LTE技術(shù)介紹課件

LTE/SAE

移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)2013.1.15LTE簡(jiǎn)介1EPS系統(tǒng)架構(gòu)與功能2空中接口協(xié)議3LTE無(wú)線傳輸關(guān)鍵技術(shù)4基本信令流程5業(yè)務(wù)連續(xù)性6IMS系統(tǒng)介紹7目錄LTE簡(jiǎn)介L(zhǎng)TE(LongTermEvolution,長(zhǎng)期演進(jìn))項(xiàng)目是3G的演進(jìn)，始于2004年3GPP的多倫多會(huì)議。LTE并非人們普遍誤解的4G技術(shù)，而是3G與4G技術(shù)之間的一個(gè)過(guò)渡，是3.9G的全球標(biāo)準(zhǔn)，它改進(jìn)并增強(qiáng)了3G的空中接入技術(shù)，為用戶提供更高速率的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)應(yīng)用，改善了小區(qū)邊緣用戶的性能，提高小區(qū)容量和降低系統(tǒng)延遲。LTE包括TDD（時(shí)分雙工）、FDD（頻分雙工）兩種雙工模式。中國(guó)移動(dòng)采用TDD（時(shí)分雙工）模式。LTE的演進(jìn)方向是LTE-Advanced。什么是LTE3LTE簡(jiǎn)介1EPS系統(tǒng)架構(gòu)與功能2空中接口協(xié)議3LTE無(wú)線傳輸關(guān)鍵技術(shù)4基本信令流程5業(yè)務(wù)連續(xù)性6IMS系統(tǒng)介紹7目錄4EPS系統(tǒng)架構(gòu)與功能網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)演進(jìn)示意圖為了更清晰、全面地理解EPS的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，下圖示出了從GSM網(wǎng)絡(luò)開始，3GPP移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)演進(jìn)的幾個(gè)主要過(guò)程?？梢钥闯?，GSM網(wǎng)絡(luò)僅存在電路域（CS），支持的業(yè)務(wù)主要是語(yǔ)音業(yè)務(wù)，并支持PSTN固定網(wǎng)絡(luò)的話音互通。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)到GPRS/EDGE階段時(shí)，系統(tǒng)引入了分組域（PS）的概念，因此可以提供一些基于IP的基本數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。隨后，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)到UMTS階段，引入了IP多媒體子系統(tǒng)（IMS）體系架構(gòu)時(shí)，系統(tǒng)在PS域核心網(wǎng)承載網(wǎng)之上增加了新的一層—IMS域，此時(shí)語(yǔ)音話音除了通過(guò)傳統(tǒng)的CS域提供外，還可以通過(guò)IMS域來(lái)提供VoIP語(yǔ)音，同時(shí)基于VoIP的話音能夠?qū)崿F(xiàn)與CS話音以及PSTN語(yǔ)音的互通。最后，網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)到EPS階段。EPS總體架構(gòu)5EPS系統(tǒng)架構(gòu)與功能3GPP移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)整體架構(gòu)圖6無(wú)線接入網(wǎng)結(jié)構(gòu)E-UTRAN的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖E-UTRAN網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)：E-UTRAN將NodeB和RNC融合為一個(gè)網(wǎng)元eNodeB；eNodeB之間底層采用IP傳輸，在邏輯上通過(guò)X2接口互連；eNodeB通過(guò)S1接口與一個(gè)或多個(gè)MME/S-GW相連接。E-UTRAN網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)：網(wǎng)絡(luò)扁平化使得系統(tǒng)延時(shí)減少，從而改善了用戶體驗(yàn)，并可開展更多業(yè)務(wù)；網(wǎng)元數(shù)目減少，使得網(wǎng)絡(luò)部署更為簡(jiǎn)單，網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)更加容易；取消了RNC的集中控制，避免單點(diǎn)故障，有利于提高網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性。EPS系統(tǒng)架構(gòu)與功能7分組核心網(wǎng)結(jié)構(gòu)3GPP接入EPS非漫游架構(gòu)圖EPS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)相對(duì)于UMTS系統(tǒng)的變化主要體現(xiàn)為以下兩方面：全I(xiàn)P的扁平化的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)；支持多種3GPP,非3GPP的無(wú)線系統(tǒng)的接入,例如GERAN/UTRAN,WLAN,E-UTRAN,CDMA2000等。ＵＥ通過(guò)E-UTRAN接入EPC核心網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)架構(gòu)，其中PDN-GW可通過(guò)SGi接入運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)，類似于UMTS系統(tǒng)中的GGSN實(shí)體，MME則類似于與SGSN實(shí)體的用戶面，PCRF實(shí)體負(fù)責(zé)通過(guò)Gx接口為PDN-GW提供相關(guān)的策略控制和計(jì)費(fèi)規(guī)則。EPS系統(tǒng)架構(gòu)與功能3GPP接入EPS漫游架構(gòu)圖8E-UTRAN與EPC的功能劃分圖E-UTRAN與EPC之間的功能劃分如下圖所示，EPS系統(tǒng)演進(jìn)UTRAN（E-UTRAN）、移動(dòng)性管理實(shí)體（MME)、服務(wù)網(wǎng)關(guān)（PDN-GW）以及UE等幾部分組成，其中長(zhǎng)條形表示邏輯節(jié)點(diǎn)中的各層無(wú)線協(xié)議，虛線長(zhǎng)條形代表邏輯節(jié)點(diǎn)控制平面的主要功能。EPS系統(tǒng)架構(gòu)與功能91、eNodeB

eNodeB具有現(xiàn)有NodeB和RNC的大部分功能，包括：物理層功能、MAC、RLC、PDCP功能、RRC功能、資源調(diào)度和無(wú)線資源管理、無(wú)線接入控制及移動(dòng)性管理功能。具體來(lái)講，eNodeB通過(guò)用戶面接口S1-U和S-GW相連，用于傳送用戶數(shù)據(jù)和相應(yīng)的用戶平面控制幀；通過(guò)控制平面接口S1-MME和MME相連，采用S1-AP協(xié)議，類似于UMTS網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)層的控制部分，主要完成S1接口的無(wú)線接入承載控制、操作維護(hù)功能。2、MME

MME主要負(fù)責(zé)用戶及會(huì)話管理的所有控制平面功能，包括NAS信令及其安全，跟蹤區(qū)（TrackingArea）列表的管理，PDN-GW和S-GW節(jié)點(diǎn)的選擇，跨MME切換時(shí)對(duì)新MME的管理，在向2G/3G系統(tǒng)切換過(guò)程時(shí)，SGSN的選擇、鑒權(quán)、漫游控制及承載管理，3GPP不同無(wú)線接入網(wǎng)核心節(jié)點(diǎn)之間的移動(dòng)性管理，以及UE空閑狀態(tài)的移動(dòng)性管理。3、S-GW

