《移动网络规划与优化》课件 项目二 了解无线网络优化的对象 任务3 LTE网络基础

项目二了解无线网络优化的对象任务3LTE网络基础目录知识点1系统结构知识点2协议结构知识点3帧结构知识点4信道实训任务LTE小型网络硬件组建LTE系统结构E-UTRAN结构eNB的功能：LTE的eNB除了具有原来NodeB的功能之外，还承担了原来RNC的大部分功能，包括有物理层功能、MAC层功能（包括HARQ）、RLC层（包括ARQ）功能、PDCP功能、RRC功能（包括无线资源控制功能）、调度、无线接入许可控制、接入移动性管理以及小区间的无线资源管理功能等。LTE系统结构E-UTRAN结构MME的功能：MME是SAE的控制核心，主要负责用户接入控制、业务承载控制、寻呼、切换控制等控制信令的处理。SGW的功能：

SGW作为本地基站切换时的锚定点，主要负责在基站和公共数据网关之间传输数据信息，为下行数据包提供缓存，基于用户的计费等。LTE系统结构E-UTRAN结构PGW的功能：

公共数据网关P-GW作为数据承载的锚定点，提供包转发、包解析、合法监听、基于业务的计费、业务的QoS控制，以及负责和非3GPP网络间的互联等。LTE系统结构E-UTRAN结构X2接口和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S1-MME接口和用户面S1-U接口。S1-MME接口定义为eNB和MME之间的接口；S1-U定义为eNB和S-GW之间的接口。X2接口定义为各个eNB之间的接口。X2接口包含X2-CP和X2-U两部分，X2-CP是各个eNB之间的控制面接口，X2-U是各个eNB之间的用户面接口。目录知识点1系统结构知识点2协议结构知识点3帧结构知识点4信道实训任务LTE小型网络硬件组建LTE空中接口用户面协议栈空中接口用户平面协议栈E-UTRAN系统的空中接口协议栈根据用途可以分为用户平面协议栈和控制平面协议栈。用户平面协议栈与UMTS系统相似，主要包括物理（PHY）层、媒体访问控制（MAC）层、无线链路控制（RLC）层以及分组数据汇聚（PDCP）层四个层次，这些子层在网络侧均终止于eNodeB实体。LTE空中接口控制面协议栈空中接口控制平面协议栈控制平面协议栈主要包括非接入层（NAS）、RRC、PDCP、RLC、MAC、PHY层。PDCP层提供加密和完整性保护功能，RLC及MAC层中控制平面执行的功能与用户平面一致。RRC层协议终止于eNodeB，主要提供广播、寻呼、RRC连接管理、无线承载（RB）控制、移动性管理、UE测量上报和控制等功能。NAS子层则终止于MME，主要实现EPS承载管理、鉴权、空闲状态下的移动性处理、寻呼消息以及安全控制等功能。LTE下行传输协议架构LTE协议架构示意图（下行）PDCP层负责执行头压缩以减少无线接口必须传送的比特流量。RLC层负责分段与连接、重传处理，以及对高层数据的顺序传送。MAC层负责处理HARQ重传与上下行调度。MAC层将以逻辑信道的方式为RLC层提供服务。PHY层负责处理编译码、调制解调、多天线映射以及其它电信物理层功能。目录知识点1系统结构知识点2协议结构知识点3帧结构知识点4信道实训任务LTE小型网络硬件组建LTE帧结构类型1帧结构类型1LTE支持两种类型的无线帧结构，类型1，适用于FDD模式；类型2，适用于TDD模式。帧结构类型1每一个无线帧长度为10ms，分为10个等长度的子帧，每个子帧又由2个时隙构成，每个时隙长度均为0.5ms。对于FDD，在每一个10ms中，有10个子帧可以用于下行传输，并且有10个子帧可以用于上行传输。上下行传输在频域上进行分开。LTE帧结构类型2帧结构类型2帧结构类型2每一个无线帧由两个半帧（half-frame）构成，每一个半帧长度为5ms。每一个半帧包括8个slot，每一个slot的长度为0.5ms，同时包括三个特殊时隙：DwPTS、GP和UpPTS。DwPTS和UpPTS的长度是可配置的，并且要求DwPTS、GP以及UpPTS的总长度等于1ms。子帧1和子帧6包含DwPTS、GP以及UpPTS，所有其他子帧包含两个相邻的时隙。LTE系统结构RB资源结构LTE上下行传输使用的最小资源单位叫做资源粒子（ResourceElement，RE）。LTE在进行数据传输时，将上下行时频域物理资源组成资源块（ResourceBlock，RB），作为物理资源单位进行调度与分配。一个RB由若干个RE组成，在频域上包含12个连续的子载波，在时域上包含7个连续的OFDM符号（在ExtendedCP情况下为6个），即频域宽度为180kHz，时间长度为0.5ms。