LTE 網(wǎng)絡架構及UE行為

1、LTE 網(wǎng)絡架構網(wǎng)絡架構及及UE行為行為目錄目錄LTE概述概述1LTE系統(tǒng)系統(tǒng)2LTE協(xié)議結構協(xié)議結構3UE行為介紹行為介紹4LTE概述概述背景介紹背景介紹v LTE(Long TermLTE(Long Term Evolution,Evolution,長期演進長期演進) )項目是項目是3G3G的演進，的演進，LTELTE并非人們普遍誤解的并非人們普遍誤解的4G4G技技術，而是術，而是3G3G與與4G4G技術之間的一技術之間的一個過渡，是個過渡，是3.9G3.9G的全球標準的全球標準。在在20MHz20MHz頻譜帶寬下能夠提供頻譜帶寬下能夠提供下行下行100Mbit/s100Mbit/s與上行

2、與上行50Mbit/s50Mbit/s的峰值速率。的峰值速率。v 無線通訊從無線通訊從2G2G、3G3G到到3.9G3.9G發(fā)展發(fā)展過程，是從移動的語音業(yè)務到過程，是從移動的語音業(yè)務到高速業(yè)務發(fā)展的過程。高速業(yè)務發(fā)展的過程。v 目前可提供應用的是目前可提供應用的是3.5G3.5G，以，以WCDMAWCDMA系統(tǒng)來說，可以提供系統(tǒng)來說，可以提供R9R9商用版本和商用版本和R10R10試驗系統(tǒng)試驗系統(tǒng)。LTE概述LTE概述概述FDD TDD 介紹介紹v 頻分雙工頻分雙工(FDD) (FDD) 和時分雙工和時分雙工(TDD) (TDD) 是兩種不同的雙工方式。如圖是兩種不同的雙工方式。如圖1 1所示

3、，所示，F(xiàn)DDFDD是在分離的兩個對稱頻率信道上進行接收和發(fā)送，用保護頻段來分離接收和是在分離的兩個對稱頻率信道上進行接收和發(fā)送，用保護頻段來分離接收和發(fā)送信道。發(fā)送信道。FDDFDD必須采用成對的頻率，依靠頻率來區(qū)分上下行鏈路，其單方向必須采用成對的頻率，依靠頻率來區(qū)分上下行鏈路，其單方向的資源在時間上是連續(xù)的。的資源在時間上是連續(xù)的。FDDFDD在支持對稱業(yè)務時，能充分利用上下行的頻譜在支持對稱業(yè)務時，能充分利用上下行的頻譜，但在支持非對稱業(yè)務時，頻譜利用率將大大降低。，但在支持非對稱業(yè)務時，頻譜利用率將大大降低。v TDDTDD用時間來分離接收和發(fā)送信道。在用時間來分離接收和發(fā)送信道。在

4、TDD TDD 方式的移動通信系統(tǒng)中方式的移動通信系統(tǒng)中, , 接收和接收和發(fā)送使用同一頻率載波的不同時隙作為信道的承載發(fā)送使用同一頻率載波的不同時隙作為信道的承載, , 其單方向的資源在時間其單方向的資源在時間上是不連續(xù)的，時間資源在兩個方向上進行了分配。某個時間段由基站發(fā)送上是不連續(xù)的，時間資源在兩個方向上進行了分配。某個時間段由基站發(fā)送信號給移動臺，另外的時間由移動臺發(fā)送信號給基站，基站和移動臺之間必信號給移動臺，另外的時間由移動臺發(fā)送信號給基站，基站和移動臺之間必須協(xié)同一致才能順利工作。須協(xié)同一致才能順利工作。LTE概述概述FDD TDD 優(yōu)缺點優(yōu)缺點v TDD TDD 雙工方式的工作

