LTE 网络架构及UE行为

1、LTE 网络架构网络架构及及UE行为行为目录目录LTE概述概述1LTE系统系统2LTE协议结构协议结构3UE行为介绍行为介绍4LTE概述概述背景介绍背景介绍v LTE(Long TermLTE(Long Term Evolution,Evolution,长期演进长期演进) )项目是项目是3G3G的演进，的演进，LTELTE并非人们普遍误解的并非人们普遍误解的4G4G技技术，而是术，而是3G3G与与4G4G技术之间的一技术之间的一个过渡，是个过渡，是3.9G3.9G的全球标准的全球标准。在在20MHz20MHz频谱带宽下能够提供频谱带宽下能够提供下行下行100Mbit/s100Mbit/s与上行

2、与上行50Mbit/s50Mbit/s的峰值速率。的峰值速率。v 无线通讯从无线通讯从2G2G、3G3G到到3.9G3.9G发展发展过程，是从移动的语音业务到过程，是从移动的语音业务到高速业务发展的过程。高速业务发展的过程。v 目前可提供应用的是目前可提供应用的是3.5G3.5G，以，以WCDMAWCDMA系统来说，可以提供系统来说，可以提供R9R9商用版本和商用版本和R10R10试验系统试验系统。LTE概述LTE概述概述FDD TDD 介绍介绍v 频分双工频分双工(FDD) (FDD) 和时分双工和时分双工(TDD) (TDD) 是两种不同的双工方式。如图是两种不同的双工方式。如图1 1所示

3、，所示，FDDFDD是在分离的两个对称频率信道上进行接收和发送，用保护频段来分离接收和是在分离的两个对称频率信道上进行接收和发送，用保护频段来分离接收和发送信道。发送信道。FDDFDD必须采用成对的频率，依靠频率来区分上下行链路，其单方向必须采用成对的频率，依靠频率来区分上下行链路，其单方向的资源在时间上是连续的。的资源在时间上是连续的。FDDFDD在支持对称业务时，能充分利用上下行的频谱在支持对称业务时，能充分利用上下行的频谱，但在支持非对称业务时，频谱利用率将大大降低。，但在支持非对称业务时，频谱利用率将大大降低。v TDDTDD用时间来分离接收和发送信道。在用时间来分离接收和发送信道。在

4、TDD TDD 方式的移动通信系统中方式的移动通信系统中, , 接收和接收和发送使用同一频率载波的不同时隙作为信道的承载发送使用同一频率载波的不同时隙作为信道的承载, , 其单方向的资源在时间其单方向的资源在时间上是不连续的，时间资源在两个方向上进行了分配。某个时间段由基站发送上是不连续的，时间资源在两个方向上进行了分配。某个时间段由基站发送信号给移动台，另外的时间由移动台发送信号给基站，基站和移动台之间必信号给移动台，另外的时间由移动台发送信号给基站，基站和移动台之间必须协同一致才能顺利工作。须协同一致才能顺利工作。LTE概述概述FDD TDD 优缺点优缺点v TDD TDD 双工方式的工作

5、特点使双工方式的工作特点使TDDTDD具有如下优势：具有如下优势： （1 1）能够灵活配置频率，使用）能够灵活配置频率，使用FDD FDD 系统不易使用的零散频段；系统不易使用的零散频段； （2 2）可以通过调整上下行时隙转换点，提高下行时隙比例，能够很好的支持非对称）可以通过调整上下行时隙转换点，提高下行时隙比例，能够很好的支持非对称 业务；业务； （3 3）具有上下行信道一致性，基站的接收和发送可以共用部分射频单元，降低了设）具有上下行信道一致性，基站的接收和发送可以共用部分射频单元，降低了设备成本；备成本； （4 4）接收上下行数据时，不需要收发隔离器，只需要一个开关即可，降低了设备的）

