典型网络通信系统解析课件

1、网络通信原理（四）2013级 研究生课程八月 221SCUT DT&P Labs Copyright网络通信原理（四）2013级 研究生课程第1页，共73页。4.典型网络通信系统1 八月 222SCUT DT&P Labs Copyright第2页，共73页。4.1 公用交换电话网(PSTN)八月 223SCUT DT&P Labs Copyright第3页，共73页。 公用交换电话网公用交换电话网（PSTN：Public Switched Telephone Network） 特指传统的有线公用交换电话网。 PSTN的典型结构 我国定义了五个等级的PSTN网络结构： 第一、二、三和四级均为长

2、途交换中心； 第五级为由端局组成的本地交换中心； 电话机就是网络的终端设备，端局为网络的接入节点； 第一级交换中心作为网络的核心节点构成了网络的骨干部分； 第二、三和四级的中继(交换节点)和端局节点间则以树形的结构逐级汇聚接入到主干网上。 八月 224SCUT DT&P Labs Copyright第4页，共73页。八月 225SCUT DT&P Labs Copyright 公用交换电话网(续) 五级PSTN的典型结构 节点间也根据区域之间的业务量大小，建立同层之间的直通链路或者不同层之间的非对称链路。第5页，共73页。八月 226SCUT DT&P Labs Copyright 公用交换电

3、话网(续) 简化的PSTN的二级结构 在省内和省际的两级网络平面上分别构成网状的结构，可使得长途话务的转接次数大大减少； 在两省和省内网络平面的节点间，可以设置直达路由，以进一步提高系统的传输效率。第6页，共73页。八月 227SCUT DT&P Labs Copyright 公用交换电话网(续) PSTN话音与信令的路由选择策略 路由选择的一般原则是： 首先选择可直达的路由； 当直达路由不可用时，选择优先级别最高的第一迂回路由； 当第一迂回路由也不可用时，再选择优先级 别次高的第二迂回路由； 以此类推，直到确定合适的路由为止。 示例：端局A1与A2之间直达路由为A1A2；第一迂回路由为A1B

4、2A2；第二迂回路由为A1B1B2A2；第三迂回路由则为A1B1C1B2A2。第7页，共73页。八月 228SCUT DT&P Labs Copyright 公用交换电话网(续) PSTN的接入网 PSTN的接入网通常是指用户电话机到端局的网络部分； PSTN的接入网基本上是由双绞线铜缆组成的； 在300到3400Hz频谱段，信号的衰减最小，非常适合信号能量主要集中在这一频段的语言信号； 普通电话机信号通过双绞线到达端局的传输距离可达3到5公里； 当利用PSTN网络传输数据，在接入网传输阶段，应加入调制解调器(Modem)， 使载波信号工作在300到3400Hz频谱； 通过Modem，利用多进

5、制的载波调制方式来传输数据，接入网的传输速率可达到几十Kbps。第8页，共73页。八月 229SCUT DT&P Labs Copyright 公用交换电话网(续) PSTN的信号方式与帧结构 第9页，共73页。八月 2210SCUT DT&P Labs Copyright 公用交换电话网(续) PSTN典型的呼叫过程 第10页，共73页。4.2 移动通信网络八月 2211SCUT DT&P Labs Copyright第11页，共73页。八月 2212SCUT DT&P Labs Copyright 移动通信网络 本课程中的移动通信网络均是指商用的蜂窝移动通信网络。 移动通信网络的基本结构

6、接入网：基站/移动终端 核心网：网络交换设备、控制管理设备第12页，共73页。八月 2213SCUT DT&P Labs Copyright 移动通信网络(续) 移动通信网络的蜂窝结构 蜂窝结构源于在平面划分的小区形状一般抽象为六角形，多个六角形在组合则构成蜂窝的形态。 六角形是可实现无缝拼接的多边形中，用圆形区分时，不同区域交叠面积最小一种多边形。 在一个小区内，还可进一步划分若干扇区，每个扇区使用不同的频率以提高小区的用户容量。第13页，共73页。八月 2214SCUT DT&P Labs Copyright 移动通信网络(续) 移动通信网络的四个重要的发展阶段： 第一代（1G）是模拟的通

