TD-LTE技术概述完整版

Page0TD-LTE技术概述交流目标了解移动互联网业务对管道网络的要求知道TD-LTE的关键技术及重要特性了解TD-LTE网络在版本演进过程中网络结构的变化通过对比分析，了解TD-LTE与GSM、WCDMA、TD-SCDMA、LTEFDD等通信系统的技术差异Page1Page2前言电信技术业务移动化、宽带化和IP化的趋势日益明显，移动通信技术处于网络技术演进的关键时期Page3Page3什么是LTE？长期演进LTE(LongTermEvolution)是3GPP主导的无线通信技术的演进LTE与SAE是3GPP当年的两大演进计划，LTE负责无线空口技术演进，SAE(SystemArchitectureEvolution)负责整个网络架构的演进什么是LTE，为什么需要LTE为什么需要LTE？保持3GPP与WIMAX/3GPP2的竞争优势顺应宽带移动数据业务的发展需要移动通信数据化，宽带化，IP化高吞吐率=高频谱效率+大带宽低时延=扁平化的网络架构E-UTRAN:

EvolvedUMTSTerrestrialRadioAccessNetwork，LTE的接入网EPC：EvolvedPackageCore，LTE的核心网EPS：EvolvedPacketSystem，演进的分组系统EPS=E-UTRAN+EPCPage4目录1TD-LTE发展的驱动力TD-LTE技术亮点及优势2TD-LTE版本演进3TD-LTE同其他通信系统的比较4TD-LTE发展驱动力Page5语音收入下降开源：提升带宽，发掘新业务TD-LTE/SAE成本现网成本网络成本高节流：引入新架构，降低业务成本运营商需要在吸引用户、增加收入的同时，大幅度降低网络建设和运营成本语音收入下降Source：Informa，2008.10全球用户增长趋势语音和数据ARPU趋势用户数仍有增长，但增长率下降语音ARPU不断下降，数据ARPU逐年上升Page6话费赚钱时代结束流量经营正成为核心Page7移动通信不断提升带宽<199019952000200220052007200920112015Analog28.8KbpsAnalog56KbpsADSL256KbpsADSL1.2MbpsADSL212MbpsADSL2+24MbpsVDSL2>200MbpsPON1~10Gbps1Mbps10Mbps100MbpsGPRS53.6KbpsWCDMAR99384KbpsWCDMAR514.MbpsTD-LTE>100Mbps600ms150ms100ms55ms40ms15ms600ms200ms50ms15ms100ms移动用户享有固网用户同等的业务感受业务的用户体验决定业务命运Page8EDGETDR4TDHSPATDHSPA＋UMTSHSPA+TD-LTE128kbps512kbps2Mbps8Mbps24Mbps100Mbps下载5M音乐6Minutes1Minutes18seconds20Seconds5Seconds2Seconds0.5Second下载25M视频30Minutes6Minutes31Seconds1Minute40Seconds25Seconds8Seconds2Seconds下载750M视频15Hours3Hours15Minutes50Minutes12Minutes30Seconds4Minutes10Seconds1Minutes20Seconds下载高清视频3+Days17Hours22Minutes4Hours27Minutes67Minutes22Minutes6Minutes中断下载，而且今后也不再尝试离开一会儿，以后再次下载的概率不高还不错OK，很爽TD-LTE带来更加流畅和便利的移动业务P2P通讯高清VoIP高清视频电话移动即时消息（MIM）移动社区动态的/连接的地址本高速的数据接入，如移动互联网业务社交多媒体移动高清音乐在线游戏MBB连接

移动高清视频移动3DTV,IPTV视频监控视频会议视频分享/转发：如即摄即传MBMSM2M公共事务：如,自动数据记录，电子仪表智能交通：如,汽车通讯，航海&跟踪卫生保健：如,远程医疗金融服务：如,移动销售，自动销售智能家居：如,智能建筑，智能家庭工业监控：如设备跟踪与管理增强的定位服务基于位置的服务(LBS)增强现实(AR)无处不在的移动贸易移动付费/电子货币