S-GW主要負(fù)責(zé)UE用戶平面的數(shù)據(jù)傳送、轉(zhuǎn)發(fā)及路由切換等。當(dāng)通過(guò)終端移動(dòng)至E-UTRAN網(wǎng)絡(luò)的eNodeB時(shí)，S-GW將被看作一個(gè)邏輯的移動(dòng)性錨點(diǎn)，這意味著E-UTRAN內(nèi)部的移動(dòng)性管理以及E-UTRAN與與其他3GPP技術(shù)之間的移動(dòng)性管理都將通過(guò)該節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)包路由。需要說(shuō)明的是，除切換外，每個(gè)與EPS系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的UE，每個(gè)時(shí)刻僅有一個(gè)S-GW為之服務(wù)。4、PDN-GW

作為PDN網(wǎng)絡(luò)會(huì)話的錨點(diǎn)，PDN-GW負(fù)責(zé)執(zhí)行用戶的包過(guò)濾，合法偵聽、UE的IP地址分配、上行鏈路中的數(shù)據(jù)包傳送級(jí)標(biāo)記、上下行服務(wù)等級(jí)計(jì)費(fèi)，服務(wù)水平的控制，以及基于業(yè)務(wù)的上下行速率控制等。若UE同時(shí)訪問(wèn)多個(gè)PDN網(wǎng)絡(luò)，UE將對(duì)應(yīng)于一個(gè)或多個(gè)PDN-GW。EPS系統(tǒng)架構(gòu)與功能10頭壓縮及用戶面加密；在無(wú)法根據(jù)UE提供的信息路由到一個(gè)MME的情況下，選擇一個(gè)合適的MME;基于UE-AMBR和MBR，進(jìn)行上行承載級(jí)別的速率調(diào)整；基于UE-AMBR進(jìn)行下行承載級(jí)別的速率調(diào)整；上行和下行準(zhǔn)入控制；在上行鏈路中，進(jìn)行數(shù)據(jù)包傳送標(biāo)識(shí)，例如：基于QCI，來(lái)設(shè)置DiffServ的編碼點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)實(shí)體eNodeBMMES-GWPDN-GWNAS信令及其安全；跟蹤區(qū)域（TrackingArea,TA）列表的管理；PDN-GW和S-GW節(jié)點(diǎn)的選擇；3GPP不同接入網(wǎng)核心節(jié)點(diǎn)之間的移動(dòng)性管理；ECM-IDLE狀態(tài)下的UE可達(dá)性管理（包括控制和尋呼重傳）；鑒權(quán)；漫游控制；承載管理，包括專用承載的建立；信令傳輸?shù)暮戏▊陕?；告警消息傳送；UE可達(dá)性流程主要功能支持UE的移動(dòng)性切換用戶面的數(shù)據(jù)功能；E-UTRAN空閑模式下行分組數(shù)據(jù)緩存和尋呼支持；數(shù)據(jù)包路由和轉(zhuǎn)發(fā)；合法偵聽；上下行傳輸層數(shù)據(jù)包標(biāo)識(shí)；每UE、PDN、QCI的上下行計(jì)費(fèi)；根據(jù)TS32.240中定義的計(jì)費(fèi)原則和參考點(diǎn)，與OCS進(jìn)行通信支持UE的移動(dòng)性切換用戶面的數(shù)據(jù)功能；E-UTRAN空閑模式下行分組數(shù)據(jù)緩存和尋呼支持；數(shù)據(jù)包路由和轉(zhuǎn)發(fā)；合法偵聽；上下行傳輸層數(shù)據(jù)包標(biāo)識(shí)；每UE、PDN、QCI的上下行計(jì)費(fèi)；根據(jù)TS32.240中定義的計(jì)費(fèi)原則和參考點(diǎn)，與OCS進(jìn)行通信EPS系統(tǒng)架構(gòu)與功能11主要參考點(diǎn)（接口）介紹S1-MME：E-UTRAN和MME間的控制面參考點(diǎn)，用于各種控制信令的傳輸，基于S1-AP協(xié)議；S1-U：E-UTRAN與S-GW間的用戶面隧道參考點(diǎn)，也可以用在切換的時(shí)候，eNodeB間的路通切換，基于GTP-C協(xié)議；

X2：兩個(gè)eNodeB之間的參考點(diǎn)，用戶支持移動(dòng)性及用戶面的隧道特征，與S1基于相同的用戶面；S3：MME與2G/3GSGSN之間的參考點(diǎn)，基于GTP-C協(xié)議；S4：S-GW與2G/3G之間的參考點(diǎn)，采用GTPv1協(xié)議；S5：S-GW與PDN-GW之間的參考點(diǎn)，用于支持這兩個(gè)網(wǎng)管實(shí)體之間的承載管理及用戶平面的隧道，該參考點(diǎn)應(yīng)用于S-GW和PND-GW分設(shè)，S-GW建立到PDN-GW的連接過(guò)程以及在用戶移動(dòng)性管理中S-GW重定位過(guò)程。該參考點(diǎn)基于GTPv2協(xié)議，類似于SGSN與GGSN之間的Gn接口；S6a：MME和HSS之間的參考點(diǎn)，用于為用戶接入提供認(rèn)證和授權(quán)，基于IETF定義的Diameter協(xié)議；SGi：PDN-GW和PDN之間的參考點(diǎn)，其中，PDN可以是外部公共數(shù)據(jù)網(wǎng)，也可以是內(nèi)部私有數(shù)據(jù)網(wǎng)，例如運(yùn)營(yíng)商的IMS網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。EPS系統(tǒng)架構(gòu)與功能12EPS系統(tǒng)架構(gòu)與功能接口與協(xié)議控制平面協(xié)議?？刂破矫鎱f(xié)議主要負(fù)責(zé)對(duì)用戶平面的控制及完成信令傳輸方面的功能，具體功能如下：控制E-UTRAN網(wǎng)絡(luò)的接入連接，如UE接入至E-UTRAN的附著與去附著；控制一個(gè)已經(jīng)建立網(wǎng)絡(luò)接入的連接屬性，如IP地址的激活與分配；控制一個(gè)已經(jīng)建立網(wǎng)絡(luò)的路由路徑以支持用戶的移動(dòng)性，并保持業(yè)務(wù)的連續(xù)性；當(dāng)用戶需求改變時(shí)，負(fù)責(zé)控制各種網(wǎng)絡(luò)資源的分配。UE與MME之間的控制平面特點(diǎn)：扁平化的架構(gòu)設(shè)計(jì)，去掉了RNC實(shí)體，空中接口用戶平面（MAC/RLC）和控制平面（RRC）均由eNodeB進(jìn)行管理控制，包括完成基站之間的切換功能。

eNodeB既承擔(dān)了無(wú)線接入網(wǎng)用戶數(shù)據(jù)的分組數(shù)據(jù)匯聚（PDCP）的功能，也承擔(dān)了NAS信令狀態(tài)管理的部分核心網(wǎng)功能。NAS層的含義是指非接入層，支持移動(dòng)性管理功能以及用戶平面承載激活、修改與釋放功能，執(zhí)行EPS承載管理、鑒權(quán)、IDLE狀態(tài)下的移動(dòng)性處理、尋呼以及安全控制等功能。13PDCP層執(zhí)行頭壓縮、數(shù)據(jù)傳輸、加密以及完整性保護(hù)。RLC和MAC層執(zhí)行與數(shù)據(jù)的分段、封裝等功能。RRC層主要執(zhí)行廣播、尋呼、RRC連接管理、無(wú)線承載（RB）管理、移動(dòng)性管理、密鑰管理、UE測(cè)量報(bào)告與控制、MBMS控制、NAS消息直傳、QoS管理等功能。S1-MME接口的控制平面，在IP層之上采用流傳輸控制協(xié)議（SCTP）。S1-AP是eNodeB與MME之間的應(yīng)用層協(xié)議，主要處理S1-MME接口控制平面的各種信令控制，S1-AP協(xié)議主要完成以下功能：E-UTRAN無(wú)線接入承載（E-RAB）管理功能；EMM-CONNECTED狀態(tài)下的UE移動(dòng)性管理；S1尋呼功能；NAS階段選擇功能；初始上下文建立功能。