TD-LTE通信基础知识讲述

1、20142014年年7 7月月2929日日TD-LTE网络架构基础与原理协议应用一一. . 基础与原理基础与原理1 1、什么是什么是LTELTE？什么是？什么是IMT-AIMT-A？什么是？什么是TD-LTETD-LTE？LTE是Long Term Evolution(长期演进)的缩写。3GPP标准化组织最初制定LTE标准时，定位为3G技术的演进升级。后来LTE技术的发展远远超出了最初的预期，LTE的后续演进版本 Release10/11 （即LTE-A）被确定为4G标准。IMT-A是International Mobile Telecommunications-Advanced（国际移动通信

2、增强技术）的缩写。国际电信联盟把所有4G系统统称IMT-A，包括LTE-A和Wimax。LTE根据双工方式不同，分为LTE-TDD和LTE-FDD两种制式, 其中LTE-TDD又称为TD-LTE。一一. . 基础与原理基础与原理2 2、TD-LTETD-LTE在全球范围内使用哪些频段？我国可采用的频段有哪些？在全球范围内使用哪些频段？我国可采用的频段有哪些？全球TD-LTE可使用频段12个，1900MHz-1920MHz,2010MHz-2025MHz,1850MHz-1910 MHz,1930 MHz-1990 MHz,1910 MHz-1930 MHz,2570 MHz-2620 MHz,

3、1880 MHz-1920 MHz,2300 MHz-2400 MHz,2496 MHz-2690 MHz,3400 MHz-3600 MHz,3600 MHz-3800 MHz,703 MHz-803 MHz。我国为TDD划分了4个频段，分别为2010 MHz-2025 MHz，1880 MHz-1920 MHz，2300 MHz-2400 MHz，2496 MHz-2690 MHz。一一. . 基础与原理基础与原理3 3、TD-LTETD-LTE系统性能目标有哪些？系统性能目标有哪些？高速率：20MHz带宽内实现下行峰值速率超过100Mbps,上行峰值速率超过50Mbps。低时延：TD-L

4、TE系统要求业务传输的单向时延低于5ms,控制平面从驻留状态到激活状态的迁移时间小于100ms。频谱利用率明显提高：支持1.25 -20MHz的多种系统带宽对称或非对称灵活配置。提高了频谱利用率，是3G的2-4倍，下行链路5bit/s/Hz，上行链路2.5bit/s/Hz。全分组交换：取消电路交换域，采用基于全分组的包交换，语音由VoIP实现。一一. . 基础与原理基础与原理4 4、TD-LTETD-LTE与与LTE-FDDLTE-FDD主要区别是什么？哪个更适合移动互联网业务？主要区别是什么？哪个更适合移动互联网业务？LTE系统定义了频分双工(FDD)和时分双工(TDD)两种双工方式。FDD

5、是指在对称的频率信道上接收和发送数据，通过保护频段分离发送和接收信道的方式。TDD是指通过时间分离发送和接收信道，发送和接收使用同一载波频率的不同时隙的方式。时间资源在两个方向上进行分配，因此基站和移动台必须协同一致进行工作。TDD方式和FDD方式相比有一些独特的技术特点：频谱效率高，配置灵活。由于TDD方式采用非对称频谱，不需要成对的频率，能有效利用各种频率资源，满足LTE系统多种带宽灵活部署的需求。灵活地设置上下行转换时刻，实现不对称的上下行业务带宽。TDD系统可以根据不同类型业务的特点，调整上下行时隙比例，更加灵活地配置信道资源，特别适用于非对称的IP型数据业务。但是，这种转换时刻的设置

6、必须与相邻基站协同进行。利用信道对称性特点，提升系统性能。在TDD系统中，上下行工作于同一频率，电波传播的对称特性有利于更好地实现信道估计、信道测量和多天线技术，达到提高系统性能的目的。设备成本相对较低。由于TDD模式移动通信系统的频谱利用率高，同样带宽可提供更多的移动用户和更大的容量，降低了移动通信系统运营商提供同样业务对基站的投资；另外，TDD模式的移动通信系统具有上下行信道的互惠性，基站的接收和发送可以共用一些电子设备，从而降低了基站的制造成本。因此，相比与FDD模式的基站，TDD模式的基站设备具有成本优势。一一. . 基础与原理基础与原理、TD-LTETD-LTE所采用的关键技术有哪些