6、接收上下行数据时，不需要收发隔离器，只需要一个开关即可，降低了设备的复杂度；复杂度； （5 5）具有上下行信道互惠性，能够更好的采用传输预处理技术，如预）具有上下行信道互惠性，能够更好的采用传输预处理技术，如预RAKE RAKE 技术、联技术、联合传输合传输(JT)(JT)技术、智能天线技术等技术、智能天线技术等, , 能有效地降低移动终端的处理复杂性。能有效地降低移动终端的处理复杂性。v TDDTDD双工方式相较于双工方式相较于FDDFDD，也存在明显的不足，也存在明显的不足: : （1 1）由于）由于TDDTDD方式的时间资源分别分给了上行和下行，因此方式的时间资源分别分给了上行和下行，因

7、此TDDTDD方式的发射时间大约方式的发射时间大约只只 有有FDDFDD的一半，如果的一半，如果TDDTDD要发送和要发送和FDDFDD同样多的数据，就要增大同样多的数据，就要增大TDDTDD的发送功率；的发送功率； （2 2）TDDTDD系统上行受限，因此系统上行受限，因此TDDTDD基站的覆盖范围明显小于基站的覆盖范围明显小于FDDFDD基站；基站； （3 3）TDDTDD系统收发信道同频，无法进行干扰隔离，系统内和系统间存在干扰；系统收发信道同频，无法进行干扰隔离，系统内和系统间存在干扰； （4 4）为了避免与其他无线系统之间的干扰，）为了避免与其他无线系统之间的干扰，TDDTDD需要预

8、留较大的保护带，影响了整体需要预留较大的保护带，影响了整体频谱利用效率。频谱利用效率。LTE系统架构系统架构WCDMA/TD体系结构体系结构RNSRNCRNSRNCCore NetworkNode BNode BNode BNode BIuIuIurIubIubIubIubLTE系统架构系统架构WCDMA/TD网络架构网络架构LTE系统架构系统架构 SGi S4 S3 S1-MME PCRFS7 S6a HSSS10 UEGERAN UTRAN SGSN LTE-Uu ” E-UTRAN MMES11 S5 Serving Gateway PDN Gateway S1-U Operators

9、IP Services(e.g. IMS, PSS etc.)Rx+ LTE系统架构系统架构n MME(Mobility Management Entity)MME(Mobility Management Entity)功能功能 NASNAS信令以及安全性功能信令以及安全性功能 3GPP3GPP接入网络移动性导致的接入网络移动性导致的CNCN节点间信令节点间信令 空闲模式下空闲模式下UEUE跟踪和可达性跟踪和可达性 漫游漫游 鉴权鉴权 承载管理功能（包括专用承载的建立）承载管理功能（包括专用承载的建立）n Serving GWServing GW 支持支持UEUE的移动性切换用户面数据的功能的

10、移动性切换用户面数据的功能 E-UTRANE-UTRAN空闲模式下行分组数据缓存和寻呼支持空闲模式下行分组数据缓存和寻呼支持 在新的在新的LTELTE框架中，原先的框架中，原先的IuIu, , 将被新的接口将被新的接口S1S1替换。替换。IubIub和和IurIur将被将被X2X2 替换替换LTE系统架构系统架构n MMEMME功能功能 NASNAS信令以及安全性功能信令以及安全性功能 3GPP3GPP接入网络移动性导致的接入网络移动性导致的CNCN节点间信令节点间信令 空闲模式下空闲模式下UEUE跟踪和可达性跟踪和可达性 漫游漫游 鉴权鉴权 承载管理功能（包括专用承载的建立）承载管理功能（包

11、括专用承载的建立）n Serving GWServing GW 支持支持UEUE的移动性切换用户面数据的功能的移动性切换用户面数据的功能 E-UTRANE-UTRAN空闲模式下行分组数据缓存和寻呼支持空闲模式下行分组数据缓存和寻呼支持 在新的在新的LTELTE框架中，原先的框架中，原先的IuIu, , 将被新的接口将被新的接口S1S1替换。替换。IubIub和和IurIur将被将被X2X2 替换替换LTE系统架构系统架构n 在LTE系统架构中，RAN将演进成E-UTRAN, 且只有一个结点：eNodeB。 MME/S-GWMME/S-GWeNodeBeNodeBeNodeBS1EPCE-UTR