7、信系统，主要采用频分多址(FDMA)技术； 第二代之后的移动通信系统都是数字通信系统。第二代（2G）移动通信系统采用时分多址（TDMA）或码分多址（CDMA）技术； 第三代（3G）移动通信系统主要基于CDMA技术； 第三代之后的演进技术（LTE）和第四代（4G）移动通信系统采用的是正交频分复用/正交频分多址(OFDM/OFDMA)技术。 移动通信系统的最大特点：支持漫游和移动环境下的通信；第14页，共73页。八月 2215SCUT DT&P Labs Copyright 移动通信网络(续) 第二代（2G）移动通信系统 2G移动通信网也称为公共陆地移动通信网（PLMN：Public Land M

8、obile Network）。 2G系统以电路交换的语音业务为主；也支持通用分组无线业务（GPRS：General packet Radio Service）； 2G系统数据业务的速率可达14.4Kbps，在改进完善的过程中也还在不断提高数据传输速率； 2G系统的主要标准有欧洲采用时分多址（TDMA）方式的GSM(Global System for Mobile Communication)系统；美国采用码分多址(CDMA)方式的IS-95系统。第15页，共73页。八月 2216SCUT DT&P Labs Copyright 2G移动通信系统(续) 2G移动通信系统的基本组成 基站子系统 (

9、BSS：Base Station System)：接入控制； 网络子系统 (NSS：Network Sub-System)：移动管理； 移动终端 (MS：Mobile Station) 包括了接入网、回程网和核心网三大部分。第16页，共73页。八月 2217SCUT DT&P Labs Copyright 2G移动通信系统(续) 2G移动通信网络的构成 接入网(Access Networks)：基站子系统 (BSS)与移动终端(MS)间的网络； 回程网(Backhual Networks)：基站子系统(BSS)与网络子系统(NSS)间的网络； 核心网(Core Networks)：基站子系统(

10、NSS)与交换设备等构成的网络。第17页，共73页。八月 2218SCUT DT&P Labs Copyright 2G移动通信系统(续) BSS的基本组成：基站收发台(BTS：Base Transceiver Station) 、基站控制器(BSC：Base Station System) ； BTS的功能：覆盖小区中的一个扇区；由天线、无线发射机、接收机和有关的接口电路组成； BSC的功能：小区内无线信道的管理，完成一个呼叫过程中无线信道的建立、维护和拆除的过程；控制MS在扇区间移动时的切换。第18页，共73页。八月 2219SCUT DT&P Labs Copyright 2G移动通信系

11、统(续) NSS(网络子系统)的基本组成： 移动业务交换中心 (MSC：Mobile Service Switching Center) ； 归属位置寄存器 (HLR：Home Location Register) ； 访问位置寄存器 (VLR：Visitor Location Register) ； 设备标识寄存器 (EIR：Equipment Identity Register)； 鉴权中心 (AC：Authentication Center) 。 HLR：存储本地MS的各种信息：内用户号码、移动设备号码；MS当前的漫游位置信息和业务信息等； VLR：记录MS漫游到当前所在小区时的各种信息

12、，知会HLR当前MS所在的位置，与HLR共同完成MS身份认证，为MS提供临时移动用户识别码等。第19页，共73页。八月 2220SCUT DT&P Labs Copyright 2G移动通信系统(续) 操作维护中心 (OMC：Operation and Maintenance Center) OMC功能：对设备进行监控，维护系统正常工作。 接口标准及定义 Um接口：空中接口； A接口：BSC与MSC之间的接口； B接口：MSC与VLR间的接口标准； 等等。 标准接口用于规范不同厂商间的设备/模块具有互换性。第20页，共73页。八月 2221SCUT DT&P Labs Copyright 2G

13、移动通信系统(续) 移动通信系统的基本工作过程 (1)导频信息广播 ：BSS通过接入网系统中专门的无线控制信道定期地发布下行的广播和公用控制信息，MS可根据导频信息判断网络的存在、进行频率校正和同步等； (2)MS位置登记 ：移动通信系统通常会要求处于工作状态的MS利用上行控制信道周期性地进行登记操作； 登记信息被回传的到HLR/AC中进行身份认证，认证的结果返回到接入小区NSS中的VLR，由此系统可判断该MS的合法性； 无论MS漫游的到什么地方，HLR和所在小区的VLR中都保存了MS所在小区的位置和其身份信息。第21页，共73页。八月 2222SCUT DT&P Labs Copyright

