《LTE无线网络优化》课件-01 LTE基础概述

面向未来的教育技术企业BeiJingHuatecInformationTechnologyCO.,LTDLTE无线网络优化LTE基础概述分久必合!什么是LTELTE：LongTermEvolutionLTE采用优化的UTRAN结构LTE工程目的是确保3GPP在未来的持续竞争力什么是LTE分FDD和TDD两种模式采用OFDM和MIMO技术,用户峰值速率：DL100Mbps，UL50Mbps扁平、全IP网络架构减少系统时延CP：驻留—激活小于100ms，

休眠—激活小于50msUP：最小可达到5ms控制面处理能力：单小区5M带宽内不少于200用户LTE主要设计目标移动性：350km/h（在某些频段甚至支持500km/h）0-15km/h：最优性能15-120km/h：较高性能120-350km/h：支持实时业务频谱灵活性：带宽从1.4MHz~20MHz（1.4、3、5、10、15、20）覆盖覆盖范围典型值：5Km最大覆盖范围：100KmEPS概念E-UTRAN：LTE接入网=UE+eNBEPC：EvolvedPacketCore4G核心网，3GPP的演进分组核心网，由MME+SGW+PGW组成EPS：EvolvedPacketSystem，3GPP的演进分组系统，由E-UTRAN+EPC组成SAE：系统架构演进项目EPS几个名词EPS概念几个名词之间关系LTE网络结构网络结构扁平化与传统网络互通E-UTRAN只有一种节点网元—E-NodeB全IP媒体面控制面分离RNC+NodeB=eNodeBEPS网络架构LTE关键技术扁平网络：取消RNC，大部分功能下放到eNB,少部分上升到EPC取消CS域，纯PS域用户面和信令面分离，SGW（服务网关）和MME（移动性管理）LTE与EPC多对多连接EPS架构概述真正实现控制和承载分离，用户面eNodeB->SGW。SGSNGPRSUMTSLTENon-3GPPMMEHSSPCRFServingGWPDN

GWBTSBSC/PCUNodeBRNCeNodeBS2aS1-US6aGxS5/8GbIuS1-MMES12S3S4S11SGiS9S10User

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planeBTSInternetCorporate

InternetOperatorService

Network支持多种制式共接入EPS网元功能MMEE-UTRANMobilityManagementEntity移动管理实体MME是核心网唯一控制平面的设备，主要功能有：移动性管理接入控制会话管理网元SGW/PGW选择存储用户信息业务连续性E-UTRAN的实体eNodeB：无线资源管理—无线承载控制、无线许可控制，上行和下行资源动态分配/调度IP头压缩及用户数据流加密UE附着时的MME选择提供到S-GW的用户面数据的路由；寻呼消息的调度与传输；系统广播信息的调度与传输；移动性测量与测量报告的配置。移动性管理：附着/去附着、跟踪区更新、

切换和寻呼接入控制：MME通过鉴权功能实现网络

和用户之间的相互鉴权和密钥

协商，确保用户请求的业务

在当前网络可用。会话管理：对建立会话所必须的承载的管

理，默认承载和专用承载。网元选择： PGW和SGW的选择。信息存储：

MME要保存用户的状态，MM 上下文和EPS承载上下文信

息。包括，用户标识、跟踪

区信息、鉴权信息、安全算

法、网元地址、QOS参数。业务连续性：MME还能支持EPS与2G/3G 建的业务互通。EPS网元功能ServingGatewayPDNGatewaySGW位于用户面，对每个接入LTE的UE，一次只能有一个SGW为之服务，功能有：会话管理:SGW能对承载进行建立、修改和释放，能存储EPS承载上下文路由选择和数据转发:

eNodeB间切换时，SGW做为本地锚定点在路径转发后，像源eNodeB发送结束标记，从新排序功能。3. QoS控制：支持EPS主要承载的主要QoS参数.4. 计费5. 存储信息PGW位于用户面，是面向PDN终结与SGi接口网关，功能有：IP地址分配：用户UE的IP地址是由PGW来分配的，静态和动态。会话管理：支持EPS承载管理功能，建立、修改、释放，能根据APN进行域名解析并寻址到外网。PCRF选择路由选择数据转发QoS控制计费策略和计费执行EPS网元功能PCRFHSSPolicyandChargingFunction策略计费控制功能，功能有：策略控制决策。对用户请求的业务授权、策略分配。基于流计费控制功能反馈网络堵塞的情况获取计费系统信息，反馈话费使用情况等。HomeSubscriberServers是存储用户签约信息数据库，与2G/3G中的HLR类似功能有：用户标识、编号和路由信息用户安全信息，用于鉴权和授权的网络接入控制信息用户位置信息HSS用于鉴权、完整性保护和加密的用户安全信息HSS负责与不同域和子系统的呼叫控制和会话实体进行联系。网络主要接口S1-MME

