LTE-控制面介绍教学课件

LTE_控制面介绍汇报人：AA2024-01-19BIGDATAEMPOWERSTOCREATEANEWERA目录CONTENTSLTE网络架构概述控制面协议栈及功能控制面信令流程分析控制面关键技术探讨控制面性能指标评估方法总结与展望BIGDATAEMPOWERSTOCREATEANEWERA01LTE网络架构概述MME（MobilityManagementEntity，移动性管理实体）：负责控制面功能，包括用户鉴权、移动性管理等。P-GW（PDNGateway，PDN网关）：连接外部网络，提供数据路由和转发服务，同时实现计费和安全策略等功能。HSS（HomeSubscriberServer，归属用户服务器）：存储用户签约数据，提供鉴权和授权服务。S-GW（ServingGateway，服务网关）：负责用户面功能，提供数据路由和转发服务。EPC核心网组成接入网E-UTRAN结构eNodeB与EPC之间的接口，分为S1-MME和S1-U两部分，分别用于控制面和用户面的数据传输。S1接口负责无线资源管理、调度和传输等功能，提供与UE（UserEquipment，用户设备）之间的无线接口。eNodeB（EvolvedNodeB，演进型N…eNodeB之间的接口，用于实现小区间干扰协调、负载均衡等功能。X2接口控制面01负责信令传输、移动性管理、会话管理等功能，采用可靠的传输协议（如TCP）进行数据传输。用户面02负责业务数据传输，采用高效的传输协议（如UDP）进行数据传输。分离原理03控制面与用户面的分离使得网络架构更加清晰和灵活，有利于实现网络的扩展和升级。同时，分离架构可以降低网络复杂性和信令开销，提高网络性能和效率。控制面与用户面分离原理BIGDATAEMPOWERSTOCREATEANEWERA02控制面协议栈及功能NAS层协议是LTE控制面中最高层的协议，主要包括EPS移动性管理（EMM）和EPS会话管理（ESM）两部分。NAS层主要负责EPS承载的建立、修改和释放，以及EPS移动性管理，包括位置更新、身份认证、安全控制等。NAS层协议及功能NAS层功能NAS层协议RRC层协议及功能RRC层协议RRC层协议是LTE控制面中负责无线资源控制的协议，位于NAS层之下，物理层之上。RRC层功能RRC层主要负责无线资源的分配、释放和重配置，以及UE的测量报告和切换控制等。此外，RRC层还负责广播系统信息和寻呼信息的传输。S1-MME接口是MME与eNodeB之间的控制面接口，用于传输NAS信令和RRC信令。通过S1-MME接口，MME可以实现对UE的移动性管理和会话管理。S1-MME接口X2接口是eNodeB之间的接口，用于传输用户数据和控制信令。通过X2接口，eNodeB之间可以实现直接通信，从而支持UE在基站间的切换和漫游。此外，X2接口还支持eNodeB之间的负载均衡和干扰协调等功能。X2接口S1-MME接口与X2接口作用BIGDATAEMPOWERSTOCREATEANEWERA03控制面信令流程分析VSUE通过发送附着请求消息到MME，启动附着流程。MME对UE进行身份验证和授权检查，成功后为UE分配一个临时的身份标识（GUTI），并将UE的上下文信息存储在MME中。然后，MME向SGW和PGW发送创建会话请求消息，为UE建立默认的EPS承载上下文。最后，MME向UE发送附着接受消息，通知UE附着成功。去附着流程UE通过发送去附着请求消息到MME，启动去附着流程。MME向SGW和PGW发送删除会话请求消息，删除与UE相关的EPS承载上下文。然后，MME向UE发送去附着接受消息，通知UE去附着成功。同时，MME还会释放为UE分配的临时身份标识（GUTI）和上下文信息。附着流程附着与去附着流程当UE移动到新的位置区域时，会触发位置更新流程。UE向MME发送位置更新请求消息，包含其当前的位置信息。MME根据UE的位置信息更新其上下文，并向SGW和PGW发送更新承载请求消息，更新与UE相关的EPS承载上下文。