12、ANX2X2X2EPS(Evolved Packet System)LTE系统LTE系统架构系统架构n eNodeBeNodeB功能功能 eNodeBeNodeB具有现有具有现有3GPP R5/R6/R73GPP R5/R6/R7的的Node BNode B功能和大部分的功能和大部分的RNCRNC功能功能，包括物理层功能（，包括物理层功能（HARQHARQ等），等），MACMAC，RRCRRC，调度，无线接入控制，移，调度，无线接入控制，移动性管理等等。动性管理等等。RNCNode BeNodeBLTE系统LTE协议结构协议结构控制面协议结构控制面协议结构v RRC完成广播、寻呼、完成广播、寻

13、呼、RRC连接管理、连接管理、RB控制、移控制、移动性功能和动性功能和UE的测量报告和控制功能。的测量报告和控制功能。RLC和和MAC子层在用户面和控制面执行功能没有区别。子层在用户面和控制面执行功能没有区别。LTE协议结构协议结构用户面协议结构用户面协议结构v 用户面各协议体主要完成信头压缩、加密、调度、用户面各协议体主要完成信头压缩、加密、调度、ARQ和和HARQ等功能。等功能。LTE协议结构协议结构S1接口接口v S1接口定义为接口定义为E-UTRAN和和EPC之间的接口。之间的接口。v S1接口包括两部分：接口包括两部分： 控制面的S1-C接口。 用户面的S1-U接口。 S1-C接口定

14、义为eNB和MME功能之间的接口； S1-U定义为eNB和SAE网关之间的接口。 v EPCEPC和和eNBseNBs之间的关系是多到多，即之间的关系是多到多，即S1S1接口实现多个接口实现多个EPCEPC网元和多个网元和多个eNB eNB 网元之间接口功能。网元之间接口功能。LTE协议结构协议结构TEXTTEXTTEXTTEXTX2接口接口v X2接口定义为各个接口定义为各个eNB之间的之间的接口。接口。v X2接口包含接口包含X2-C和和X2-U两部两部分。分。v X2-C是各个是各个eNB之间控制面间之间控制面间接口，接口，X2-U是各个是各个eNB之间用之间用户面之间的接口。户面之间的

15、接口。v S1接口和接口和X2接口类似的地方是接口类似的地方是：S1-U和和X2-U使用同样的用户使用同样的用户面协议，以便于面协议，以便于eNB在数据前向在数据前向时，减少协议处理。时，减少协议处理。UE(User Equipment)行为行为1.移动用户的ISDN码(MSISDN): 此号码是指主叫呼叫数字移动网的用户所需要拨的号码 MSISDN=CC+NDC+SN; CC:国家码(中国为86) NDC:国内目的地码(139-130)，数字蜂窝移动业务接入号 SN=H1+H2+H3+*:用户号码.H1,H2,H3为识别码,表示用户归属的HLR; NDC+SN：在国内使用，CC+DNC+SN

16、：在国际上使用2.国际移动用户识别码(IMSI): 手机SIM卡的号码,SIM卡丢失要更换IMSI号码 IMSI=MCC(460)+MNC(00)+MSIN(H1H2H3*) MCC：国家移动代码 MNC：移动网号（联通为01） MSIN：移动台标识码，这里的H1H2H3和SN的H1H2H3不同术语术语UE行为行为术语术语3.临时移动用户识别码(TMSI): 为了对IMSI保密,VLR可给来访用户分配一个唯一的TMSI号码,它只在本地使用, 它为一4字节的BCD编码,由MSC自行分配. TMSI=TAC+FAC+SNR+SP； TAC：型号批准码（由欧洲型号中心分配） FAC；工厂分配码（工厂

17、编号） SNR：厂家指定给某台手机的序列号 SP：备用4.国际一个台识别码(IMEI): 用于唯一识别一个移动台的设备标记号码,即手机的设备号5.位置区识别(LAI): LAI=MCC(460)+MNC(00)+LAC(X1X2X3X4)LAC：地区编码6.全球小区识别(GCI): GCI=LAI+CI=MCC+MNC+LAC+CI;7.基站识别码(BSIC): 用于相邻国家的相邻基站,为6比特编码:BSIC=NCC(网络色码)+BCC(基站色码)UE行为行为网络启动流程网络启动流程. 3.BCCH:System Information1.System Information Update R