EPS系統(tǒng)架構(gòu)與功能14EPS系統(tǒng)架構(gòu)與功能切換準(zhǔn)備（Handoverpreparation基本流程初始消息成功響應(yīng)消息失敗響應(yīng)消息切換資源分配（HandoverResourceAllocation)路徑切換請(qǐng)求（pathSwitchRequest)切換取消（HandoverCancellation承載建立（BearerSetup)承載修改（BearModdify)承載釋放（BearRelease)初始上下文建立（intitialContextSetup)重置（Reset)S1建立（Reset)HANDOVERREQUIREDHANDOVERREQUESTPATHSWITCHREQUESTHANDOVERCANCELBEARERSETUPREQUESTBEARERMODIFYREQUESTBEARERRELEASECOMMADNINITIALCONTEXTSETUPREQUESTRESETS1SETUPREQUESTHANDOVERCOMMANDHANDOVERREQUESTACKNOWLEDGEPATHSWITCHACKNOWLEDGEHANDOVERCANCELACKNOWLEDGEBEARERSETUPRESPONSEBEARERMODIFYRESPONSEBEARERRELEASECOMPLETEINITIALCONTEXTSETUPRESPONSERESETACKNOWLEDGES1SETUPRESPONSEHANDOVERPREPARATIONFAILUERHANDOVERFAILUERPATHSWITCHREQUESTFAILUERINITIALCONTEXTSETUPFAILUERS1SETUPFAILUER帶有響應(yīng)的S1-AP基本消息15不帶有響應(yīng)的S1-AP基本消息切換通知（HandoverNotification）基本流程消息切換釋放請(qǐng)求（BearerReleaseRequst)尋呼（Paging)初始化UE消息（InitialUEMessage)下行NAS傳送（DownlinkNASTransport)錯(cuò)誤指示（ErrorIndication)UE上下文釋放請(qǐng)求（UEcontextRealseRequest)HANDOVERNOTIFYBEAERRELEASEREQUESTPAGINGINITIALMESSAGEDOWNLINKNASTRASPORTUPLINKNASTRANSPORTNASNONDELIVERYINDICATIONERRORINDICATIONUECONTEXTRELEASEREQUEST上行NAS傳送（UplinkNASTransport)NAS未發(fā)送指示（NASnondeliveryindication)EPS系統(tǒng)架構(gòu)與功能16EPS系統(tǒng)架構(gòu)與功能X2接口的控制平面X2-AP協(xié)議支持以下幾個(gè)主要功能：EMM-CONNECTED狀態(tài)下UE的移動(dòng)性管理。例如，源eNodeB和目標(biāo)eNodeB之間的上下文傳送，

eNodeB之間用戶平面隧道的控制，以及切換消息等。上行負(fù)載管理。小區(qū)間負(fù)載管理是X2接口的一項(xiàng)重要功能，即eNodeB通過(guò)負(fù)載指示消息通知相鄰基站本小區(qū)的最新負(fù)載情況，從而實(shí)現(xiàn)基站節(jié)點(diǎn)之間的負(fù)載分擔(dān)，保證網(wǎng)絡(luò)處于一個(gè)相對(duì)均衡的水平。X2接口的錯(cuò)誤處理，如錯(cuò)誤指示、重置等。X2接口的控制平面圖切換準(zhǔn)備（Handoverpreparation基本流程初始消息成功響應(yīng)消息失敗響應(yīng)消息切換取消（HandovercancelHANDOVERREQUIREDHANDOVERCANCELHANDOVERREQUESTACKNOWLEDGEHANDOVERCANCELACKNOWLEDGEHANDOVERPREPARATIONFAILUERHANDOVERFAILUER重置（Reset)X2建立（X2Setup)RESETREQUESTX2SETUPREQUESTRESETRESPONSEX2SETUPRESPONSEX2SETUPFAILUER負(fù)載指示（Loadindication)基本流程消息錯(cuò)誤指示（Errorindication)LOADINDICATIONERRORINDICATIONSN傳輸狀態(tài)（SNstatustransfer)資源釋放（ReleaseResource)SNSTATUSTRANSFERRELEASERESOURCE帶有響應(yīng)的X2-AP基本消息不帶響應(yīng)的X2-AP基本消息EPS系統(tǒng)架構(gòu)與功能其他接口的控制平面S-GW與PDN-GW之間S5/S8接口控制平面如圖如下所示，該接口可以支持GTP-C及PMIPv6兩種協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)控制平面的信令傳輸。S5/S8接口的控制平面圖GTP（GPRSTunnellingProtocol)全稱是GPRS隧道協(xié)議，GTP協(xié)議分為GTP-C（信令控制協(xié)議）、GTP-U（封裝用戶數(shù)據(jù)協(xié)議）和GTP’（計(jì)費(fèi)相關(guān)協(xié)議）幾種。MIP（MobileIP)協(xié)議進(jìn)入了家鄉(xiāng)代理（HA）和外地代理（FA）兩個(gè)新的功能實(shí)體和隧道技術(shù)，在不改變因特網(wǎng)路由規(guī)則和移動(dòng)節(jié)點(diǎn)IP地址的前提下，解決了移動(dòng)主機(jī)漫游的路由問(wèn)題，同時(shí)保持上層的通信連接。MIP協(xié)議是一種網(wǎng)絡(luò)層移動(dòng)性管理的方案，與鏈路層的物理層傳輸技術(shù)無(wú)關(guān)，實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)主機(jī)跨區(qū)域、跨網(wǎng)絡(luò)的漫游。18用戶平面協(xié)議棧UE與PDN-GW之間的用戶平面S1-U接口用戶平面的GTP-U協(xié)議主要負(fù)責(zé)eNodeB與S-GW之間用戶數(shù)據(jù)的隧道傳輸，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)封裝與傳輸；下層UDP協(xié)議用于用戶數(shù)據(jù)的傳送。S1-U在IP層之上采用了面向無(wú)連接的UDP協(xié)議，采用用戶平面協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PDU）非保證傳送機(jī)制；在UDP之上承載的是GTP-U數(shù)據(jù)封裝協(xié)議，可以有效滿足EPS系統(tǒng)對(duì)分組核心網(wǎng)采用統(tǒng)一的GTP協(xié)議的要求。X2接口的用戶平面X2接口的用戶平面在eNodeB之間的IP傳輸層上，采用了面向無(wú)連接的UDP協(xié)議進(jìn)行用戶數(shù)據(jù)傳輸，并在UDP協(xié)議之上承載GTP-U協(xié)議，利用X2接口和S1接口用戶平面數(shù)據(jù)的相似性，X2接口的用戶面X2-U采用了與S1-U相同的用戶平面協(xié)議結(jié)構(gòu)。EPS系統(tǒng)架構(gòu)與功能19EPS系統(tǒng)的主要功能EPS系統(tǒng)架構(gòu)與功能網(wǎng)絡(luò)接入控制功能網(wǎng)絡(luò)接入功能主要用于將哪個(gè)用戶接入到EPC核心網(wǎng)，具體內(nèi)容細(xì)分為如下幾個(gè)功能模塊：接入網(wǎng)絡(luò)選擇功能鑒權(quán)功能準(zhǔn)入控制功能策略與計(jì)費(fèi)執(zhí)行功能合法偵聽移動(dòng)性管理功能移動(dòng)性管理功能主要用于實(shí)現(xiàn)用戶當(dāng)前位置的跟蹤，同時(shí)用于UE在空閑模式或連接模式下的移動(dòng)性管理。跟蹤區(qū)跟蹤區(qū)（TrackingArea,TA)是EPS系統(tǒng)為進(jìn)行UE位置管理而引入的新概念，與UMTS系統(tǒng)中的位置區(qū)（LocationArea,LA)和路由區(qū)（RoutingArea，RA）類似。