TD-LTE技術(shù)概述完整版

Page0TD-LTE技術(shù)概述交流目標了解移動互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)對管道網(wǎng)絡(luò)的要求知道TD-LTE的關(guān)鍵技術(shù)及重要特性了解TD-LTE網(wǎng)絡(luò)在版本演進過程中網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的變化通過對比分析，了解TD-LTE與GSM、WCDMA、TD-SCDMA、LTEFDD等通信系統(tǒng)的技術(shù)差異Page1Page2前言電信技術(shù)業(yè)務(wù)移動化、寬帶化和IP化的趨勢日益明顯，移動通信技術(shù)處于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)演進的關(guān)鍵時期Page3Page3什么是LTE？長期演進LTE(LongTermEvolution)是3GPP主導的無線通信技術(shù)的演進LTE與SAE是3GPP當年的兩大演進計劃，LTE負責無線空口技術(shù)演進，SAE(SystemArchitectureEvolution)負責整個網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的演進什么是LTE，為什么需要LTE為什么需要LTE？保持3GPP與WIMAX/3GPP2的競爭優(yōu)勢順應寬帶移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的發(fā)展需要移動通信數(shù)據(jù)化，寬帶化，IP化高吞吐率=高頻譜效率+大帶寬低時延=扁平化的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)E-UTRAN:

EvolvedUMTSTerrestrialRadioAccessNetwork，LTE的接入網(wǎng)EPC：EvolvedPackageCore，LTE的核心網(wǎng)EPS：EvolvedPacketSystem，演進的分組系統(tǒng)EPS=E-UTRAN+EPCPage4目錄1TD-LTE發(fā)展的驅(qū)動力TD-LTE技術(shù)亮點及優(yōu)勢2TD-LTE版本演進3TD-LTE同其他通信系統(tǒng)的比較4TD-LTE發(fā)展驅(qū)動力Page5語音收入下降開源：提升帶寬，發(fā)掘新業(yè)務(wù)TD-LTE/SAE成本現(xiàn)網(wǎng)成本網(wǎng)絡(luò)成本高節(jié)流：引入新架構(gòu)，降低業(yè)務(wù)成本運營商需要在吸引用戶、增加收入的同時，大幅度降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和運營成本語音收入下降Source：Informa，2008.10全球用戶增長趨勢語音和數(shù)據(jù)ARPU趨勢用戶數(shù)仍有增長，但增長率下降語音ARPU不斷下降，數(shù)據(jù)ARPU逐年上升Page6話費賺錢時代結(jié)束流量經(jīng)營正成為核心Page7移動通信不斷提升帶寬<199019952000200220052007200920112015Analog28.8KbpsAnalog56KbpsADSL256KbpsADSL1.2MbpsADSL212MbpsADSL2+24MbpsVDSL2>200MbpsPON1~10Gbps1Mbps10Mbps100MbpsGPRS53.6KbpsWCDMAR99384KbpsWCDMAR514.MbpsTD-LTE>100Mbps600ms150ms100ms55ms40ms15ms600ms200ms50ms15ms100ms移動用戶享有固網(wǎng)用戶同等的業(yè)務(wù)感受業(yè)務(wù)的用戶體驗決定業(yè)務(wù)命運Page8EDGETDR4TDHSPATDHSPA＋UMTSHSPA+TD-LTE128kbps512kbps2Mbps8Mbps24Mbps100Mbps下載5M音樂6Minutes1Minutes18seconds20Seconds5Seconds2Seconds0.5Second下載25M視頻30Minutes6Minutes31Seconds1Minute40Seconds25Seconds8Seconds2Seconds下載750M視頻15Hours3Hours15Minutes50Minutes12Minutes30Seconds4Minutes10Seconds1Minutes20Seconds下載高清視頻3+Days17Hours22Minutes4Hours27Minutes67Minutes22Minutes6Minutes中斷下載，而且今后也不再嘗試離開一會兒，以后再次下載的概率不高還不錯OK，很爽TD-LTE帶來更加流暢和便利的移動業(yè)務(wù)P2P通訊高清VoIP高清視頻電話移動即時消息（MIM）移動社區(qū)動態(tài)的/連接的地址本高速的數(shù)據(jù)接入，如移動互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)社交多媒體移動高清音樂在線游戲MBB連接