18、equestUENode BRNCCNNBAPNBAPRRCRRC. 4.BCCH:System InformationRRCRRC 5.BCCH:System InformationRRCRRC. 2.System Information Update ResponseNBAPNBAPUE行为行为UE开机流程开机流程UE行为行为主叫流程主叫流程(1)UE行为行为主叫流程主叫流程(2)UE行为行为被叫流程被叫流程UE行为行为主叫短信流程主叫短信流程UE行为行为被被叫短信流程叫短信流程UE行为行为位置更新流程位置更新流程UE行为行为软切换软切换软切换前软切换前软切换后软切换后无线链路同时增加与删

19、除CNSRNCRNCNodeBNodeBNodeBCNSRNCRNCNodeBNodeBNodeBUE行为行为7. Uplink SynchronisationRNSAPRNSAP1. Radio Link Setup RequestStart TX descriptionRNSAPRNSAP4. Radio Link SetupResponseNBAPNBAP2. Radio Link Setup RequestNBAPNBAP3. Radio Link Setup ResponseStart RX descriptionDecision to setupnew RL andrelease

20、old RLNBAP 10. Radio Link Deletion RequestNBAPNBAP11. Radio Link Release ResponseStop RX and TX12. ALCAP Iub Data Transport Bearer ReleaseRRCRRC9. DCCH : Active Set Update CompleteRRCRRC 8. DCCH: Active Set Update CommandRadio Link Addition & DeletionNBAPUENode BDrift RNSNode BServing RNSDrift RNCSe

21、rving RNCALCAP Iur Bearer Setup5. ALCAP Iub Data Transport Bearer SetupDCH-FPDCH-FPDCH-FPDCH-FP6. Downlink Synchronisation软切换流程软切换流程UE行为行为硬切换硬切换硬切换前硬切换前硬切换后硬切换后无线链路不能够同时保存无线链路不能够同时保存CNSRNCNodeBNodeBCNSRNCNodeBNodeBUE行为行为硬切换流程硬切换流程RNSAPRNSAP1. Radio Link Setup RequestUENode B SourceNode BTargetRNCSou

22、rceRNCTargetSRNCRRCRRC10. DCCH : Physical Channel Reconfiguration CompleteRRC7.DCCH : Physical Channel ReconfigurationRRC6. ALCAP Iur Data Transport Bearer Setup NBAPNBAP2. Radio Link Setup RequestNBAPNBAP3. Radio Link Setup ResponseNBAPNBAP12. Radio Link Deletion RequestNBAPNBAP13. Radio Link Delet

23、ion Response4. ALCAP ub Data Transport Bearer Setup14. ALCAP Iub Data Transport Bearer ReleaseRNSAPRNSAP15. Radio Link Deletion Response16. ALCAP Iur Data Transport Bearer ReleaseRNSAP5. RL Setup Response RNSAPRNSAP11. Radio Link Deletion RequestRNSAPNBAPNBAP8. Radio Link Failure IndicationRNSAPRNSA

24、P9. Radio Link Failure Indication专业术语专业术语GSM：是Global System for Mobile Communications的缩写,意为全球移动通信系统,是世界上主要的蜂窝系统之一。GPRS： 通用分组无线服务技术（General Packet Radio Service)的简称，它是GSM移动电话用户可用的一种移动数据业务。EDGE：是英文Enhanced Data Rate for GSM Evolution 的缩写，即增强型数据速率GSM演进技术。WCDMA ：是英文Wideband Code Division Multiple Access(宽带码分多址)的英文简称,是一种第三代无线通讯技术。HSDPA：（High Speed Downlink Packet Access)高速下行分组接入，是一种移动通信协议，亦称为3.5G(3G)。HSUPA ：(high speed uplink packet access)高速上行链路分组接入。HSUPA通过采用多码传输、HARQ、基于Node B的快速调度等关键技术，使得单小区最大上行数据吞吐率达到5.76Mbit/s，大大增强了WCDMA上行链路的数据业务承载能力和频谱利用率。HSPA+：的英文全称为 High-Speed Packet Access+，增强型高速分组接入技术