LTE網絡架構課件

LTE網絡架構介紹LTE網絡架構一、LTE概述二、LTE關鍵技術三、LTE網絡結構四、LTE協(xié)議棧介紹五、UEAttach流程介紹LTE網絡架構一、LTE概述Q：什么是LTE？長期演進(LongTermEvolution)3GPP于2004年12月開始LTE相關的標準工作，LTE是關于UTRAN改進的項目。LTE與現(xiàn)有3GPP的R6、R7系統(tǒng)結構上有很大不同，E-UTRAN在整個體系上趨于扁平化，減少了中間節(jié)點數量。這種系統(tǒng)結構和體系的改變使得LTE較現(xiàn)有UTRAN結構接口減少同時降低了成本，并且更易于對設備進行維護管理；在性能上便于減少數據傳輸延遲的實現(xiàn)。LTE網絡架構一、LTE概述LTE網絡的特點：1、單一形式的節(jié)點結構eNodeB，有效改善用戶平面和控制平面時延；2、高效的分組交換協(xié)議；3、所有網元都通過標準接口連接，滿足多供應商產品間的互操作性；4、靈活的操作與維護（OAM）；5、靈活部署，支持Pico、Femto等微型基站；LTE網絡架構一、LTE概述LTE網絡主要實現(xiàn)目的：更好的覆蓋更高的數據速率更低的CAPEX&OPEX更低的延遲時間更高的頻譜利用率LTE網絡架構一、LTE概述二、LTE關鍵技術三、LTE網絡結構四、LTE協(xié)議棧介紹五、UEAttach流程介紹LTE網絡架構二、LTE關鍵技術1、頻域多址技術—下行OFDM/上行SC-FDMA2、MIMO技術3、高階調制技術4、HARQ技術5、鏈路自適應技術—AMC6、快速MAC調度技術7、小區(qū)間干擾消除LTE網絡架構二、LTE關鍵技術-頻域多址技術OFDM的優(yōu)勢：*頻譜效率高；*帶寬擴展性強；*抗多徑衰落；*實現(xiàn)MIMO技術較簡單；*頻域調度靈活；*自適應強，可以靈活選擇調制*編碼方式更好的適應信道的頻率選擇性；LTE網絡架構二、LTE關鍵技術-頻域多址技術*終端能力有限，發(fā)射功率受限，OFDM的高峰均比（PAPR）在上行鏈路的應用受到較大的限制；*SC-FDMA采用單載波技術，峰均比（PAPR）低，可以在有限的功率條件下獲得更大的覆蓋范圍，降低終端成本和耗電量；Q：為什么上行采用SC-FDMA調制方式？LTE網絡架構二、LTE關鍵技術-

MIMO技術多天線技術：MIMO：多入多出(MultipleInputMultipleOutput)SISO：單入單出(SingleInputSingleOutput)SIMO：單入多出(SingleInputMultipleOutput)LTE的基本配置是DL2*2和UL1*2,最大支持4*4LTE網絡架構二、LTE關鍵技術-

MIMO技術MIMO技術充分開發(fā)空間資源，利用多個天線實現(xiàn)多發(fā)多收，在不需要增加頻譜資源和天線發(fā)送功率的情況下，可以創(chuàng)造多個并行空間信道，成倍地提高信道容量。另外，MIMO將多徑無線信道與發(fā)射、接收視為一個整體進行優(yōu)化，利用MIMO信道提供的空間分集增益，降低誤碼率，提高信道可靠性，這是一種近于最優(yōu)的空域時域聯(lián)合的分集和干擾對消處理。LTE網絡架構一、LTE概述二、LTE關鍵技術三、LTE網絡結構四、LTE協(xié)議棧介紹五、UEAttach流程介紹LTE網絡架構三、LTE網絡結構-網絡實體MME/S-GWMME/S-GWeNodeBeNodeBeNodeBS1EPCE-UTRANX2X2X2EPSUuUu整個TD-LTE系統(tǒng)由3部分組成：*核心網（EPC,EvolvedPacketCore）*接入網（eNodeB）*用戶設備（UE）LTE網絡架構三、LTE網絡結構