為了避免UE在TA的邊界移動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生大量的跟蹤區(qū)更新信令，為同一個(gè)UE同時(shí)指配多個(gè)跟蹤區(qū)，構(gòu)成一個(gè)TA列表。EPS系統(tǒng)中的TA列表可以在附著、TAU或GUTI重分配過(guò)程中由MME分配給UE。移動(dòng)性約束功能移動(dòng)性約束功能主要用在某些場(chǎng)景下，限制UE接入某些特定的區(qū)域，該功能由UE、E-UTRAN無(wú)線接入網(wǎng)和EPC核心網(wǎng)提供。EMM與ECM狀態(tài)EMM:EMM-REGISTERED(注冊(cè)狀態(tài)）,EMM-DEREGISTERED（未注冊(cè)狀態(tài)）ECM:ECM-IDLE（空閑狀態(tài)）,ECM-CONNECTED（連接狀態(tài)）20EPS系統(tǒng)架構(gòu)與功能ECM-IDLE空閑狀態(tài)ECM-CONNECTED連接狀態(tài)ECM-IDLE與ECM-CONNECTED狀態(tài)特征UE與網(wǎng)絡(luò)之間并沒(méi)有信令連接，E-UTRAN中不為UE分配無(wú)線資源并且沒(méi)有建立UE上下文。UE與網(wǎng)絡(luò)之間沒(méi)有S1-MME和S1-U連接。當(dāng)處于空閑狀態(tài)的UE在有下行數(shù)據(jù)到達(dá)時(shí)，數(shù)據(jù)應(yīng)終止S-GW，并由MME發(fā)起尋呼。網(wǎng)絡(luò)對(duì)UE位置所知精度為TA級(jí)當(dāng)UE改變駐留小區(qū)時(shí)，執(zhí)行小區(qū)更新當(dāng)UE進(jìn)入未注冊(cè)的新跟蹤區(qū)時(shí)，執(zhí)行TA更新UE在小區(qū)間移動(dòng)時(shí)，自動(dòng)執(zhí)行PLMN選擇以及小區(qū)選擇和重選E-UTRAN在EPC的輔助下執(zhí)行區(qū)域限制功能進(jìn)入節(jié)點(diǎn)模式，例如使用非連續(xù)接收UE與網(wǎng)絡(luò)之間有信令連接，該信令連接包括RRC連接和S1-MME連接兩部分網(wǎng)絡(luò)對(duì)UE位置所知精度為小區(qū)級(jí)該狀態(tài)下UE的移動(dòng)性管理由切換過(guò)程控制當(dāng)UE進(jìn)入未注冊(cè)的新跟蹤區(qū)時(shí)，應(yīng)執(zhí)行TA更新21無(wú)線資源管理功能LTE系統(tǒng)中的無(wú)線資源管理包括對(duì)單小區(qū)的無(wú)線資源管理，也包括對(duì)多個(gè)小區(qū)資源的管理：無(wú)線承載控制（RBC）：無(wú)線承載的建立、維護(hù)和釋放過(guò)程涉及無(wú)線資源的相關(guān)配置。無(wú)線接入控制（RAC）：RAC的任務(wù)是接納或拒絕一個(gè)新的無(wú)線承載的建立。連接移動(dòng)性控制（CMC）：CMC主要涉及空閑狀態(tài)或連接狀態(tài)下的無(wú)線資源管理。動(dòng)態(tài)資源分配（DRA)和分組調(diào)度（PS）：動(dòng)態(tài)資源分配（DRA）和分組調(diào)度（PS）的任務(wù)是為用戶平面或控制平面的數(shù)據(jù)包分配或釋放資源。小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)（ICIC）：ICIC的主要任務(wù)是通過(guò)無(wú)線資源的管理來(lái)控制小區(qū)間的干擾，是多小區(qū)無(wú)線資源管理功能的一個(gè)重要部分。ICIC在實(shí)現(xiàn)過(guò)程中需要綜合考慮多小區(qū)的資源使用狀態(tài)以及業(yè)務(wù)負(fù)荷等信息。無(wú)線資源負(fù)載均衡（LB）：LB的任務(wù)是處理多個(gè)小區(qū)間業(yè)務(wù)負(fù)荷不均衡的分布。因此LB的目的是在確保高效率利用無(wú)線資源和保證現(xiàn)有QoS會(huì)話的前提下，改變小區(qū)間負(fù)荷的分布情況。系統(tǒng)間無(wú)線資源管理：主要關(guān)注跨系統(tǒng)移動(dòng)性（主要是系統(tǒng)間的切換）的無(wú)線資源管理。負(fù)荷分擔(dān)與容災(zāi)功能MME間負(fù)荷均衡：以均衡Pool內(nèi)MME間負(fù)荷為目的，使新進(jìn)入MMEPool內(nèi)的UE能根據(jù)Pool內(nèi)MME間負(fù)荷情況定向到Pool內(nèi)的MME上。MME間負(fù)荷重分配：依照權(quán)重來(lái)為計(jì)入網(wǎng)絡(luò)的用戶選擇服務(wù)MME。MME過(guò)載控制：指eNodeB根據(jù)根據(jù)過(guò)載控制策略減少轉(zhuǎn)發(fā)給過(guò)載MME的消息數(shù)量，甚至不向過(guò)載MME轉(zhuǎn)發(fā)NAS消息，從而使MME從過(guò)載狀態(tài)中恢復(fù)正常。EPS系統(tǒng)架構(gòu)與功能22EPS系統(tǒng)架構(gòu)與功能網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的選擇PDN-GW的選擇PDN-GW選擇功能是指MME利用HSS提供的用戶簽約信息及其他附加條件，為UE接入分配一個(gè)PDN-GW。S-GW的選擇UE在任何時(shí)刻只能連接至一個(gè)S-GW，EPS系統(tǒng)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、負(fù)載均衡以及S-GW的協(xié)議支持能力來(lái)為UE選擇服務(wù)的S-GW。MME的選擇MME節(jié)點(diǎn)選則功能是指基于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為UE選擇一個(gè)可用的MME。23EPS系統(tǒng)架構(gòu)與功能EPS系統(tǒng)中的標(biāo)識(shí)全球唯一臨時(shí)標(biāo)識(shí)符（GUTI）GUTI=GUMMEI+M-TMSIGUMMEI=MCC+MNC+MMEIMMEI=MMEGI+MMEC跟蹤區(qū)標(biāo)識(shí)符TAI=MCC+MNC+TAC，TAC（TrackingAreaCode）RNTI,無(wú)線網(wǎng)絡(luò)臨時(shí)標(biāo)識(shí)，是在網(wǎng)絡(luò)中用于識(shí)別UE的標(biāo)識(shí)符應(yīng)用協(xié)議標(biāo)識(shí)符當(dāng)eNodeB或者M(jìn)ME產(chǎn)生一個(gè)新的UE相關(guān)邏輯連接時(shí)，需要分配應(yīng)用協(xié)議表示號(hào)（APID）。APID可用于唯一標(biāo)識(shí)一個(gè)節(jié)點(diǎn)（eNodeB或者M(jìn)ME）與UE相關(guān)的S1接口或者X2接口的邏輯連接。eNodeBS1-APUEIDMMES1-APUEID源eNodeBX2-APUEID目的eNodeBX2-APUEIDEPS承載標(biāo)識(shí)符EPS承載標(biāo)識(shí)符用于唯一地標(biāo)識(shí)UE接入到E-UTRAN的一個(gè)EPS承載，EPS承載由MME分配。GUTI標(biāo)識(shí)符組成示意圖25LTE簡(jiǎn)介1EPS系統(tǒng)架構(gòu)與功能2空中接口協(xié)議3LTE無(wú)線傳輸關(guān)鍵技術(shù)4基本信令流程5業(yè)務(wù)連續(xù)性6IMS系統(tǒng)介紹7目錄25LTE空中接口協(xié)議空中接口是指UE與無(wú)線接入網(wǎng)（RAN）之間的接口，控制接口協(xié)議主要用于建立、配置、維持及釋放各種無(wú)線承載業(yè)務(wù)。E-UTRAN系統(tǒng)的空中接口協(xié)議根據(jù)用途可以分為用戶平面協(xié)議棧和控制平面協(xié)議棧。用戶平面協(xié)議棧主要包括物理層（PHY）、媒體訪問(wèn)控制層（MAC）、無(wú)線鏈路控制層（RLC）以及分組數(shù)據(jù)匯聚層（PDCP）4個(gè)層次；控制平面協(xié)議棧主要包括非接入層（NAS）、RRC、PDCP、RLC、MAC、PHY層。