移動高清視頻移動3DTV,IPTV視頻監(jiān)控視頻會議視頻分享/轉(zhuǎn)發(fā)：如即攝即傳MBMSM2M公共事務(wù)：如,自動數(shù)據(jù)記錄，電子儀表智能交通：如,汽車通訊，航海&跟蹤衛(wèi)生保?。喝?遠程醫(yī)療金融服務(wù)：如,移動銷售，自動銷售智能家居：如,智能建筑，智能家庭工業(yè)監(jiān)控：如設(shè)備跟蹤與管理增強的定位服務(wù)基于位置的服務(wù)(LBS)增強現(xiàn)實(AR)無處不在的移動貿(mào)易移動付費/電子貨幣

移動廣告移動辦公交互式數(shù)字廣告牌和虛擬設(shè)計家云計算云存儲(照片存儲，數(shù)據(jù)備份)云服務(wù)：公共/私人/社區(qū)/混合的云業(yè)務(wù)LocalMobileSocial信息和溝通的基本功能屬性：移動、社交、本地Page9TD-LTE面向不同市場對象的豐富業(yè)務(wù)Page10TD-LTE大寬帶確保了用戶體驗家庭（Residential）個人（Individual）除有線和DSL外的無線接入方式高速接入+WiFi+VoIP在覆蓋范圍內(nèi)可隨時在線中小企業(yè)（SME）虛擬企業(yè)網(wǎng)大屏幕設(shè)備和高清視頻總部支部在途員工視頻會議Page11收益和業(yè)務(wù)量不匹配只有降低每數(shù)據(jù)bit成本才能獲取利潤虧本利潤業(yè)務(wù)量收入時間語音業(yè)務(wù)主導數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)主導收益并未隨業(yè)務(wù)線性增長網(wǎng)絡(luò)成本(引入TD-LTE)網(wǎng)絡(luò)成本(維持現(xiàn)有技術(shù))Page12LTE設(shè)計目標帶寬靈活配置：支持1.25MHz-20MHz帶寬實際支持1.4MHz,3MHz,5MHz,10Mhz,15Mhz,20MHz峰值速率(20MHz帶寬）：下行100Mbps，上行50Mbps實際實現(xiàn)峰值速率比目標高控制面時延小于100ms，用戶面時延(單向)小于5ms能為速度>350km/h的用戶提供100kbps的接入服務(wù)支持增強型MBMS（E-MBMS）取消CS域，CS域業(yè)務(wù)在PS域?qū)崿F(xiàn)，如VOIP支持與現(xiàn)有3GPP和非3GPP系統(tǒng)的互操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單化，低成本建網(wǎng)3GPP的目標是打造新一代無線通信系統(tǒng)，超越現(xiàn)有無線接入能力，全面支撐高性能數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的，“確保在未來10年內(nèi)領(lǐng)先”。Page13TD-LTE網(wǎng)絡(luò)設(shè)計目標：三高、兩低、一平三高高峰值速率：下行峰值100Mbps，上行峰值50Mbps高頻譜效率：頻譜效率是3G的3～5倍高移動性：支持350km/h（在某些頻段甚至支持500km/h）兩低低時延：控制面IDLE-〉A(chǔ)CTIVE:<100ms，用戶面?zhèn)鬏?<10ms低成本：SON（自組織網(wǎng)絡(luò)），支持多頻段靈活配置一平以分組域業(yè)務(wù)為主要目標，系統(tǒng)在整體架構(gòu)上是基于分組交換的扁平化架構(gòu)Page14目錄1TD-LTE發(fā)展的驅(qū)動力TD-LTE技術(shù)亮點及優(yōu)勢2TD-LTE版本演進3TD-LTE同其他通信系統(tǒng)的比較4Page15LTE的標準化進程2004年12月3GPP正式成立了LTE的研究項目。原定2006年6月完成的研究項目SI（StudyItem）推遲到2006年9月。完成可行性研究，并輸出技術(shù)報告。2006年9月正式開始工作項目WI（WorkItem）/標準制定階段，原定為2007年9月完成第一個標準版本，現(xiàn)已延期。目前LTE處于Stage3(Protocol)研究階段，正在各個子組會議上熱烈的討論。預計2008年年底會推出首個商用協(xié)議版本。LTE主要涉及36.xxx系列協(xié)議。目前協(xié)議仍在不斷完善中。