LTE 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及UE行為

1、LTE 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及及UE行為行為目錄目錄LTE概述概述1LTE系統(tǒng)系統(tǒng)2LTE協(xié)議結(jié)構(gòu)協(xié)議結(jié)構(gòu)3UE行為介紹行為介紹4LTE概述概述背景介紹背景介紹v LTE(Long TermLTE(Long Term Evolution,Evolution,長(zhǎng)期演進(jìn)長(zhǎng)期演進(jìn)) )項(xiàng)目是項(xiàng)目是3G3G的演進(jìn)，的演進(jìn)，LTELTE并非人們普遍誤解的并非人們普遍誤解的4G4G技技術(shù)，而是術(shù)，而是3G3G與與4G4G技術(shù)之間的一技術(shù)之間的一個(gè)過渡，是個(gè)過渡，是3.9G3.9G的全球標(biāo)準(zhǔn)的全球標(biāo)準(zhǔn)。在在20MHz20MHz頻譜帶寬下能夠提供頻譜帶寬下能夠提供下行下行100Mbit/s100Mbit/s與上行

2、與上行50Mbit/s50Mbit/s的峰值速率。的峰值速率。v 無(wú)線通訊從無(wú)線通訊從2G2G、3G3G到到3.9G3.9G發(fā)展發(fā)展過程，是從移動(dòng)的語(yǔ)音業(yè)務(wù)到過程，是從移動(dòng)的語(yǔ)音業(yè)務(wù)到高速業(yè)務(wù)發(fā)展的過程。高速業(yè)務(wù)發(fā)展的過程。v 目前可提供應(yīng)用的是目前可提供應(yīng)用的是3.5G3.5G，以，以WCDMAWCDMA系統(tǒng)來(lái)說，可以提供系統(tǒng)來(lái)說，可以提供R9R9商用版本和商用版本和R10R10試驗(yàn)系統(tǒng)試驗(yàn)系統(tǒng)。LTE概述LTE概述概述FDD TDD 介紹介紹v 頻分雙工頻分雙工(FDD) (FDD) 和時(shí)分雙工和時(shí)分雙工(TDD) (TDD) 是兩種不同的雙工方式。如圖是兩種不同的雙工方式。如圖1 1所示

3、，所示，F(xiàn)DDFDD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(lái)分離接收和是在分離的兩個(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(lái)分離接收和發(fā)送信道。發(fā)送信道。FDDFDD必須采用成對(duì)的頻率，依靠頻率來(lái)區(qū)分上下行鏈路，其單方向必須采用成對(duì)的頻率，依靠頻率來(lái)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。的資源在時(shí)間上是連續(xù)的。FDDFDD在支持對(duì)稱業(yè)務(wù)時(shí)，能充分利用上下行的頻譜在支持對(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。，但在支持非對(duì)稱業(yè)務(wù)時(shí)，頻譜利用率將大大降低。v TDDTDD用時(shí)間來(lái)分離接收和發(fā)送信道。在用時(shí)間來(lái)分離接收和發(fā)送信道。在

4、TDD TDD 方式的移動(dòng)通信系統(tǒng)中方式的移動(dòng)通信系統(tǒng)中, , 接收和接收和發(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。須協(xié)同一致才能順利工作。LTE概述概述FDD TDD 優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)缺點(diǎn)v TDD TDD 雙工方式的工作

5、特點(diǎn)使雙工方式的工作特點(diǎn)使TDDTDD具有如下優(yōu)勢(shì)：具有如下優(yōu)勢(shì)： （1 1）能夠靈活配置頻率，使用）能夠靈活配置頻率，使用FDD FDD 系統(tǒng)不易使用的零散頻段；系統(tǒng)不易使用的零散頻段； （2 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）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)；業(yè)務(wù)； （3 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)）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；備成本； （4 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）

6、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；復(fù)雜度； （5 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)）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 RAKE 技術(shù)、聯(lián)技術(shù)、聯(lián)合傳輸合傳輸(JT)(JT)技術(shù)、智能天線技術(shù)等技術(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。能有效地降低移動(dòng)終端的處理復(fù)雜性。v TDDTDD雙工方式相較于雙工方式相較于FDDFDD，也存在明顯的不足，也存在明顯的不足: : （1 1）由于）由于TDDTDD方式的時(shí)間資源分別分給了上行和下行，因此方式的時(shí)間資源分別分給了上行和下行，因