eNB和MME之间的接口，S1-AP/SCTP/IPS1-U

eNB和SGW之间的接口，GTPv1-U.S5

SGW和PGW之间的接口，两网元属于同一PLMN,GTPv2-C.S8

SGW（漫游地）和PGW（归属地）之间的接口，类似于Gp接口.S10

MME间接口，GTPv2-CS11

MME和SGW之间的接口，GTPv2-CS6a

MME和HSS之间的接口，基于Diameter/SCTP/IP.S1接口S1接口分为用户面和控制面，控制面协议为S1-MME，用户面协议为S1-U，如下图：eNodeBMMES-GWS1-US1-MMEUser

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planeeNodeBS-GWMME一个eNodeB可以连接多个MME和SGW；S1用户面S1-U协议栈为GTP-U/UDP/IP，主要传输eNodeB和SGW之间的用户数据；S1控制面S1-MME协议栈为S1-AP/SCTP/IP支持eNodeB和MME之间一系列的信令功能；S1-AP信令过程有CLASS1和CLASS2俩类

CLASS1：有应答，成功或失败的应答 CLASS2：无应答X2接口X2接口是eNodeB间的协议，如下图：eNodeBX2-UeNodeBX2用户面接口：X2-U接口用于在eNodeB之间传输用户数据，这个接口只在UE从一个eNodeB移动到另一个eNodeB时使用，实现数据转发，X2-U用户面使用GTP-U协议。X2-CUser

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planeX2控制面接口：X2-C接口支持eNodeB之间信令，与用户移动有关，目的是在eNodeB建传递用户上下文信息。X2-C接口支持负载指示，向相邻的eNodeB发送负载状态指示信令，支持负载平衡管理或是最优切换门限和切换判决。无线帧结构-FDDLTE中包含两种帧结构：TypeI（FDD）和TypeII（TDD）

