LTE-控制面介紹教學(xué)課件

LTE_控制面介紹匯報(bào)人：AA2024-01-19BIGDATAEMPOWERSTOCREATEANEWERA目錄CONTENTSLTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)概述控制面協(xié)議棧及功能控制面信令流程分析控制面關(guān)鍵技術(shù)探討控制面性能指標(biāo)評(píng)估方法總結(jié)與展望BIGDATAEMPOWERSTOCREATEANEWERA01LTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)概述MME（MobilityManagementEntity，移動(dòng)性管理實(shí)體）：負(fù)責(zé)控制面功能，包括用戶鑒權(quán)、移動(dòng)性管理等。P-GW（PDNGateway，PDN網(wǎng)關(guān)）：連接外部網(wǎng)絡(luò)，提供數(shù)據(jù)路由和轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)計(jì)費(fèi)和安全策略等功能。HSS（HomeSubscriberServer，歸屬用戶服務(wù)器）：存儲(chǔ)用戶簽約數(shù)據(jù)，提供鑒權(quán)和授權(quán)服務(wù)。S-GW（ServingGateway，服務(wù)網(wǎng)關(guān)）：負(fù)責(zé)用戶面功能，提供數(shù)據(jù)路由和轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)。EPC核心網(wǎng)組成接入網(wǎng)E-UTRAN結(jié)構(gòu)eNodeB與EPC之間的接口，分為S1-MME和S1-U兩部分，分別用于控制面和用戶面的數(shù)據(jù)傳輸。S1接口負(fù)責(zé)無(wú)線資源管理、調(diào)度和傳輸?shù)裙δ埽峁┡cUE（UserEquipment，用戶設(shè)備）之間的無(wú)線接口。eNodeB（EvolvedNodeB，演進(jìn)型N…eNodeB之間的接口，用于實(shí)現(xiàn)小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)、負(fù)載均衡等功能。X2接口控制面01負(fù)責(zé)信令傳輸、移動(dòng)性管理、會(huì)話管理等功能，采用可靠的傳輸協(xié)議（如TCP）進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。用戶面02負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸，采用高效的傳輸協(xié)議（如UDP）進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。分離原理03控制面與用戶面的分離使得網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)更加清晰和靈活，有利于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展和升級(jí)。同時(shí)，分離架構(gòu)可以降低網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性和信令開銷，提高網(wǎng)絡(luò)性能和效率?？刂泼媾c用戶面分離原理BIGDATAEMPOWERSTOCREATEANEWERA02控制面協(xié)議棧及功能NAS層協(xié)議是LTE控制面中最高層的協(xié)議，主要包括EPS移動(dòng)性管理（EMM）和EPS會(huì)話管理（ESM）兩部分。NAS層主要負(fù)責(zé)EPS承載的建立、修改和釋放，以及EPS移動(dòng)性管理，包括位置更新、身份認(rèn)證、安全控制等。NAS層協(xié)議及功能NAS層功能NAS層協(xié)議RRC層協(xié)議及功能RRC層協(xié)議RRC層協(xié)議是LTE控制面中負(fù)責(zé)無(wú)線資源控制的協(xié)議，位于NAS層之下，物理層之上。RRC層功能RRC層主要負(fù)責(zé)無(wú)線資源的分配、釋放和重配置，以及UE的測(cè)量報(bào)告和切換控制等。此外，RRC層還負(fù)責(zé)廣播系統(tǒng)信息和尋呼信息的傳輸。S1-MME接口是MME與eNodeB之間的控制面接口，用于傳輸NAS信令和RRC信令。通過S1-MME接口，MME可以實(shí)現(xiàn)對(duì)UE的移動(dòng)性管理和會(huì)話管理。S1-MME接口X2接口是eNodeB之間的接口，用于傳輸用戶數(shù)據(jù)和控制信令。通過X2接口，eNodeB之間可以實(shí)現(xiàn)直接通信，從而支持UE在基站間的切換和漫游。此外，X2接口還支持eNodeB之間的負(fù)載均衡和干擾協(xié)調(diào)等功能。