S101 je standardizované rozhraní mezi LTE MME a sítí CDMA2000 HRPD, které umožňuje optimalizované přechody pro duální zařízení a zajišťuje kontinuitu služeb.

Popis

Rozhraní S101 je klíčová komponenta definovaná ve specifikacích 3GPP, která usnadňuje interoperabilitu a mobilitu mezi sítěmi 3GPP LTE a 3GPP2 CDMA2000 HRPD. Jde o čistě signalizační rozhraní spojující Mobility Management Entity (MME) v LTE Evolved Packet Core (EPC) s HRPD Access Network (AN), které zahrnuje entity jako HRPD Base Station Controller (BSC) nebo Access Network Gateway (ANGW). Rozhraní nepřenáší uživatelskou provozní data; jeho jediným účelem je výměna řídicích zpráv nezbytných pro přípravu a provedení přechodů. Tato příprava je zásadní pro minimalizaci přerušení služeb, když se User Equipment (UE) přesune z oblasti pokrytí LTE do oblasti pokrytí CDMA HRPD, nebo naopak.

Architektonicky rozhraní S101 funguje přes IP transportní síť. Komunikace se řídí S101 Application Protocol (S101-AP), který definuje konkrétní zprávy a procedury. Mezi klíčové procedury umožněné přes S101 patří přenos informací o HRPD relaci z UE do cílové sítě, předregistrace UE v HRPD síti, zatímco je stále připojena k LTE, a samotné signalizační příkazy pro přechod. MME funguje jako koncový bod 3GPP, zatímco HRPD AN (nebo v některých signalizačních tocích vyhrazený HRPD Serving Gateway, HSGW) funguje jako koncový bod 3GPP2.

Z pohledu sítě je rozhraní S101 základním kamenem architektury pro spolupráci s ne-3GPP sítěmi specifikované pro sítě CDMA2000. Umožňuje EPC zacházet s přednastavenou, důvěryhodnou CDMA HRPD sítí jako s rozšířením vlastního rádiového přístupu, což umožňuje těsnější integraci než u obecného nedůvěryhodného ne-3GPP přístupu. Rozhraní spolupracuje s rozhraním S103, které zajišťuje přesměrování uživatelských provozních dat během procesu přechodu. Oddělením řídicí (S101) a datové (S103) cesty architektura umožňuje optimalizovanou signalizaci s nízkou latencí pro rozhodování o přechodu a zároveň efektivní přepínání datových cest.

K čemu slouží

Rozhraní S101 bylo vytvořeno pro řešení kritické potřeby trhu na konci první dekády 21. století během počátečního nasazování sítí 4G LTE. Mnoho operátorů, zejména v Severní Americe, mělo stávající rozsáhlé investice do sítí 3GPP2 CDMA2000 (např. EV-DO). Pro hladkou migraci na LTE bylo nezbytné, aby se duální zařízení mohla plynule přepínat mezi novou technologií LTE a starší technologií CDMA HRPD bez přerušení datových relací. To byl klíčový požadavek pro zajištění konzistentního uživatelského zážitku a podporu časné adopce služeb LTE.

Před standardizovanými rozhraními, jako je S101, mobilita mezi technologiemi buď neexistovala, nebo byla založena na proprietárních řešeních specifických pro dodavatele, což omezovalo interoperabilitu a zvyšovalo složitost. Alternativou pro UE by byl přechod typu “break-before-make”: úplné odpojení od LTE, provedení kompletního získání CDMA sítě a nastavení relace a následné znovunavázání datové relace. To mohlo vést k přerušení v řádu několika sekund, což bylo nepřijatelné pro služby v reálném čase, jako je Voice over IP nebo streamování videa.

Proto rozhraní S101, zavedené ve 3GPP Release 8 jako součást počáteční architektury EPS pro spolupráci s ne-3GPP sítěmi, poskytlo standardizovaný, optimalizovaný mechanismus přechodu. Odstranilo omezení předchozích přístupů tím, že umožnilo síti připravit prostředky v cílovém (HRPD) systému předtím, než se UE odpojí od zdrojového (LTE) systému. Tento princip “make-before-break”, umožněný signalizací S101, drasticky snížil latenci přechodu a ztrátu paketů, čímž učinil přechody z LTE na CDMA pro koncového uživatele prakticky plynulými.

Klíčové vlastnosti

• Umožňuje optimalizované procedury přechodu (HO) mezi přístupovými technologiemi LTE a CDMA HRPD.
• Přenáší pouze signalizaci řídicí roviny pro přenos relace a předregistraci.
• Používá S101 Application Protocol (S101-AP) pro výměnu zpráv.
• Podporuje přenos kontextu UE z MME do HRPD Access Network.
• Umožňuje předregistraci UE v HRPD síti během připojení k LTE.
• Spolupracuje s rozhraním S103 pro zpracování uživatelské roviny během přechodu.

Související pojmy

• MME – NPC MME Network Product Class
• HRPD – High Rate Packet Data
• S101-AP – S101 Application Protocol
• S103 – S103 Interface

Definující specifikace

• TS 33.402 (Rel-19) — Security for non-3GPP access to EPS

📖 Anglický originál a plná specifikace: S101 na 3GPP Explorer