TypeI（FDD）帧结构无线帧：10ms无线子帧：1ms，一个无线帧由10个1ms长的无线子帧组成时隙：0.5ms，两个相邻的时隙组成一个无线子帧

支持全双工和半双工操作LTE的最小传输间隔TTI=1ms无线帧格式I（FDD）无线帧，

无线子帧

时隙，无线帧结构-TDD（TYPE2）子帧:1ms时隙0.5ms#0DwPTS特殊子帧:1ms#2#3#4半帧:5ms半帧:5ms帧:10msGPUpPTSTD-LTE帧结构特点：无论是正常子帧还是特殊子帧，长度均为1ms。FDD子帧长度也是1ms。一个无线帧分为两个5ms半帧，帧长10ms。和FDDLTE的帧长一样。特殊子帧DwPTS+GP+UpPTS=1msDL-ULConfigurationSwitch-pointperiodicitySubframenumber012345678905msDSUUUDSUUU15msDSUUDDSUUD25msDSUDDDSUDD310msDSUUUDDDDD410msDSUUDDDDDD510msDSUDDDDDDD65msDSUUUDSUUD转换周期为5ms表示每5ms有一个特殊时隙。这类配置因为10ms有两个上下行转换点，所以HARQ的反馈较为及时。适用于对时延要求较高的场景转换周期为10ms表示每10ms有一个特殊时隙。这种配置对时延的保证略差一些，但是好处是10ms只有一个特殊时隙，所以系统损失的容量相对较小5:36:24:42:6无线帧结构-TDDTD-LTE特殊子帧继承了TD-SCDMA的特殊子帧设计思路，由DwPTS，GP和UpPTS组成。TD-LTE的特殊子帧可以有多种配置，用以改变DwPTS，GP和UpPTS的长度。但无论如何改变，DwPTS+GP+UpPTS永远等于1ms特殊子帧配置NormalCP最大覆盖距离DwPTSGPUpPTS03101104.11194139.812103129.113112118.41412117.7539293.41693229.117102218.41811127.7966262.461msGPDwPTSUpPTS1msGPDwPTSUpPTSTD-LTE的特殊子帧配置和上下行时隙配置没有制约关系，可以相对独立的进行配置目前厂家支持10:2:2（以提高下行吞吐量为目的）和3:9:2（以避免远距离同频干扰或某些TD-S配置引起的干扰为目的），随着产品的成熟，更多的特殊子帧配置会得到支持，如6:6:2主同步信号PSS在DwPTS上进行传输DwPTS上最多能传两个PDCCHOFDM符号（正常时隙能传最多3个）只要DwPTS的符号数大于等于9，就能传输数据（参照上页特殊子帧配置）TD-SCDMA的DwPTS无法传输数据，所以TD-LTE在这方面是有提高的。如果小区覆盖距离和远距离同频干扰不构成限制因素（在这种情况下应该采用较大的GP配置），推荐将DwPTS配置为能够传输数据。DwPTS系统带宽配置LTE系统支持灵活的系统带宽配置支持1.4MHz、3MHz、5MHz、10MHz、15MHz、20MHz不同系统带宽占用的资源块数量和子载波数量不同系统带宽（MHz）资源块数量（RB）子载波数量实际占用带宽（MHz）1.084.5913.5182.7物理资源资源块RB定义频域上包含12个连续的子载波，每个子载波带宽为15kHz时域上为1个时隙，常规CP下包含7个连续的符号LTE调度周期是1ms，最小调度也是2个RB资源单元RE定义最小的资源单位频域上包含1个子载波时域上包含1个符号每个0.5ms的TS又分为7个时间片。RB为一个资源块，它是一个12×7的矩形，其中12行是带宽为15kHz的12个子载波，每列就称为一个OFDM符号，共有7列。物理资源资源定义RE一个RE在时域占用一个符号，在频域占用1个子载波，是最小的资源单位REG为控制信道资源分配的资源单位，

由4个RE组成CCE由PDCCH资源分配的一个资源单位;一个CCE包含9个REG，从0开始编号；CCE的总数由PDCCH占用的符号数决定RB由服务信道资源分配的一个资源单位;RB在时域占用一个时隙，在频域占用12个子载波RBG为业务信道资源分配的资源单位，由一组RB组成，RBG的个数与系统带宽相关464–110327–63211–261≤10(P)RBG个数系统带宽DLRBN物理资源分配将传输带宽划分成一系列正交的子载波资源，将不同的子载波资源分配给不同的用户实现多址。因为子载波相互正交，所以小区内用户之间没有干扰。分布式：分配给用户的RB不连续集中式：连续RB分给一个用户优点：调度开销小优点：频选调度增益较大在这个调度周期中，用户A是分布式，用户B是集中式下行多址方式—OFDMA频率用户A用户B用户C时间物理资源分配和OFDMA相同，将传输带宽划分成一系列正交的子载波资源，将不同的子载波资源分配给不同的用户实现多址。注意不同的是：任一终端使用的子载波必须连续。考虑到多载波带来的高峰均比PAPR会影响终端的射频成本和电池寿命，LTE上行采用SingleCarrier-FDMA（即SC-FDMA）以改善峰均比。SC-FDMA的特点是，在采用IFFT将子载波转换为时域信号之前，先对信号进行了FFT转换，从而引入部分单载波特性，降低了峰均比。在任一调度周期中，一个用户分得的子载波必须是连续的上行多址方式—SC-FDMA频率时间用户A用户B用户C物理信道信道类型信道名称TD-S类似信道功能简介控制信道PBCH(物理广播信道）PCCPCHMIB（主信息块、SIB1/SIB2…）PDCCH（下行物理控制信道)HS-SCCH传输上下行数据调度信令上行功控命令寻呼消息调度授权信令RACH响应调度授权信令PHICH(HARQ指示信道）ADPCH传输控制信息HI（ACK/NACK)PCFICH（控制格式指示信道）N/A指示PDCCH长度的信息PRACH（随机接入信道）UppchPreamble探测、SYNC-ULPUCCH（上行物理控制信道）HS-SICH传输上行用户的控制信息，包括CQI,ACK/NAK反馈，调度请求等。