X2接口S1-MME接口與X2接口作用BIGDATAEMPOWERSTOCREATEANEWERA03控制面信令流程分析VSUE通過發(fā)送附著請(qǐng)求消息到MME，啟動(dòng)附著流程。MME對(duì)UE進(jìn)行身份驗(yàn)證和授權(quán)檢查，成功后為UE分配一個(gè)臨時(shí)的身份標(biāo)識(shí)（GUTI），并將UE的上下文信息存儲(chǔ)在MME中。然后，MME向SGW和PGW發(fā)送創(chuàng)建會(huì)話請(qǐng)求消息，為UE建立默認(rèn)的EPS承載上下文。最后，MME向UE發(fā)送附著接受消息，通知UE附著成功。去附著流程UE通過發(fā)送去附著請(qǐng)求消息到MME，啟動(dòng)去附著流程。MME向SGW和PGW發(fā)送刪除會(huì)話請(qǐng)求消息，刪除與UE相關(guān)的EPS承載上下文。然后，MME向UE發(fā)送去附著接受消息，通知UE去附著成功。同時(shí)，MME還會(huì)釋放為UE分配的臨時(shí)身份標(biāo)識(shí)（GUTI）和上下文信息。附著流程附著與去附著流程當(dāng)UE移動(dòng)到新的位置區(qū)域時(shí)，會(huì)觸發(fā)位置更新流程。UE向MME發(fā)送位置更新請(qǐng)求消息，包含其當(dāng)前的位置信息。MME根據(jù)UE的位置信息更新其上下文，并向SGW和PGW發(fā)送更新承載請(qǐng)求消息，更新與UE相關(guān)的EPS承載上下文。最后，MME向UE發(fā)送位置更新接受消息，通知UE位置更新成功。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)需要尋呼某個(gè)UE時(shí)（例如有來(lái)電或短信），會(huì)啟動(dòng)尋呼流程。MME向eNodeB發(fā)送尋呼消息，包含被尋呼的UE的身份標(biāo)識(shí)。eNodeB在相應(yīng)的位置區(qū)域內(nèi)廣播尋呼消息。當(dāng)UE接收到尋呼消息后，會(huì)向MME發(fā)送尋呼響應(yīng)消息，通知網(wǎng)絡(luò)其當(dāng)前的位置信息。然后，網(wǎng)絡(luò)可以根據(jù)需要建立與UE的通信連接。位置更新流程尋呼流程位置更新與尋呼流程當(dāng)UE需要建立或修改EPS承載以訪問業(yè)務(wù)時(shí)，會(huì)啟動(dòng)業(yè)務(wù)請(qǐng)求流程。UE向MME發(fā)送業(yè)務(wù)請(qǐng)求消息，包含所需的業(yè)務(wù)類型和QoS要求等信息。MME根據(jù)UE的業(yè)務(wù)請(qǐng)求和當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)資源情況，決定是否接受該業(yè)務(wù)請(qǐng)求。如果接受，MME會(huì)向SGW和PGW發(fā)送創(chuàng)建或修改承載請(qǐng)求消息，為UE建立或修改相應(yīng)的EPS承載上下文。最后，MME向UE發(fā)送業(yè)務(wù)請(qǐng)求接受消息，通知UE業(yè)務(wù)請(qǐng)求成功。業(yè)務(wù)請(qǐng)求流程在建立或修改EPS承載時(shí)，需要進(jìn)行資源分配。SGW和PGW根據(jù)MME的請(qǐng)求和當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)資源情況，為UE分配相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)資源（如IP地址、傳輸帶寬等）。然后，SGW和PGW將分配的資源信息通知給MME和eNodeB，以便它們能夠正確地路由和傳輸數(shù)據(jù)。同時(shí)，eNodeB還會(huì)根據(jù)UE的QoS要求和當(dāng)前的無(wú)線資源情況，為UE分配相應(yīng)的無(wú)線資源（如時(shí)隙、頻率等）。資源分配流程業(yè)務(wù)請(qǐng)求與資源分配流程BIGDATAEMPOWERSTOCREATEANEWERA04控制面關(guān)鍵技術(shù)探討跟蹤區(qū)域優(yōu)化通過合理劃分跟蹤區(qū)域，減少不必要的位置更新，降低信令開銷。尋呼策略優(yōu)化采用智能尋呼策略，如基于用戶行為和歷史數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè)性尋呼，提高尋呼成功率。切換優(yōu)化優(yōu)化切換算法，減少切換失敗和乒乓切換，提高用戶體驗(yàn)。移動(dòng)性管理策略優(yōu)化

