TD-LTE通信基礎知識

1、20142014年年7 7月月2929日日TD-LTE網(wǎng)絡架構(gòu)基礎與原理協(xié)議應用一一. . 基礎與原理基礎與原理1 1、什么是什么是LTELTE？什么是？什么是IMT-AIMT-A？什么是？什么是TD-LTETD-LTE？LTE是Long Term Evolution(長期演進)的縮寫。3GPP標準化組織最初制定LTE標準時，定位為3G技術的演進升級。后來LTE技術的發(fā)展遠遠超出了最初的預期，LTE的后續(xù)演進版本 Release10/11 （即LTE-A）被確定為4G標準。IMT-A是International Mobile Telecommunications-Advanced（國際移動通信

2、增強技術）的縮寫。國際電信聯(lián)盟把所有4G系統(tǒng)統(tǒng)稱IMT-A，包括LTE-A和Wimax。LTE根據(jù)雙工方式不同，分為LTE-TDD和LTE-FDD兩種制式, 其中LTE-TDD又稱為TD-LTE。一一. . 基礎與原理基礎與原理2 2、TD-LTETD-LTE在全球范圍內(nèi)使用哪些頻段？我國可采用的頻段有哪些？在全球范圍內(nèi)使用哪些頻段？我國可采用的頻段有哪些？全球TD-LTE可使用頻段12個，1900MHz-1920MHz,2010MHz-2025MHz,1850MHz-1910 MHz,1930 MHz-1990 MHz,1910 MHz-1930 MHz,2570 MHz-2620 MHz,

3、1880 MHz-1920 MHz,2300 MHz-2400 MHz,2496 MHz-2690 MHz,3400 MHz-3600 MHz,3600 MHz-3800 MHz,703 MHz-803 MHz。我國為TDD劃分了4個頻段，分別為2010 MHz-2025 MHz，1880 MHz-1920 MHz，2300 MHz-2400 MHz，2496 MHz-2690 MHz。一一. . 基礎與原理基礎與原理3 3、TD-LTETD-LTE系統(tǒng)性能目標有哪些？系統(tǒng)性能目標有哪些？高速率：20MHz帶寬內(nèi)實現(xiàn)下行峰值速率超過100Mbps,上行峰值速率超過50Mbps。低時延：TD-L

4、TE系統(tǒng)要求業(yè)務傳輸?shù)膯蜗驎r延低于5ms,控制平面從駐留狀態(tài)到激活狀態(tài)的遷移時間小于100ms。頻譜利用率明顯提高：支持1.25 -20MHz的多種系統(tǒng)帶寬對稱或非對稱靈活配置。提高了頻譜利用率，是3G的2-4倍，下行鏈路5bit/s/Hz，上行鏈路2.5bit/s/Hz。全分組交換：取消電路交換域，采用基于全分組的包交換，語音由VoIP實現(xiàn)。一一. . 基礎與原理基礎與原理4 4、TD-LTETD-LTE與與LTE-FDDLTE-FDD主要區(qū)別是什么？哪個更適合移動互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務？主要區(qū)別是什么？哪個更適合移動互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務？LTE系統(tǒng)定義了頻分雙工(FDD)和時分雙工(TDD)兩種雙工方式。FDD

5、是指在對稱的頻率信道上接收和發(fā)送數(shù)據(jù)，通過保護頻段分離發(fā)送和接收信道的方式。TDD是指通過時間分離發(fā)送和接收信道，發(fā)送和接收使用同一載波頻率的不同時隙的方式。時間資源在兩個方向上進行分配，因此基站和移動臺必須協(xié)同一致進行工作。TDD方式和FDD方式相比有一些獨特的技術特點：頻譜效率高，配置靈活。由于TDD方式采用非對稱頻譜，不需要成對的頻率，能有效利用各種頻率資源，滿足LTE系統(tǒng)多種帶寬靈活部署的需求。靈活地設置上下行轉(zhuǎn)換時刻，實現(xiàn)不對稱的上下行業(yè)務帶寬。TDD系統(tǒng)可以根據(jù)不同類型業(yè)務的特點，調(diào)整上下行時隙比例，更加靈活地配置信道資源，特別適用于非對稱的IP型數(shù)據(jù)業(yè)務。但是，這種轉(zhuǎn)換時刻的設置