14、 2G移动通信系统(续) MS的位置更新登记过程 (图中的P-VLR为当前VLR的上一个VLR) 第22页，共73页。八月 2223SCUT DT&P Labs Copyright 2G移动通信系统(续) (3) 主叫MS的接续过程 鉴权：用于判断MS的合法身份； 置密：用于设定通信过程的加密方式。 VLR会为合法主叫MS重新分配一个临时移动用户识别码给MS； 临时移动用户识别码可避免在MS在通信过程中被截获其身份信息。 第23页，共73页。八月 2224SCUT DT&P Labs Copyright 2G移动通信系统(续) (4)被叫MS的 接续过程 第24页，共73页。八月 2225SC

15、UT DT&P Labs Copyright 2G移动通信系统(续) (5)越区切换过程： MS在通信过程中会不断地测试服务基站（BTS/BSS）和周围基站的信号强弱，并将结果上报服务基站； 基站根据测量结果，以及周围基站的综合工作情况，做出是否进行切换的判断。 a、同一BSC控制下的不同扇区(BTS)之间的切换； b、同一NSS控制下的不同小区(BSC)之间的切换。第25页，共73页。八月 2226SCUT DT&P Labs Copyright 2G移动通信系统(续) (5)越区切换过程： c、不同MSC/VTR（NSS）控制下的不同小区（BSC）之间的切换。第26页，共73页。八月 22

16、27SCUT DT&P Labs Copyright 移动通信网络(续) 第三代（3G）移动通信系统 3G基本特点：则是业务的综合化和宽带化，交换方式则向分组化的方向转变； 主要技术指标： 服务速率在室内理想环境至少为2Mbps； 室外步行条件至少为384Kbps； 车载运动环境至少为144Kbps。 传输速率可上下行不对称配置和按需分配。 3G系统工作原理：如接入网络的过程、漫游管理与越区切换控制等基本原理都与2G类似。第27页，共73页。八月 2228SCUT DT&P Labs Copyright 3G移动通信系统(续) 国际电联（ITU-T）将3G系统命名为IMT-2000 (Inte

17、rnational Mobile Communications-2000); 3G的主要国际标准： 欧洲提出的WCDMA； 美国提出的cdma2000； 中国提出的TD-SCDMA。 上下行工作方式： WCDMA和cdma2000采用频分双工； TD-SCDMA采用时分双工。 时分双工方式频率配置、上下行不对称配置简单，但对系统的同步要求较高。第28页，共73页。八月 2229SCUT DT&P Labs Copyright 3G移动通信系统(续) 3G接入网系统结构 3G接入网统称为通用移动通信系统陆地无线接入网(UTRAN) UTRAN：UMTS Terrestrial Radio Acc

18、ess Network UMTS：Universal Mobile Telecommunication System第29页，共73页。八月 2230SCUT DT&P Labs Copyright 3G移动通信系统(续) 3G接入网基本组成： (1)基站Node B：Node B负责无线信号的收发，同时也参与无线资源的管理； (2)无线网络控制器 (RNC：Radio Network Controller)：管理某一区域内的若干Node B； 3G核心网功能模块： (1)归属位置寄存器 (HLR)； (2)访问位置寄存器 (VLR)； (3)移动交换中心 (MSC)： 管理传统的电路交换 (

19、CS：Circuit Switching)业务； (4)服务型GPRS支撑节点(SGSN：Serving GPRS Support Node)管理分组交换(PS：Packet Switching)业务。第30页，共73页。八月 2231SCUT DT&P Labs Copyright 3G移动通信系统(续) 接入网（UTRAN）的主要功能： (1)提供MS的接入控制、网络同步、广播和多播、资源调度管理和切换控制等； (2)提供移动业务服务，如传输用户数据和有关信令、信息加解密、服务RNS重定位和用户定位等。 UTRAN的功能主要由UTRAN通用协议来规范 UTRAN通用协议模型第31页，共73