負(fù)載均衡技術(shù)實(shí)現(xiàn)基于負(fù)載感知的均衡策略實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，動(dòng)態(tài)調(diào)整資源分配，實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡。多層次協(xié)同負(fù)載均衡通過核心網(wǎng)、接入網(wǎng)等多層次協(xié)同，實(shí)現(xiàn)全局負(fù)載均衡。虛擬化技術(shù)應(yīng)用利用虛擬化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)資源池化和靈活調(diào)度，提高資源利用率。基于業(yè)務(wù)量的節(jié)能策略根據(jù)業(yè)務(wù)量變化動(dòng)態(tài)調(diào)整設(shè)備工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。協(xié)同節(jié)能策略與其他網(wǎng)絡(luò)實(shí)體協(xié)同工作，如基站、核心網(wǎng)等，共同實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)。節(jié)能模式設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)節(jié)能模式，如休眠、喚醒等機(jī)制，降低控制面能耗。節(jié)能策略在控制面應(yīng)用BIGDATAEMPOWERSTOCREATEANEWERA05控制面性能指標(biāo)評(píng)估方法構(gòu)建信令開銷評(píng)估模型，考慮信令交互次數(shù)、信令大小、傳輸時(shí)延等因素。評(píng)估模型建立收集網(wǎng)絡(luò)中的信令數(shù)據(jù)，并進(jìn)行清洗、分類和統(tǒng)計(jì)處理。數(shù)據(jù)收集與處理基于評(píng)估模型對(duì)處理后的信令數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出信令開銷的評(píng)估結(jié)果。評(píng)估結(jié)果分析信令開銷評(píng)估方法03時(shí)延計(jì)算與分析基于收集的數(shù)據(jù)計(jì)算呼叫建立時(shí)延，并對(duì)不同場(chǎng)景下的時(shí)延進(jìn)行對(duì)比分析。01時(shí)延定義與分類明確呼叫建立時(shí)延的定義，將其分為空中接口時(shí)延和核心網(wǎng)時(shí)延兩部分。02數(shù)據(jù)收集與處理收集呼叫建立過程中的關(guān)鍵時(shí)間戳數(shù)據(jù)，并進(jìn)行清洗和整理。呼叫建立時(shí)延評(píng)估方法系統(tǒng)容量評(píng)估方法確定系統(tǒng)容量的評(píng)估指標(biāo)，如同時(shí)在線用戶數(shù)、每秒新建呼叫數(shù)等。數(shù)據(jù)收集與處理收集與系統(tǒng)容量相關(guān)的數(shù)據(jù)，如基站配置、用戶分布、業(yè)務(wù)類型等。容量計(jì)算與分析基于收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)容量計(jì)算，并對(duì)不同場(chǎng)景下的容量進(jìn)行對(duì)比分析。同時(shí)，結(jié)合仿真或?qū)嶋H測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證和評(píng)估。容量指標(biāo)確定BIGDATAEMPOWERSTOCREATEANEWERA06總結(jié)與展望網(wǎng)絡(luò)覆蓋不足在一些偏遠(yuǎn)地區(qū)或室內(nèi)環(huán)境，LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋不足，影響用戶體驗(yàn)。網(wǎng)絡(luò)安全問題隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大和應(yīng)用的復(fù)雜化，LTE網(wǎng)絡(luò)安全問題日益突出，如用戶隱私保護(hù)、網(wǎng)絡(luò)攻擊防范等。頻譜資源緊張隨著移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的不斷增長(zhǎng)，頻譜資源日益緊張，成為制約LTE網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的瓶頸。當(dāng)前存在問題和挑戰(zhàn)5G與LTE融合發(fā)展未來(lái)，5G將與LTE融合發(fā)展，共同構(gòu)建更加高效、智能的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)。通過技術(shù)升級(jí)和網(wǎng)絡(luò)改造，LTE網(wǎng)絡(luò)將更好地支持5G業(yè)務(wù)。邊緣計(jì)算與LTE結(jié)合邊緣計(jì)算是一種新型計(jì)算模式，將計(jì)算任務(wù)從中心服務(wù)器轉(zhuǎn)移到網(wǎng)絡(luò)邊緣節(jié)點(diǎn)上執(zhí)行。未來(lái)，邊緣計(jì)算將與LTE結(jié)合，為低時(shí)延、高帶寬的業(yè)務(wù)提供更加優(yōu)質(zhì)的