LTE知识点梳理网络架构及协议修改版.doc
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1、目录LTE知识点梳理(一):LTE网络架构及协议21.1 移动通信系统的发展21.2 LTE概述21.2.1 LTE的重要技术特点21.2.2 LTE设计目的31.3 LTE网络架构31.3.1 E-UTRAN(接入网)41.3.2 EPC核心网51.3.3 LTE网络特点61.4 LTE无线接口协议栈61.4.1 LTE协议栈的三层61.4.2 LTE协议栈的两个面:71.4.3 协议栈架构81.5网络接口8LTE知识点梳理(一):LTE网络架构及协议1.1 移动通信系统的发展在学习LTE技术之前,我们需要简朴了解一下移动通信系统的发展过程, 第一代移动通信技术(1G)是指采用蜂窝技术组网、
2、仅支持模拟语音通信的移动电话标准,其制定于上世纪 80 年代,重要采用的是模拟技术和频分多址技术。第二代移动通信技术(2G)区别于第一代,使用了数字传输取代模拟传输,根据其特点重要分为两大类,分别是起源于欧洲基于TDMA的GSM系统和起源于美国基于CDMA技术的IS95系统。在技术的不断推动下,又出现了以GPRS、CDMA20231X为特性的2G升级版2.5G,它的业务涉及了语音业务、低速数据业务。第三代移动通信技术(3G)的最大特点是在数据传输中使用分组交取代了电路互换,电路互换使手机与手机之间进行语音等数据传输,而分组互换则将语音等转换为数字格式并通过互联网进行涉及语音、视频和其他多媒体内
3、容在内的数据包传输。高度数据业务则是3G的重要特性,它可以在全球范围内更好地实现无线漫游,并解决图像、音乐、视频流等多种媒体形式,提供涉及网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务。但是,随着社会的发展,2/3G 网络语音收入下降,网络成本高。营运商需要在吸引用户、增长收入的同时,大幅度减少网络建设和营运成本。 话费赚钱时代结束,流量经营正成为核心。LTE 通过提高带宽,发掘新业务来填补语音业务的下降;减少每 bit 成本来控制网络成本。 而LTE 能带来更加流畅和便利的移动业务,大宽带保证了用户体验。下面将给大家介绍4G LTE技术。1.2 LTE概述LTE是Long Term Evolut
4、ion的缩写,全称应为3GPP Long Term Evolution,中文一般译为3GPP长期演进技术,为第三代合作伙伴计划(3GPP)标准。3GPP 发布的第一个LTE版本为R8版本,实际为 3.9G ,并不是真正意义上的4G技术,而是3G向4G技术发展过程中的一个过渡技术,是被称为3.9G的全球化标准,它通过采用OFDM(正交频分复用)和MIMO(多输入多输出)作为无线网络演进的标准,改善并且增强了3G的空中接入技术。这些技术的运用,使其能获得更高的峰值速率。对于LTE技术的研究历来已久,我国的LTE项目是基于3G时代的TD-SCDMA技术和WCDMA技术发展起来的,那么,其相应的也将发
5、展成为TD-LTE和FD-LTE技术。后续的 R9/R10 版本为 LTE Advanced 才是实际的 4G 网络。1.2.1 LTE的重要技术特点LTE有如下重要技术特点:(1)实现灵活的频谱带宽配置,支持1.25-20MHz的可变带宽;(2)采用OFDM,MIMO等先进技术支持更高的用户传输速率,20M带宽时,实现下行峰值速率100Mbps和上行峰值速率50Mbps;(3)频谱运用率是HSPA(高速分组接入,是WCDMA的其中一种规范)的2-4倍,用户平均吞吐量(吞吐量指上下行流量)是HSPA的2-4倍;(4)提高社区边沿传输速率,改善用户在社区边沿的业务体验,增强3GPP LTE系统的