目录知识点1系统结构知识点2协议结构知识点3帧结构知识点4信道实训任务LTE小型网络硬件组建无线信道概述无线信道和协议层次LTE信道的分类逻辑信道：关注的是传输什么内容，什么类别的信息。信息首先要被分为两种类型：控制消息（控制平面的信令，如广播类消息、寻呼类消息）和业务消息（业务平面的消息，承载着高层传来的实际数据）。传输信道：关注的是怎样传，形成怎样的传输块（TB），不同类型的传输信道对应的是空中接口上不同信号的基带处理方式，如调制编码方式、交织方式、冗余校验方式、空间复用方式等内容。根据对资源占有的程度不同，传输信道还可以分为共享信道和专用信道。前者就是多个用户共同占用信道资源，而后者就是由某一个用户独占信道资源。物理信道：是指信号在无线环境中传送的方式，即空中接口的承载媒体。物理信道对应的是实际的射频资源，如时隙（时间）、子载波（频率）、天线口（空间）。物理信道就是确定好编码交织方式、调制方式，在特定的频域、时域、空域上发送数据的无线通道。LTE的信道分类LTE上行/下行信道LTE的逻辑信道LTE逻辑信道逻辑信道业务信道广播控制信道BCCH寻呼控制信道PCH公共控制信道CCCH专用控制信道DCCH多播控制信道MCCH专用业务信道DTCH多播业务信道MTCHLTE的逻辑信道逻辑信道MAC向RLC以逻辑信道的形式提供服务。逻辑信道由其承载的信息类型所定义，分为CCH和TCH，前者用于传输LTE系统所必需的控制和配置信息，后者用于传输用户数据。LTE规定的逻辑信道类型如下：BCCH信道，广播控制信道，用于传输从网络到小区中所有移动终端的系统控制信息。移动终端需要读取在BCCH上发送的系统信息，如系统带宽等。PCCH，寻呼控制信道，用于寻呼位于小区级别中的移动终端，终端的位置网络不知道，因此寻呼消息需要发到多个小区。DCCH，专用控制信道，用于传输来去于网络和移动终端之间的控制信息。该信道用于移动终端单独的配置，诸如不同的切换消息MCCH，多播控制信道，用于传输请求接收MTCH信息的控制信息。DTCH，专用业务信道，用于传输来去于网络和移动终端之间的用户数据。这是用于传输所有上行链路和非MBMS下行用户数据的逻辑信道类型。MTCH，多播业务信道，用于发送下行的MBMS业务LTE的传输信道LTE传输信道上行传输信道下行传输信道广播信道BCH寻呼信道PCH下行共享信道DL-SCH多播信道MCH上行共享信道UL-SCH随机接入信道RACHLTE的传输信道传输信道对物理层而言，MAC以传输信道的形式使用物理层提供的服务。LTE中规定的传输信道类型如下：BCH：广播信道，用于传输BCCH逻辑信道上的信息。PCH：寻呼信道，用于传输在PCCH逻辑信道上的寻呼信息。DL-SCH：下行共享信道，用于在LTE中传输下行数据的传输信道。它支持诸如动态速率适配、时域和频域的依赖于信道的调度、HARQ和空域复用等LTE的特性。类似于HSPA中的CPC。DL-SCH的TTI是1ms。MCH：多播信道，用于支持MBMS。UL-SCH：上行共享信道，和DL-SCH对应的上行信道下行物理信道下行物理信道PBCH：物理广播信道调制方式：QPSKPDSCH：物理下行共享信道调制方式：QPSK,16QAM,64QAMPCFICH：物理控制格式指示信道调制方式：QPSKPMCH：物理多播信道调制方式：QPSK,16QAM,64QAMPDCCH：物理下行控制信道调制方式：QPSK下行物理信道PHICH：物理HARQ指示信道调制方式：BPSK下行物理信道下行物理信道功能概述物理下行控制信道(PDCCH）用于指示PDSCH相关的传输格式，资源分配，HARQ信息等物理下行共享信道(PDSCH)传输数据块物理广播信道(PBCH)传递UE接入系统所必需的系统信息，如带宽，天线数目等物理控制格式指示信道(PCFICH)一个子帧中用于PDCCH的OFDM符号数目物理HARQ指示信道(PHICH)用于NodB向UE反馈和PUSCH相关的ACK/NACK信息物理多播信道(PMCH)传递MBMS相关的数据下行物理信道PBCH信道特点PBCH传送的系统广播信息包括：下行系统带宽、SFN子帧号、PHICH指示信息、天线配置信息等；其中天线信息映射在CRC的掩码当中PBCH采用QPSK调制，采用单天线或者发射分集方式发送PBCH映射到每1帧的第1个子帧的第2个时隙的前4个符号，PBCH的发送周期为40ms，即每10ms发送一个可以自解码的PBCH采用单天线或者发送分集(TD)方式,无空间复用(SM)方式下行物理信道确定唯一的物理小区id同步信号

