Il termine EUTRAN designa la parte radio di una rete di telefonia mobile LTE o LTE Advanced ; è l'abbreviazione di " Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network ", a volte viene utilizzato anche il termine EUTRA . Questa rete 4G è standardizzata dall'organizzazione 3GPP .
La rete EUTRAN è una rete cellulare che fornisce la connessione tramite onde radio UHF tra i terminali mobili e la rete centrale dell'operatore mobile .
Un EUTRAN è costituito da antenne radio, stazioni base " eNode B ", nonché collegamenti in fibra ottica , rame o microonde ( rete di backhaul ) che collegano queste apparecchiature tra loro e alla rete centrale.
EUTRAN è la parte di "accesso radio" ( RAN ) di una rete di telefonia mobile 4G LTE o LTE Advanced . Può trasportare molti tipi di traffico ( voce e dati) in modalità pacchetto utilizzando esclusivamente protocolli IP . L'eUTRAN consente la connessione tra l' apparecchiatura dell'utente (l' apparecchiatura dell'utente : telefono cellulare o smartphone ) e la rete centrale (EPC: “ Evolved Packet Core ”) dell'operatore di telefonia mobile.
In LTE e LTE Advanced , le tecniche di codifica radio utilizzate tra i terminali mobili ( EU ) e la rete dell'antenna sono OFDMA ( downlink - downlink ) e SC-FDMA ( uplink - uplink ).
Un EUTRAN può utilizzare molte bande di radiofrequenza (ad esempio le bande 800 MHz , 1800 e 2600 MHz in Europa) che sono tipicamente assegnate o vendute a operatori mobili da un ente governativo ( ARCEP in Francia, ANRT in Marocco, FCC negli Stati Uniti Uniti, ANF in Algeria). A seconda delle reti e dei paesi, queste bande di frequenza possono essere uniche (utilizzano quindi la variante TDD degli standard LTE / EUTRAN) o duplex e accoppiate (variante FDD ); in questo 2 ° caso una delle 2 bande viene utilizzata per una direzione di trasmissione ( downlink ), l'altra per la direzione inversa ( uplink ).
Le stazioni base ( eNode B ) sono il componente principale di un EUTRAN; sono distribuiti sull'intera rete (sono necessarie diverse decine di migliaia di stazioni base per coprire completamente un paese delle dimensioni della Francia).
Esistono due tipi principali di interfacce standardizzate tra le entità funzionali di una rete eUTRAN: le interfacce S1 (S1-MME e S1-U) utilizzate per i collegamenti alla rete centrale (EPC) e le interfacce X2 che collegano ciascun eNodo B a eNode B e che servono in particolare per gestire il passaggio di consegne di un cellulare da una cella radio all'altra.
L'interfaccia S1-MME supporta la segnalazione e il controllo del traffico verso la Mobility Management Entity ( MME ) situata nel cuore della rete Evolved Packet Core (EPC). I flussi S1-U supporta l'interfaccia utente di dati (voce e dati) che vanno o provenienti dal SGW ( Serving GateWay ), situato nel cuore della rete.
La connessione fisica del 4G eNode B al cuore della rete LTE (denominata “EPC”) viene effettuata da una rete di backhaul costituita generalmente da collegamenti in fibra ottica che supportano i protocolli IP ( IPv4 e IPv6 ).
Le stazioni base LTE consentono l'accesso simultaneo di diverse centinaia di abbonati attivi a ciascuna cella della rete mobile. Per condividere la risorsa radio tra gli utenti, la stazione base utilizza sia il multiplexing di frequenza ( AMRF ) che di divisione temporale ( TDMA ), in trasmissione e in ricezione.
L'unità di base assegnata a un abbonato è il “ Resource Block ” (vedi disegno). Ogni Resource Block è composto da 12 sottoportanti larghe 15 kHz e 7 simboli temporali con una durata totale di 0,5 ms. Un numero variabile di blocchi di risorse può essere assegnato ogni secondo allo stesso terminale mobile ( apparecchiatura utente ) in base alla velocità richiesta e alle risorse radio disponibili.
Le dodici sottoportanti raggruppate insieme in un " blocco di risorse " hanno frequenze consecutive; sono ortogonali tra loro, il che evita le "bande di guardia" tra le sottoportanti.
Sul downlink (verso il terminale mobile), i “ blocchi di risorse ” allocati dinamicamente a un dispositivo mobile possono avere diverse frequenze non adiacenti, distribuite in una banda di 20 MHz (massimo), che ha il vantaggio di ridurre il rischio. hanno la maggior parte delle sottoportanti che subiscono interferenze perché sono distribuite in uno spettro radio più ampio. D'altra parte, per gli uplink (direzione del terminale verso eNodo B ), i “blocchi di risorse” utilizzati da un terminale LTE in trasmissione devono avere frequenze adiacenti (consecutive). Questo vincolo deriva dalla codifica SC-FDMA utilizzata sui collegamenti radio uplink, la cui caratteristica “SC” ( Single Carrier ) richiede l'utilizzo, per un dato terminale, di un gruppo di sottoportanti adiacenti.