6、覆盖性能;(5)用户面延迟小于5ms,控制面从睡眠状态到激活状态迁移时间低于50ms,UE从待机状态到开始传输数据,时延不超过100ms;(6)减少建网成本,实现低成本演进;(7)取消电路互换(CS)域,CS域业务在PS域实现,语音部分由VOIP实现;(注:CS域是电路承载域,走语音的,PS域是数据域,走的是IP,用于手机上网)(8)强调兼容性,支持已有的3G系统,也支持与非3GPP规范系统的协同运作。LTE在技术发展方面,表现出了很大的先进性,LTE的关键技术重要涉及OFDM技术、MIMO技术和高阶调制技术等,在后面的学习中会具体介绍。通过对这些技术的运用,LTE不仅能提高用户对于移动的体验
7、,并且可认为运营商们带来更加巨大的技术方面的优势和成本上的优势。1.2.2 LTE设计目的无论是 FD-LTE 还是 TD-LTE,其基本需求和架构均大体相同,采用的关键技术也基本相同,所不同的是双工方式,一个是时分的,一个是频分的。目前几乎所有的厂家都采用同一个平台设计。LTE 要达成的目的已经大大高于目前 UMTS 所能实现的各项指标, TD-LTE 实现的重要目的如下 :(1)采用OFDM,MIMO等先进技术支持更高的用户传输速率;下行最大速率可达100Mbps,上行最大速率可达50Mbps;(2)支持1.4MHz/3.0MHz/5MHz/10MHz/15MHz/20MHz共6种可变带宽
8、;(3)只有PS域,没有CS域 ;(4)更小的TTI(子帧捆绑)满足用户面和控制面的时延;共享信道支持在多个用户间同时传输数据;用户面延迟小于5ms,控制面延迟小于100ms;(5)下行频谱效率可达HSDPA的34倍;上行频谱效率可达 HSUPA 的23倍;(6)提高社区边沿的用户吞吐量 ;1.3 LTE网络架构LTE是由以下三个重要组件:l 用户设备 (UE).l 地面无线接入网 (E-UTRAN):由e-NodeB组成l 分组核心演进 (EPC简称核心网): 由MME,S-GW,P-GW组成LTE的网络接口涉及:l X2接口:e-NodeB之间的接口,支持数据和信令的直接传输;l S1接口
9、:连接e-NodeB与核心网EPC的接口;l S1-MME:e-NodeB连接MME的控制面接口;l S1-U:e-NodeB连接S-GW 的用户面接口。LTE总的体系结构如下所示。1.3.1 E-UTRAN(接入网)E-UTRAN(接入网)的体系结构如下所示:E-UTRAN重要由eNB构成。同UTRAN(3G的接入网名称,由eNodeB和RNC组成)网络相比,eNB不仅具有NodeB的功能,还能完毕RNC的大部分功能。eNodeB和eNodeB之间采用X2接口方式直接互连,eNB通过S1接口连接到EPC。具体地讲,eNB通过S1-MME连接到MME,通过S1-U连接到S-GW。E-UTRAN
10、重要功能涉及: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派/调度(简而言之就是对用户使用资源的管理、调度和分派); 根据用户QoS签约信息,进行上行和下行的承载级别的速率调整,对承载级别的准入控制(UE及接入网络,会与eNB及EPC建立相应的承载);寻呼消息的调度与传输;系统广播消息的调度与传输。在3GPP LTE与LTE-A的标准中,用eNB来代表基站,与用户UE相应。eNB是LTE(4G)中UE和演进后的核心网EPC之间的桥梁,eNB之间通过X2接口进行连接,它是E-UTRAN侧的S1接入点。eNB的重要功能如下:(1)无线资源管理(RRM)(RRM指是在有限带宽的条件
11、下,为网络内无线用户终端提供业务质量保障,其基本出发点是在网络话务量分布不均匀、信道特性因信道衰弱和干扰而起伏变化等情况下,灵活分派和动态调整无线传输部分和网络的可用资源,最大限度地提高无线频谱运用率,防止网络拥塞和保持尽也许小的信令负荷);(2)用户数据流IP头压缩和加密;(3)UE附着时MME选择功能(附着即UE在网络侧进行注册);(4)用户面数据向Serving GW的路由功能;(数据是从UE一方面发送到eNB,eNB再将数据路由给核心网的Serving GW)(5)寻呼消息的调度和发送功能;(6)广播消息的调度和发送功能;(广播消息即系统消息涉及MIB和SIB,后面会具体介绍)(7)用
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