5、特點使雙工方式的工作特點使TDDTDD具有如下優(yōu)勢：具有如下優(yōu)勢： （1 1）能夠靈活配置頻率，使用）能夠靈活配置頻率，使用FDD FDD 系統(tǒng)不易使用的零散頻段；系統(tǒng)不易使用的零散頻段； （2 2）可以通過調(diào)整上下行時隙轉(zhuǎn)換點，提高下行時隙比例，能夠很好的支持非對稱）可以通過調(diào)整上下行時隙轉(zhuǎn)換點，提高下行時隙比例，能夠很好的支持非對稱 業(yè)務；業(yè)務； （3 3）具有上下行信道一致性，基站的接收和發(fā)送可以共用部分射頻單元，降低了設）具有上下行信道一致性，基站的接收和發(fā)送可以共用部分射頻單元，降低了設備成本；備成本； （4 4）接收上下行數(shù)據(jù)時，不需要收發(fā)隔離器，只需要一個開關即可，降低了設備的）

6、接收上下行數(shù)據(jù)時，不需要收發(fā)隔離器，只需要一個開關即可，降低了設備的復雜度；復雜度； （5 5）具有上下行信道互惠性，能夠更好的采用傳輸預處理技術，如預）具有上下行信道互惠性，能夠更好的采用傳輸預處理技術，如預RAKE RAKE 技術、聯(lián)技術、聯(lián)合傳輸合傳輸(JT)(JT)技術、智能天線技術等技術、智能天線技術等, , 能有效地降低移動終端的處理復雜性。能有效地降低移動終端的處理復雜性。v TDDTDD雙工方式相較于雙工方式相較于FDDFDD，也存在明顯的不足，也存在明顯的不足: : （1 1）由于）由于TDDTDD方式的時間資源分別分給了上行和下行，因此方式的時間資源分別分給了上行和下行，因

7、此TDDTDD方式的發(fā)射時間大約方式的發(fā)射時間大約只只 有有FDDFDD的一半，如果的一半，如果TDDTDD要發(fā)送和要發(fā)送和FDDFDD同樣多的數(shù)據(jù)，就要增大同樣多的數(shù)據(jù)，就要增大TDDTDD的發(fā)送功率；的發(fā)送功率； （2 2）TDDTDD系統(tǒng)上行受限，因此系統(tǒng)上行受限，因此TDDTDD基站的覆蓋范圍明顯小于基站的覆蓋范圍明顯小于FDDFDD基站；基站； （3 3）TDDTDD系統(tǒng)收發(fā)信道同頻，無法進行干擾隔離，系統(tǒng)內(nèi)和系統(tǒng)間存在干擾；系統(tǒng)收發(fā)信道同頻，無法進行干擾隔離，系統(tǒng)內(nèi)和系統(tǒng)間存在干擾； （4 4）為了避免與其他無線系統(tǒng)之間的干擾，）為了避免與其他無線系統(tǒng)之間的干擾，TDDTDD需要預

8、留較大的保護帶，影響了整體需要預留較大的保護帶，影響了整體頻譜利用效率。頻譜利用效率。LTE系統(tǒng)架構系統(tǒng)架構WCDMA/TD體系結構體系結構RNSRNCRNSRNCCore NetworkNode BNode BNode BNode BIuIuIurIubIubIubIubLTE系統(tǒng)架構系統(tǒng)架構WCDMA/TD網(wǎng)絡架構網(wǎng)絡架構LTE系統(tǒng)架構系統(tǒng)架構 SGi S4 S3 S1-MME PCRFS7 S6a HSSS10 UEGERAN UTRAN SGSN LTE-Uu ” E-UTRAN MMES11 S5 Serving Gateway PDN Gateway S1-U Operators