20、页。八月 2232SCUT DT&P Labs Copyright 3G移动通信系统(续) UTRAN通用协议模型水平面划分 (1)无线网络层：主要为UTRAN中RNS与MS间的无线接口及相关协议提供支撑服务； (2)传输网络层：主要为RNS与外部模块间各类有线接口，以及RNS内RNC与Node B间接口(Iub)提供适配服务。 UTRAN通用协议模型垂直面划分 (1)控制平面的应用协议提供有关空口控制的信令承载； (2) 用户平面则提供用户数据的传输服务。 传输网络层内传输网络控制平面 为信令或数据业务的传输在有线信道接口间提供逻辑信道的构建与维护等控制服务。第32页，共73页。八月 223

21、3SCUT DT&P Labs Copyright 3G移动通信系统(续) UTRAN同时提供电路交换与分组交换服务 (1) Iu-CS接口：Iu-CS接口提供RNS与CN之间的电路交换连接的功能； Iu-CS接口逻辑功能图第33页，共73页。八月 2234SCUT DT&P Labs Copyright 3G移动通信系统(续) Iu-CS接口逻辑功能： (1)控制平面采用7号信令系统中无线接入网应用部分的信令信息方式。 a、在控制平面传输网络层上可以以面向连接的方式承载控制信息，相应的的功能模块： 信令连接控制部分(SCCP)； 消息传输部分(MTP3-B) ； 网间接口信令ATM适配层(S

22、AAL-NNI) 。 ATM适配层组成：业务协调功能(SSCF) 、特定业务面向连接协议(SSCOP) 和ATM适配层5 (AAL5) 第34页，共73页。八月 2235SCUT DT&P Labs Copyright 3G移动通信系统(续) b、在控制平面传输网络层上也可以引入IP传输方式承载控制信息，相应的功能模块： 信令连接控制部分(SCCP)； 消息传输部分3-用户适配层(M3UA)； 简单控制传输协议(SCTP)； IP协议。 (2)在用户平面上可以采用ATM的适配层2的服务，也可以采用基于UDP/IP的RTP/RTCP实时业务传输服务。 第35页，共73页。八月 2236SCUT

23、DT&P Labs Copyright 3G移动通信系统(续) Iu-PS接口逻辑功能： Iu-PS接口提供RNS与CN之间的分组交换连接的功能，同样采用了控制与业务承载分离的方式。Iu-PS接口逻辑功能图第36页，共73页。八月 2237SCUT DT&P Labs Copyright 3G移动通信系统(续) Iu-PS接口逻辑功能： Iu-PS接口是通过GTP隧道来实现控制信令和业务数据的承载。 (1) 对信令信息，构建GTP隧道所需参数 需要隧道标识 源地址和目的地址 上述信息已经包含在RANAP无线接入承载分配的有关消息中。 (2) 对业务数据，用户平面自身有构建GTP隧道的机制。 因

24、此，传输网络层上传输网络控制平面的功能在Iu-PS接口中被省略。第37页，共73页。八月 2238SCUT DT&P Labs Copyright 3G移动通信系统(续) 无线网络应用部分(RANAP)的基本功能 RANAP作为Iu的信令协议，定义了无线网络层的各种控制信息: a. 重定位：在不中断用户数据流的情况下，将MS从一个当前服务的RNS重新定位到另外一个RNS，实现RNS之间的硬切换； b. 无线接入承载管理：包括无线承载的建立、业务排队管理、承载的属性修改和承载的清除等； c. Iu接口释放：释放某个MS在控制和用户平面上的所有资源； d. 报告错误：报告未成功传输到达MS的数据，

25、据此可做其他的操作，如修改计费记录等； e. 公共ID管理：实现MS永久标识符在UTRAN与CN之间的交互； f. 寻呼：CN通过该功能寻呼某个特定的处于空闲状态的MS；第38页，共73页。八月 2239SCUT DT&P Labs Copyright 3G移动通信系统(续) 无线网络应用部分(RANAP)的基本功能(续) g. MS-CN信令传输：提供MS与CN之间透明的信令传输，此时UTRAN不对信令做任何的解释； h.安全模式控制：确定是否要对信令和用户数据进行加密和整体校验； i.过载控制：控制Iu接口上的负荷，避免过载； j.位置报告：向CN报告MS实际的位置信息； k. 复位：在I