6、必須與相鄰基站協(xié)同進行。利用信道對稱性特點，提升系統(tǒng)性能。在TDD系統(tǒng)中，上下行工作于同一頻率，電波傳播的對稱特性有利于更好地實現(xiàn)信道估計、信道測量和多天線技術，達到提高系統(tǒng)性能的目的。設備成本相對較低。由于TDD模式移動通信系統(tǒng)的頻譜利用率高，同樣帶寬可提供更多的移動用戶和更大的容量，降低了移動通信系統(tǒng)運營商提供同樣業(yè)務對基站的投資；另外，TDD模式的移動通信系統(tǒng)具有上下行信道的互惠性，基站的接收和發(fā)送可以共用一些電子設備，從而降低了基站的制造成本。因此，相比與FDD模式的基站，TDD模式的基站設備具有成本優(yōu)勢。一一. . 基礎與原理基礎與原理、TD-LTETD-LTE所采用的關鍵技術有哪些

7、？所采用的關鍵技術有哪些？OFDM（orthogonal frequency division multiplexing, 正交頻分復用），是一種多載波正交調(diào)制技術，主要思想：將高速串行數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換成低速并行數(shù)據(jù)流，每路數(shù)據(jù)流經(jīng)調(diào)制后在不同的子載波上分別傳輸，各子載波頻譜重疊但相互正交。MIMO (multiple input multiple output, 多天線)，是收發(fā)段都采用多個天線進行傳輸?shù)姆绞?，可以提高通信質(zhì)量和數(shù)據(jù)速率。鏈路自適應技術:由于移動通信的無線傳輸信道是一個多徑衰落、隨機時變的信道，使得通信過程存在不確定性。AMC（自適應編碼調(diào)制）鏈路自適應技術能夠根據(jù)信道狀態(tài)信息確定

8、當前信道的容量，根據(jù)容量確定合適的編碼調(diào)制方式，以便最大限度的發(fā)送信息，提高系統(tǒng)資源的利用率。網(wǎng)絡架構(gòu)扁平化：TD-LTE去掉了BSC/RNC（基站控制器/無線網(wǎng)絡控制器）這個網(wǎng)絡層，從根本性的改善了業(yè)務時延。一一. . 基礎與原理基礎與原理、TD-LTETD-LTE支持多少種帶寬配置？支持多少種帶寬配置？TD-LTE系統(tǒng)可以支持1.4MHz，3MHz，5MHz，10MHz，15MHz和20MHz的系統(tǒng)帶寬，最大支持20MHz帶寬。一一. . 基礎與原理基礎與原理、TD-LTETD-LTE時隙配比的作用？是否需要全網(wǎng)配置相同的時隙配比時隙配比的作用？是否需要全網(wǎng)配置相同的時隙配比？TD-LTE

9、TD-LTE和和TD-SCDMATD-SCDMA時隙如何配比才能同存，規(guī)避干擾？時隙如何配比才能同存，規(guī)避干擾？TD-LTE是一個時分雙工（TDD）系統(tǒng)。TD-LTE通過上下行時隙比例的調(diào)整，可以改變上下行傳輸資源比例，適應網(wǎng)絡對不同的下載數(shù)據(jù)量和上傳數(shù)據(jù)量需求。目前，TD-LTE可支持7種不同的上下行時間比例分配。在同一頻段內(nèi)，為避免上下行交叉時隙干擾，全網(wǎng)必須采用相同的時隙配比；在不同頻段間，由于頻段間的隔離，不存在上下行交叉時隙干擾問題，可以配置不同的時隙配比。二二. .網(wǎng)絡架構(gòu)網(wǎng)絡架構(gòu)1 1、TD-LTETD-LTE網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)及主要網(wǎng)元？網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)及主要網(wǎng)元？整個TD-LTE系統(tǒng)由演進型分

