TD-LTE基礎(chǔ)無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)常識

TD-LTE基礎(chǔ)無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)常識培訓(xùn)目標(biāo)

學(xué)完本課程后，您應(yīng)該能：了解E-UMTS整體架構(gòu)了解E-UMTS各個網(wǎng)元功能了解E-UMTS各接口及作用了解和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相關(guān)的概念目錄1、總體架構(gòu)與網(wǎng)元功能

2、系統(tǒng)接口與作用EPCEvolved

packetCoreE-UTRANEvolvedUMTSTerrestrialRadioAccessNetwork總體架構(gòu)3GPP在R8階段啟動了長期演進(jìn)（LTE）與系統(tǒng)架構(gòu)演進(jìn)（SAE）項(xiàng)目，設(shè)計(jì)提出了全I(xiàn)P的LTE/SAE系統(tǒng)架構(gòu)（SAE后更名為EPC），并對其無線關(guān)鍵技術(shù)、接口協(xié)議、信令流程、系統(tǒng)安全、及其與UMTS網(wǎng)絡(luò)間的互操作等進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化。總體架構(gòu)BOSSLTEBTS2GBSC/PCUNodeBS1-US6aGxGbIuS1-MMES11GiSGSNMMEeNodeBHLR3GRNCS5/8SAEGWGrCG終端E-UTRANEPCEPSGGSNGnSGiHSSServingGWPDNGWGxPCRFInternetPSService控制面用戶面控制面用于傳送控制信息，包括無線網(wǎng)絡(luò)層的應(yīng)用協(xié)議和用于傳輸應(yīng)用協(xié)議消息的信令承載用戶面用于傳送數(shù)據(jù)信息，包括數(shù)據(jù)流和用于傳輸數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)承載。專業(yè)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)元功能無線2/3GBTS/NodeB2G/3G基站BSC/RNC2G/3G基站控制器4GeNodeB負(fù)責(zé)無線資源管理，集成了部分類似2G/TD基站和基站控制器的功能核心2/3GSGSNGPRS服務(wù)支持節(jié)點(diǎn)4GMMELTE接入下的控制面網(wǎng)元，負(fù)責(zé)移動性管理功能SGWSAE網(wǎng)絡(luò)用戶面接入服務(wù)網(wǎng)關(guān)，相當(dāng)于SGSN的用戶面功能2/3GGGSNGPRS網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點(diǎn)4GPGWSAE網(wǎng)絡(luò)的邊界網(wǎng)關(guān)，提供承載控制、計(jì)費(fèi)、地址分配和非3GPP接入等功能，相當(dāng)于GGSN2/3GHLR歸屬位置寄存器4GHSSSAE網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)據(jù)管理網(wǎng)元，提供鑒權(quán)和簽約等功能4GPCRF策略控制服務(wù)器，根據(jù)用戶特點(diǎn)和業(yè)務(wù)需求提