最后，MME向UE发送位置更新接受消息，通知UE位置更新成功。当网络需要寻呼某个UE时（例如有来电或短信），会启动寻呼流程。MME向eNodeB发送寻呼消息，包含被寻呼的UE的身份标识。eNodeB在相应的位置区域内广播寻呼消息。当UE接收到寻呼消息后，会向MME发送寻呼响应消息，通知网络其当前的位置信息。然后，网络可以根据需要建立与UE的通信连接。位置更新流程寻呼流程位置更新与寻呼流程当UE需要建立或修改EPS承载以访问业务时，会启动业务请求流程。UE向MME发送业务请求消息，包含所需的业务类型和QoS要求等信息。MME根据UE的业务请求和当前的网络资源情况，决定是否接受该业务请求。如果接受，MME会向SGW和PGW发送创建或修改承载请求消息，为UE建立或修改相应的EPS承载上下文。最后，MME向UE发送业务请求接受消息，通知UE业务请求成功。业务请求流程在建立或修改EPS承载时，需要进行资源分配。SGW和PGW根据MME的请求和当前的网络资源情况，为UE分配相应的网络资源（如IP地址、传输带宽等）。然后，SGW和PGW将分配的资源信息通知给MME和eNodeB，以便它们能够正确地路由和传输数据。同时，eNodeB还会根据UE的QoS要求和当前的无线资源情况，为UE分配相应的无线资源（如时隙、频率等）。资源分配流程业务请求与资源分配流程BIGDATAEMPOWERSTOCREATEANEWERA04控制面关键技术探讨跟踪区域优化通过合理划分跟踪区域，减少不必要的位置更新，降低信令开销。寻呼策略优化采用智能寻呼策略，如基于用户行为和历史数据的预测性寻呼，提高寻呼成功率。切换优化优化切换算法，减少切换失败和乒乓切换，提高用户体验。移动性管理策略优化

负载均衡技术实现基于负载感知的均衡策略实时监测网络负载，动态调整资源分配，实现负载均衡。多层次协同负载均衡通过核心网、接入网等多层次协同，实现全局负载均衡。虚拟化技术应用利用虚拟化技术，实现资源池化和灵活调度，提高资源利用率。基于业务量的节能策略根据业务量变化动态调整设备工作状态，实现节能。协同节能策略与其他网络实体协同工作，如基站、核心网等，共同实现节能目标。节能模式设计设计节能模式，如休眠、唤醒等机制，降低控制面能耗。节能策略在控制面应用BIGDATAEMPOWERSTOCREATEANEWERA05控制面性能指标评估方法构建信令开销评估模型，考虑信令交互次数、信令大小、传输时延等因素。评估模型建立收集网络中的信令数据，并进行清洗、分类和统计处理。数据收集与处理基于评估模型对处理后的信令数据进行分析，得出信令开销的评估结果。评估结果分析信令开销评估方法03时延计算与分析基于收集的数据计算呼叫建立时延，并对不同场景下的时延进行对比分析。01时延定义与分类明确呼叫建立时延的定义，将其分为空中接口时延和核心网时延两部分。02数据收集与处理收集呼叫建立过程中的关键时间戳数据，并进行清洗和整理。呼叫建立时延评估方法系统容量评估方法确定系统容量的评估指标，如同时在线用户数、每秒新建呼叫数等。数据收集与处理收集与系统容量相关的数据，如基站配置、用户分布、业务类型等。容量计算与分析基于收集的数据进行系统容量计算，并对不同场景下的容量进行对比分析。同时，结合仿真或实际测试数据进行验证和评估。容量指标确定BIGDATAEMPOWERSTOCREATEANEWERA06总结与展望网络覆盖不足在一些偏远地区或室内环境，LTE网络覆盖不足，影响用户体验。网络安全问题随着网络规模的扩大和应用的复杂化，LTE网络安全问题日益突出，如用户隐私保护、网络攻击防范等。频谱资源紧张随着移动数据业务的不断增长，频谱资源日益紧张，成为制约LTE网络发展的瓶颈。当前存在问题和挑战5G与LTE融合发展未来，5G将与LTE融合发展，共同构建更加高效、智能的移动通信网络。通过技术升级和网络改造，LTE网络将更好地支持5G业务。边缘计算与LTE结合边缘计算是一种新型计算模式，将计算任务从中心服务器转移到网络边缘节点上执行。未来，边缘计算将与LTE结合，为低时延、高带宽的业务提供更加优质的