10、組核心網(wǎng)（Evolved Packet Core，EPC）、演進型基站（eNodeB）和用戶終端設備（UE）三部分組成，如下圖所示。eNodeB是E-UTRAN（演進的通用陸基無線接入網(wǎng)）的唯一節(jié)點。eNodeB在NodeB原有功能基礎上，增加了RNC的物理層、MAC（地址編輯）層、RRC（無線資源控制協(xié)議）層等功能。eNodeB之間通過X2接口（基站與基站的接口）采用網(wǎng)格方式互連。每個eNodeB又和EPC（分組核心網(wǎng)）通過S1接口（基站與分組核心網(wǎng)之間的通訊接口）連接。S1接口的用戶面承載部分在SAE Gateway (S-GW)實體中，包括S-GW（serving-gateway，服務網(wǎng)

11、關）、PDN-GW（Packet data network-gateway,數(shù)據(jù)網(wǎng)關）。S1接口的控制面承載部分在MME（mobility management entity, 移動性管理設備）實體中。二二. .網(wǎng)絡架構(gòu)網(wǎng)絡架構(gòu)、綜合的綜合的SAE-GWSAE-GW功能有哪些？功能有哪些？從網(wǎng)元功能上看：S-GW主要負責連接e-NodeB,以及eNodeB之間的漫游/切換；P-GW主要負責連接外部數(shù)據(jù)網(wǎng)，以及用戶IP地址管理、內(nèi)容計費、在PCRF（policy and charging rule function, 策略和計費控制單元）的控制下完成策略控制。從用戶媒體流的疏通上看：S-GW、P

12、-GW均負責用戶媒體流的疏通；所有業(yè)務承載均是采用“eNodeBS-GWP-GW”方式，除了切換外，不存在“eNodeBeNodeB”、“S-GWS-GW”的業(yè)務承載。二二. .網(wǎng)絡架構(gòu)網(wǎng)絡架構(gòu)、TD-LTETD-LTE網(wǎng)絡扁平化體現(xiàn)在哪里？網(wǎng)絡扁平化體現(xiàn)在哪里？TD-LTE對整個體系架構(gòu)進行了大幅度簡化。與3G網(wǎng)絡相比，TD-LTE取消了RNC節(jié)點，將RNC部分功能與NodeB合并,稱為eNodeB。二二. .網(wǎng)絡架構(gòu)網(wǎng)絡架構(gòu)、什么叫做網(wǎng)絡架構(gòu)全什么叫做網(wǎng)絡架構(gòu)全IPIP化？化？TD-LTE核心網(wǎng)采用全IP的分布式結(jié)構(gòu)，取消了電路域，僅支持分組域。二二. .網(wǎng)絡架構(gòu)網(wǎng)絡架構(gòu)、什么是電路交換？

13、什么是分組交換？什么是電路交換？什么是分組交換？電路交換：在發(fā)端和收端之間建立電路連接，并保持到通信結(jié)束的一種交換方式。因此，電路交換在通信之前要在通信雙方之間建立一條被雙方獨占的物理通路。分組交換：通過標有地址的分組進行路由選擇傳送數(shù)據(jù)，是信道僅在傳送分組期間被占用的一種交換方式。分組交換采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)傳輸方式，將一個長報文先分割為若干個較短的分組，然后把這些分組（攜帶源、目的地地址和編號）逐個發(fā)送出去。分組交換加速了數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡中的傳輸、簡化了存儲管理、減少了出錯幾率和重發(fā)數(shù)據(jù)量，信道資源采用統(tǒng)計復用的模式，提高了數(shù)據(jù)交換率，更適合移動互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務突發(fā)式的數(shù)據(jù)通信。二二. .網(wǎng)絡架構(gòu)網(wǎng)絡架構(gòu)、什