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)資源網(wǎng)元功能eNB實(shí)現(xiàn)的功能無線資源管理：無線承載控制、無線準(zhǔn)入控制、連接移動性控制、UE上下行的動態(tài)資源分配IP頭壓縮和用戶數(shù)據(jù)流加密UE連接期間，選擇MME，當(dāng)無路由信息可用時，可以根據(jù)UE提供的信息來間接確定到達(dá)MME的路徑路由用戶平面數(shù)據(jù)到S-GW調(diào)度和傳輸尋呼消息調(diào)度和傳輸廣播消息就移動性和調(diào)度，進(jìn)行測量和測量報(bào)告的配置MME實(shí)現(xiàn)的功能將尋呼消息發(fā)送到eNodeB跟蹤區(qū)域的列表管理（UE的IDLE模式和ACTIVE模式）在3GPP訪問網(wǎng)絡(luò)之間移動時，CN節(jié)點(diǎn)之間的信令傳輸P-GW（PDN分組數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)）和S-GW（服務(wù)網(wǎng)關(guān)）的選擇MME選擇，MME改變帶來的切換SGSN（服務(wù)GPRS支持節(jié)點(diǎn)）選擇，為了切換到2G或3G網(wǎng)絡(luò)IDLE空閑狀態(tài)下的移動性管理、漫游、確認(rèn)等SAE承載控制（承載建立和管理等）NAS(非接入層)信令、信令的加密和完整性保護(hù)S-GW實(shí)現(xiàn)的功能為eNB間的切換，進(jìn)行本地的移動定位3GPP間的移動性管理，建立移動安全機(jī)制在E-UTRAN的IDLE模式下，下行包緩沖和網(wǎng)絡(luò)初始化授權(quán)偵聽包路由和前向轉(zhuǎn)移在上下行進(jìn)行傳輸級的包標(biāo)記在運(yùn)營商之間交換用戶和QoS類別標(biāo)識的有關(guān)計(jì)費(fèi)信息P-GW實(shí)現(xiàn)的功能用戶的包過濾授權(quán)偵聽UE的IP地址分配傳輸級的下行包標(biāo)記上下行的服務(wù)級計(jì)費(fèi)、速率控制基于最大比特速率的下行速率控制DHCPv4和DHCPv6功能HSS和PCRF實(shí)現(xiàn)的功能HSSSAE用戶注冊、鑒權(quán)以及下載用戶數(shù)據(jù)到MME非3GPP用戶注冊、鑒權(quán)以及下載用戶數(shù)據(jù)到AAA用戶漫游限制、用戶閉鎖業(yè)務(wù)、用戶接入網(wǎng)絡(luò)類型限制PCRF服務(wù)策略和計(jì)費(fèi)控制的規(guī)則制定終結(jié)Rx接口和Gx接口BOSSLTES1-US6aGxS1-MMES11MMEeNodeBS5/8SAEGWCG終端E-UTRANEPCEPSSGiServingGWPDNGWPCRFInternetPSServiceHSS總體架構(gòu)回顧網(wǎng)絡(luò)中各實(shí)體的標(biāo)識MMESGWCELL1CELL3CELL2CELL1CELL3CELL2CELL1CELL3CELL2CELL1CELL3CELL2CELL1CELL3CELL2TATAMMEI=MMEGroupID+MMECodeTOPON.S11.SHTSAEGW103BHW.GROUP1.NODE.EPC.MNC000.MCC460.3GPPNETWORK.ORGTAI=MCC+MNC+TACMSISDN、IMSI、IMEIGUTI=MCC+MNC+MMEI+M-TMSI(M-TMSI，MME臨時用戶標(biāo)識，唯一識別MME中的UE)S-TMSI=

