LTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及UE行為

LTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及UE行為目錄LTE概述1LTE系統(tǒng)2LTE協(xié)議結(jié)構(gòu)3UE行為介紹4LTE概述背景介紹LTE(LongTerm

Evolution,長(zhǎng)期演進(jìn))項(xiàng)目是3G的演進(jìn)，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)過渡，是3.9G的全球標(biāo)準(zhǔn)。在20MHz頻譜帶寬下能夠提供下行100Mbit/s與上行50Mbit/s的峰值速率。無線通訊從2G、3G到3.9G發(fā)展過程，是從移動(dòng)的語音業(yè)務(wù)到高速業(yè)務(wù)發(fā)展的過程。目前可提供應(yīng)用的是3.5G，以WCDMA系統(tǒng)來說，可以提供R9商用版本和R10試驗(yàn)系統(tǒng)。LTE概述LTE概述FDDTDD介紹頻分雙工(FDD)和時(shí)分雙工(TDD)是兩種不同的雙工方式。如圖1所示，F(xiàn)DD是在分離的兩個(gè)對(duì)稱頻率信道上進(jìn)行接收和發(fā)送，用保護(hù)頻段來分離接收和發(fā)送信道。FDD必須采用成對(duì)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(shí)間上是連續(xù)的。FDD在支持對(duì)稱業(yè)務(wù)時(shí)，能充分利用上下行的頻譜，但在支持非對(duì)稱業(yè)務(wù)時(shí)，頻譜利用率將大大降低。TDD用時(shí)間來分離接收和發(fā)送信道。在TDD方式的移動(dòng)通信系統(tǒng)中,接收和發(fā)送使用同一頻率載波的不同時(shí)隙作為信道的承載,其單方向的資源在時(shí)間上是不連續(xù)的，時(shí)間資源在兩個(gè)方向上進(jìn)行了分配。某個(gè)時(shí)間段由基站發(fā)送信號(hào)給移動(dòng)臺(tái)，另外的時(shí)間由移動(dòng)臺(tái)發(fā)送信號(hào)給基站，基站和移動(dòng)臺(tái)之間必須協(xié)同一致才能順利工作。LTE概述FDDTDD優(yōu)缺點(diǎn)TDD雙工方式的工作特點(diǎn)使TDD具有如下優(yōu)勢(shì)：

（1）能夠靈活配置頻率，使用FDD系統(tǒng)不易使用的零散頻段；（2）可以通過調(diào)整上下行時(shí)隙轉(zhuǎn)換點(diǎn)，提高下行時(shí)隙比例，能夠很好的支持非對(duì)稱業(yè)務(wù)；（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(shè)備成本；（4）接收上下行數(shù)據(jù)時(shí)，不需要收發(fā)隔離器，只需要一個(gè)開關(guān)即可，降低了設(shè)備的復(fù)雜度；（5）具有上下行信道互惠性，能夠更好的采用傳輸預(yù)處理技術(shù)，如預(yù)RAKE技術(shù)、聯(lián)合傳輸(JT)技術(shù)、智能天線技術(shù)等,能有效地降低移動(dòng)終端的處理復(fù)雜性。TDD雙工方式相較于FDD，也存在明顯的不足:

（1）由于TDD方式的時(shí)間資源分別分給了上行和下行，因此TDD方式的發(fā)射時(shí)間大約只有FDD的一半，如果TDD要發(fā)送和FDD同樣多的數(shù)據(jù)，就要增大TDD的發(fā)送功率；（2）TDD系統(tǒng)上行受限，因此TDD基站的覆蓋范圍明顯小于FDD基站；（3）TDD系統(tǒng)收發(fā)信道同頻，無法進(jìn)行干擾隔離，系統(tǒng)內(nèi)和系統(tǒng)間存在干擾；（4）為了避免與其他無線系統(tǒng)之間的干擾，TDD需要預(yù)留較大的保護(hù)帶，影響了整體頻譜利用效率。LTE系統(tǒng)架構(gòu)WCDMA/TD體系結(jié)構(gòu)RNSRNCRNSRNCCoreNetworkNodeBNodeBNodeBNodeBIuIuIurIubIubIubIubLTE系統(tǒng)架構(gòu)WCDMA/TD網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)LTE系統(tǒng)架構(gòu)

SGi

S4

S3

S1-MME

PCRFS7

S6a

HSSS10

UEGERAN

UTRAN

SGSN

LTE-Uu

”

E-UTRAN

MMES11

S5

ServingGateway

PDN

Gateway

S1-U

Operator'sIPServices(e.g.IMS,PSSetc.)Rx+

LTE系統(tǒng)架構(gòu)

MME(MobilityManagementEntity)功能

NAS信令以及安全性功能

3GPP接入網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)性導(dǎo)致的CN節(jié)點(diǎn)間信令空閑模式下UE跟蹤和可達(dá)性漫游鑒權(quán)承載管理功能（包括專用承載的建立）

