAN idle mode downlink packet buffering and initiation of network triggered service request procedure;
  • Lawful Interception;
  • Packet routing and forwarding;
  • Transport level packet marking in the uplink and the downlink;
  • Accounting on user and QCI granularity for inter-operator charging;
  • UL and DL charging per UE, PDN, and QCI.

• PGW (PDN Gateway) : LTE SAE PDN Gateway menyediakan koneksi untuk UE ke Eternal Packet data network mengisi  fungsi dari titik masukan dan keluar untuk UE data , UE mungkin memeiliki koneksi dengan lebih dari satu PGW untuk mengakases multiple PDNs 
• The PDN Gateway (P-GW) hosts the following functions (see 3GPP TS 23.401 [17]):
  
  • Per-user based packet filtering (by e.g. deep packet inspection);
  • Lawful Interception;
  • UE IP address allocation;
  • Transport level packet marking in the downlink;
  • UL and DL service level charging, gating and rate enforcement;
  • DL rate enforcement based on APN-AMBR;

• PCRF (Policy and Charging Rule Fungtion):  ini adalah nama umum untuk entity dalam LTE SAE EPC yang mana mendeteksi aliran service, menjalankan kebijakan tarif (charging). untuk aplikasi yang membutuhkan dynamic policy atau charging control, sebuah elemen network yang disebut dengan AP (Appication Function).

LTE SAE PCRF Interfaces

Read More

LTE MME Function

MME (Mobility Management Entity) adalah signaling utama node  dalam EPC, yang bertanggung jawab untuk memulai paging signal dan authentication pada mobile device . 

hal ini juga menyimpan informasi lokasi pada tracing area level pada setiap user dan mempengaruhi dalam hal memilih gateway yg sesuai selama proses awal regristrasi , MME tersambung ke eNB  melalui S1-MME interface dan terhubung ke S-GW via S11 interface, 

multiple MME bisa di kelompokan bersama di dalam satu pool untuk mencapai peningkatan load signaling load pada jaringan, dan MME juga memainkan peranan penting dalam menghubungkan signaling antara LTE dan 2G/3G network 

Fungsi MME secara garis besar dapat disebutkan sebagai berikut ;

NAS signalling

NAS signalling security

AS Security control 

Inter CN node signalling for mobility between 3GPP access networks

Idle mode UE Reachability (including control and execution of paging retransmission)

Tracking Area list management (for UE in idle and active mode)

PDN GW and Serving GW selection

MME selection for handovers with MME change

SGSN selection for handovers to 2G or 3G 3GPP access networks

Roaming

Authentication

Bearer management functions including dedicated bearer establishment

Support for PWS (which includes ETWS and CMAS) message transmission

Read More

LTE eNB Functions

Berdasarkan overview dari dokumen 3GPP relase 8 , eNB host mempunyai fungsi sebagai berikut;

• Radio Resource Management
• Radio Barrier Control
• Radio Admission Control
• Connection Mobility Control
• Dynamic Allocation of resource to UE's in both up link and down link (scheduling)

• IP header compression and encryption pada aliran data user
• Selection of an MME at UE attachment  when no routing to an MIME can determined from the information provided by the UE
• Routing of user plane data towards serving gateway
• Scheduling and transmission of paging message (originate from the MME)
• Scheduling and transmission of broadcast information (originate from  the MME or O&M )
• Measurement and measurement reporting  configuration for mobility and scheduling.

Read More

LTE eNB [RBS pada LTE]

salah satu perbedaan terbesar antara jaringan LTE dengan jaringan legacy mobile communication system 3G  saat ini adalah bentuk/ fungsi sebuah base station (RBS/Node B), dimana pada sistem LTE disisi RBS yg disebut dengan eNB dimasukan kemampuan inteligent dan centralizing node seperti pada Radio Network Controller (RNC) seperti pada system 3G  dan hal ini diperlukan untuk mengontrol semua resource radio dan mobility via multiple node B (RBS) seperti pada gambar di bawah ini ;

semua node B membutuhkan perintah dari RNC melalui Iub interface sedangkan pada LTE pada sisi yang lain eNB (evolved NodeB) sebagai base station mempunyai kemampuan untuk mengatur radio resource dan mobility cell dan sector untuk mengoptimasi semua komunikasi UE (user equipment) pada struktur radio yang sama  seperti gambar di bawah ;

oleh karena itu  perfomance  dari LTE eNB tergantung dari algoritma management resource dan implementasi nya 

Read More

LTE Architecture

LTE (Long Term Evolution), adalah nama untuk sebuah project dari sebuah teknologi wireless communication khusus nya pada high performance air interface pada mobile celuler communication network ini adalah lagkah terakhir menuju teknologi generasi ke 4 yg merancang teknologi radio untuk tujuan meningkatkan kapasitas dan kecepatan dari jaringan mobile celuler  yg pada saat ini masih di tingkat teknologi 3G dan 3,75G

Berdasarkan 3GPP, kebutuhan yg di perlukan untuk mengadopsi teknologi ini antara lain ;

1. mengurangi biaya per bit
2. meningkatkan pelayanan dengan kwalitas yg lebih baik dan harga yg minimalis
3. fleksible dengan jaringan yg sudah ada dan menggunakan range frekuensi yang baru 
4. Arsitekture yang sederhana, dan menggunakan  interface yg terbuka
5. meminimalisasi faktor user power consumption 

 berikut spesifikasi LTE dengan teknologi sebelum nya ,

Read More