业务信道PDSCH（下行物理共享信道）PDSCH下行用户数据、RRC信令、SIB、寻呼消息PUSCH（上行物理控制信道）PUSCH上行用户数据、用户控制信息反馈，包括CQI,PMI,RI物理信道下行信道类型编码类型编码速率支持的调制方式PDSCHTurbocoding1/3QPSK,16QAM,64QAMPMCHTurbocoding1/3QPSK,16QAM,64QAMPHICHRepetitioncoding1/3BPSKPCFICHBlock1/16QPSKPBCHTailbitingconvolutionalcoding1/3QPSKPDCCHTailbitingconvolutionalcoding1/3QPSK上行信道类型编码类型编码速率支持的调制方式PUSCHTurbocoding1/3QPSK、16QAM、64QAMPRACHTurbocoding1/3QPSK、16QAM、64QAMPUCCHTailbitingconvolutionalcoding1/3QPSKLTE-频段频段号上行频段下行频段双工方式频段带宽(MHz)11920-1980

MHz2110-2170

MHzFDD6021850-1910

MHz1930-1990

MHzFDD6031710-1785

MHz1805-1880

MHzFDD7541710-1755

MHz2110-2155

MHzFDD455824-849

MHz869-894

MHzFDD256830-840

MHz875-885

MHzFDD1072500-2570

MHz2620-2690

MHzFDD708880-915

MHz892.5-960

MHzFDD3591749.9-1784.9

MHz1844.9-1879.9

MHzFDD35101710-1770

MHz2110-2170

MHzFDD60111427.9-1447.9

MHz1475.9-1495.9

MHzFDD2012698-716

MHz728-746

MHzFDD1813777-787

MHz746-756

MHzFDD1014788-798

MHz758-768

MHzFDD1017704-716

MHz734-746

MHzFDD1218815-830

MHz860-875

MHzFDD1519830-845

MHz875-890

MHzFDD1520832-862

MHz791-821

MHzFDD30211447.9-1462.9

MHz1495.9-1510.9

MHzFDD15241626.5-1660.5

MHz1525-1559

MHzFDD34LTE-频段频段号频段双工方式频段带宽(MHz)331900-1920

MHzTDD20342010-2025

MHzTDD15351850-1910

MHzTDD60361930-1990

MHzTDD60371910-1930

MHzTDD20382570-2620

MHzTDD50391880-1920

MHzTDD40402300-2400

MHzTDD100412496-2690

MHzTDD194423400-3600

MHzTDD200433600-3800

MHzTDD200频率分配移动用TD-LTE网络，所用频段为2320-2370MHz和2575-2635MHz(共130MHz频谱)落在Band40（2300-2400MHz）Band41（2496-2690MHz）联通也有TD-LTE频段，但主要用LTEFDD，其频段为UL：1955-1980MHzDL：2145-2170MHz落在Band1（上行1920-1980MHz下行2110-2170MHz）（2.1G频段）电信也有TD-LTE频段，但主要用LTEFDD，其频段为UL：1755-1785MHzDL：1850-1880MHz落在Band3（上行1710-1785MHz下行1805-1880MHz）（1.8G频段）TA

LTE中TA（TrackingArea）在小区的SIB1（SystemInformationBlock1）中广播。LTE中允许UE在多个TA注册，即TA列表（TrackingAreaList）。当UE离开当前TA或TA列表，或者当周期性TA更新定时器超时时，UE发起TA更新操作。TAI（TrackingAreaIdentity）用来标识TA。TAI由MCC、MNC和TAC（TrackingAreaCode）三部分组成。TAC用于标识PLMN内的TA，固定长度16比特。TA是小区级的配置，多个小区可以配置相同的TA，且一个小区只

能属于一个TA。

TA是UE漫游的最小单位。TA划分应利用用户的地理分布和行为，遵循以下原则：同一TA中的小区应连续，同一个TALIST中的TA要连续。TA和TALIST的规模要适宜，不宜过大或过小。应尽量降低TA更新的频率，充分利用地理边界进行TALIST的划分。如果在划分TALIST的边界时不能避开高人流量或高话务量的区域，相邻的TALIST宜在高话务量或者高人流量的TA区进行重叠。PCILTE系统提供504个物理层小区ID(即PCI，physicalcellid)，和TD-SCDMA系统的128个扰码概念类似。网管配置时，为小区配置0～503之间的一个号码即可。LTEUE需要解出两个序列：主同步序列（PSS，共有3种可能性）和辅同步序列（SSS，共有168种可能性）。由两个序列的序号组合，即可获取该小区ID。因为PCI直接决定了小区同步序列，而且