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網絡架構三、LTE網絡結構-網元介紹EPC分為三部分：1、MME (MobilityManagementEntity,負責信令處理部分）

NAS信令以及安全性功能（包括承載管理和連接管理）；

Active狀態(tài)下的會話移動性支持；Idle狀態(tài)下的終端移動性管理；鑒權；

2、S-GW(ServingGateway,負責本地網絡用戶數據處理部分）

支持UE的移動性切換用戶面數據的功能；用戶IP數據包通過S-GW轉發(fā),提供E-UTRAN與EPC之間的路由；

E-UTRAN空閑模式下行分組數據緩存和尋呼支持；3、P-GW(PDNGateway，負責用戶數據包與其他網絡的處理)

IP分配和QoS管理；基于用戶的數據包的過濾；根據PCRF規(guī)則進行基于流量的計費；提供EPC與PDN之間的路由；LTE網絡架構三、LTE網絡結構-網元介紹eNodeB：E-UTRAN接入端的唯一網元，為UE提供接入功能。

*無線資源管理相關的功能，包括無線承載控制、接納控制、連接移動性管理、上/下行動態(tài)資源分配/調度等；

*IP頭壓縮與用戶數據流加密；

*UE附著時的MME選擇；*提供到S-GW的用戶面數據的路由；*尋呼消息的調度與傳輸；*系統(tǒng)廣播信息的調度與傳輸；*測量與測量報告的配置。LTE網絡架構三、LTE網絡結構-網元介紹EPCEUTRAN網絡結構功能劃分示意圖：LTE網絡架構三、LTE網絡結構-接口介紹S1接口：eNodeB與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網關之間的接口。S1接口的信令過程有：SAE承載信令過程，包括SAE承載建立和釋放過程。切換信令過程尋呼過程NAS傳輸過程，包括上行方向的初始UE和下行鏈路的直傳錯誤指示過程初始上下文建立過程

LTE網絡架構三、LTE網絡結構-接口介紹X2接口：eNodeB與eNodeB之間的接口X2接口定義為各個eNB之間的接口。X2接口包含X2-C和X2-U兩部分。X2-C是各個eNB之間控制面間接口；X2-U是各個eNB之間用戶面之間的接口。X2-C接口支持以下功能：移動性功能，支持UE在各個eNB之間的移動性，例如切換信令和用戶面隧道控制。支持多小區(qū)的無線資源管理，例如測量報告。通常的X2接口管理和錯誤處理功能。X2-U接口支持終端用戶分組在各個eNB之間的隧道功能。隧道協(xié)議支持以下功能：在分組歸屬的目的節(jié)點處SAE接入承載指示減小分組由于移動性引起的丟失的方法LTE網絡架構三、LTE網絡結構-接口介紹Uu接口：UE與eNodeB之間的接口LTE網絡架構一、LTE概述二、LTE關鍵技術三、LTE網絡結構四、LTE協(xié)議棧介紹五、業(yè)務流程介紹LTE網絡架構四、LTE協(xié)議棧介紹-網絡整體協(xié)議棧網元間控制面協(xié)議棧LTE網絡架構四、LTE協(xié)議棧介紹-網絡整體協(xié)議棧網元間用戶面協(xié)議棧LTE網絡架構一、LTE概述二、LTE關鍵技術三、LTE網絡結構四、LTE協(xié)議棧介紹五、業(yè)務流程介紹LTE網絡架構五、業(yè)務流程介紹UE的兩個狀態(tài)：IDLE、CONNECTED狀態(tài)行為RRC_IDLEPLMN選擇NAS配置的DRX過程系統(tǒng)信息廣播和尋呼鄰小區(qū)測量小區(qū)重選的移動性UE獲取1個TA區(qū)內的唯一標識eNodeB內無終端上下文RRC_CONNECTED網絡側有UE的上下文信息網絡側知道UE所處小區(qū)網絡和終端可以傳輸數據網絡控制終端的移動性鄰小區(qū)測量存在RRC連接:UE可以從網絡側收發(fā)數據