26、u接口上出现错误时进行重启的控制。第39页，共73页。八月 2240SCUT DT&P Labs Copyright 3G移动通信系统(续) 3G空中接口：空中接口是指MS与无线接入网部份的接口； 空中接口包括了无线接口协议和物理层无线传输技术； 3G的三种不同的制式其区别主要在其物理层无线传输技术上，而无线接口协议部份则非常类似。第40页，共73页。八月 2241SCUT DT&P Labs Copyright 3G移动通信系统(续) 3G空中接口协议结构第41页，共73页。八月 2242SCUT DT&P Labs Copyright 3G移动通信系统(续) 3G空中接口协议结构 （1）L

27、1是系统的物理层：视不同制式，物理层传输技术可以是TD-SCDMA，或WCDMA，或cdma2000； (2) L2是系统的数据链路层：主要包括媒体访问控制(MAC)子层和无线链路控制(RLC)子层。还可包括： 分组数据汇聚协议(PDCP) 子层 广播/多播控制(BMC)子层。 (3) L3是系统的网络层：通过RRC功能模块，提供空中接口的资源管理： L2中各个子层或实体的参数配置； MS与UTRAN间控制信令的交互。第42页，共73页。八月 2243SCUT DT&P Labs Copyright 3G移动通信系统(续) L2 MAC子层的基本功能： 物理层无线资源的分配和调整，资源的分配和

28、数据传输通过逻辑信道到传输信道的映射来实现； 数据传输和提供测量报告； 从控制平面和用户平面下传的各种控制信号和各类业务通过不同的逻辑信道到达MAC子层。第43页，共73页。八月 2244SCUT DT&P Labs Copyright 3G移动通信系统(续) 逻辑信道、传输信道和物理信道间的映射关系第44页，共73页。八月 2245SCUT DT&P Labs Copyright 3G移动通信系统(续) 逻辑信道的分类 (1) 控制信道 下行广播控制信息信道(BCCH) ； 下行寻呼信息信道(PCCH) 双向的公共控制信道(CCCH)； 专用的双向控制信道(DCCH) 双向的传输控制信道(S

29、HCCH)等。 (2) 业务信道 给全部或部分用户发送信息的点对多点信道 (CTCH)； 专门针对一个用户的点对点专用业务信道(DTCH)等。第45页，共73页。八月 2246SCUT DT&P Labs Copyright 3G移动通信系统(续) 传输信道的分类 (1)公共信道广播信道（BCH） ；寻呼信道（PCH）前向接入信道（FACH)；随机接入信道（RACH） 双向下行共享信道（DSCH）等。 (2)专用信道 专用信道则通常是分配给具体用户的，用于传输用户的业务数据和有关的控制信息。第46页，共73页。八月 2247SCUT DT&P Labs Copyright 3G移动通信系统(续

30、) 物理信道的分类 (1)主公共控制物理信道（PCCPCH） (2)辅助公共控制物理信道（SCCPCH） (3)专用物理信道（DPCH） (4)物理下行共享信道（PDSCH） (5)物理上行共享信道（PUSCH） (6)物理随机接入信道（PRACH）等。 物理信道具体是由频率、时隙、信道码和无线帧等参数来定义。第47页，共73页。八月 2248SCUT DT&P Labs Copyright 3G移动通信系统(续) L2 RLC子层的基本功能(参见P41图) 每个特定的RLC实体为上层的相应的某种控制信令或用户业务提供承载； 承载是指可根据具体传输业务的要求，提供数据的分段与重组、收发缓冲、确

31、认与重传控制等功能； RLC子层操作的三种模式 (1)透明模式：对高层数据不添加任何的协议开销，仅做必要的分段操作； (2)非确认模式：在高层数据上添加某些控制协议的开销形成新的协议数据单元（PUD），使其具备检错和顺序控制等功能； (3)确认模式：同样通过高层数据上添加某些控制协议的开销形成新的PDU，除具备检错和顺序控制等功能外，还包括确认与出错时的重传控制等。第48页，共73页。八月 2249SCUT DT&P Labs Copyright 3G移动通信系统(续) L2 PDCP子层的基本功能(参见P41图) PDCP子层作为用户平面上的分组数据汇聚协议功能实体，可提供RLC子层之外的一