7、？所采用的关键技术有哪些？OFDM（orthogonal frequency division multiplexing, 正交频分复用），是一种多载波正交调制技术，主要思想：将高速串行数据流转换成低速并行数据流，每路数据流经调制后在不同的子载波上分别传输，各子载波频谱重叠但相互正交。MIMO (multiple input multiple output, 多天线)，是收发段都采用多个天线进行传输的方式，可以提高通信质量和数据速率。链路自适应技术:由于移动通信的无线传输信道是一个多径衰落、随机时变的信道，使得通信过程存在不确定性。AMC（自适应编码调制）链路自适应技术能够根据信道状态信息确定

8、当前信道的容量，根据容量确定合适的编码调制方式，以便最大限度的发送信息，提高系统资源的利用率。网络架构扁平化：TD-LTE去掉了BSC/RNC（基站控制器/无线网络控制器）这个网络层，从根本性的改善了业务时延。一一. . 基础与原理基础与原理、TD-LTETD-LTE支持多少种带宽配置？支持多少种带宽配置？TD-LTE系统可以支持1.4MHz，3MHz，5MHz，10MHz，15MHz和20MHz的系统带宽，最大支持20MHz带宽。一一. . 基础与原理基础与原理、TD-LTETD-LTE时隙配比的作用？是否需要全网配置相同的时隙配比时隙配比的作用？是否需要全网配置相同的时隙配比？TD-LTE

9、TD-LTE和和TD-SCDMATD-SCDMA时隙如何配比才能同存，规避干扰？时隙如何配比才能同存，规避干扰？TD-LTE是一个时分双工（TDD）系统。TD-LTE通过上下行时隙比例的调整，可以改变上下行传输资源比例，适应网络对不同的下载数据量和上传数据量需求。目前，TD-LTE可支持7种不同的上下行时间比例分配。在同一频段内，为避免上下行交叉时隙干扰，全网必须采用相同的时隙配比；在不同频段间，由于频段间的隔离，不存在上下行交叉时隙干扰问题，可以配置不同的时隙配比。二二. .网络架构网络架构1 1、TD-LTETD-LTE网络结构及主要网元？网络结构及主要网元？整个TD-LTE系统由演进型分

10、组核心网（Evolved Packet Core，EPC）、演进型基站（eNodeB）和用户终端设备（UE）三部分组成，如下图所示。eNodeB是E-UTRAN（演进的通用陆基无线接入网）的唯一节点。eNodeB在NodeB原有功能基础上，增加了RNC的物理层、MAC（地址编辑）层、RRC（无线资源控制协议）层等功能。eNodeB之间通过X2接口（基站与基站的接口）采用网格方式互连。每个eNodeB又和EPC（分组核心网）通过S1接口（基站与分组核心网之间的通讯接口）连接。S1接口的用户面承载部分在SAE Gateway (S-GW)实体中，包括S-GW（serving-gateway，服务网

11、关）、PDN-GW（Packet data network-gateway,数据网关）。S1接口的控制面承载部分在MME（mobility management entity, 移动性管理设备）实体中。二二. .网络架构网络架构、综合的综合的SAE-GWSAE-GW功能有哪些？功能有哪些？从网元功能上看：S-GW主要负责连接e-NodeB,以及eNodeB之间的漫游/切换；P-GW主要负责连接外部数据网，以及用户IP地址管理、内容计费、在PCRF（policy and charging rule function, 策略和计费控制单元）的控制下完成策略控制。从用户媒体流的疏通上看：S-GW、P

12、-GW均负责用户媒体流的疏通；所有业务承载均是采用“eNodeBS-GWP-GW”方式，除了切换外，不存在“eNodeBeNodeB”、“S-GWS-GW”的业务承载。二二. .网络架构网络架构、TD-LTETD-LTE网络扁平化体现在哪里？网络扁平化体现在哪里？TD-LTE对整个体系架构进行了大幅度简化。与3G网络相比，TD-LTE取消了RNC节点，将RNC部分功能与NodeB合并,称为eNodeB。二二. .网络架构网络架构、什么叫做网络架构全什么叫做网络架构全IPIP化？化？TD-LTE核心网采用全IP的分布式结构，取消了电路域，仅支持分组域。二二. .网络架构网络架构、什么是电路交换？

13、什么是分组交换？什么是电路交换？什么是分组交换？电路交换：在发端和收端之间建立电路连接，并保持到通信结束的一种交换方式。因此，电路交换在通信之前要在通信双方之间建立一条被双方独占的物理通路。分组交换：通过标有地址的分组进行路由选择传送数据，是信道仅在传送分组期间被占用的一种交换方式。分组交换采用存储转发传输方式，将一个长报文先分割为若干个较短的分组，然后把这些分组（携带源、目的地地址和编号）逐个发送出去。分组交换加速了数据在网络中的传输、简化了存储管理、减少了出错几率和重发数据量，信道资源采用统计复用的模式，提高了数据交换率，更适合移动互联网业务突发式的数据通信。二二. .网络架构网络架构、什