7、此TDDTDD方式的發(fā)射時(shí)間大約方式的發(fā)射時(shí)間大約只只 有有FDDFDD的一半，如果的一半，如果TDDTDD要發(fā)送和要發(fā)送和FDDFDD同樣多的數(shù)據(jù)，就要增大同樣多的數(shù)據(jù)，就要增大TDDTDD的發(fā)送功率；的發(fā)送功率； （2 2）TDDTDD系統(tǒng)上行受限，因此系統(tǒng)上行受限，因此TDDTDD基站的覆蓋范圍明顯小于基站的覆蓋范圍明顯小于FDDFDD基站；基站； （3 3）TDDTDD系統(tǒng)收發(fā)信道同頻，無(wú)法進(jìn)行干擾隔離，系統(tǒng)內(nèi)和系統(tǒng)間存在干擾；系統(tǒng)收發(fā)信道同頻，無(wú)法進(jìn)行干擾隔離，系統(tǒng)內(nèi)和系統(tǒng)間存在干擾； （4 4）為了避免與其他無(wú)線系統(tǒng)之間的干擾，）為了避免與其他無(wú)線系統(tǒng)之間的干擾，TDDTDD需要預(yù)

8、留較大的保護(hù)帶，影響了整體需要預(yù)留較大的保護(hù)帶，影響了整體頻譜利用效率。頻譜利用效率。LTE系統(tǒng)架構(gòu)系統(tǒng)架構(gòu)WCDMA/TD體系結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)RNSRNCRNSRNCCore NetworkNode BNode BNode BNode BIuIuIurIubIubIubIubLTE系統(tǒng)架構(gòu)系統(tǒng)架構(gòu)WCDMA/TD網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)LTE系統(tǒng)架構(gòu)系統(tǒng)架構(gòu) SGi S4 S3 S1-MME PCRFS7 S6a HSSS10 UEGERAN UTRAN SGSN LTE-Uu ” E-UTRAN MMES11 S5 Serving Gateway PDN Gateway S1-U Operators

9、IP Services(e.g. IMS, PSS etc.)Rx+ LTE系統(tǒng)架構(gòu)系統(tǒng)架構(gòu)n MME(Mobility Management Entity)MME(Mobility Management Entity)功能功能 NASNAS信令以及安全性功能信令以及安全性功能 3GPP3GPP接入網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)性導(dǎo)致的接入網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)性導(dǎo)致的CNCN節(jié)點(diǎn)間信令節(jié)點(diǎn)間信令 空閑模式下空閑模式下UEUE跟蹤和可達(dá)性跟蹤和可達(dá)性 漫游漫游 鑒權(quán)鑒權(quán) 承載管理功能（包括專用承載的建立）承載管理功能（包括專用承載的建立）n Serving GWServing GW 支持支持UEUE的移動(dòng)性切換用戶面數(shù)據(jù)的功能的

10、移動(dòng)性切換用戶面數(shù)據(jù)的功能 E-UTRANE-UTRAN空閑模式下行分組數(shù)據(jù)緩存和尋呼支持空閑模式下行分組數(shù)據(jù)緩存和尋呼支持 在新的在新的LTELTE框架中，原先的框架中，原先的IuIu, , 將被新的接口將被新的接口S1S1替換。替換。IubIub和和IurIur將被將被X2X2 替換替換LTE系統(tǒng)架構(gòu)系統(tǒng)架構(gòu)n MMEMME功能功能 NASNAS信令以及安全性功能信令以及安全性功能 3GPP3GPP接入網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)性導(dǎo)致的接入網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)性導(dǎo)致的CNCN節(jié)點(diǎn)間信令節(jié)點(diǎn)間信令 空閑模式下空閑模式下UEUE跟蹤和可達(dá)性跟蹤和可達(dá)性 漫游漫游 鑒權(quán)鑒權(quán) 承載管理功能（包括專用承載的建立）承載管理功能（包