NAS子層終止與MME，主要實(shí)現(xiàn)EPS承載管理、鑒權(quán)、空閑狀態(tài)下的移動(dòng)性處理、尋呼消息的產(chǎn)生以及安全控制等功能。協(xié)議框架空中接口用戶平面協(xié)議棧圖空中接口控制平面協(xié)議棧圖26LTE空中接口協(xié)議物理層物理層的功能LTE系統(tǒng)中空中接口的物理層主要負(fù)責(zé)向上層提供底層的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，物理層將包含如下功能：傳輸信道的錯(cuò)誤檢測(cè)并向高層提供指示傳輸信道的前向糾錯(cuò)編碼(FEC）與譯碼混合自動(dòng)傳送請(qǐng)求（HARQ）軟合并傳輸信道與物理信道之間的速率匹配及映射物理信道的功率加權(quán)時(shí)間及頻率同步射頻特性測(cè)量并向高層提供指示MIMO天線處理傳輸分集波束賦形射頻處理27LTE空中接口協(xié)議幀結(jié)構(gòu)LTE系統(tǒng)的時(shí)域幀結(jié)構(gòu)如下圖所示，每個(gè)無(wú)線幀的總長(zhǎng)度Tfram=10ms，進(jìn)一步可以分成10個(gè)長(zhǎng)度為Tsubfram

=1ms的子幀。為了提供進(jìn)一步精準(zhǔn)的時(shí)間定義，LTE系統(tǒng)以Ts=1/30720000s作為基本時(shí)間單位

，系統(tǒng)中所有的時(shí)隙都是這個(gè)基本單位的整數(shù)倍，下圖中的時(shí)隙可表示為Tfram=307200×

Ts,Tsubfram=30720×

Ts。在一個(gè)子載波中，每個(gè)無(wú)線幀的不同子幀既可以用于下行傳輸也可以用于上行傳輸。LTE系統(tǒng)的時(shí)域幀結(jié)構(gòu)圖28LTE空中接口協(xié)議物理信道和傳輸信道物理信道物理下行共享信道（PDSCH）物理廣播信道（PBCH）物理多播信道（PMCH）物理下行控制信道（PDCCH）物理控制格式指示信道（PCFICH）物理HARQ指示信道（PHICH）物理上行共享信道（PUSCH)物理上行控制信道（PUCCH)物理隨機(jī)接入信道（PRACH)傳輸信道廣播信道（BCH）下行共享信道（DL-SCH）尋呼信道（PCH）多播信道（MCH）下行共享信道（UL-SCD）隨機(jī)接入信道（RACH）傳輸信道和物理信道的映射下行傳輸信道與物理信道的映射圖上行傳輸信道與物理信道的映射圖29LTE空中接口協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層MAC子層協(xié)議LTE系統(tǒng)MAC協(xié)議子層主要是為RLC層業(yè)務(wù)與物理層之間提供一個(gè)有效的連接。從這個(gè)角度看，MAC層支持的主要功能包括：邏輯信道與傳輸信道之間的映射傳輸格式的選擇，例如通過(guò)選擇傳輸塊大小，調(diào)制方案等作為輸入?yún)?shù)提供給物理層一個(gè)UE或多個(gè)UE之間邏輯信道的優(yōu)先級(jí)管理通過(guò)HARQ機(jī)制進(jìn)行糾錯(cuò)填充（Padding）RLCPDU的復(fù)用與解復(fù)用業(yè)務(wù)量的測(cè)量與上報(bào)邏輯信道控制信道廣播控制信道（BCCH）,用來(lái)廣播系統(tǒng)控制信息的下行信道。尋呼控制信道（PCCH），用戶傳輸尋呼信息的下行信道，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)不知道UE的小區(qū)位置時(shí)使用。公共控制信道（CCCH），用來(lái)傳輸U(kuò)E與網(wǎng)絡(luò)之間的控制信息的上下行雙向信道。當(dāng)UE與網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有RRC連接時(shí)使用該信道。多播控制信道（MCCH），用來(lái)傳輸網(wǎng)絡(luò)到UE的MBMS調(diào)度和控制信息的點(diǎn)到多點(diǎn)下行信道，用于UE接收MBMS業(yè)務(wù)。專用控制信道（DCCH），用來(lái)傳輸U(kuò)E與網(wǎng)絡(luò)之間專用控制信息的點(diǎn)到點(diǎn)的雙向信道，當(dāng)UE存在RRC連接時(shí)使用該信道。業(yè)務(wù)信道專用業(yè)務(wù)信道（DTCH），是點(diǎn)到點(diǎn)信道，專用于一個(gè)UE傳輸用戶信息，可以是上下行雙向的。多波業(yè)務(wù)信道（MTCH），負(fù)責(zé)從網(wǎng)絡(luò)側(cè)向UE傳送數(shù)據(jù)的點(diǎn)到多點(diǎn)的下行信道，僅用于UE接收MBMS業(yè)務(wù)邏輯信道與傳輸信道的映射圖30RLC子層協(xié)議RLC層的主要功能是接收從對(duì)等RLC實(shí)體獲得的數(shù)據(jù)包，或?qū)?shù)據(jù)包發(fā)送至對(duì)等RLC實(shí)體。RLC實(shí)體執(zhí)行數(shù)據(jù)傳送包含3中可配置模式：透明模式（TM），非確認(rèn)模式（UM）以及確認(rèn)模式（AM）。RLC層主要實(shí)現(xiàn)與ARQ相關(guān)的服務(wù)與功能，具體包括：上層PDU的傳輸（支持AM與UM兩種模式）TM模式的數(shù)據(jù)傳輸通過(guò)ARQ機(jī)制進(jìn)行錯(cuò)誤修正（CRC校驗(yàn)由物理層完成）根據(jù)傳輸塊(TB)大小進(jìn)行動(dòng)態(tài)分配重傳時(shí)對(duì)PDU進(jìn)行重分段實(shí)現(xiàn)同一無(wú)線承載（RB）的多個(gè)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)單元（SDU）的串接順序傳送上層PDU（僅支持AM與UM兩種模式）重復(fù)檢測(cè)協(xié)議錯(cuò)誤檢測(cè)與恢復(fù)SDU丟棄重置LTE系統(tǒng)與UMTS系統(tǒng)的RLC層功能相比，LET系統(tǒng)中的RLC層呈現(xiàn)出以下特征：UM模式與TM模式承載的信道較少，功能實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單AM模式支持RLCSDU的動(dòng)態(tài)分配，現(xiàn)有UMTS系統(tǒng)只支持固定分段AM模式支持二次分段，現(xiàn)有UMTS系統(tǒng)不支持LTE系統(tǒng)的RLC層不再支持機(jī)密功能LTE系統(tǒng)的RLC層需要支持流量控制功能LTE空中接口協(xié)議31LTE空中接口協(xié)議PDCP子層協(xié)議LTE系統(tǒng)PDCP協(xié)議層的主要目的是發(fā)送或接收對(duì)等PDCP實(shí)體的分組數(shù)據(jù)。該子層主要完成以下幾方面的功能：IP包頭壓縮與解壓縮、數(shù)據(jù)與信令的加密，以及信令完整性保護(hù)。在控制平面，加密與完整性保護(hù)是必選功能；而在用戶平面，可靠頭壓縮（ROCH）為必選功能，數(shù)據(jù)加密為可選功能，這里的數(shù)據(jù)既可以是用戶數(shù)據(jù)，也可以是應(yīng)用層信令，如SIP、RTCP等。右圖給出了PDCP層用戶平面的控制平面的主要功能模型。PDCP向位于UE側(cè)的RRC和用戶平面的上層，或者向eNodeB側(cè)的中繼提供業(yè)務(wù)，包括用戶平面數(shù)據(jù)的傳輸、控制平面的數(shù)據(jù)傳輸、頭壓縮、加密、完整性保護(hù)等。PDCP層可以向下層提供的業(yè)務(wù)包括：透明數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)確認(rèn)的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)（包括對(duì)PDCPPDU傳輸成功的指示）非確認(rèn)的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)（按序傳輸、包復(fù)制或丟棄處理）PDCP層協(xié)議模型圖32LTE空中接口協(xié)議無(wú)線資源控制層RRC層功能LTE系統(tǒng)RRC層提供的主要服務(wù)與功能如下所述：廣播NAS層和AS層的系統(tǒng)消息尋呼功能（通過(guò)AS層的系統(tǒng)消息）RRC連接的建立、保持和釋放，包括UE與U-UTRAN之間的標(biāo)識(shí)符的分配、信令無(wú)線承載的配置安全功能，包括密鑰管理端到端的無(wú)線承載的建立、修改與釋放移動(dòng)性管理功能，包括UE測(cè)量報(bào)告，以及為了小區(qū)間的RAT間移動(dòng)性進(jìn)行的報(bào)告控制、小去間切換、UE小區(qū)選擇與重選、切換過(guò)程中的RRC上下文傳輸?shù)萂BMS業(yè)務(wù)通知，以及MBMS業(yè)務(wù)無(wú)線承載的建立、修改與釋放QoS管理功能UE測(cè)量上報(bào)及測(cè)量控制NAS消息的傳輸NAS消息的完整性保護(hù)RRC層協(xié)議狀態(tài)及轉(zhuǎn)換UMTS系統(tǒng)中UE含5種RRC狀態(tài)，即空閑狀態(tài)、CELL-DCH狀態(tài)、CELL-FACH狀態(tài)、CELL-PCH狀態(tài)、URA-PCH狀態(tài)。