L'allocazione della risorsa radio (assegnazione di blocchi di risorse a un terminale mobile) viene ridefinita ogni ms (alla fine di ogni TTI : “ Transmission Time Interval ”), che corrisponde alla durata di due “ blocchi di risorse ”. Nel caso ottimale di una banda di frequenza LTE di 20 MHz , sono disponibili 1200 sottoportanti da 15 kHz (cioè 100 blocchi di risorse ) e 2000 " intervalli di tempo" di 0,5 ms al secondo, quindi circa 200.000 blocchi di risorse disponibili ogni secondo per ciascuna antenna, da condividere tra i terminali mobili attivi presenti nella cella radio LTE. Questa allocazione in tempo reale dei blocchi di risorse consente sia di adattarsi alle velocità variabili di applicazioni come l'accesso a Internet, sia di non sprecare la larghezza di banda radio riallocando le risorse inutilizzate quasi istantaneamente a un altro abbonato.
I " blocchi di risorse " sono utilizzati nelle due varianti degli standard LTE e LTE Advanced: modalità FDD (full duplex) e modalità TDD (half duplex), in questo secondo caso ogni gruppo di dodici sottoportanti viene riassegnato ogni secondo. Da 1 a 10 ms (da due a venti blocchi di risorse ) alternativamente alla trasmissione in trasmissione e poi in ricezione.
Una volta assegnati i "blocchi di risorse" a un abbonato, le sottoportanti che li compongono vengono modulate utilizzando un tipo di modulazione: QPSK , 16QAM, 64QAM o 256QAM adattato alla qualità del canale di trasmissione radio, in particolare al suo segnale sonoro. al rapporto rumore . In ricezione vengono isolati (demultiplexati) i “blocchi di risorse” corrispondenti ad un particolare abbonato, quindi demodulati utilizzando il tipo di modulazione scelto dal trasmettitore.
Tabella delle frequenze LTE standardizzate da 3GPP e utilizzabili in tutto il mondo all'inizio del 2017:
| eUTRAN Band No. |
frequenza (MHz) |
Nome | uplink (MHz) |
downlink (MHz) |
deviazione duplex (MHz) |
modalità duplex |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 2100 | IMT | 1920 ... 1980 | 2110 ... 2170 | 190 | FDD |
| 2 | 1900 | PCS (Personal Communications Service) | 1850 ... 1910 | 1930 ... 1990 | 80 | |
| 3 | 1800 | DCS | 1710 ... 1785 | 1805 ... 1880 | 95 | |
| 4 | 1700 | AWS ( AWS-1) | 1710 ... 1755 | 2110 ... 2155 | 400 | |
| 5 | 850 | CLR | 824 ... 849 | 869 ... 894 | 45 | |
| 6 | 850 | UMTS 800 - non utilizzato in LTE | 830 ... 840 | 875 ... 885 | 45 | FDD |
| 7 | 2600 | IMT-E | 2500 ... 2570 | 2620 ... 2690 | 120 | |
| 8 | 900 | E- GSM | 880 ... 915 | 925 ... 960 | 45 | |
| 9 | 1800 | UMTS 1700 / Giappone DCS | 1750 ... 1785 | 1845 ... 1880 | 95 | |
| 10 | 1700 | Banda AWS | 1710 ... 1770 | 2110 ... 2170 | 400 | |
| 11 | 1500 | PDC | 1428 ... 1448 | 1476 ... 1496 | 48 | FDD |
| 12 | 700 | Blocchi SMH A / B / C | 699 ... 716 | 729 ... 746 | 30 | |
| 13 | 700 | Blocco SMH C | 777 ... 787 | 746 ... 756 | 31 | |
| 14 | 700 | Blocco SMH D | 788 ... 798 | 758 ... 768 | 30 | |
| 15 | 1900 | riservato | 1900 ... 1920 | 2600 ... 2620 | 700 | |
| 16 | 2000 | 2010 ... 2025 | 2585 ... 2600 | 575 | FDD | |
| 17 | 700 | Blocchi SMH B / C inclusi nella banda 12 |
704 ... 716 | 734 ... 746 | 30 | |
| 18 | 850 | Giappone, banda 800 | 815 ... 830 | 860 ... 875 | 45 | |
| 19 | 850 | Giappone, banda 800 | 830 ... 845 | 875 ... 890 | 45 | |
| 20 | 800 | Dividendo digitale | 832 ... 862 | 791 ... 821 | 41 | |
| 21 | 1500 | Banda PDC | 1448 ... 1463 | 1496 ... 1511 | 48 | FDD |
| 22 | 3500 | - | 3410 ... 3490 | 3510 ... 3590 | 100 | |
| 23 | 2000 | Banda S (AWS-4) | 2000 ... 2020 | 2180 ... 2200 | 180 | |
| 24 | 1600 | Banda L (USA) | 1626,5 ... 1660,5 | 1525 ... 1559 | 101.5 | |
| 25 | 1900 | Fascia PCS | 1850 ... 1915 | 1930 ... 1995 | 80 | |
| 26 | 850 | Banda CLR | 814 ... 849 | 859 ... 894 | 45 | FDD |
