LTE-网络架构及UE行为课件

LTE网络架构及UE行为1目录LTE概述1LTE系统2LTE协议结构3UE行为介绍42023/7/252LTE概述背景介绍LTE(LongTermEvolution,长期演进)项目是3G的演进，LTE并非人们普遍误解的4G技术，而是3G与4G技术之间的一个过渡，是3.9G的全球标准。在20MHz频谱带宽下能够提供下行100Mbit/s与上行50Mbit/s的峰值速率。无线通讯从2G、3G到3.9G发展过程，是从移动的语音业务到高速业务发展的过程。目前可提供应用的是3.5G，以WCDMA系统来说，可以提供R9商用版本和R10试验系统。LTE概述2023/7/253LTE概述FDDTDD介绍频分双工(FDD)和时分双工(TDD)是两种不同的双工方式。如图1所示，FDD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。FDD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。FDD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。

TDD用时间来分离接收和发送信道。在TDD方式的移动通信系统中,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,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。2023/7/254LTE概述FDDTDD优缺点TDD双工方式的工作特点使TDD具有如下优势：

（1）能够灵活配置频率，使用FDD系统不易使用的零散频段；（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业务；（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，降低了设备成本；（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，降低了设备的复杂度；（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RAKE技术、联合传输(JT)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。

TDD双工方式相较于FDD，也存在明显的不足:

（1）由于TDD方式的时间资源分别分给了上行和下行，因此TDD方式的发射时间大约只有FDD的一半，如果TDD要发送和FDD同样多的数据，就要增大TDD的发送功率；（2）TDD系统上行受限，因此TDD基站的覆盖范围明显小于FDD基站；（3）TDD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）为了避免与其他无线系统之间的干扰，TDD需要预留较大的保护带，影响了整体频谱利用效率。2023/7/255LTE系统架构WCDMA/TD体系结构RNSRNCRNSRNCCoreNetworkNodeBNodeBNodeBNodeBIuIuIurIubIubIubIub2023/7/256LTE系统架构WCDMA/TD网络架构2023/7/257LTE系统架构

SGi

S4

S3

S1-MME

PCRFS7

S6a

HSSS10

UEGERAN

UTRAN

SGSN

LTE-Uu

”

E-UTRAN

MMES11

S5

ServingGateway

PDN

Gateway

S1-U

Operator'sIPServices(e.g.IMS,PSSetc.)Rx+

2023/7/258LTE系统架构

MME(MobilityManagementEntity)功能

NAS信令以及安全性功能

3GPP接入网络移动性导致的CN节点间信令空闲模式下UE跟踪和可达性漫游鉴权承载管理功能（包括专用承载的建立）

ServingGW

支持UE的移动性切换用户面数据的功能

E-UTRAN空闲模式下行分组数据缓存和寻呼支持

在新的LTE框架中，原先的Iu,将被新的接口S1替换。Iub和Iur将被X2

替换2023/7/259LTE系统架构

MME功能

NAS信令以及安全性功能

3GPP接入网络移动性导致的CN节点间信令空闲模式下UE跟踪和可达性漫游鉴权承载管理功能（包括专用承载的建立）

ServingGW

支持UE的移动性切换用户面数据的功能

E-UTRAN空闲模式下行分组数据缓存和寻呼支持

在新的LTE框架中，原先的Iu,将被新的接口S1替换。Iub和Iur将被X2

替换2023/7/2510LTE系统架构在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-UTRANX2X2X2EPS(EvolvedPacketSystem)LTE系统2023/7/2511LTE系统架构