LTE系統(tǒng)定義了兩種RRC狀態(tài)：空閑狀態(tài)（RRC-IDLE）和連接狀態(tài)（RRC-CONNECTED），LTE系統(tǒng)的RRC狀態(tài)減少，RRC的狀態(tài)機(jī)制更加簡(jiǎn)單，系統(tǒng)的復(fù)雜度降低。33LTE空中接口協(xié)議空閑狀態(tài)（RRC-IDLE）的狀態(tài)特征連接狀態(tài)（RRC-CONNECTED）的狀態(tài)特征LTERRC層的狀態(tài)描述PLMN的選擇；系統(tǒng)信息廣播；不連續(xù)接收尋呼；小區(qū)重選移動(dòng)性；UE有一個(gè)在跟蹤區(qū)（TA）范圍內(nèi)唯一的標(biāo)識(shí)；在eNodeB中沒(méi)有保存RRC通信上下文UE有一個(gè)RRC連接；UE在E-UTRAN中具有通信上下文；E-UTRAN知道UE當(dāng)前屬于哪個(gè)小區(qū)；網(wǎng)絡(luò)和終端之間可以接收和發(fā)送數(shù)據(jù)；網(wǎng)絡(luò)控制層的移動(dòng)性管理，包括切換或者網(wǎng)絡(luò)輔助小區(qū)更改（NACC）到GERAN小區(qū)；可以測(cè)量鄰小區(qū)；終端可以監(jiān)聽控制信道以便確定網(wǎng)絡(luò)是否為它配置了共享信道資源；eNodeB可以根據(jù)終端的活動(dòng)性狀況配置不連續(xù)接收（DRX）周期，節(jié)約電池并提高無(wú)線資源利用率與UMTS系統(tǒng)類似，終端開機(jī)后，將會(huì)從選定的PLMN中選擇一個(gè)合適的小區(qū)進(jìn)行駐留。當(dāng)UE駐留在某個(gè)小區(qū)后，就可以接受系統(tǒng)信息和小區(qū)廣播信息。通常UE第一次開機(jī)需要執(zhí)行注冊(cè)過(guò)程，一方面是完成互相認(rèn)證鑒權(quán)，另一方面也是讓網(wǎng)絡(luò)獲得該UE的基本信息。隨后，UE可以一直處于空閑狀態(tài)，知道需要建立RRC連接。UE通過(guò)建立RRC連接才能進(jìn)入連接狀態(tài)，此時(shí)UE可以與網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)的交互。當(dāng)UE釋放了RRC連接時(shí)，UE就會(huì)從RRC-CONNECTED狀態(tài)遷移到RRC-IDLE狀態(tài)。34LTE簡(jiǎn)介1EPS系統(tǒng)架構(gòu)與功能2空中接口協(xié)議3LTE無(wú)線傳輸關(guān)鍵技術(shù)4基本信令流程5業(yè)務(wù)連續(xù)性6IMS系統(tǒng)介紹7目錄LTE無(wú)線傳輸關(guān)鍵技術(shù)多址技術(shù)下行多址接入技術(shù)OFDM技術(shù)，是一種多載波調(diào)制技術(shù)，其主要思想是在可用頻段內(nèi)，將信道分成多個(gè)正交子信道，在每個(gè)子信道上使用一個(gè)子載波進(jìn)行調(diào)制，從而將高速的數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成低速子數(shù)據(jù)流，調(diào)制到每個(gè)子信道上并行傳輸，在接收端采用相關(guān)技術(shù)來(lái)分開正交信號(hào)。OFDM技術(shù)具有頻譜利用率高、抗摔落能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。OFDM收發(fā)機(jī)圖上行多址接入技術(shù)LTE系統(tǒng)采用單載波頻分多址作為上行多址方式。36LTE無(wú)線傳輸關(guān)鍵技術(shù)多天線技術(shù)多徑效應(yīng)會(huì)引起衰落，原因是由于直射波和地面反射波到達(dá)收信端時(shí)，因相位不同發(fā)生相互干涉而造成的微波衰落，因而被視為不利因素，多天線技術(shù)將多多徑效應(yīng)作為一個(gè)有利因素加以利用。多如多出（MIMO）技術(shù)利用空間中的多徑因素，在發(fā)送端和接收端采用多天線同時(shí)發(fā)送信號(hào)，可以實(shí)現(xiàn)分集增益或復(fù)增益，進(jìn)而提高小區(qū)容量、擴(kuò)大覆蓋范圍、提升數(shù)據(jù)傳輸速率等性能指標(biāo)。下行MIMO技術(shù)LTE系統(tǒng)的下行MIMO技術(shù)支持2×2的基本天線配置，下行MIMO技術(shù)主要包括：空間分集、空間復(fù)用及波束賦形3大類：空間分集，主要是利用空間信道的弱相關(guān)性，結(jié)合時(shí)間/頻率上的選擇性，為信號(hào)的傳遞提供更多的副本，提高信號(hào)傳輸?shù)目煽啃裕纳平邮招盘?hào)的信噪比。空間復(fù)用，主要原理也是利用空間信道的弱相關(guān)性，通過(guò)在多個(gè)相互獨(dú)立的空間信道上傳遞不同的數(shù)據(jù)流，從而提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆逯邓俾?。波束賦形，是一種應(yīng)用于小間距天線陣列的多天線傳輸技術(shù)，其主要原理是利用空間信道的強(qiáng)相關(guān)性，利用波的干涉原理產(chǎn)生強(qiáng)方向性的方向圖，從而提高信噪比，增加系統(tǒng)容量和覆蓋范圍。上行MIMO技術(shù)LTE系統(tǒng)的上行MIMO技術(shù)也包括空間分集和空間復(fù)用。LTE系統(tǒng)中，應(yīng)用MIMO技術(shù)的上行基本天線配置為1×2，即一根發(fā)送天線和兩根接收天線。37LTE無(wú)線傳輸關(guān)鍵技術(shù)鏈路自適應(yīng)技術(shù)功率控制功率控制的基本原理是在信道條件好的鏈路使用較小的功率發(fā)射，而在信道條件差的鏈路使用較大的發(fā)射功率，使接收機(jī)接收到的信號(hào)功率維持在接受業(yè)務(wù)所需的最小功率上從而使得在不同的信道條件下，發(fā)射機(jī)都能夠以最小的發(fā)射功率來(lái)保證接收機(jī)獲得固定的傳輸速率和時(shí)延，保障通信的質(zhì)量。自適應(yīng)調(diào)制編碼（AMC)自適應(yīng)調(diào)制編碼（AMC)的原理是根據(jù)信道條件的瞬時(shí)變化，自適應(yīng)地調(diào)整系統(tǒng)的調(diào)制與編碼方式（傳輸格式）例如，對(duì)于靠近小區(qū)基站的用戶將分配較高的碼率、較高階的調(diào)制，對(duì)于靠近小區(qū)邊界的用戶則分配具有較低碼率的較低階調(diào)制?；旌献詣?dòng)請(qǐng)求重傳（HARQ)為了克服無(wú)線移動(dòng)通信時(shí)變和多經(jīng)絡(luò)衰落對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊?，可以采用基于前向糾錯(cuò)(FEC）和自動(dòng)重傳請(qǐng)求（ARQ）等差錯(cuò)控制方法，來(lái)降低系統(tǒng)的誤碼率以保證服務(wù)質(zhì)量。在這兩種方法的基礎(chǔ)上產(chǎn)生了混合自動(dòng)請(qǐng)求重傳（HARQ)方案：即在ARQ系統(tǒng)中包含F(xiàn)EC子系統(tǒng)，當(dāng)FEC的糾錯(cuò)能力可以糾正這些錯(cuò)誤時(shí)，則不需要使用ARQ，只有當(dāng)FEC無(wú)法正常糾錯(cuò)時(shí)，才通過(guò)ARQ反饋信道請(qǐng)求重發(fā)誤碼組。38LTE無(wú)線傳輸關(guān)鍵技術(shù)分組調(diào)度技術(shù)調(diào)度就是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)動(dòng)態(tài)地將最適合的時(shí)/頻資源分配給某個(gè)用戶。LET系統(tǒng)中，調(diào)度器除了分配時(shí)間/頻率資源外，還可以控制傳輸?shù)拇笮?，或者調(diào)制編碼格式。LTE系統(tǒng)的資源分配包含集中式和分布式兩種方式，并支持在集中式和分布式之間靈活地切換。集中式資源分配是指為用戶非分連續(xù)的子載波和資源塊，分布式資源分布是指為用戶分配離散的子載波和資源塊。小區(qū)干擾和抑制技術(shù)LTE系統(tǒng)小區(qū)間干擾抑制技術(shù)主要有以下3種解決方式：小區(qū)間干擾隨機(jī)化，就是要將干擾信號(hào)隨機(jī)化，不能降低干擾的能量，但是能通過(guò)加干擾的方式將干擾信號(hào)隨機(jī)化為“白噪聲”，從而抑制小區(qū)間干擾。小區(qū)間干擾刪除，原理就是對(duì)小區(qū)內(nèi)的干擾信號(hào)進(jìn)行某種程度的調(diào)解甚至解碼，然后利用接收機(jī)的處理增益從接收信號(hào)中消除干擾信號(hào)分量。小區(qū)間的干擾協(xié)調(diào)與避免，干擾協(xié)調(diào)又稱為“軟頻率復(fù)用”或“部分頻率復(fù)用”。這種方法是將頻率資源分為若干個(gè)復(fù)用集，小區(qū)中心的的用戶可以采用較低的功率發(fā)射和接收，即使占用相同的頻率也不會(huì)造成較強(qiáng)的小區(qū)間干擾。39LTE無(wú)線傳輸關(guān)鍵技術(shù)網(wǎng)絡(luò)自組織技術(shù)LTE系統(tǒng)提出了網(wǎng)絡(luò)自組織（SelfOrganizationnetwork,SON）方面的需求，一方面可以實(shí)現(xiàn)基站的自配置與自優(yōu)化，降低布網(wǎng)成本和運(yùn)營(yíng)成本，另一方面還可以用于HomeeNodeB等數(shù)量繁多，難于遠(yuǎn)程控制的節(jié)點(diǎn)類型。SON的功能主要包括：網(wǎng)絡(luò)自配置自配置過(guò)程是指對(duì)新部署的節(jié)點(diǎn)通過(guò)自動(dòng)安裝過(guò)程進(jìn)行配置，獲得必要的基本配置信息。網(wǎng)絡(luò)自優(yōu)化自優(yōu)化過(guò)程是指通過(guò)UE和eNodeB提供的測(cè)量結(jié)果信息，自適應(yīng)地調(diào)整網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行參數(shù)。網(wǎng)絡(luò)自安裝網(wǎng)絡(luò)自規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)自愈合網(wǎng)絡(luò)自回傳40LTE簡(jiǎn)介1EPS系統(tǒng)架構(gòu)與功能2空中接口協(xié)議3LTE無(wú)線傳輸關(guān)鍵技術(shù)4基本信令流程5業(yè)務(wù)連續(xù)性6IMS系統(tǒng)介紹7目錄LTE基本信令流程接入與鑒權(quán)流程IP地址分配EPS網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)純分組交換的系統(tǒng)，為了正常訪問(wèn)PDN網(wǎng)絡(luò)，在向用戶提供業(yè)務(wù)之前，必須至少為UE分配一個(gè)IP地址（可以是IPv4或IPv6)。若UE已經(jīng)在默認(rèn)承載建立過(guò)程中獲得了IP地址，則后續(xù)的專用承載中將直接使用默認(rèn)承載所對(duì)應(yīng)的IP地址，不再重新分配，若在默認(rèn)承載建立時(shí)并沒(méi)有為UE分配IP地址，則UE將后續(xù)啟動(dòng)DHCP地址分配流程以獲得IP地址。在默認(rèn)承載時(shí)，EPS網(wǎng)絡(luò)可以通過(guò)以下兩種方式之一為UE分配IP地址。PLMN分配，即PDN-GW直接分配一個(gè)IP地址給UE，該地址可以是靜態(tài)的，也可以是動(dòng)的，一般來(lái)說(shuō)，只有歸屬網(wǎng)絡(luò)的PDN-GW才會(huì)為用戶分配靜態(tài)的PLMN地址PND分配一個(gè)IP地址給UE。該地址既可以是動(dòng)態(tài)地址，也可以是靜態(tài)地址，這種方式也被稱為外部PDN地址分配。三種方式的具體分配方案如下：對(duì)于IPv4地址的分配，不同于2G/3G系統(tǒng)，EPS網(wǎng)絡(luò)的UE可以在PDN地址分配參數(shù)中指示網(wǎng)絡(luò)其所期望的IPv4地址獲取方式，也可以指示網(wǎng)絡(luò)在默認(rèn)承載建立以后通過(guò)IETF定義的各種流程來(lái)獲得IPv4地址。對(duì)于IPv6地址的分配，在得到一個(gè)IPv6的前綴的情況下，UE應(yīng)該能夠通過(guò)無(wú)狀態(tài)地址自動(dòng)配置的方法來(lái)構(gòu)造一個(gè)完整的IPv6地址。若網(wǎng)絡(luò)采用DHCPv4/DHCPv6分配方式，對(duì)UE而言，PDN-GW是一個(gè)DHCP服務(wù)器為UE分配IP地址。42LTE基本信令流程附著流程UE進(jìn)行實(shí)際業(yè)務(wù)之前在EPS網(wǎng)絡(luò)中的注冊(cè)流程，稱為網(wǎng)絡(luò)附著（Attach），UE附著流程中，EPS網(wǎng)絡(luò)將完成如下工作：UE與MME建立MM上下文UE與MME的EMM狀態(tài)為EMM-REGISTEREDMME為UE建立默認(rèn)承載UE獲得網(wǎng)絡(luò)側(cè)分配的IP地址EPS系統(tǒng)的UE附著流程，詳細(xì)步驟如下：UE向eNodeB發(fā)起附著請(qǐng)求消息及網(wǎng)絡(luò)選擇指示，消息包含TMSI、UE能力以及PND地址參數(shù)；eNodeB根據(jù)S-TMSI和網(wǎng)絡(luò)選擇指示得到MME，若eNodeB無(wú)法直接推導(dǎo)出MME，將通過(guò)“MME選擇功能”選擇MME，并將附著消息前轉(zhuǎn)至新的MME；若MME由于附著而發(fā)生變化，那么新MME將發(fā)送一個(gè)標(biāo)識(shí)(ID）請(qǐng)求消息至原來(lái)以請(qǐng)求IMSI,隨后原MME返回IMSI及安全上下文信息；若UE不知道原MME和新MME，則新MME將向UE發(fā)送一個(gè)標(biāo)識(shí)請(qǐng)求消息以請(qǐng)求IMSI，隨后UE通過(guò)標(biāo)識(shí)響應(yīng)消息返回IMSI參數(shù)；若網(wǎng)絡(luò)中沒(méi)有UE上下文存在，系統(tǒng)將可以發(fā)起強(qiáng)制鑒權(quán)步驟，否則本部可選；若UE在附著請(qǐng)求消息中設(shè)置了加密選項(xiàng)轉(zhuǎn)換標(biāo)記，則MME將從UE中取回相應(yīng)的加密選項(xiàng)；若新MME中存在著激活的承載上下文，則需在相關(guān)的S-GW及PDN-GW中刪除原MME的對(duì)應(yīng)承載；若MME發(fā)生改變或者初次附著，那么MME將向HSS發(fā)送位置更新消息；HSS向原MME返回位置取消消息，以取消MME上下文及承載上下文；若在原MME中存在著激活的承載上下文，該MME將會(huì)向PDN-GW發(fā)