ServingGW

支持UE的移動(dòng)性切換用戶面數(shù)據(jù)的功能

E-UTRAN空閑模式下行分組數(shù)據(jù)緩存和尋呼支持

在新的LTE框架中，原先的Iu,將被新的接口S1替換。Iub和Iur將被X2

替換LTE系統(tǒng)架構(gòu)

MME功能

NAS信令以及安全性功能

3GPP接入網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)性導(dǎo)致的CN節(jié)點(diǎn)間信令空閑模式下UE跟蹤和可達(dá)性漫游鑒權(quán)承載管理功能（包括專用承載的建立）

ServingGW

支持UE的移動(dòng)性切換用戶面數(shù)據(jù)的功能

E-UTRAN空閑模式下行分組數(shù)據(jù)緩存和尋呼支持

在新的LTE框架中，原先的Iu,將被新的接口S1替換。Iub和Iur將被X2

替換LTE系統(tǒng)架構(gòu)在LTE系統(tǒng)架構(gòu)中，RAN將演進(jìn)成E-UTRAN,且只有一個(gè)結(jié)點(diǎn)：eNodeB。MME/S-GWMME/S-GWeNodeBeNodeBeNodeBS1EPCE-UTRANX2X2X2EPS(EvolvedPacketSystem)LTE系統(tǒng)LTE系統(tǒng)架構(gòu)

eNodeB功能

eNodeB具有現(xiàn)有3GPPR5/R6/R7的NodeB功能和大部分的RNC功能，包括物理層功能（HARQ等），MAC，RRC，調(diào)度，無線接入控制，移動(dòng)性管理等等。RNCNodeBeNodeBLTE系統(tǒng)LTE協(xié)議結(jié)構(gòu)控制面協(xié)議結(jié)構(gòu)RRC完成廣播、尋呼、RRC連接管理、RB控制、移動(dòng)性功能和UE的測(cè)量報(bào)告和控制功能。RLC和MAC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(jié)構(gòu)用戶面協(xié)議結(jié)構(gòu)用戶面各協(xié)議體主要完成信頭壓縮、加密、調(diào)度、ARQ和HARQ等功能。LTE協(xié)議結(jié)構(gòu)S1接口S1接口定義為E-UTRAN和EPC之間的接口。S1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接口定義為eNB和MME功能之間的接口；S1-U定義為eNB和SAE網(wǎng)關(guān)之間的接口。EPC和eNBs之間的關(guān)系是多到多，即S1接口實(shí)現(xiàn)多個(gè)EPC網(wǎng)元和多個(gè)eNB網(wǎng)元之間接口功能。LTE協(xié)議結(jié)構(gòu)TEXTTEXTTEXTTEXTX2接口X2接口定義為各個(gè)eNB之間的接口。X2接口包含X2-C和X2-U兩部分。X2-C是各個(gè)eNB之間控制面間接口，X2-U是各個(gè)eNB之間用戶面之間的接口。S1接口和X2接口類似的地方是：S1-U和X2-U使用同樣的用戶面協(xié)議，以便于eNB在數(shù)據(jù)前向時(shí)，減少協(xié)議處理。UE(UserEquipment)行為1.移動(dòng)用戶的ISDN碼(MSISDN):此號(hào)碼是指主叫呼叫數(shù)字移動(dòng)網(wǎng)的用戶所需要撥的號(hào)碼MSISDN=CC+NDC+SN;CC:國(guó)家碼(中國(guó)為86)NDC:國(guó)內(nèi)目的地碼(139--130)，數(shù)字蜂窩移動(dòng)業(yè)務(wù)接入號(hào)SN=H1+H2+H3+****:用戶號(hào)碼.H1,H2,H3為識(shí)別碼,表示用戶歸屬的HLR;NDC+SN：在國(guó)內(nèi)使用，CC+DNC+SN：在國(guó)際上使用2.國(guó)際移動(dòng)用戶識(shí)別碼(IMSI):

手機(jī)SIM卡的號(hào)碼,SIM卡丟失要更換IMSI號(hào)碼IMSI=MCC(460)+MNC(00)+MSIN(H1H2H3****)