9、IP Services(e.g. IMS, PSS etc.)Rx+ LTE系統(tǒng)架構系統(tǒng)架構n MME(Mobility Management Entity)MME(Mobility Management Entity)功能功能 NASNAS信令以及安全性功能信令以及安全性功能 3GPP3GPP接入網(wǎng)絡移動性導致的接入網(wǎng)絡移動性導致的CNCN節(jié)點間信令節(jié)點間信令 空閑模式下空閑模式下UEUE跟蹤和可達性跟蹤和可達性 漫游漫游 鑒權鑒權 承載管理功能（包括專用承載的建立）承載管理功能（包括專用承載的建立）n Serving GWServing GW 支持支持UEUE的移動性切換用戶面數(shù)據(jù)的功能的

10、移動性切換用戶面數(shù)據(jù)的功能 E-UTRANE-UTRAN空閑模式下行分組數(shù)據(jù)緩存和尋呼支持空閑模式下行分組數(shù)據(jù)緩存和尋呼支持 在新的在新的LTELTE框架中，原先的框架中，原先的IuIu, , 將被新的接口將被新的接口S1S1替換。替換。IubIub和和IurIur將被將被X2X2 替換替換LTE系統(tǒng)架構系統(tǒng)架構n MMEMME功能功能 NASNAS信令以及安全性功能信令以及安全性功能 3GPP3GPP接入網(wǎng)絡移動性導致的接入網(wǎng)絡移動性導致的CNCN節(jié)點間信令節(jié)點間信令 空閑模式下空閑模式下UEUE跟蹤和可達性跟蹤和可達性 漫游漫游 鑒權鑒權 承載管理功能（包括專用承載的建立）承載管理功能（包

11、括專用承載的建立）n Serving GWServing GW 支持支持UEUE的移動性切換用戶面數(shù)據(jù)的功能的移動性切換用戶面數(shù)據(jù)的功能 E-UTRANE-UTRAN空閑模式下行分組數(shù)據(jù)緩存和尋呼支持空閑模式下行分組數(shù)據(jù)緩存和尋呼支持 在新的在新的LTELTE框架中，原先的框架中，原先的IuIu, , 將被新的接口將被新的接口S1S1替換。替換。IubIub和和IurIur將被將被X2X2 替換替換LTE系統(tǒng)架構系統(tǒng)架構n 在LTE系統(tǒng)架構中，RAN將演進成E-UTRAN, 且只有一個結點：eNodeB。 MME/S-GWMME/S-GWeNodeBeNodeBeNodeBS1EPCE-UTR

12、ANX2X2X2EPS(Evolved Packet System)LTE系統(tǒng)LTE系統(tǒng)架構系統(tǒng)架構n eNodeBeNodeB功能功能 eNodeBeNodeB具有現(xiàn)有具有現(xiàn)有3GPP R5/R6/R73GPP R5/R6/R7的的Node BNode B功能和大部分的功能和大部分的RNCRNC功能功能，包括物理層功能（，包括物理層功能（HARQHARQ等），等），MACMAC，RRCRRC，調(diào)度，無線接入控制，移，調(diào)度，無線接入控制，移動性管理等等。動性管理等等。RNCNode BeNodeBLTE系統(tǒng)LTE協(xié)議結構協(xié)議結構控制面協(xié)議結構控制面協(xié)議結構v RRC完成廣播、尋呼、完成廣播、尋

13、呼、RRC連接管理、連接管理、RB控制、移控制、移動性功能和動性功能和UE的測量報告和控制功能。的測量報告和控制功能。RLC和和MAC子層在用戶面和控制面執(zhí)行功能沒有區(qū)別。子層在用戶面和控制面執(zhí)行功能沒有區(qū)別。LTE協(xié)議結構協(xié)議結構用戶面協(xié)議結構用戶面協(xié)議結構v 用戶面各協(xié)議體主要完成信頭壓縮、加密、調(diào)度、用戶面各協(xié)議體主要完成信頭壓縮、加密、調(diào)度、ARQ和和HARQ等功能。等功能。LTE協(xié)議結構協(xié)議結構S1接口接口v S1接口定義為接口定義為E-UTRAN和和EPC之間的接口。之間的接口。v S1接口包括兩部分：接口包括兩部分： 控制面的S1-C接口。 用戶面的S1-U接口。 S1-C接口定