11、括專用承載的建立）n Serving GWServing GW 支持支持UEUE的移動(dòng)性切換用戶面數(shù)據(jù)的功能的移動(dòng)性切換用戶面數(shù)據(jù)的功能 E-UTRANE-UTRAN空閑模式下行分組數(shù)據(jù)緩存和尋呼支持空閑模式下行分組數(shù)據(jù)緩存和尋呼支持 在新的在新的LTELTE框架中，原先的框架中，原先的IuIu, , 將被新的接口將被新的接口S1S1替換。替換。IubIub和和IurIur將被將被X2X2 替換替換LTE系統(tǒng)架構(gòu)系統(tǒng)架構(gòu)n 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-UTR

12、ANX2X2X2EPS(Evolved Packet System)LTE系統(tǒng)LTE系統(tǒng)架構(gòu)系統(tǒng)架構(gòu)n eNodeBeNodeB功能功能 eNodeBeNodeB具有現(xiàn)有具有現(xiàn)有3GPP R5/R6/R73GPP R5/R6/R7的的Node BNode B功能和大部分的功能和大部分的RNCRNC功能功能，包括物理層功能（，包括物理層功能（HARQHARQ等），等），MACMAC，RRCRRC，調(diào)度，無(wú)線接入控制，移，調(diào)度，無(wú)線接入控制，移動(dòng)性管理等等。動(dòng)性管理等等。RNCNode BeNodeBLTE系統(tǒng)LTE協(xié)議結(jié)構(gòu)協(xié)議結(jié)構(gòu)控制面協(xié)議結(jié)構(gòu)控制面協(xié)議結(jié)構(gòu)v RRC完成廣播、尋呼、完成廣播、尋

13、呼、RRC連接管理、連接管理、RB控制、移控制、移動(dòng)性功能和動(dòng)性功能和UE的測(cè)量報(bào)告和控制功能。的測(cè)量報(bào)告和控制功能。RLC和和MAC子層在用戶面和控制面執(zhí)行功能沒有區(qū)別。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)協(xié)議結(jié)構(gòu)用戶面協(xié)議結(jié)構(gòu)用戶面協(xié)議結(jié)構(gòu)v 用戶面各協(xié)議體主要完成信頭壓縮、加密、調(diào)度、用戶面各協(xié)議體主要完成信頭壓縮、加密、調(diào)度、ARQ和和HARQ等功能。等功能。LTE協(xié)議結(jié)構(gòu)協(xié)議結(jié)構(gòu)S1接口接口v S1接口定義為接口定義為E-UTRAN和和EPC之間的接口。之間的接口。v S1接口包括兩部分：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

14、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。 v EPCEPC和和eNBseNBs之間的關(guān)系是多到多，即之間的關(guān)系是多到多，即S1S1接口實(shí)現(xiàn)多個(gè)接口實(shí)現(xiàn)多個(gè)EPCEPC網(wǎng)元和多個(gè)網(wǎng)元和多個(gè)eNB eNB 網(wǎng)元之間接口功能。網(wǎng)元之間接口功能。LTE協(xié)議結(jié)構(gòu)協(xié)議結(jié)構(gòu)TEXTTEXTTEXTTEXTX2接口接口v X2接口定義為各個(gè)接口定義為各個(gè)eNB之間的之間的接口。接口。v X2接口包含接口包含X2-C和和X2-U兩部?jī)刹糠?。分。v X2-C是各個(gè)是各個(gè)eNB之間控制面間之間控制面間接口，接口，X2-U是各個(gè)是各個(gè)eNB之間用之間用戶面之間的接口。戶面之間的

15、接口。v S1接口和接口和X2接口類似的地方是接口類似的地方是：S1-U和和X2-U使用同樣的用戶使用同樣的用戶面協(xié)議，以便于面協(xié)議，以便于eNB在數(shù)據(jù)前向在數(shù)據(jù)前向時(shí)，減少協(xié)議處理。時(shí)，減少協(xié)議處理。UE(User Equipment)行為行為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

16、：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(yǔ)術(shù)語(yǔ)UE行為行為術(shù)語(yǔ)術(shù)語(yǔ)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(lái)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