eNodeB功能

eNodeB具有现有3GPPR5/R6/R7的NodeB功能和大部分的RNC功能，包括物理层功能（HARQ等），MAC，RRC，调度，无线接入控制，移动性管理等等。RNCNodeBeNodeBLTE系统2023/7/2512LTE协议结构控制面协议结构RRC完成广播、寻呼、RRC连接管理、RB控制、移动性功能和UE的测量报告和控制功能。RLC和MAC子层在用户面和控制面执行功能没有区别。2023/7/2513LTE协议结构用户面协议结构用户面各协议体主要完成信头压缩、加密、调度、ARQ和HARQ等功能。2023/7/2514LTE协议结构S1接口S1接口定义为E-UTRAN和EPC之间的接口。S1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。EPC和eNBs之间的关系是多到多，即S1接口实现多个EPC网元和多个eNB网元之间接口功能。2023/7/2515LTE协议结构TEXTTEXTTEXTTEXTX2接口X2接口定义为各个eNB之间的接口。X2接口包含X2-C和X2-U两部分。X2-C是各个eNB之间控制面间接口，X2-U是各个eNB之间用户面之间的接口。S1接口和X2接口类似的地方是：S1-U和X2-U使用同样的用户面协议，以便于eNB在数据前向时，减少协议处理。2023/7/2516UE(UserEquipment)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：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2023/7/2517UE行为术语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)2023/7/2518UE行为网络启动流程.3.BCCH:SystemInformation1.SystemInformationUpdateRequestUENodeBRNCCNNBAPNBAPRRCRRC.4.BCCH:SystemInformationRRCRRC5.BCCH:SystemInformationRRCRRC.2.SystemInformationUpdateResponseNBAPNBAP2023/7/2519UE行为UE开机流程2023/7/2520UE行为主叫流程(1)2023/7/2521UE行为主叫流程(2)2023/7/2522UE行为被叫流程2023/7/2523UE行为主叫短信流程2023/7/2524UE行为被叫短信流程2023/7/2525UE行为位置更新流程2023/7/2526UE行为软切换软切换前软切换后无线链路同时增加与删除CNSRNCRNCNodeBNodeBNodeBCNSRNCRNCNodeBNodeBNodeB2023/7/2527UE行为7.UplinkSynchronisationRNSAPRNSAP1.RadioLinkSetupRequestStartTXdescriptionRNSAPRNSAP4.RadioLinkSetupResponseNBAPNBAP2.RadioLinkSetupRequestNBAPNBAP3.RadioLinkSetupResponseStartRXdescriptionDecisiontosetupnewRLandreleaseoldRLNBAP10.RadioLinkDeletionRequestNBAPNBAP11.RadioLinkReleaseResponseStopRXandTX12.ALCAPIubDataTransportBearerReleaseRRCRRC9.DCCH:ActiveSetUpdateCompleteRRCRRC8.DCCH:ActiveSetUpdateCommand[RadioLinkAddition&Deletion]NBAPUENodeBDriftRNSNodeBServingRNSDriftRNCServingRNCALCAPIurBearerSetup5.ALCAPIubDataTransportBearerSetupDCH-FPDCH-FPDCH-FPDCH-FP6.DownlinkSynchronisation软切换流程2023/7/2528UE行为硬切换硬切换前硬切换后无线链路不能够同时保存CNSRNCNodeBNodeBCNSRNCNodeBNodeB2023/7/2529UE行为硬切换流程RNSAPRNSAP1.RadioLinkSetupRequestUENodeBSourceNodeBTargetRNCSourceRNCTargetSRNCRRCRRC10.DCCH:PhysicalChannelReconfigurationCompleteRRC7.DCCH:PhysicalChannelReconfigurationRRC6.ALCAPIurDataTransportBearerSetupNBAPNBAP2.RadioLinkSetupRequestNBAPNBAP3.RadioLinkSetupResponseNBAPNBAP12.RadioLinkDeletionRequestNBAPNBAP13.RadioLinkDeletionResponse4.ALCAPubDataTransportBearerSetup14.ALCAPIubDataTransportBearerReleaseRNSAPRNSAP15.RadioLinkDeletionResponse16.ALCAPIurDataTransportBearerReleaseRNSAP5.RLSetupResponseRNSAPRNSAP11.RadioLinkDeletionRequestRNSAPNBAPNBAP8.RadioLinkFailureIndicationRNSAPRNSAP9.RadioLinkFailureIndication2023/7/2530专业术语GSM：是GlobalSystemforMobileCommunications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（GeneralPacketRadioService)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EnhancedDataRateforGSMEvolution的缩写，即增强型数据速率GSM演进技术。WCDMA：是英文WidebandCodeDivisionMultipleAccess(宽带码分多址)的英文简称,是一种第三代无线通讯技术。HSDPA：（HighSpeedDownlinkPacketAccess)高速下行分组接入，是一种移动通信协议，亦称为3.5G(3½G)。HSUPA：(highspeeduplinkpacketaccess)高速上行链路分组接入。HSUPA通过采用多码传输、HARQ、基于NodeB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-SpeedPacketAccess+，增强型高速分组接入技术，是HSPA的强化版本，最高的下行21Mbps，大部分HSPA+手机基本都是支持5.76Mbps的最高上行速度和21Mbps或者28Mbps的最高下行速度，相比较HSPA的速度更快。IS-95：是由高通公司发起的第