送一條刪除承載請(qǐng)求的消息，隨后PND-GW返回相應(yīng);43LTE基本信令流程HSS向新的MME回復(fù)位置更新ACK消息，若HSS拒絕，則新MME也將拒絕本次附著請(qǐng)求；新MME選擇一個(gè)S-GW，并將創(chuàng)建默認(rèn)承載請(qǐng)求消息發(fā)送給該S-GW；S-GW在其EPS承載列表創(chuàng)建一個(gè)入口，并向PDN-GW轉(zhuǎn)發(fā)創(chuàng)建默認(rèn)承載請(qǐng)求的消息；若網(wǎng)絡(luò)中使用了PCRF，則PDN-GW將會(huì)與PCRF進(jìn)行交互以獲取PCC準(zhǔn)則，若建立默認(rèn)EPS承載，則將在PDN-GW中預(yù)定義PCC規(guī)則；PDN-GW向S-GW返回一個(gè)創(chuàng)建默認(rèn)承載響應(yīng)消息；S-GW向新MME返回一個(gè)創(chuàng)建默認(rèn)承載響應(yīng)消息；新的MME向eNodeB發(fā)送一條附著接受消息；eNodeB向UE發(fā)送RRC連接重配置消息，并將附著接受消息發(fā)送給UE；UE向eNodeB發(fā)送RRC連接重配置完成消息；eNodeB向新MME發(fā)送初始化上下文消息，該消息包含eNodeB的TEID及eNodeB在S1-U接口的下行傳輸?shù)刂?；UE向eNodeB發(fā)送直傳消息，該消息包含附著完成消息；eNodeB轉(zhuǎn)發(fā)附著完成消息至新MME；新的MME向S-GW發(fā)送一條承載更新請(qǐng)求消息；S-GW向新MME返回一條承載更新響應(yīng)確認(rèn)消息，此時(shí)，S-GW可以發(fā)送緩存的下行分組數(shù)據(jù)；在步驟22中MME接收承載更新響應(yīng)消息后，若建立了一個(gè)EPS承載，MME將向HSS發(fā)送一條包含APN與PDN-GW標(biāo)識(shí)的通知請(qǐng)求消息用于用戶的移動(dòng)性管理；HSS存儲(chǔ)APN及PDN-GW標(biāo)識(shí)對(duì)，并發(fā)送一條通知響應(yīng)消息至MME，完成整個(gè)附著過(guò)程。44LTE基本信令流程UE發(fā)起的附著流程圖45LTE基本信令流程去附著流程當(dāng)UE不需要或不能夠繼續(xù)附著在EPS網(wǎng)絡(luò)時(shí)，將發(fā)起去附著（Detach）流程。EPS網(wǎng)絡(luò)中的去附著流程，包括UE側(cè)發(fā)起的去附著和網(wǎng)絡(luò)側(cè)發(fā)起的去附著，網(wǎng)絡(luò)側(cè)發(fā)起的去附著流程可以通過(guò)MME發(fā)起，也可以由HSS發(fā)起。UE側(cè)觸發(fā)的去附著流程的詳細(xì)步驟如下：UE通過(guò)NAS消息向MME發(fā)送去附著請(qǐng)求；MME向S-GW發(fā)起刪除承載請(qǐng)求消息，將S-GW內(nèi)該UE的EPS承載置為無(wú)效；S-GW向MME返回刪除承載響應(yīng)消息確認(rèn)，若ISR沒(méi)有激活，該步驟將在第7部后執(zhí)；若ISR是激活的，MME將向相關(guān)的SGSN發(fā)送去附著指示消息；SGSN向S-GW發(fā)送一條刪除承載請(qǐng)求消息，去激活該UE在S-GW的PDP連接；S-GW向PDN-GW發(fā)送刪除承載請(qǐng)求消息，若ISR沒(méi)有激活，該步驟將由步驟2觸發(fā)；PDN-GW向S-GW返回刪除承載響應(yīng)消息；PDN-GW通過(guò)與PCRF交互來(lái)指示PCRF；S-GW向SGSN返回刪除承載響應(yīng)消息；SGSN向MME返回去附著指示確認(rèn)消息；MME向UE返回一條去附著接受消息；MME向eNodeB發(fā)送S1釋放命令（原因?yàn)槿ジ街┫?lái)釋放S1-MME信令連接。46LTE基本信令流程UE發(fā)起的去附著流程圖47LTE基本信令流程服務(wù)請(qǐng)求流程服務(wù)請(qǐng)求(serviceRequst)過(guò)程的目的是當(dāng)用戶已經(jīng)在核心網(wǎng)中注冊(cè)，且處于空閑狀態(tài)時(shí)，建立無(wú)線接入網(wǎng)接口的信令連接，并將UE的狀態(tài)從ECM-IDLE遷移到ECM-CONNECTED狀態(tài)。服務(wù)請(qǐng)求包括UE發(fā)起的服務(wù)請(qǐng)求和網(wǎng)絡(luò)側(cè)發(fā)起的服務(wù)請(qǐng)求，UE發(fā)起的服務(wù)請(qǐng)求流程的詳細(xì)步驟如下：UE向eNodeB發(fā)送承載在RRC消息上的NAS消息；eNodeB前轉(zhuǎn)該NAS消息給MME，該消息被承載與一個(gè)S1-AP消息中；MME執(zhí)行NAS鑒權(quán)過(guò)程；MME向eNodeB發(fā)送一條S1-AP消息初始化上下文建立請(qǐng)求；eNodeB執(zhí)行無(wú)線承載建立流程；UE的上行數(shù)據(jù)通過(guò)eNodeB前轉(zhuǎn)到S-GW；eNodeB向MME返回一條發(fā)送S1-AP消息初始化上下文建立完成；MME向S-GW發(fā)送一條承載更新請(qǐng)求消息，此后S-GW可以開始向UE發(fā)送下行數(shù)據(jù)；若RAT類型與上次比較已經(jīng)改變，S-GW將向PDN-GW發(fā)送承載更新請(qǐng)求消息，消息攜帶RAT類型；若網(wǎng)絡(luò)中配置了動(dòng)態(tài)的PCC，PDN-GW將與本地PCRF進(jìn)行交互獲得PCC規(guī)則。若不采用動(dòng)態(tài)PCC配置，PDN-GW將直接采用本地的QoS策略；PDN-GW向S-GW返回承載更新響應(yīng)消息；S-GW將承載更新響應(yīng)消息轉(zhuǎn)發(fā)至MME。48LTE基本信令流程UE發(fā)起的服務(wù)請(qǐng)求圖49移動(dòng)性管理流程位置更新流程E-UTRAN系統(tǒng)內(nèi)切換與現(xiàn)有3GPP網(wǎng)絡(luò)的切換LTE基本信令流程流程舉例，基于X2的eNodeB間切換無(wú)MME重定位場(chǎng)景下，eNodeB之間的切換將不需要改變MME。假設(shè)切換前后S-GW不變，且S-GW與源eNodeB和目標(biāo)eNodeB都存在IP連接的eNodeB間切換流程步驟如下：目標(biāo)eNodeB給MME發(fā)送一條路徑切換請(qǐng)求消息通知UE已經(jīng)改變小區(qū)，MME決定繼續(xù)選擇該S-GW為UE服務(wù)；MME向S-GW發(fā)送一條用戶平面更新請(qǐng)求消息(eNodeB地址，下行用戶平面TEID)；S-GW開始用心的接收地址和TEID發(fā)送下行數(shù)據(jù)包給eNodeB，同時(shí)向MME返回一條用戶平面更新響應(yīng)消息；為了輔助目標(biāo)eNodeB重排序功能，S-GW在每個(gè)EPS承載切換后立即在原路徑上發(fā)送一個(gè)或多個(gè)“EndMarker”數(shù)據(jù)包；MME用路徑切換請(qǐng)求確認(rèn)消息證實(shí)路徑切換請(qǐng)求消息，同時(shí)MME可能向eNodeB提供切換約束表；目標(biāo)eNodeB通過(guò)發(fā)送一條釋放資源消息通知源eNodeB切換成功，并觸發(fā)資源釋放。50LTE基本信令流程基于X2接口的eNodeB間切換圖51LTE基本信令流程會(huì)話管理流程EPS系統(tǒng)中的會(huì)話管理功能主要是指對(duì)EPS承載的相關(guān)管理，包括對(duì)EPS承載的激活、修改與釋放；與2G/3G網(wǎng)絡(luò)交互時(shí)，完成EPS承載與PDP上下文之間的有效映射；以及用戶接入網(wǎng)絡(luò)時(shí)的承載資源分配和離開網(wǎng)絡(luò)時(shí)的資源釋放。會(huì)話管理管理的主要流程如下：專用承載激活流程為了減少業(yè)務(wù)建立的時(shí)延，實(shí)現(xiàn)“永遠(yuǎn)在線”的目的，EPS網(wǎng)絡(luò)在UE發(fā)起附著過(guò)程的同時(shí)建立了一個(gè)“默