監(jiān)聽共享信道上指示控制授權的控制信令

UE可以上報信道質量給網絡側

UE可以根據網絡配置進行DRXLTE網絡架構五、業(yè)務流程介紹-無線網基本信令流程

1、隨機接入實現(xiàn)的基本功能：申請上行資源、與eNodeB間的上行時間同步。應用場景：從RRC-IDLE狀態(tài)到RRC-CONNECT的狀態(tài)轉換，即RRC連接過程，如初始接入和TAU更新；無線鏈路失敗后的初始接入，即RRC連接重建過程；在RRC-CONNECTED狀態(tài)，未獲得上行同步但需發(fā)送上行數據和控制信息或雖未上行失步但需要通過隨機接入申請上行資源；在RRC-CONNECTED狀態(tài)，從服務小區(qū)切換到目標小區(qū)；在RRC-CONNECTED狀態(tài)，未獲得上行同步但需接收下行數據；在RRC-CONNECTED狀態(tài)，UE位置輔助定位需要，網絡利用隨機接入獲取時間提前量（TA:TimingAdvance）；接入分類：基于競爭的隨機接入、基于非競爭的隨機接入LTE網絡架構五、業(yè)務流程介紹-無線網基本信令流程

2、RRC連接建立、重配、重建立、釋放RRC協(xié)議功能為NAS層提供連接管理、消息傳遞等服務；對接入網的底層協(xié)議實體提供參數配置的功能；負責UE移動性管理相關的測量、控制等功能；

RRC連接建立RRC連接重建RRC重配置RRC釋放場景初始接入Attach時發(fā)起；UE從IDLE態(tài)至連接態(tài)時發(fā)起：

發(fā)起呼叫；

響應尋呼；AttachRequest；TAURequest；DetachRequest

RRC連接出現(xiàn)異常時發(fā)起：

切換失敗；

無線鏈路失敗；

底層完整性保護失敗；

RRC重配置失??；當需要對SRB和DRB進行管理時發(fā)起：E-RAB的建立、修改、刪除；

請求UE激活SRB2；測量控制下發(fā)時發(fā)起；切換執(zhí)行時發(fā)起；希望解除與UE的RRC連接，使UE返回IDLE態(tài)時；LTE網絡架構五、業(yè)務流程介紹-無線網基本信令流程

3、尋呼Paging消息會在UE注冊的所有小區(qū)發(fā)送（TA范圍內）*核心網觸發(fā)：通知UE接收尋呼請求（被叫，數據推送）*eNodeB觸發(fā)：通知系統(tǒng)消息更新以及通知UE接收ETWS等信息LTE網絡架構五、業(yè)務流程介紹-Attach流程

LTE網絡架構五、業(yè)務流程介紹-Attach流程

1.處在RRC_IDLE態(tài)的UE進行Attach過程，首先發(fā)起隨機接入過程，即MSG1消息；2.eNB檢測到MSG1消息后，向UE發(fā)送隨機接入響應消息，即MSG2消息；3.UE收到隨機接入響應后，根據MSG2的TA調整上行發(fā)送時機，向eNB發(fā)送RRCConnectionRequest消息；4.eNB向UE發(fā)送RRCConnectionSetup消息，包含建立SRB1承載信息和無線資源配置信息；5.UE完成SRB1承載和無線資源配置，向eNB發(fā)送RRCConnectionSetupComplete消息，包含NAS層Attachrequest信息；6.eNB選擇MME，向MME發(fā)送INITIALUEMESSAGE消息，包含NAS層Attachrequest消息；7.MME向eNB發(fā)送INITIALCONTEXTSETUPREQUEST消息，請求建立默認承載，包含NAS層AttachAccept、ActivatedefaultEPSbearercontextrequest消息；8.eNB接收到INITIALCONTEXTSETUPREQUEST消息，如果不包含UE能力信息，則eNB向UE發(fā)送UECapabilityEnquiry消息，查詢UE能力；9.UE向eNB發(fā)送UECapabilityInformation消息，報告UE能力信息；10.

eNB向MME發(fā)送UECAPABILITYINFOINDICATION消息，更新MME的UE能力信息；LTE網絡架構五、業(yè)務流程介紹-Attach流程

11.eNB根據INITIALCONTEXTSETUPREQUEST消息中UE支