32、些特殊的数据分组处理功能； 特殊的数据分组处理功能示例： 数字分组头的压缩功能，以提高空口的效率； 无损服务RNC（SRNC）的重定位，将下一个MS待收的PDCP业务数据单元（SDU）从原来服务的RNC传输到新切换的RNC。 第49页，共73页。八月 2250SCUT DT&P Labs Copyright 3G移动通信系统(续) L2 BMC子层的基本功能(参见P41图) BMC子层也是一个用户平面上的业务子层，提供小区内向MS单向广播的服务，包括：小区广播消息的存储、调度和发送等。第50页，共73页。八月 2251SCUT DT&P Labs Copyright 3G移动通信系统(续) L

33、3层及无线资源控制协议(RRC)功能实体(参见P41图) L3层主要完成控制平面上RRC的功能； RRC是UTRAN(通用移动通信系统陆地无线接入网)中高层协议的核心部分，包括了MS与UTRAN之间交互的各种控制信令。 RRC在主要功能包括： （a）广播与接入网相关的信息； （b）建立、维持和释放MS与UTRAN之间的RRC连接； （c）分配、维持和释放MS与UTRAN之间的资源和相应的承载； （d）寻呼； （e）控制MS的初始小区选择和移动切换功能； （f）控制各种业务所需的服务质量； （g）控制MS进行各种测量； （h）外环功率控制。 （i）安全模式控制和消息的完整性保护； （j）定时控制

34、；等等。第51页，共73页。八月 2252SCUT DT&P Labs Copyright 3G移动通信系统(续) RRC的功能示例：分配MS与UTRAN之间的无线资源和建立相应的承载。 RRC连接与DCH建立过程第52页，共73页。八月 2253SCUT DT&P Labs Copyright 移动通信网络(续) 第四代/长期演进(3G/LTE)移动通信系统 促进移动通信系统不断演进和向4G发展的基本因素： (1)需求：互联网与移动通信系统的结合使人们期待可随时随地、象以普通有线接入那样的下载速度使用互联网的服务； (2)技术进步：高频谱效率的多路正交频分复用(OFDM)的“并行”高频谱效率

35、的传输系统的实现方法取得突破并开始广泛应用； (3)竞争：无线城域网(WMAN/802.16)和无线局域网(WMAN/802.11)的推广应用迫使传统移动通信设备和运营商提出应对措施。 移动通信系统的行业标准化组织3GPP把3G之后移动通信技术的继续发展描述为长期演进（LTE：Long Term Evolution）过程。第53页，共73页。八月 2254SCUT DT&P Labs Copyright 4G/LTE移动通信系统(续) LTE系统的主要类型(ITU的4G的候选标准)： (1) 时分双工LTE(中国)； (2) 频分双工LTE (欧洲)； (3) IEEE802.16m (美国)

36、； LTE是一种完全在分组域(IP)工作的系统。 LTE系统的基本技术指标： 20MHz带宽、终端具有2根接收天线和1根发射天线的应用环境, 下行22 MIMO和上行12 SIMO时的峰值传输速率分别为100M/50Mbps，相应的频率效率分别为5bit/s/Hz和2.5bit/s/Hz。第54页，共73页。八月 2255SCUT DT&P Labs Copyright 4G/LTE移动通信系统(续) 4G/LTE网络系统结构 扁平化：原3G网元RNC功能放进eNodeB，使系统的结构更加简单； 分组化：接入网与核心网间已经没有电路域的链路，移动通信网络由此过渡到单一的分组交换系统。第55页，

37、共73页。八月 2256SCUT DT&P Labs Copyright 4G/LTE移动通信系统(续) 接入网功能由E-UTRAN (Evolved- UTRAN)实现； 接入网与核心网的交互功能由EPC(Evolved Packet Core)实现。 E-UTRAN的主要功能： （a）无线资源管理：空口上的无线接入与承载控制，移动性管理； （b）IP报头压缩； （c）安全认证及数据加密； （d）eNode B与EPC间的信令与数据承载控制。 EPC的主要功能： （a） UE和E-UTRAN间的系统控制； （b）信令和数据的承载。第56页，共73页。八月 2257SCUT DT&P Labs

