大连LTE培训文档-第一课

1、.LTE培训文档LTE背景介绍4G就是第四代移动通信系统。第四代移动通信系统可称为广带接入和分布式网络，其网络结构将是一个采用全IP 的网络结构。4G 网络采用许多关键技术来支撑，包括：正交频率复用技术（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM），自适应调制和编码（Adaptive Modulation and Coding，AMC）技术，MIMO 和智能天线技术，基于IP 的核心网，软件无线电技术以及网络优化和安全性等。3GPP 长期演进(LTE: Long Term Evolution)项目是近两年来3GPP 启动的最大的新技术研发项目

2、，这种以OFDM/FDMA 为核心的技术可以被看作“准4G”技术或3.9G。3GPP LTE 项目的主要性能目标包括：在20MHz 频谱带宽能够提供下行100Mbps、上行50Mbps 的峰值速率；改善小区边缘用户的性能。1.1 LTE的设计目标三高：高峰值速率，下行峰值速率100Mbps，上行峰值速率50Mbps；高频谱效率，频谱效率是3G的3-5倍；高移动性，支持350Km/h两低：低时延，控制面IDLE-ACTIVE：100ms，用户面传输10ms；低成本：SON（自组织网络），支持多频段灵活配置；一平：以分组业务业务为主要设计目标，系统在整体架构上是基于分组交换的扁平化架构1.2 LT

3、E的关键技术与特性(1)高阶调制与AMC（自适应调制与编码）；上行QPSK 16QAM 下行三个(2)MIMO与Beam Forming（波束赋形）；(3)OFDM（正交频分复用）；(4)ICIC（小区间干扰协调）；(5)SON（自组织网络）1.3LTE的长期演进LTE网络架构、网元功能2.1网络结构扁平化：接入网演进结构变化最大的是取消了RNC网元，将其功能放入eNB中实现网络只传输PS业务，语音使用VoIP进行传输（当然可以通过系统互操作，比如CSFB）S1接口：eNodeB和SAE Gateway/MME之间的接口，包括控制面接口和用户面接口。X2接口：eNodeB之间的接口，包括控制面

4、和用户面接口，实现移动性及部分无线资源管理功能。LTE-Uu接口：eNodeB和UE之间的空中接口，包括控制面和用户面接口。2.2网元功能eNodeB（简称为eNB）是LTE网络中的无线基站，也是LTE无线接入网的唯一网元，负责空中接口相关的所有功能： （1）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数据质监的协议转换； （2）无线资源管理功能，包括无线链路的建立和释放、无线资源的调度和分配等； （3）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等。eNode B功能： 1 无线资源管理，包括无线承载控制，无线接入控制，连接移

5、动性控制，UE的上下行动态资源分配 2 IP头压缩和用户数据流加密 3 UE附着时的MME选择 4 用户面数据向S-GW的路由 5 寻呼消息调度和发送 6广播信息的调度和发送 7 移动性测量和测量报告的配置 MME功能： 1分发寻呼信息给eNB 2 接入层安全控制 3 移动性管理涉及核心网节点间的信令控制4 空闲状态的移动性管理 5 SAE承载控制 6非接入层（NSA）信令的加密及完整性保护 7 跟踪区列表管理 8 PSN GW与S-GW选择 9 向2G/3G切换时的SGSN选择 10 漫游 11 鉴权Serving Gateway功能： 1 终止由于寻呼原因长生的用户平面数据包 2 支持由于

6、UE移动性产生的用户面切换 3 合法监听 4 分组数据的路由与转发 5 传输层分组数据的标记 6 运营商间计费的数据统计 7 用户计费PSN Gateway功能： 1 基于用户的包过滤 2 合法监听 3IP地址分配 4 上下行传输层数据包标示 5 DHCPv4和DHCPv6（client，relay，server）6 业务镇定点 LTE协议栈无线接口协议栈根据用途分为用户平面协议栈和控制平面协议栈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 Con

7、vergence 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）。 控制平面的主要功能由上层的RRC层和非接入子层（NAS）实现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

8、Bearer，RB）管理，移动性功能，终端的测量和测量上报控制。空中接口是指终端和接入网之间的接口，通常也称之为无线接口。无线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。无线接口协议栈根据用途分为用户平面协议栈和控制平面协议栈。空口控制平面协议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