移动广告移动办公交互式数字广告牌和虚拟设计家云计算云存储(照片存储，数据备份)云服务：公共/私人/社区/混合的云业务LocalMobileSocial信息和沟通的基本功能属性：移动、社交、本地Page9TD-LTE面向不同市场对象的丰富业务Page10TD-LTE大宽带确保了用户体验家庭（Residential）个人（Individual）除有线和DSL外的无线接入方式高速接入+WiFi+VoIP在覆盖范围内可随时在线中小企业（SME）虚拟企业网大屏幕设备和高清视频总部支部在途员工视频会议Page11收益和业务量不匹配只有降低每数据bit成本才能获取利润亏本利润业务量收入时间语音业务主导数据业务主导收益并未随业务线性增长网络成本(引入TD-LTE)网络成本(维持现有技术)Page12LTE设计目标带宽灵活配置：支持1.25MHz-20MHz带宽实际支持1.4MHz,3MHz,5MHz,10Mhz,15Mhz,20MHz峰值速率(20MHz带宽）：下行100Mbps，上行50Mbps实际实现峰值速率比目标高控制面时延小于100ms，用户面时延(单向)小于5ms能为速度>350km/h的用户提供100kbps的接入服务支持增强型MBMS（E-MBMS）取消CS域，CS域业务在PS域实现，如VOIP支持与现有3GPP和非3GPP系统的互操作系统结构简单化，低成本建网3GPP的目标是打造新一代无线通信系统，超越现有无线接入能力，全面支撑高性能数据业务的，“确保在未来10年内领先”。Page13TD-LTE网络设计目标：三高、两低、一平三高高峰值速率：下行峰值100Mbps，上行峰值50Mbps高频谱效率：频谱效率是3G的3～5倍高移动性：支持350km/h（在某些频段甚至支持500km/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域业务为主要目标，系统在整体架构上是基于分组交换的扁平化架构Page14目录1TD-LTE发展的驱动力TD-LTE技术亮点及优势2TD-LTE版本演进3TD-LTE同其他通信系统的比较4Page15LTE的标准化进程2004年12月3GPP正式成立了LTE的研究项目。原定2006年6月完成的研究项目SI（StudyItem）推迟到2006年9月。完成可行性研究，并输出技术报告。2006年9月正式开始工作项目WI（WorkItem）/标准制定阶段，原定为2007年9月完成第一个标准版本，现已延期。目前LTE处于Stage3(Protocol)研究阶段，正在各个子组会议上热烈的讨论。预计2008年年底会推出首个商用协议版本。LTE主要涉及36.xxx系列协议。目前协议仍在不断完善中。LTE的标准化进程LTEWIstageLTESIstageDelayed2006Mar2006Jun2006Sep2005Dec2006Dec2007Dec2008Dec2007Jun2008Jun2007Mar2007Sep2008Mar2008Sep2009MarLTEenhancementandimprovementLTERel8(Approval)LTESILTEWILTERel8(Specfinished)蜂窝网络的演进Page16GSMGPRSEDGETD-SCDMATD-HSPATD-HSPA+WCDMAHSPAHSPA+CDMAIS-95CDMA20001xCDMA20001xEVDOEVDORev.AEVDORev.BWiMAX802.16d802.16e802.16mLTEFDDLTETDD3GPP协议版本Page17主要设计目标：支持更简单、扁平的网络结构,有更小的时延，包括控制面连接建立时间（<100ms)和用户面数传的时间(<10ms)；支持更高的用户速率，在20M的频谱带宽分配内，上行和下行的峰值速率分别能达到100Mbit/s和50Mbit/s的要求；更高的频谱效率，支持灵活的频谱分配来满足各种复杂频谱情况的需求手机终端的耗电控制在合理的范围内；3GPPR8Page183GPPR9和后续协议LTE是在R8中提出的，在R9中得到了进一步增强。R9中包含了LTE的大量特性。其中最重要的一个方面是支持更多的频段。R10包含了LTEAdvanced的标准化，即3GPP的4G要求。这样，R10对LTE系统进行了一定的修改来满足4G业务Page19Page20目录1TD-LTE发展的驱动力TD-LTE技术亮点及优势2TD-LTE版本演进3TD-LTE同其他通信系统的比较4Page21SAE简介系统架构演进SAE（SystemArchitectureEvolution），是为了实现LTE提出的目标而从整个系统架构上考虑的演进，主要包括：功能平扁化，去掉RNC的物理实体，把部分功能放在了E-NodeB，以减少时延和增强调度能力（如，单站内部干扰协调，负荷均衡等，调度性能可以得到很大提高）把部分功能放在了核心网，加强移动交换管理，采用全IP技术，实行用户面和控制面分离。同时也考虑了对其它无线接入技术的兼容性。系统架构演进SAETD-LTE系统结构：扁平化Page22HLRSGSN/GGSNMSCServerMGWIP/ATM骨干网IP/ATM回传网NodeBNodeBNodeBUEUEUERNCIu接口Iub接口IP承载网HSSSGWMMEIMS……eNodeBeNodeBeNodeBTD-LTE系统结构：扁平化(续)Page23eNodeBMME/S-GWMME/S-GWX2X2X2S1S1S1S1E-UTRANeNodeBeNodeB核心网Page24LTE的网络架构LTE的主要网元LTE的接入网E-UTRAN由e-NodeB组成，提供用户面和控制面。LTE的核心网EPC由MME，S-GW和P-GW组成。LTE的网络接口e-NodeB间通过X2接口相互连接，支持数据和信令的直接传输。S1接口连接e-NodeB与核心网EPC。其中，S1-MME是e-NodeB连接MME的控制面接口，S1-U是e-NodeB连接S-GW的用户面接口。RRC:RadioResourceControlPDCP:PacketDataConvergenceProtocolRLC:RadioLinkControl