LTE的標準化進程LTEWIstageLTESIstageDelayed2006Mar2006Jun2006Sep2005Dec2006Dec2007Dec2008Dec2007Jun2008Jun2007Mar2007Sep2008Mar2008Sep2009MarLTEenhancementandimprovementLTERel8(Approval)LTESILTEWILTERel8(Specfinished)蜂窩網(wǎng)絡(luò)的演進Page16GSMGPRSEDGETD-SCDMATD-HSPATD-HSPA+WCDMAHSPAHSPA+CDMAIS-95CDMA20001xCDMA20001xEVDOEVDORev.AEVDORev.BWiMAX802.16d802.16e802.16mLTEFDDLTETDD3GPP協(xié)議版本Page17主要設(shè)計目標：支持更簡單、扁平的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),有更小的時延，包括控制面連接建立時間（<100ms)和用戶面數(shù)傳的時間(<10ms)；支持更高的用戶速率，在20M的頻譜帶寬分配內(nèi)，上行和下行的峰值速率分別能達到100Mbit/s和50Mbit/s的要求；更高的頻譜效率，支持靈活的頻譜分配來滿足各種復雜頻譜情況的需求手機終端的耗電控制在合理的范圍內(nèi)；3GPPR8Page183GPPR9和后續(xù)協(xié)議LTE是在R8中提出的，在R9中得到了進一步增強。R9中包含了LTE的大量特性。其中最重要的一個方面是支持更多的頻段。R10包含了LTEAdvanced的標準化，即3GPP的4G要求。這樣，R10對LTE系統(tǒng)進行了一定的修改來滿足4G業(yè)務(wù)Page19Page20目錄1TD-LTE發(fā)展的驅(qū)動力TD-LTE技術(shù)亮點及優(yōu)勢2TD-LTE版本演進3TD-LTE同其他通信系統(tǒng)的比較4Page21SAE簡介系統(tǒng)架構(gòu)演進SAE（SystemArchitectureEvolution），是為了實現(xiàn)LTE提出的目標而從整個系統(tǒng)架構(gòu)上考慮的演進，主要包括：功能平扁化，去掉RNC的物理實體，把部分功能放在了E-NodeB，以減少時延和增強調(diào)度能力（如，單站內(nèi)部干擾協(xié)調(diào)，負荷均衡等，調(diào)度性能可以得到很大提高）把部分功能放在了核心網(wǎng)，加強移動交換管理，采用全IP技術(shù)，實行用戶面和控制面分離。同時也考慮了對其它無線接入技術(shù)的兼容性。系統(tǒng)架構(gòu)演進SAETD-LTE系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：扁平化Page22HLRSGSN/GGSNMSCServerMGWIP/ATM骨干網(wǎng)IP/ATM回傳網(wǎng)NodeBNodeBNodeBUEUEUERNCIu接口Iub接口IP承載網(wǎng)HSSSGWMMEIMS……eNodeBeNodeBeNodeBTD-LTE系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：扁平化(續(xù))Page23eNodeBMME/S-GWMME/S-GWX2X2X2S1S1S1S1E-UTRANeNodeBeNodeB核心網(wǎng)Page24LTE的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)LTE的主要網(wǎng)元LTE的接入網(wǎng)E-UTRAN由e-NodeB組成，提供用戶面和控制面。LTE的核心網(wǎng)EPC由MME，S-GW和P-GW組成。LTE的網(wǎng)絡(luò)接口e-NodeB間通過X2接口相互連接，支持數(shù)據(jù)和信令的直接傳輸。S1接口連接e-NodeB與核心網(wǎng)EPC。其中，S1-MME是e-NodeB連接MME的控制面接口，S1-U是e-NodeB連接S-GW的用戶面接口。RRC:RadioResourceControlPDCP:PacketDataConvergenceProtocolRLC:RadioLinkControl