14、義為eNB和MME功能之間的接口； S1-U定義為eNB和SAE網(wǎng)關之間的接口。 v EPCEPC和和eNBseNBs之間的關系是多到多，即之間的關系是多到多，即S1S1接口實現(xiàn)多個接口實現(xiàn)多個EPCEPC網(wǎng)元和多個網(wǎng)元和多個eNB eNB 網(wǎng)元之間接口功能。網(wǎng)元之間接口功能。LTE協(xié)議結構協(xié)議結構TEXTTEXTTEXTTEXTX2接口接口v X2接口定義為各個接口定義為各個eNB之間的之間的接口。接口。v X2接口包含接口包含X2-C和和X2-U兩部兩部分。分。v X2-C是各個是各個eNB之間控制面間之間控制面間接口，接口，X2-U是各個是各個eNB之間用之間用戶面之間的接口。戶面之間的

15、接口。v S1接口和接口和X2接口類似的地方是接口類似的地方是：S1-U和和X2-U使用同樣的用戶使用同樣的用戶面協(xié)議，以便于面協(xié)議，以便于eNB在數(shù)據(jù)前向在數(shù)據(jù)前向時，減少協(xié)議處理。時，減少協(xié)議處理。UE(User Equipment)行為行為1.移動用戶的ISDN碼(MSISDN): 此號碼是指主叫呼叫數(shù)字移動網(wǎng)的用戶所需要撥的號碼 MSISDN=CC+NDC+SN; CC:國家碼(中國為86) NDC:國內(nèi)目的地碼(139-130)，數(shù)字蜂窩移動業(yè)務接入號 SN=H1+H2+H3+*:用戶號碼.H1,H2,H3為識別碼,表示用戶歸屬的HLR; NDC+SN：在國內(nèi)使用，CC+DNC+SN

16、：在國際上使用2.國際移動用戶識別碼(IMSI): 手機SIM卡的號碼,SIM卡丟失要更換IMSI號碼 IMSI=MCC(460)+MNC(00)+MSIN(H1H2H3*) MCC：國家移動代碼 MNC：移動網(wǎng)號（聯(lián)通為01） MSIN：移動臺標識碼，這里的H1H2H3和SN的H1H2H3不同術語術語UE行為行為術語術語3.臨時移動用戶識別碼(TMSI): 為了對IMSI保密,VLR可給來訪用戶分配一個唯一的TMSI號碼,它只在本地使用, 它為一4字節(jié)的BCD編碼,由MSC自行分配. TMSI=TAC+FAC+SNR+SP； TAC：型號批準碼（由歐洲型號中心分配） FAC；工廠分配碼（工廠

17、編號） SNR：廠家指定給某臺手機的序列號 SP：備用4.國際一個臺識別碼(IMEI): 用于唯一識別一個移動臺的設備標記號碼,即手機的設備號5.位置區(qū)識別(LAI): LAI=MCC(460)+MNC(00)+LAC(X1X2X3X4)LAC：地區(qū)編碼6.全球小區(qū)識別(GCI): GCI=LAI+CI=MCC+MNC+LAC+CI;7.基站識別碼(BSIC): 用于相鄰國家的相鄰基站,為6比特編碼:BSIC=NCC(網(wǎng)絡色碼)+BCC(基站色碼)UE行為行為網(wǎng)絡啟動流程網(wǎng)絡啟動流程. 3.BCCH:System Information1.System Information Update R

18、equestUENode BRNCCNNBAPNBAPRRCRRC. 4.BCCH:System InformationRRCRRC 5.BCCH:System InformationRRCRRC. 2.System Information Update ResponseNBAPNBAPUE行為行為UE開機流程開機流程UE行為行為主叫流程主叫流程(1)UE行為行為主叫流程主叫流程(2)UE行為行為被叫流程被叫流程UE行為行為主叫短信流程主叫短信流程UE行為行為被被叫短信流程叫短信流程UE行為行為位置更新流程位置更新流程UE行為行為軟切換軟切換軟切換前軟切換前軟切換后軟切換后無線鏈路同時增加與刪