38、 Copyright 4G/LTE移动通信系统(续) E-UTRAN与EPC间功能划分 第57页，共73页。八月 2258SCUT DT&P Labs Copyright 4G/LTE移动通信系统(续) EPC中移动管理实体(MME)是主要功能： （a）非接入层（NAS：Non-Access Stratum）信令的加密与完整性保护，信令处理； （b）UE的鉴权与接入层安全控制； （c）跟踪区列表，（接入/空闲状态）移动性管理，核心网节点间的信令控制； （d）LTE系统与2G或3G系统间切换时的服务型GPRS支撑节点（SGSN）选择与控制。 NAS信令通常是指核心网与用户间除接入控制之外的信令，

39、如数据包传输的承载管理、空闲UE的管理与寻呼、安全控制等。 第58页，共73页。八月 2259SCUT DT&P Labs Copyright 4G/LTE移动通信系统(续) EPC中服务网关（S-GW）的作用：（a）分组数据的路由与转发；（b）UE移动时的用户平面切换控制；（c）合法监听；（d）用户计费、运营商间计费的数据统计等。 分组数字网关P-GW的主要作用：（a）用户IP地址的分配和服务质量（QoS）保证；（b）按照策略控制与计费规则进行流量的计费。第59页，共73页。八月 2260SCUT DT&P Labs Copyright 4G/LTE移动通信系统(续) E-UTRAN协议架构

40、 协议架构中包含了控制平面和用户平面； (1)控制平面层次结构第60页，共73页。八月 2261SCUT DT&P Labs Copyright 4G/LTE移动通信系统(续) E-UTRAN协议架构 (2)用户平面层次结构第61页，共73页。八月 2262SCUT DT&P Labs Copyright 4G/LTE移动通信系统(续) E-UTRAN协议架构 控制平面和用户平面层次结构中RRC、PDCF、RLC和GTP-U等模块的功能与3G系统中相应模块的功能基本相同。 用户平面层次结构两个IP的不同作用： (1)应用层下的IP是用户传输业务用的IP； (2)GTP-U下的UDP/IP则是构

41、建承载用户业务数据隧道使用的IP，用户的IP报文通过该隧道建立EPC与核心网络中交换机或路由器的连接通道。第62页，共73页。八月 2263SCUT DT&P Labs Copyright 4G/LTE移动通信系统(续) E-UTRAN协议架构中的重要接口 S1接口与X2接口第63页，共73页。八月 2264SCUT DT&P Labs Copyright 4G/LTE移动通信系统(续) E-UTRAN协议架构中的重要接口 S1接口：连接eNode B与核心网EPC的接口； 两类S1接口： (1) S1-MME：用于控制平面，负责eNode B与MME之间接入层信及非接入层信令的承载；采用流控

42、制传输协议（SCTP）和IP协议进行传输； 采用SCTP可TCP一样可保证流的可靠传输，在SCTP的每个流中可以同时实现多个单独连接的信令流的多路复用。 (2) S1-U：用于用户平面，该接口继承了3GPP定义的2G/3G 网络系统中分组域采用的GTP/UDP协议栈，与原有3G的核心网系统保持较好的一致性，以支持3GPP内部的移动性。第64页，共73页。八月 2265SCUT DT&P Labs Copyright 4G/LTE移动通信系统(续) E-UTRAN协议架构中的重要接口 X2接口：用于E-UTRAN系统内eNode B之间的互连； X2接口在无线网络层用X2-AP替代了S1接口中的

43、S1-AP，控制平面的和用户平面的协议栈与S1接口的相同。 X2接口在E-UTRAN系统的功能原则上也可以由S1完成，引入了X2可使得UE移动时传输业务在eNode B之间的切换将更加直接和便捷。第65页，共73页。八月 2266SCUT DT&P Labs Copyright 4G/LTE移动通信系统(续) 4G/LTE无线接口协议及其基本功能 4G/LTE无线接口协议与3G的基本相同，例如PDCP、RLC与MAC层的模块完成与3G系统中相应的模块类似的功能； 4G/LTE整合和新定义的信道包括： 逻辑信道中的多播控制信道（MCCH）用于支持多媒体多播广播业务（MBMS）传输、多播业务信道（MTCH）用于承载多媒体的多播广播业务； 传输信道中的下行共享信道（DL-SCH）和上行共享信道（UL-SCH）分别用于承载下行或上行的用户数据或控制消息； 传输信道与物理信道的映射关系： MCHPMCH，RACHPRACH，UL-SCHPUSCH；等等。第66页，共73页。八月 2267SCUT DT&P Labs Copyri