主同步信号PSS辅同步信号SSS下行物理信号物理层是通过物理小区ID（PhysicalCellIdentities，PCI）来区分不同的小区的。一个基站存在504个物理层小区ID，分为168组，每组3个。PCI（physical-layerCellidentity）是由主同步信号（PSS）与辅同步信号（SSS）组成，可以运算获得：PCI=PSS+3*SSS，其中PSS取值为0...2，SSS取值为0...167，利用上述公式可得PCI的范围是从0...503，因此在物理层存在504个PCI。下行物理信道物理小区CICI（CellIdentity）唯一标识一个小区，在网络中不能重复。但PCI却可以重复，因为PSS+SSS仅有504种组合。如，当网络中有1000个小区时，PCI仅有504个，此时就需要对PCI进行复用。下行物理信道下行信道质量测量下行信道估计，用于UE端的相干检测和解调参考信号

小区专用参考信号

MBSFN参考信号终端专用的参考信号下行物理信号上行物理信道PUSCH：物理上行共享信道调制方式：QPSK,16QAM,64QAMPRACH:物理随机接入信道调制方式：QPSKPUCCH：物理上行控制信道调制方式：QPSK上行物理信道上行物理信道上行物理信道物理上行控制信道(PUCCH)当没有PUSCH时，UE用PUCCH发送ACK/NAK，CQI，调度请求(SR，RI)信息。当有PUSCH时，在PUSCH上发送这些信息物理上行共享信道(PUSCH)承载数据物理随机接入信道(PRACH)用于随机接入，发送随机接入需要的信息，preamble等特点：一个上行子帧（包括UpPTS）中可以同时存在多个PRACH信道；

当存在多个上行PRACH信道时，优先考虑占用不同的子帧，如果时间上分配不开，再考虑一个子帧中支持多个PRACH信道；不同小区的PRACH信道在时域尽量错开；上行物理参考信号

上行信道估计，用于eNodeB端的相干检测和解调；上行信道质量测量；参考信号

解调用参考信号(DRS)

探测用参考信号(SRS)目录知识点1系统结构知识点2协议结构知识点3帧结构知识点4信道实训任务LTE小型网络硬件组建任务目标及任务要求※任务目标※熟悉LTE网络的架构，学会设备硬件选型，掌握设备之间的连线关系。※任务要求※

（1）通过4G全网仿真平台完成LTE小型网络组建的设备选型；（2）完成硬件设备的连线；（3）验证硬件设备的调测。任务实施（1）进入机房，安装机柜。机房机柜任务实施（2）双击机柜，增加BBU等设备，添加单板。机柜安装设备

BS8200单板配置任务实施（3）BBU电源连线。首先连接地线，然后电源按照BBU-DCPD4-电源柜的方式连线。PM单板上电任务实施（4）传输连线。对于BS8200，中兴仿真软件需要基站的CC板使用