17、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行為行為網(wǎng)絡(luò)啟動(dòng)流程網(wǎng)絡(luò)啟動(dòng)流程. 3.BCCH:System Information1.System Information Update R

18、equestUENode BRNCCNNBAPNBAPRRCRRC. 4.BCCH:System InformationRRCRRC 5.BCCH:System InformationRRCRRC. 2.System Information Update ResponseNBAPNBAPUE行為行為UE開機(jī)流程開機(jī)流程UE行為行為主叫流程主叫流程(1)UE行為行為主叫流程主叫流程(2)UE行為行為被叫流程被叫流程UE行為行為主叫短信流程主叫短信流程UE行為行為被被叫短信流程叫短信流程UE行為行為位置更新流程位置更新流程UE行為行為軟切換軟切換軟切換前軟切換前軟切換后軟切換后無(wú)線鏈路同時(shí)增加與刪

19、除CNSRNCRNCNodeBNodeBNodeBCNSRNCRNCNodeBNodeBNodeBUE行為行為7. Uplink SynchronisationRNSAPRNSAP1. Radio Link Setup RequestStart TX descriptionRNSAPRNSAP4. Radio Link SetupResponseNBAPNBAP2. Radio Link Setup RequestNBAPNBAP3. Radio Link Setup ResponseStart RX descriptionDecision to setupnew RL andrelease

20、old RLNBAP 10. Radio Link Deletion RequestNBAPNBAP11. Radio Link Release ResponseStop RX and TX12. ALCAP Iub Data Transport Bearer ReleaseRRCRRC9. DCCH : Active Set Update CompleteRRCRRC 8. DCCH: Active Set Update CommandRadio Link Addition & DeletionNBAPUENode BDrift RNSNode BServing RNSDrift R

21、NCServing RNCALCAP Iur Bearer Setup5. ALCAP Iub Data Transport Bearer SetupDCH-FPDCH-FPDCH-FPDCH-FP6. Downlink Synchronisation軟切換流程軟切換流程UE行為行為硬切換硬切換硬切換前硬切換前硬切換后硬切換后無(wú)線鏈路不能夠同時(shí)保存無(wú)線鏈路不能夠同時(shí)保存CNSRNCNodeBNodeBCNSRNCNodeBNodeBUE行為行為硬切換流程硬切換流程RNSAPRNSAP1. Radio Link Setup RequestUENode B SourceNode BTargetRN

22、CSourceRNCTargetSRNCRRCRRC10. DCCH : Physical Channel Reconfiguration CompleteRRC7.DCCH : Physical Channel ReconfigurationRRC6. ALCAP Iur Data Transport Bearer Setup NBAPNBAP2. Radio Link Setup RequestNBAPNBAP3. Radio Link Setup ResponseNBAPNBAP12. Radio Link Deletion RequestNBAPNBAP13. Radio Link D

23、eletion Response4. ALCAP ub Data Transport Bearer Setup14. ALCAP Iub Data Transport Bearer ReleaseRNSAPRNSAP15. Radio Link Deletion Response16. ALCAP Iur Data Transport Bearer ReleaseRNSAP5. RL Setup Response RNSAPRNSAP11. Radio Link Deletion RequestRNSAPNBAPNBAP8. Radio Link Failure IndicationRNSAP

24、RNSAP9. Radio Link Failure Indication專業(yè)術(shù)語(yǔ)專業(yè)術(shù)語(yǔ)GSM：是Global System for Mobile Communications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(wú)線服務(wù)技術(shù)（General Packet Radio Service)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Enhanced Data Rate for GSM Evolution 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Wideband Code Division Multiple Access(寬帶碼分多址)的英文簡(jiǎn)稱,是一種第三代無(wú)線通訊技術(shù)。HSDPA：（High Speed Downlink Packet Access)高速下行分組接入，是一種移動(dòng)通信協(xié)議，亦稱為3.5G(3G)。HSUPA ：(high speed uplink packet access)高速上行鏈路分組接入。HSUPA通過采用多碼傳輸、HARQ、基于Node B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-Speed Packet Access+，增強(qiáng)型高速分組接入技