MAC:MediumAccessControlPHY:PhysicallayerEPC:EvolvedPacketCoreMME:MobilityManagementEntityS-GW:ServingGatewayP-GW:PDNGateway與傳統(tǒng)3G網(wǎng)絡(luò)比較，LTE的網(wǎng)絡(luò)結(jié)更加簡單扁平，降低組網(wǎng)成本，增加組網(wǎng)靈活性，并能大大減少用戶數(shù)據(jù)和控制信令的時延。Page25LTE的網(wǎng)元功能e-NodeB的主要功能包括：無線資源管理功能，即實現(xiàn)無線承載控制、無線許可控制和連接移動性控制，在上下行鏈路上完成UE上的動態(tài)資源分配（調(diào)度）；用戶數(shù)據(jù)流的IP報頭壓縮和加密；UE附著狀態(tài)時MME的選擇；實現(xiàn)S-GW用戶面數(shù)據(jù)的路由選擇；執(zhí)行由MME發(fā)起的尋呼信息和廣播信息的調(diào)度和傳輸；完成有關(guān)移動性配置和調(diào)度的測量和測量報告。MME的主要功能包括：

NAS(Non-AccessStratum)非接入層信令的加密和完整性保護；AS(AccessStratum)接入層安全性控制、空閑狀態(tài)移動性控制；EPS(EvolvedPacketSystem)承載控制；支持尋呼，切換，漫游，鑒權(quán)。S-GW的主要功能包括：分組數(shù)據(jù)路由及轉(zhuǎn)發(fā)；移動性及切換支持；合法監(jiān)聽；計費。P-GW的主要功能包括：分組數(shù)據(jù)過濾；UE的IP地址分配；上下行計費及限速。Page26SAE網(wǎng)絡(luò)特性：兼容多種接入制式SGSNGPRSUMTSTD-LTECDMAMMEHSSPCRFServingGWPDNGW

HSGWAPN-GWBTSBSC/PCUNodeBRNCeNodeBS2S1-US6aS7S5/8GbIuS1-MMES12S3S4S11S9S10UserplaneControlplaneBSC/PCFBTSInternetCorporate

InternetOperatorService

NetworkWLANAP空口速率提升技術(shù)－高階調(diào)制高階調(diào)制的優(yōu)點：TD-LTE可以采用64QAM調(diào)制方式，比TD-SCDMA采用的16QAM速率提升50％高階調(diào)制的缺點：越是高性能（速率高）的調(diào)制方式，其對信號質(zhì)量（信噪比）的要求也越高Page27頻譜效率提升關(guān)鍵技術(shù)：OFDM單載波OFDM：

OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing

正交頻分復用frequency傳統(tǒng)多載波frequencyOFDMfrequency多天線之MIMOPage29雙聲道立體聲,身臨其境的感覺真好兩只喇叭+兩只耳朵雙發(fā)雙收MIMO，讓上網(wǎng)速率翻番兩副接收天線+兩副發(fā)射天線小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)(ICIC)小區(qū)間干擾原因由于OFDMA/SC-FDMA本身固有的特點，即一個小區(qū)內(nèi)所有UE使用的RB彼此正交，所以小區(qū)內(nèi)干擾很小。但由于頻率復用因子為1，即所有小區(qū)都可以使用整個系統(tǒng)頻帶，導致小區(qū)間的干擾不可忽視。ICIC分類根據(jù)ICIC是否動態(tài)調(diào)整邊緣頻帶資源，ICIC分為靜態(tài)ICIC和動態(tài)ICIC。根據(jù)ICIC的作用范圍，分為下行ICIC和上行ICICICIC：小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)Page31主頻通常分配給小區(qū)邊緣區(qū)域的用戶，eNB在主頻上可高功率發(fā)射副頻副頻Cell2,4,6主頻Cell1主頻副頻副頻Cell3,5,7主頻系統(tǒng)全部帶寬全部帶寬可以分配給小區(qū)中間的用戶，eNB在副頻上降功率發(fā)射，避免干擾相鄰小區(qū)的主頻ICIC技術(shù)的優(yōu)點：降低鄰區(qū)干擾；提升小區(qū)邊緣數(shù)據(jù)吞吐量，改善小區(qū)邊緣用戶體驗ICIC技術(shù)的缺點：干擾水平的降低，以犧牲系統(tǒng)容量為代價ICIC的實現(xiàn)Page32配置工具ICIC配置傳統(tǒng)ICIC（靜態(tài)/動態(tài)ICIC）OSSICIC配置測量自適應ICIC靜態(tài)ICIC：每個模式固定1/3邊緣用戶頻帶，每個小區(qū)的邊緣頻帶模式由用戶手工配置確定動態(tài)ICIC：每個小區(qū)的邊緣頻帶模式由用戶手工配置確定,實際占用的邊緣用戶頻帶由小區(qū)負載和鄰區(qū)干擾水平動態(tài)決定（可動態(tài)收縮和擴張）自適應ICIC：通過MR測量判斷信道環(huán)境調(diào)整ICIC形式小區(qū)的邊緣頻帶模式無須用戶手工配置，由系統(tǒng)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的總干擾水平和負載情況動態(tài)決定和調(diào)整Reuse1:干擾較小,基站全功率發(fā)射頻率