14、么叫做空中接口？什么叫做空中接口？空中接口是指終端與接入網(wǎng)之間的接口，簡稱Uu口，通常也成為無線接口。在TD-LTE中，空中接口是終端和eNodeB之間的接口?？罩薪涌趨f(xié)議主要是用來建立、重配置和釋放各種無線承載業(yè)務的?？罩薪涌谑且粋€完全開放的接口，只要遵守接口規(guī)范，不同制造商生產(chǎn)的設備就能夠互相通信。二二. .網(wǎng)絡架構(gòu)網(wǎng)絡架構(gòu)、什么叫做空中接口協(xié)議棧？什么叫做空中接口協(xié)議棧？空中接口協(xié)議棧主要分為三層兩面，三層是指物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡層，兩面是指控制平面和用戶平面。二二. .網(wǎng)絡架構(gòu)網(wǎng)絡架構(gòu)、什么是空中接口控制面？控制平面協(xié)議棧主要包括什么？對什么是空中接口控制面？控制平面協(xié)議棧主要包括

15、什么？對應的實體是什么？應的實體是什么？控制平面負責用戶無線資源的管理，無線連接的建立，業(yè)務的QoS保證和最終的資源釋放。控制平面協(xié)議棧主要包括非接入層（NonAccess Stratum，NAS）、無線資源控制子層（Radio Resource Control，RRC）、分組數(shù)據(jù)匯聚子層（Packet Date Convergence Protocol，PDCP）、無線鏈路控制子層（Radio Link Control，RLC）及媒體接入控制子層（Media Access Control，MAC）。NAS控制協(xié)議實體位于終端UE和移動管理實體MME內(nèi)，主要負責非接入層的管理和控制。實現(xiàn)的功能

16、包括：EPC承載管理，鑒權(quán)，產(chǎn)生LTEIDLE狀態(tài)下的尋呼消息，移動性管理，安全控制等。RRC協(xié)議實體位于UE和eNode B網(wǎng)絡實體內(nèi)，主要負責接入層的管理和控制，實現(xiàn)的功能包括：系統(tǒng)消息廣播，尋呼建立、管理、釋放，RRC連接管理，無線承載（Radio Bearer，RB）管理，移動性功能，終端的測量和測量上報控制。空中接口控制平面協(xié)議棧示意圖二二. .網(wǎng)絡架構(gòu)網(wǎng)絡架構(gòu)9 9、什么是空中接口用戶面？用戶平面協(xié)議棧主要包括什么？什么是空中接口用戶面？用戶平面協(xié)議棧主要包括什么？用戶面用于執(zhí)行無線接入承載業(yè)務，主要負責用戶發(fā)送和接收的所有信息的處理。用戶平面協(xié)議棧主要包括分組數(shù)據(jù)匯聚子層（Pac

17、ket Date Convergence Protocol，PDCP）、無線鏈路控制子層（Radio Link Control，RLC）及媒體接入控制子層（Media Access Control，MAC）。PDCP主要任務是頭壓縮，用戶面數(shù)據(jù)加密。RLC實現(xiàn)的功能包括數(shù)據(jù)包的封裝與解封裝，ARQ（自動重傳請求）過程。MAC子層實現(xiàn)與數(shù)據(jù)處理相關的功能，包括信道管理與映射、數(shù)據(jù)調(diào)度，邏輯信道的優(yōu)先級管理等。空中接口用戶平面協(xié)議棧示意圖二二. .網(wǎng)絡架構(gòu)網(wǎng)絡架構(gòu)1010、TD-LTETD-LTE引入哪些新的接口？主要實現(xiàn)哪些功能？引入哪些新的接口？主要實現(xiàn)哪些功能？S1-MME：是MME和eNB