| 27 | 850 | SMR | 807 ... 824 | 852 ... 869 | 45 | |
| 28 | 700 | APT / Dividendo digitale 2 | 703 ... 748 | 758 ... 803 | 55 | |
| 29 | 700 | Blocco SMH D / E (utilizzato solo in Carrier Aggregation ) |
- | 717 ... 728 | - | |
| 30 | 2300 | Blocco WCS A / B | 2305 ... 2315 | 2350 ... 2360 | 45 | |
| 31 | 450 | - | 452,5 ... 457,5 | 462,5 ... 467,5 | 10 | FDD |
| 32 | 1500 | Banda L ( aggregata con banda 20) | - | 1452 ... 1496 | - | |
| 33 | 2100 | Pre-IMT | 1900 ... 1920 | TDD | ||
| 34 | 2100 | IMT | 2010 ... 2025 | |||
| 35 | 1900 | PCS (uplink) | 1850 ... 1910 | |||
| 36 | 1900 | PCS (downlink) | 1930 ... 1990 | |||
| 37 | 1900 | PCS (duplex A) | 1910 ... 1930 | TDD | ||
| 38 | 2600 | IMT-E (duplex-A) |
2570 ... 2620 | |||
| 39 | 1900 | DCS-IMT | 1880 ... 1920 | |||
| 40 | 2300 | - | 2300 ... 2400 | |||
| 41 | 2500 | BRS / EBS | 2496 ... 2690 | TDD | ||
| 42 | 3500 | precedentemente WiMAX | 3400 ... 3600 | |||
| 43 | 3700 | - | 3600 ... 3800 | |||
| 44 | 700 | APT TDD | 703 ... 803 | |||
| 45 | 1450 | L-Band (Cina) | 1447 ... 1467 | TDD | ||
| 46 | 5 GHz | ISM 5 GHz , coesistenza con Wi-Fi | 5150 ... 5925 | |||
| 47 | 5900 | U-NII-4 | 5855 ... 5925 | |||
| 48 | 3,6 GHz | CBRS | 3550 ... 3700 | |||
| 49-64 | riservato | TDD | ||||
| 65 | 2100 | IMT esteso | 1920 ... 2010 | 2110 ... 2200 | 190 | FDD |
| 66 | 1700 | AWS (en) esteso (USA) | 1710 ... 1780 | 2110 ... 2200 | 400 | |
| 67 | 700 | EU700 utilizzabile in modalità AC | - | 738 ... 758 | ||
| 68 | 700 | ME700 | 698 ... 728 | 753 ... 783 | 55 | |
| 69 | 2600 | IMT-E utilizzabile in modalità CA | - | 2570… 2620 | FDD | |
| 70 | 2000 | AWS-4 USA | 1695 ... 1710 | 1995 ... 2020 | 300 | |
| Fasciato | Frequenza (MHz) |
Nome della band | Uplink (MHz) |
Downlink (MHz) |
Deviazione duplex (MHz) |
Modalità duplex |
Nelle reti 2G ( GSM ) e Edge , la funzione RAN ( Radio Access Network ) è chiamata GERAN ( GSM Edge Radio Access Network ); nelle reti 3G ( UMTS ), si chiama UTRAN . Queste tre generazioni di reti possono coesistere con lo stesso operatore di rete mobile .
Le stazioni base 2G, 3G e 4G possono essere co-localizzate o addirittura essere integrate nella stessa apparecchiatura, ma utilizzano bande di radiofrequenze e antenne diverse che devono essere adattate ( MIMO in 4G / LTE). Il fatto che un operatore disponga di più tecnologie radio collegate a un "nucleo della rete" in parte comune consente a un abbonato di questo operatore (se dispone di un terminale mobile multistandard) di passare da una RAN a un'altra.
Un eUTRAN ha un'architettura semplificata (rispetto a un 3G UTRAN ) integrando nelle stazioni base “ eNode B ” le funzioni di controllo che erano state precedentemente implementate negli RNC ( Radio Network Controller ) e BSC delle reti UMTS RAN e GSM . Consente prestazioni superiori (throughput e riduzione della latenza ) grazie ai collegamenti generalmente ottici alla rete centrale e alle antenne remote (collegamenti CPRI ) e alla semplificazione della rete. OFDMA la radio di codifica e l'uso di MIMO antenne multi-mode anche contribuire a bit rate più elevati e un migliore adattamento alle condizioni sfavorevoli radio (echi, percorsi multipli ), in particolare grazie alla decomposizione del segnale in centinaia di sotto-sezioni. Indipendenti vettori (tecnica simile alla codifica DMT utilizzata sui collegamenti xDSL ). Infine, offre una maggiore flessibilità nella scelta delle larghezze di banda di frequenza (da 1.4 a 20 MHz ) e la possibilità di allocazione dinamica della larghezza di banda a ciascun abbonato (tramite il numero di sottoportanti e grazie ad una riallocazione. Tempo: ogni ms ) che lo rende un supporto ottimizzato per usi che richiedono velocità variabili, come accesso a Internet, giochi interattivi o cartografia ( GPS ).