MAC:MediumAccessControlPHY:PhysicallayerEPC:EvolvedPacketCoreMME:MobilityManagementEntityS-GW:ServingGatewayP-GW:PDNGateway与传统3G网络比较，LTE的网络结更加简单扁平，降低组网成本，增加组网灵活性，并能大大减少用户数据和控制信令的时延。Page25LTE的网元功能e-NodeB的主要功能包括：无线资源管理功能，即实现无线承载控制、无线许可控制和连接移动性控制，在上下行链路上完成UE上的动态资源分配（调度）；用户数据流的IP报头压缩和加密；UE附着状态时MME的选择；实现S-GW用户面数据的路由选择；执行由MME发起的寻呼信息和广播信息的调度和传输；完成有关移动性配置和调度的测量和测量报告。MME的主要功能包括：

NAS(Non-AccessStratum)非接入层信令的加密和完整性保护；AS(AccessStratum)接入层安全性控制、空闲状态移动性控制；EPS(EvolvedPacketSystem)承载控制；支持寻呼，切换，漫游，鉴权。S-GW的主要功能包括：分组数据路由及转发；移动性及切换支持；合法监听；计费。P-GW的主要功能包括：分组数据过滤；UE的IP地址分配；上下行计费及限速。Page26SAE网络特性：兼容多种接入制式SGSNGPRSUMTSTD-LTECDMAMMEHSSPCRFServingGWPDNGW

HSGWAPN-GWBTSBSC/PCUNodeBRNCeNodeBS2S1-US6aS7S5/8GbIuS1-MMES12S3S4S11S9S10UserplaneControlplaneBSC/PCFBTSInternetCorporate

InternetOperatorService

NetworkWLANAP空口速率提升技术－高阶调制高阶调制的优点：TD-LTE可以采用64QAM调制方式，比TD-SCDMA采用的16QAM速率提升50％高阶调制的缺点：越是高性能（速率高）的调制方式，其对信号质量（信噪比）的要求也越高Page27频谱效率提升关键技术：OFDM单载波OFDM：

OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing

正交频分复用frequency传统多载波frequencyOFDMfrequency多天线之MIMOPage29双声道立体声,身临其境的感觉真好两只喇叭+两只耳朵双发双收MIMO，让上网速率翻番两副接收天线+两副发射天线小区间干扰协调(ICIC)小区间干扰原因由于OFDMA/SC-FDMA本身固有的特点，即一个小区内所有UE使用的RB彼此正交，所以小区内干扰很小。但由于频率复用因子为1，即所有小区都可以使用整个系统频带，导致小区间的干扰不可忽视。ICIC分类根据ICIC是否动态调整边缘频带资源，ICIC分为静态ICIC和动态ICIC。根据ICIC的作用范围，分为下行ICIC和上行ICICICIC：小区间干扰协调Page31主频通常分配给小区边缘区域的用户，eNB在主频上可高功率发射副频副频Cell2,4,6主频Cell1主频副频副频Cell3,5,7主频系统全部带宽全部带宽可以分配给小区中间的用户，eNB在副频上降功率发射，避免干扰相邻小区的主频ICIC技术的优点：降低邻区干扰；提升小区边缘数据吞吐量，改善小区边缘用户体验ICIC技术的缺点：干扰水平的降低，以牺牲系统容量为代价ICIC的实现Page32配置工具ICIC配置传统ICIC（静态/动态ICIC）OSSICIC配置测量自适应ICIC静态ICIC：每个模式固定1/3边缘用户频带，每个小区的边缘频带模式由用户手工配置确定动态ICIC：每个小区的边缘频带模式由用户手工配置确定,实际占用的边缘用户频带由小区负载和邻区干扰水平动态决定（可动态收缩和扩张）自适应ICIC：通过MR测量判断信道环境调整ICIC形式小区的边缘频带模式无须用户手工配置，由系统根据网络的总干扰水平和负载情况动态决定和调整Reuse1:干扰较小,基站全功率发射频率