14、么叫做空中接口？什么叫做空中接口？空中接口是指终端与接入网之间的接口，简称Uu口，通常也成为无线接口。在TD-LTE中，空中接口是终端和eNodeB之间的接口。空中接口协议主要是用来建立、重配置和释放各种无线承载业务的。空中接口是一个完全开放的接口，只要遵守接口规范，不同制造商生产的设备就能够互相通信。二二. .网络架构网络架构、什么叫做空中接口协议栈？什么叫做空中接口协议栈？空中接口协议栈主要分为三层两面，三层是指物理层、数据链路层、网络层，两面是指控制平面和用户平面。二二. .网络架构网络架构、什么是空中接口控制面？控制平面协议栈主要包括什么？对什么是空中接口控制面？控制平面协议栈主要包括

15、什么？对应的实体是什么？应的实体是什么？控制平面负责用户无线资源的管理，无线连接的建立，业务的QoS保证和最终的资源释放。控制平面协议栈主要包括非接入层（NonAccess Stratum，NAS）、无线资源控制子层（Radio Resource Control，RRC）、分组数据汇聚子层（Packet Date Convergence Protocol，PDCP）、无线链路控制子层（Radio Link Control，RLC）及媒体接入控制子层（Media Access Control，MAC）。NAS控制协议实体位于终端UE和移动管理实体MME内，主要负责非接入层的管理和控制。实现的功能

16、包括：EPC承载管理，鉴权，产生LTEIDLE状态下的寻呼消息，移动性管理，安全控制等。RRC协议实体位于UE和eNode B网络实体内，主要负责接入层的管理和控制，实现的功能包括：系统消息广播，寻呼建立、管理、释放，RRC连接管理，无线承载（Radio Bearer，RB）管理，移动性功能，终端的测量和测量上报控制。空中接口控制平面协议栈示意图二二. .网络架构网络架构9 9、什么是空中接口用户面？用户平面协议栈主要包括什么？什么是空中接口用户面？用户平面协议栈主要包括什么？用户面用于执行无线接入承载业务，主要负责用户发送和接收的所有信息的处理。用户平面协议栈主要包括分组数据汇聚子层（Pac

17、ket Date Convergence Protocol，PDCP）、无线链路控制子层（Radio Link Control，RLC）及媒体接入控制子层（Media Access Control，MAC）。PDCP主要任务是头压缩，用户面数据加密。RLC实现的功能包括数据包的封装与解封装，ARQ（自动重传请求）过程。MAC子层实现与数据处理相关的功能，包括信道管理与映射、数据调度，逻辑信道的优先级管理等。空中接口用户平面协议栈示意图二二. .网络架构网络架构1010、TD-LTETD-LTE引入哪些新的接口？主要实现哪些功能？引入哪些新的接口？主要实现哪些功能？S1-MME：是MME和eNB

18、之间的控制面接口，负责无线接入承载控制。S1-U：S-GW与eNB之间的用户面接口，传送用户数据和相应的用户平面控制帧，同时在切换过程中负责eNB之间的路径切换。S6a：传递用户签约和鉴权数据。S10：是MME和MME之间的接口，用于跨MME的位置更新和切换。S11：控制相关GTP隧道，并发送下行数据指示消息。S5：管理用户面隧道，传递用户面数据。S8 ：和S5类似，漫游场景下S-GW和P-GW之间的接口。SGi：是P-GW和IP数据网络之间的接口。X2：是eNB和eNB之间的接口，用以传递eNB之间的信令和用户面数据。二二. .网络架构网络架构 TD- LTE TD- LTE网络接口连接图网

19、络接口连接图二二. .网络架构网络架构1111、什么是什么是e-NodeB? e-NodeB? 有什么主要功能？有什么主要功能？e-NodeB简称eNB,是LTE网络中的无线基站，负责空中接口相关的所有功能：无线链路维护功能，保持与终端间的无线链路；同时负责无线链路数据和IP数据之间的协议转换；无线资源管理功能，包括无线链路的建立和释放、无线资源的调度与分配；部分移动性管理功能，包括配置终端进行测量、评估终端无线链路质量、决策终端在小区间的切换。二二. .网络架构网络架构1212、LTELTE核心网结构？其实体的主要功能是什么？核心网结构？其实体的主要功能是什么？LTE继承了控制和承载分离的思