功率功率功率頻率頻率Reuse3:鄰區(qū)干擾適中，典型ICIC應用Reuse6:鄰區(qū)干擾嚴重,且鄰區(qū)較多ICIC三種形式自適應ICIC的優(yōu)勢ICIC解決同頻干擾，改善小區(qū)邊緣用戶體驗(特別是密集城區(qū))同頻組網(wǎng)導致小區(qū)邊緣用戶因同頻干擾感知下降，通過ICIC可以將鄰小區(qū)邊緣用戶頻點錯開，降低同頻干擾影響Page3330%40%50%30%負荷50%負荷70%負荷FSICIC在高負荷場景下性能更優(yōu)自適應ICIC開與不開的結(jié)果SON

(自組織網(wǎng)絡(luò))SON引入和部署可分為四個階段：自規(guī)劃：自動網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的生成自部署：自配置，自動軟件更新自優(yōu)化：ANR（自動鄰區(qū)發(fā)現(xiàn)）,MRO（切換優(yōu)化）,負荷均衡易維護：UE跟蹤，告警管理，KPI實時上報SON功能引入是一個循序漸進的過程，初期的人工輔助決策必不可少更自動化更智能化

SON

傳統(tǒng)OSSPage34說明

:自動發(fā)現(xiàn)、下載、更新軟件和配置文件自動配置檢查和存量更新自動測試eNodeBDHCP站點2、自動發(fā)現(xiàn)M2000

Config

Config

ConfigS/WCME中心機房Support網(wǎng)站1.1、提取版本包1.2、組織配置數(shù)據(jù)1.4、上傳數(shù)據(jù)、開站4、自動測試1、安裝上電3、自動配置1.3、導出開站列表配置數(shù)據(jù)ESN上報Page35SON應用(1)－基站自啟動SON應用(2)－自動鄰區(qū)關(guān)系(ANR)Page36擴容新站點新站點已建站點說明:同頻、異頻鄰區(qū)的自動生成和優(yōu)化異系統(tǒng)鄰區(qū)的自動生成和優(yōu)化支持X2接口的自動建立價值:降低規(guī)劃和優(yōu)化的人力成本保證切換成功率，減少掉話SON應用(3)－自動切換優(yōu)化(MRO)Page37不必要的切換比率切換成功率值MRO調(diào)整前MRO調(diào)整后PINGPONGX2接口1

UE歷史信息交互2

eNB通過歷史性能統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)移動性問題3

4用戶獲取滿意的移動性體驗說明:基于切換歷史的統(tǒng)計信息優(yōu)化切換參數(shù)減少移動性問題價值:節(jié)省移動性優(yōu)化的人工成本通過減少掉話，提高切換成功率，保障網(wǎng)絡(luò)性能

eNB調(diào)整移動性參數(shù)移動性問題:乒乓切換切換太早切換太晚…SON應用(4)－最小化路測(MDT)Page38OSSTSMME

HSS

eNB基于小區(qū)級跟蹤R9終端(支持GPS/A-GPS/OT-DOA)R10終端(支持MDT）Nastar

E-SMLCRANEMSCNEMS

NMSFARS（M2000）M2000：MDT功能管理，配置下發(fā)獲取終端位置下發(fā)測量配置發(fā)起定位請求接收測量數(shù)據(jù)并上報網(wǎng)管數(shù)據(jù)應用分析：覆蓋地圖呈現(xiàn)話務(wù)地圖呈現(xiàn)CNOSS負責MDT任務(wù)的產(chǎn)生、配置參數(shù)下發(fā)、數(shù)據(jù)的存儲和預處理、數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，以及根據(jù)NMS的要求上報數(shù)據(jù)eNB接收來自O(shè)SS的MDT配置參數(shù)、MDT任務(wù)控制向UE下發(fā)測量命令收集測量數(shù)據(jù)，并上報給OSSUE測量、收集測量數(shù)據(jù)，上報測量報告CN定位，并將位置信息返回給eNBHSS提供MDT用戶簽約信息下發(fā)MDT簽約信息LTE下行傳送體系是基于OFDM，下行OFDM和上行SC-FDMA技術(shù)；LTE采用共享信道傳輸，在共享信道中時頻資源在各用戶間實現(xiàn)動態(tài)分配；軟合并的快速混合ARQ技術(shù)應用于LTE；LTE支持MIMO這種空間分集多路技術(shù)，顯著的提高了傳送速率LTE支持靈活的頻譜分配，雙工技術(shù)既支持FDD，又支持TDD，帶寬分配范圍：1.4，3，5，10，15和20