18、之間的控制面接口，負責無線接入承載控制。S1-U：S-GW與eNB之間的用戶面接口，傳送用戶數(shù)據(jù)和相應的用戶平面控制幀，同時在切換過程中負責eNB之間的路徑切換。S6a：傳遞用戶簽約和鑒權(quán)數(shù)據(jù)。S10：是MME和MME之間的接口，用于跨MME的位置更新和切換。S11：控制相關GTP隧道，并發(fā)送下行數(shù)據(jù)指示消息。S5：管理用戶面隧道，傳遞用戶面數(shù)據(jù)。S8 ：和S5類似，漫游場景下S-GW和P-GW之間的接口。SGi：是P-GW和IP數(shù)據(jù)網(wǎng)絡之間的接口。X2：是eNB和eNB之間的接口，用以傳遞eNB之間的信令和用戶面數(shù)據(jù)。二二. .網(wǎng)絡架構(gòu)網(wǎng)絡架構(gòu) TD- LTE TD- LTE網(wǎng)絡接口連接圖網(wǎng)

19、絡接口連接圖二二. .網(wǎng)絡架構(gòu)網(wǎng)絡架構(gòu)1111、什么是什么是e-NodeB? e-NodeB? 有什么主要功能？有什么主要功能？e-NodeB簡稱eNB,是LTE網(wǎng)絡中的無線基站，負責空中接口相關的所有功能：無線鏈路維護功能，保持與終端間的無線鏈路；同時負責無線鏈路數(shù)據(jù)和IP數(shù)據(jù)之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換；無線資源管理功能，包括無線鏈路的建立和釋放、無線資源的調(diào)度與分配；部分移動性管理功能，包括配置終端進行測量、評估終端無線鏈路質(zhì)量、決策終端在小區(qū)間的切換。二二. .網(wǎng)絡架構(gòu)網(wǎng)絡架構(gòu)1212、LTELTE核心網(wǎng)結(jié)構(gòu)？其實體的主要功能是什么？核心網(wǎng)結(jié)構(gòu)？其實體的主要功能是什么？LTE繼承了控制和承載分離的思

20、想，信令由MME實體負責，數(shù)據(jù)由S-GW實體承載。TD- LTE核心網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖二二. .網(wǎng)絡架構(gòu)網(wǎng)絡架構(gòu)1313、什么是什么是MME,MME,其主要功能是什么？其主要功能是什么？MME（Mobility Management Entity，移動性管理實體）是EPC核心網(wǎng)信令交互的控制節(jié)點，主要完成UE接入控制、UE移動性管理、會話管理等功能。二二. .網(wǎng)絡架構(gòu)網(wǎng)絡架構(gòu)1414、什么是什么是S-GWS-GW？S-GWS-GW有什么主要功能？有什么主要功能？S-GW為LTE核心網(wǎng)的服務網(wǎng)關，功能包括: 用作用戶在3GPP網(wǎng)間/網(wǎng)內(nèi)切換的錨點、eNodeB與P-GW間數(shù)據(jù)路由和轉(zhuǎn)發(fā)、尋呼觸發(fā)、計費、合

21、法監(jiān)聽等功能。二二. .網(wǎng)絡架構(gòu)網(wǎng)絡架構(gòu)1515、什么是什么是P-GWP-GW？P-GWP-GW有什么主要功能？有什么主要功能？P-GW是LTE核心網(wǎng)數(shù)據(jù)網(wǎng)關，充當外部數(shù)據(jù)連接的邊界網(wǎng)關，主要功能包括：承載控制、UE的IP地址分配功能、計費、QoS控制等。二二. .網(wǎng)絡架構(gòu)網(wǎng)絡架構(gòu)1616、什么是什么是HLRHLR？有什么主要功能？有什么主要功能？HLR （Home Location Register, 歸屬位置寄存器）。歸屬位置寄存器HLR是負責移動用戶管理的數(shù)據(jù)庫。存儲所管轄用戶的簽約數(shù)據(jù)及移動用戶的位置信息，可為至某用戶的呼叫提供路由信息。二二. .網(wǎng)絡架構(gòu)網(wǎng)絡架構(gòu)1717、什么是什么是