20、想，信令由MME实体负责，数据由S-GW实体承载。TD- LTE核心网结构图二二. .网络架构网络架构1313、什么是什么是MME,MME,其主要功能是什么？其主要功能是什么？MME（Mobility Management Entity，移动性管理实体）是EPC核心网信令交互的控制节点，主要完成UE接入控制、UE移动性管理、会话管理等功能。二二. .网络架构网络架构1414、什么是什么是S-GWS-GW？S-GWS-GW有什么主要功能？有什么主要功能？S-GW为LTE核心网的服务网关，功能包括: 用作用户在3GPP网间/网内切换的锚点、eNodeB与P-GW间数据路由和转发、寻呼触发、计费、合

21、法监听等功能。二二. .网络架构网络架构1515、什么是什么是P-GWP-GW？P-GWP-GW有什么主要功能？有什么主要功能？P-GW是LTE核心网数据网关，充当外部数据连接的边界网关，主要功能包括：承载控制、UE的IP地址分配功能、计费、QoS控制等。二二. .网络架构网络架构1616、什么是什么是HLRHLR？有什么主要功能？有什么主要功能？HLR （Home Location Register, 归属位置寄存器）。归属位置寄存器HLR是负责移动用户管理的数据库。存储所管辖用户的签约数据及移动用户的位置信息，可为至某用户的呼叫提供路由信息。二二. .网络架构网络架构1717、什么是什么是

22、PCRFPCRF？主要功能是什么？主要功能是什么？PCRF（policy and charging rule function, 策略和计费规则功能）设备用来确定应该给用户怎样的QoS并通知P-GW执行。二二. .网络架构网络架构1818、EPCEPC与外部数据网互联方式都有什么？与外部数据网互联方式都有什么？包括透明接入方式与非透明接入方式：透明接入方式：EPC网络为用户提供internet接入服务，P-GW的SGi接口直接接入internet;非透明接入方式：EPC网络与其它ISP或企业内部网连接，P-GW支持接入radius服务器（证书服务器），并具有用户认证等功能。三三. .协议应用协

23、议应用1 1、为什么要进行小区重选？为什么要进行小区重选？当UE处于空闲状态，在小区选择之后它需要持续地进行小区重选，以便驻留在优先级更高或者信道质量更好的小区。网络通过设置不同频点的优先级，可以达到控制UE驻留的目的；同时，UE在某个频点上将选择信道质量最好的小区，以便提供更好的服务。小区重选可以分为同频小区重选和异频小区重选。同频小区重选，可以解决无线覆盖问题；异频小区重选，不仅可以解决无线覆盖问题，而且还可以通过设定不同频点的优先级来实现负载均衡。三三. .协议应用协议应用2 2、什么叫做小区切换？它是如何分类的？什么叫做小区切换？它是如何分类的？LTE系统是蜂窝移动通信系统，当用户从一

24、个小区移动至另一个小区时，与其连接的小区将发生变化，执行切换操作。按照源小区和目标小区的从属关系和位置关系，可以将切换做如下的分类。1）LTE系统内切换：包括eNodeB内切换、通过X2的eNodeB间切换、通过S1的eNodeB间切换。2）LTE与异系统之间的切换：由于LTE系统与其他系统在空口技术上的根本不同，从LTE小区切换到其他系统的小区，UE不仅需要支持LTE的OFDM接入技术，还需要支持其他系统的空口接入技术，可能出现的情形包括但不限于以下几类：LTE与GSM之间的切换、LTE与UTRAN之间的切换、LTE与WiMAX之间的切换。三三. .协议应用协议应用3 3、对切换过程中涉及到

25、的信令以及切换流程进行对切换过程中涉及到的信令以及切换流程进行介绍？介绍？当UE从一个eNodeB的小区切换的另一个eNodeB的小区时，两个eNodeB会通过X2接口发生一系列的信令交互配合切换成功完成，这个信令流程是在eNodeB内为切换作资源建立。通过源eNodeB发送Handover Request消息到目标eNodeB开始切换流程。当UE从一个eNodeB的小区切换的另一个eNodeB的小区时，源端和目标端eNodeB会通过S1接口同MME发生一系列的信令交互配合切换成功完成，S1接口切换准备流程的作用是源eNodeB侧判决需要发起切换，并准备向目标侧进行切换，通过MME请求目标侧eNodeB准备相关切换资源分配。UE从一个小区切换到另一个小区，等到目标小区的资源一切准备就绪，会向UE发送空口消息，要求UE执行切换动作，与新小区之间建立无线链路，并释放与源小区之间的无线链路，UE收到RRC Connection Reconfigration消息，消息中含有IE Mobility controlinformation执行此流程。UE的RRC层识别到此消息为移动性管理的相关信息