19、除CNSRNCRNCNodeBNodeBNodeBCNSRNCRNCNodeBNodeBNodeBUE行為行為7. Uplink SynchronisationRNSAPRNSAP1. Radio Link Setup RequestStart TX descriptionRNSAPRNSAP4. Radio Link SetupResponseNBAPNBAP2. Radio Link Setup RequestNBAPNBAP3. Radio Link Setup ResponseStart RX descriptionDecision to setupnew RL andrelease

20、old RLNBAP 10. Radio Link Deletion RequestNBAPNBAP11. Radio Link Release ResponseStop RX and TX12. ALCAP Iub Data Transport Bearer ReleaseRRCRRC9. DCCH : Active Set Update CompleteRRCRRC 8. DCCH: Active Set Update CommandRadio Link Addition & DeletionNBAPUENode BDrift RNSNode BServing RNSDrift R

21、NCServing RNCALCAP Iur Bearer Setup5. ALCAP Iub Data Transport Bearer SetupDCH-FPDCH-FPDCH-FPDCH-FP6. Downlink Synchronisation軟切換流程軟切換流程UE行為行為硬切換硬切換硬切換前硬切換前硬切換后硬切換后無線鏈路不能夠同時保存無線鏈路不能夠同時保存CNSRNCNodeBNodeBCNSRNCNodeBNodeBUE行為行為硬切換流程硬切換流程RNSAPRNSAP1. Radio Link Setup RequestUENode B SourceNode BTargetRN

22、CSourceRNCTargetSRNCRRCRRC10. DCCH : Physical Channel Reconfiguration CompleteRRC7.DCCH : Physical Channel ReconfigurationRRC6. ALCAP Iur Data Transport Bearer Setup NBAPNBAP2. Radio Link Setup RequestNBAPNBAP3. Radio Link Setup ResponseNBAPNBAP12. Radio Link Deletion RequestNBAPNBAP13. Radio Link D

23、eletion Response4. ALCAP ub Data Transport Bearer Setup14. ALCAP Iub Data Transport Bearer ReleaseRNSAPRNSAP15. Radio Link Deletion Response16. ALCAP Iur Data Transport Bearer ReleaseRNSAP5. RL Setup Response RNSAPRNSAP11. Radio Link Deletion RequestRNSAPNBAPNBAP8. Radio Link Failure IndicationRNSAP

24、RNSAP9. Radio Link Failure Indication專業(yè)術語專業(yè)術語GSM：是Global System for Mobile Communications的縮寫,意為全球移動通信系統(tǒng),是世界上主要的蜂窩系統(tǒng)之一。GPRS： 通用分組無線服務技術（General Packet Radio Service)的簡稱，它是GSM移動電話用戶可用的一種移動數(shù)據(jù)業(yè)務。EDGE：是英文Enhanced Data Rate for GSM Evolution 的縮寫，即增強型數(shù)據(jù)速率GSM演進技術。WCDMA ：是英文Wideband Code Division Multiple Access(寬帶碼分多址)的英文簡稱,是一種第三代無線通訊技術。HSDPA：（High Speed Downlink Packet Access)高速下行分組接入，是一種移動通信協(xié)議，亦稱為3.5G(3G)。HSUPA ：(high speed uplink packet access)高速上行鏈路分組接入。HSUPA通過采用多碼傳輸、HARQ、基于Node B的快速調(diào)度等關鍵技術，使得單小區(qū)最大上行數(shù)據(jù)吞吐率達到5.76Mbit/s，大大增強了WCDMA上行鏈路的數(shù)據(jù)業(yè)務承載能力和頻譜利用率。HSPA+：的英文全稱為 High-Speed Packet Access+，增強型高速分組接入技