9、层（ Radio Link Control ， RLC ） 及媒体接入控制子层（Media Access Control，MAC）。控制平面的主要功能由上层的RRC层和非接入子层（NAS）实现。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

10、报控制。PDCP、MAC和RLC的功能和在用户平面协议实现的功能相同。用户平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由MAC，RLC，PDCP三个子层构成。PDCP主要任务是头压缩，用户面数据加密。MAC子层实现与数据处理相关的功能，包括信道管理与映射、数据包的封装与解封装，HARQ功能，数据调度，逻辑信道的优先级管理等。RLC实现的功能包括数据包的封装和解封装，ARQ过程，数据的重排序和重复检测，协议错误检测和恢复S1接口用户平面S1用户面接口（S1U）是指连接在eNode B和SGW之间的接口。S1U接口提供eNode B和SGW之间用户平面协议

11、数据单元（Protocol Date Unite，PDU）的非保障传输。S1接口用户平面协议栈如图25所示。S1U的传输网络层建立在IP层之上，UDP/IP 协议之上采用GPRS用户平面隧道协议（GPRS Tunneling Protocol for User Plane，GTPU）来传输SGW和eNode B之间的用户平面PDU。S1接口控制面S1控制平面接口（S1MME）是指连接在eNode B和MME之间的接口。S1控制平面接口如图6所示。与用户平面类似，传输网络层建立在IP传输基础上；不同之处在于IP层之上采用SCTP层来实现信令消息的可靠传输。应用层协议栈可参考S1AP(S1应用协议

12、)。在IP传输层， PDU的传输采用点对点方式。每个S1MME接口实例都关联一个单独的SCTP，与一对流指示标记作用于S1MME公共处理流程中；只有很少的流指示标记作用于S1MME专用处理流程中。MME分配的针对S1MME 专用处理流程的MME通信上下文指示标记，以及eNode B分配的针对S1MME专用处理流程的eNode B通信上下文指示标记，都应当对特定UE的S1MME信令传输承载进行区分。通信上下文指示标记在各自的S1AP消息中单独传送。主要功能：S1接口主要具备以下功能：（1）EPS承载服务管理功能，包括EPS承载的建立、修改和释放。（2）S1接口UE上下文管理功能。（ 3 ）EMM

13、CONNECTED 状态下针对UE 的移动性管理功能。包括IntraLTE 切换、Inter3GPPRAT切换。（4）S1接口寻呼功能。寻呼功能支持向UE注册的所有跟踪区域内的小区中发送寻呼请求。基于服务MME中UE的移动性管理内容中所包含的移动信息，寻呼请求将被发送到相关eNode B。（5）NAS信令传输功能。提供UE与核心网之间非接入层的信令的透明传输。（6）S1接口管理功能。如错误指示、S1接口建立等。（7）网络共享功能。（8）漫游与区域限制支持功能。（9）NAS节点选择功能。（10）初始上下文建立功能。X2接口用户面X2接口用户平面提供eNode B之间的用户数据传输功能。X2的用户

14、平面协议栈如图27所示，与S1UP协议栈类似，X2UP的传输网络层基于IP传输，UDP/IP之上采用GTPU来传输eNode B之间的用户面PDU。X2控制面接口(X2CP)定义为连接eNB之间接口的控制面。X2接口控制面的协议栈如图8所示，传输网络层是建立在SCTP上，SCTP是在IP上。应用层的信令协议表示为X2AP(X2应用协议)每X2C接口含一个单一的SCTP并具有双流标识的应用场景应用X2C的一般流程。具有多对流标识仅应用于X2C的特定流程。源eNB为X2C的特定流程分配源eNB通信的上下文标识，目标eNB为X2C的特定流程分配目标eNB通信的上下文标识。这些上下文标识用来区别UE特定的X2C信令传输承载。通信上下文标识通过各自的X2AP消息传输。X2AP协议主要支持以下功能：（1）支持UE在EMMCONNECTED状态时的LTE接入系统内的移动性管理功能。如在切换过程中由源eNB到目标eNB的上下文传输；源eNB与目标eNB之间用户平面隧道的控制、切换取消等。（2）上行负载管理功能。（3）一般性的X2管理和错误处理功能，如错误指示支持频段公式FDL = FDL_low + 0.1(NDL NOffs-DL) 各字段F频段D频段E频段FDL(下行中心频率)189025852345FDL_low(下行