22、PCRFPCRF？主要功能是什么？主要功能是什么？PCRF（policy and charging rule function, 策略和計費規(guī)則功能）設備用來確定應該給用戶怎樣的QoS并通知P-GW執(zhí)行。二二. .網(wǎng)絡架構(gòu)網(wǎng)絡架構(gòu)1818、EPCEPC與外部數(shù)據(jù)網(wǎng)互聯(lián)方式都有什么？與外部數(shù)據(jù)網(wǎng)互聯(lián)方式都有什么？包括透明接入方式與非透明接入方式：透明接入方式：EPC網(wǎng)絡為用戶提供internet接入服務，P-GW的SGi接口直接接入internet;非透明接入方式：EPC網(wǎng)絡與其它ISP或企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)連接，P-GW支持接入radius服務器（證書服務器），并具有用戶認證等功能。三三. .協(xié)議應用協(xié)

23、議應用1 1、為什么要進行小區(qū)重選？為什么要進行小區(qū)重選？當UE處于空閑狀態(tài)，在小區(qū)選擇之后它需要持續(xù)地進行小區(qū)重選，以便駐留在優(yōu)先級更高或者信道質(zhì)量更好的小區(qū)。網(wǎng)絡通過設置不同頻點的優(yōu)先級，可以達到控制UE駐留的目的；同時，UE在某個頻點上將選擇信道質(zhì)量最好的小區(qū)，以便提供更好的服務。小區(qū)重選可以分為同頻小區(qū)重選和異頻小區(qū)重選。同頻小區(qū)重選，可以解決無線覆蓋問題；異頻小區(qū)重選，不僅可以解決無線覆蓋問題，而且還可以通過設定不同頻點的優(yōu)先級來實現(xiàn)負載均衡。三三. .協(xié)議應用協(xié)議應用2 2、什么叫做小區(qū)切換？它是如何分類的？什么叫做小區(qū)切換？它是如何分類的？LTE系統(tǒng)是蜂窩移動通信系統(tǒng)，當用戶從一

24、個小區(qū)移動至另一個小區(qū)時，與其連接的小區(qū)將發(fā)生變化，執(zhí)行切換操作。按照源小區(qū)和目標小區(qū)的從屬關系和位置關系，可以將切換做如下的分類。1）LTE系統(tǒng)內(nèi)切換：包括eNodeB內(nèi)切換、通過X2的eNodeB間切換、通過S1的eNodeB間切換。2）LTE與異系統(tǒng)之間的切換：由于LTE系統(tǒng)與其他系統(tǒng)在空口技術上的根本不同，從LTE小區(qū)切換到其他系統(tǒng)的小區(qū)，UE不僅需要支持LTE的OFDM接入技術，還需要支持其他系統(tǒng)的空口接入技術，可能出現(xiàn)的情形包括但不限于以下幾類：LTE與GSM之間的切換、LTE與UTRAN之間的切換、LTE與WiMAX之間的切換。三三. .協(xié)議應用協(xié)議應用3 3、對切換過程中涉及到

25、的信令以及切換流程進行對切換過程中涉及到的信令以及切換流程進行介紹？介紹？當UE從一個eNodeB的小區(qū)切換的另一個eNodeB的小區(qū)時，兩個eNodeB會通過X2接口發(fā)生一系列的信令交互配合切換成功完成，這個信令流程是在eNodeB內(nèi)為切換作資源建立。通過源eNodeB發(fā)送Handover Request消息到目標eNodeB開始切換流程。當UE從一個eNodeB的小區(qū)切換的另一個eNodeB的小區(qū)時，源端和目標端eNodeB會通過S1接口同MME發(fā)生一系列的信令交互配合切換成功完成，S1接口切換準備流程的作用是源eNodeB側(cè)判決需要發(fā)起切換，并準備向目標側(cè)進行切換，通過MME請求目標側(cè)eNodeB準備相關切換資源分配。UE從一個小區(qū)切換到另一個小區(qū)，等到目標小區(qū)的資源一切準備就緒，會向UE發(fā)送空口消息，要求UE執(zhí)行切換動作，與新小區(qū)之間建立無線鏈路，并釋放與源小區(qū)之間的無線鏈路，UE收到RRC Connection Reconfigration消息，消息中含有IE Mobility controlinformation執(zhí)行此流程。UE的RRC層識別到此消息為移動性管理的相