功率功率功率频率频率Reuse3:邻区干扰适中，典型ICIC应用Reuse6:邻区干扰严重,且邻区较多ICIC三种形式自适应ICIC的优势ICIC解决同频干扰，改善小区边缘用户体验(特别是密集城区)同频组网导致小区边缘用户因同频干扰感知下降，通过ICIC可以将邻小区边缘用户频点错开，降低同频干扰影响Page3330%40%50%30%负荷50%负荷70%负荷FSICIC在高负荷场景下性能更优自适应ICIC开与不开的结果SON

(自组织网络)SON引入和部署可分为四个阶段：自规划：自动网络参数的生成自部署：自配置，自动软件更新自优化：ANR（自动邻区发现）,MRO（切换优化）,负荷均衡易维护：UE跟踪，告警管理，KPI实时上报SON功能引入是一个循序渐进的过程，初期的人工辅助决策必不可少更自动化更智能化

SON

传统OSSPage34说明

:自动发现、下载、更新软件和配置文件自动配置检查和存量更新自动测试eNodeBDHCP站点2、自动发现M2000

Config

Config

ConfigS/WCME中心机房Support网站1.1、提取版本包1.2、组织配置数据1.4、上传数据、开站4、自动测试1、安装上电3、自动配置1.3、导出开站列表配置数据ESN上报Page35SON应用(1)－基站自启动SON应用(2)－自动邻区关系(ANR)Page36扩容新站点新站点已建站点说明:同频、异频邻区的自动生成和优化异系统邻区的自动生成和优化支持X2接口的自动建立价值:降低规划和优化的人力成本保证切换成功率，减少掉话SON应用(3)－自动切换优化(MRO)Page37不必要的切换比率切换成功率值MRO调整前MRO调整后PINGPONGX2接口1

UE历史信息交互2

eNB通过历史性能统计，发现移动性问题3

4用户获取满意的移动性体验说明:基于切换历史的统计信息优化切换参数减少移动性问题价值:节省移动性优化的人工成本通过减少掉话，提高切换成功率，保障网络性能

eNB调整移动性参数移动性问题:乒乓切换切换太早切换太晚…SON应用(4)－最小化路测(MDT)Page38OSSTSMME

HSS

eNB基于小区级跟踪R9终端(支持GPS/A-GPS/OT-DOA)R10终端(支持MDT）Nastar

E-SMLCRANEMSCNEMS

NMSFARS（M2000）M2000：MDT功能管理，配置下发获取终端位置下发测量配置发起定位请求接收测量数据并上报网管数据应用分析：覆盖地图呈现话务地图呈现CNOSS负责MDT任务的产生、配置参数下发、数据的存储和预处理、数据关联，以及根据NMS的要求上报数据eNB接收来自OSS的MDT配置参数、MDT任务控制向UE下发测量命令收集测量数据，并上报给OSSUE测量、收集测量数据，上报测量报告CN定位，并将位置信息返回给eNBHSS提供MDT用户签约信息下发MDT签约信息LTE下行传送体系是基于OFDM，下行OFDM和上行SC-FDMA技术；LTE采用共享信道传输，在共享信道中时频资源在各用户间实现动态分配；软合并的快速混合ARQ技术应用于LTE；LTE支持MIMO这种空间分集多路技术，显著的提高了传送速率LTE支持灵活的频谱分配，双工技术既支持FDD，又支持TDD，带宽分配范围：1.4，3，5，10，15和20