MCC：國(guó)家移動(dòng)代碼

MNC：移動(dòng)網(wǎng)號(hào)（聯(lián)通為01）

MSIN：移動(dòng)臺(tái)標(biāo)識(shí)碼，這里的H1H2H3和SN的H1H2H3不同術(shù)語UE行為術(shù)語3.臨時(shí)移動(dòng)用戶識(shí)別碼(TMSI):為了對(duì)IMSI保密,VLR可給來訪用戶分配一個(gè)唯一的TMSI號(hào)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(hào)批準(zhǔn)碼（由歐洲型號(hào)中心分配）FAC；工廠分配碼（工廠編號(hào)）SNR：廠家指定給某臺(tái)手機(jī)的序列號(hào)SP：備用4.國(guó)際一個(gè)臺(tái)識(shí)別碼(IMEI):用于唯一識(shí)別一個(gè)移動(dòng)臺(tái)的設(shè)備標(biāo)記號(hào)碼,即手機(jī)的設(shè)備號(hào)5.位置區(qū)識(shí)別(LAI):LAI=MCC(460)+MNC(00)+LAC(X1X2X3X4) LAC：地區(qū)編碼6.全球小區(qū)識(shí)別(GCI):GCI=LAI+CI=MCC+MNC+LAC+CI;7.基站識(shí)別碼(BSIC):用于相鄰國(guó)家的相鄰基站,為6比特編碼:BSIC=NCC(網(wǎng)絡(luò)色碼)+BCC(基站色碼)UE行為網(wǎng)絡(luò)啟動(dòng)流程.3.BCCH:SystemInformation1.SystemInformationUpdateRequestUENodeBRNCCNNBAPNBAPRRCRRC.4.BCCH:SystemInformationRRCRRC5.BCCH:SystemInformationRRCRRC.2.SystemInformationUpdateResponseNBAPNBAPUE行為UE開機(jī)流程UE行為主叫流程(1)UE行為主叫流程(2)UE行為被叫流程UE行為主叫短信流程UE行為被叫短信流程UE行為位置更新流程UE行為軟切換軟切換前軟切換后無線鏈路同時(shí)增加與刪除CNSRNCRNCNodeBNodeBNodeBCNSRNCRNCNodeBNodeBNodeBUE行為7.UplinkSynchronisationRNSAPRNSAP1.RadioLinkSetupRequestStartTXdescriptionRNSAPRNSAP4.RadioLinkSetupResponseNBAPNBAP2.RadioLinkSetupRequestNBAPNBAP3.RadioLinkSetupResponseStartRXdescriptionDecisiontosetupnewRLandreleaseoldRLNBAP10.RadioLinkDeletionRequestNBAPNBAP11.RadioLinkReleaseResponseStopRXandTX12.ALCAPIubDataTransportBearerReleaseRRCRRC9.DCCH:ActiveSetUpdateCompleteRRCRRC8.DCCH:ActiveSetUpdateCommand[RadioLinkAddition&Deletion]NBAPUENodeBDriftRNSNodeBServingRNSDriftRNCServingRNCALCAPIurBearerSetup5.ALCAPIubDataTransportBearerSetupDCH-FPDCH-FPDCH-FPDCH-FP6.DownlinkSynchronisation軟切換流程UE行為硬切換硬切換前硬切換后無線鏈路不能夠同時(shí)保存CNSRNCNodeBNodeBCNSRNCNodeBNodeBUE行為硬切換流程RNSAPRNSAP1.RadioLinkSetupRequestUENodeBSourceNodeBTargetRNCSourceRNCTargetSRNCRRCRRC10.DCCH:PhysicalChannelReconfigurationCompleteRRC7.DCCH:PhysicalChannelReconfigurationRRC6.ALCAPIurDataTransportBearerSetupNBAPNBAP2.RadioLinkSetupRequestNBAPNBAP3.RadioLinkSetupResponseNBAPNBAP12.RadioLinkDeletionRequestNBAPNBAP13.RadioLinkDeletionResponse4.ALCAPubDataTransportBearerSetup14.ALCAPIubDataTransportBearerReleaseRNSAPRNSAP15.RadioLinkDeletionResponse16.ALCAPIurDataTransportBearerReleaseRNSAP5.RLSetupResponseRNSAPRNSAP11.RadioLinkDeletionRequestRNSAPNBAPNBAP8.RadioLinkFailureIndicationRNSAPRNSAP9.RadioLinkFailureIndication專業(yè)術(shù)語GSM：是GlobalSystemforMobileCommunications的縮寫,意為全球移動(dòng)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(wù)技術(shù)（GeneralPacketRadioService)的簡(jiǎn)稱，它是GSM移動(dòng)電話用戶可用的一種移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。EDGE：是英文EnhancedDataRateforGSMEvolution的縮寫，即增強(qiáng)型數(shù)據(jù)速率GSM演進(jìn)技術(shù)。WCDMA：是英文WidebandCodeDivisionMultipleAccess(寬帶碼分多址)的英文簡(jiǎn)稱,是一種第三代無線通訊技術(shù)。HSDPA：（HighSpeedDownlinkPacketAccess)高速下行分組接入，是一種移動(dòng)通信協(xié)議，亦稱為3.5G(3?G)。HSUPA：(highspeeduplinkpacketaccess)高速上行鏈路分組接入。HSUPA通過采用多碼傳輸、HARQ、基于NodeB的快速調(diào)度等關(guān)鍵技術(shù)，使得單小區(qū)最大上行數(shù)據(jù)吞吐率達(dá)到5.76Mbit/s，大大增強(qiáng)了WCDMA上行鏈路的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)承載能力和頻譜利用率。HSPA+：的英文全稱為High-SpeedPacketAccess+，增強(qiáng)型高速分組接入技術(shù)，是HSPA的強(qiáng)化版本，最高的下行21Mbps，大部分HSPA+手機(jī)基本都是支持5.76Mbps的最高上行速度和21Mbps或者28Mbps的最高下行速度，相比較HSPA的速度更快。IS-95：是由高通公司發(fā)起的第一個(gè)基于CDMA數(shù)字蜂窩標(biāo)準(zhǔn)。基于IS-95的第一個(gè)品牌是cdmaOne。IS-