MMEC+M-TMSIC-RNTI,(ell-RadioNetworkTemporaryIdentifier小區(qū)無線網(wǎng)絡(luò)臨時標(biāo)識,在一個小區(qū)內(nèi)用來唯一標(biāo)識一個UE)TAlistECGI=PLMNID+eNBid+cellid小測試1、以下哪個節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)UE的移動性管理（）A.S-GWB.P-GWC.MMED.eNodeB2、MME的功能不包括（）A.尋呼消息分發(fā)B.空閑狀態(tài)的移動性管理

C.接入層信令的加密與完整性保護(hù)D.非接入層信令的加密與完整性保護(hù)3、在LTE系統(tǒng)中，UE的功能單元不包括（）A.無線資源B.移動管理C.會話管理D.承載管理4、在LTE空口上使用以下哪個選項(xiàng)來標(biāo)識UE（）A.S-TMSIB.IMSIC.C-RNTID.UE-RNTI1、以下哪個節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)UE的移動性管理（）A.S-GWB.P-GWC.MMED.eNodeB2、MME的功能不包括（）A.尋呼消息分發(fā)B.空閑狀態(tài)的移動性管理

C.接入層信令的加密與完整性保護(hù)

D.非接入層信令的加密與完整性保護(hù)3、在LTE系統(tǒng)中，UE的功能單元不包括（）A.無線資源B.移動管理C.會話管理D.承載管理4、在LTE空口上使用以下哪個選項(xiàng)來標(biāo)識UE（）A.S-TMSIB.IMSIC.C-RNTID.UE-RNTI目錄1、總體架構(gòu)與網(wǎng)元功能

2、系統(tǒng)接口與作用終端和網(wǎng)絡(luò)交互示例eNodeBMMES-GWP-GWICP/ISPinternetDataSignaling12第一步（虛線表示）：用戶完成到MME的注冊，MME會為用戶選擇一個服務(wù)網(wǎng)關(guān)（S-GW）和PDN網(wǎng)關(guān)（P-GW），并分配網(wǎng)絡(luò)資源，同時PGW會給UE分配一個IP地址。當(dāng)一切準(zhǔn)備就緒，MME會發(fā)確認(rèn)消息給UE，UE成功注冊到網(wǎng)絡(luò)。第二步（實(shí)線表示）：UE使用由核心網(wǎng)分配的IP地址和提供的服務(wù)，通過eNodeB、S-GW、P-GW接入外部網(wǎng)絡(luò)，比如互聯(lián)網(wǎng)。實(shí)體間的通信通過接口進(jìn)行LTE接口概述S1-MME:

E-UTRAN和MME間控制平面協(xié)議參考點(diǎn)S1-U:E-UTRAN和S-GW間每個承載的用戶平面隧道參考點(diǎn)S11：提供MME和S-GW之間的相關(guān)控制和移動性管理S5：提供S-GW和P-GW之間用戶平面隧道效應(yīng)和隧道管理，只用于S-GW和P-GW屬于同一個PLMNS6a：為鑒別確認(rèn)用戶接入EPS系統(tǒng)，在MME和HSS之間傳輸簽約數(shù)據(jù)。Gx：為PCRF和P-GW/GGSN中的PCEF（PolicyandChargingEnforcementFunction）提供QoS準(zhǔn)則和計(jì)費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)的傳輸。SGi:P-GW和分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)之間的接口。分組數(shù)據(jù)網(wǎng)可以是外部公共或私人數(shù)據(jù)網(wǎng)，也可以是內(nèi)部分組數(shù)據(jù)網(wǎng)，例如為IMS提供服務(wù)。接口與協(xié)議L7：應(yīng)用層L6：表示層L5：會話層L4：傳輸層L3：網(wǎng)絡(luò)層L2：數(shù)據(jù)鏈路層L1：物理層E-UTRAN和EPC之間的功能劃分OSI七層參考模型L7：應(yīng)用層L6：表示層L5：會話層L4：傳輸層L3：網(wǎng)絡(luò)層L2：數(shù)據(jù)鏈路層L1：物理層協(xié)議就是一組為了溝通來管理基本功能單元的規(guī)則。協(xié)議棧是指網(wǎng)絡(luò)中各層協(xié)議的總和，其形象的反映了一個網(wǎng)絡(luò)中文件傳輸?shù)倪^程：由上層協(xié)議到底層協(xié)議，再由底層協(xié)議到上層協(xié)議。E-UTRAN地面接口通用協(xié)議模型對于S1/X2接口，層與層之間，面與面之間彼此邏輯上獨(dú)立。所以當(dāng)有相應(yīng)需要時，標(biāo)準(zhǔn)實(shí)體可以很容易改變協(xié)議棧和其各平面來滿足將來的需要協(xié)議棧結(jié)構(gòu)-控制面控制平面為所有E-UTRAN控制信令使用，用于EPS承載，以及基于不同方面（包括請求服務(wù)、控制不同傳輸資源、切換等）的UE和網(wǎng)絡(luò)之間的連接的協(xié)議，也包括消息透明傳輸?shù)臋C(jī)制。協(xié)議棧結(jié)構(gòu)-用戶面用戶平面負(fù)責(zé)用戶發(fā)送和接收的所有信息，即負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)承載。S1接口功能Page21S1UEcontext管理功能SAE承載管理GTP-U隧道管理S1信令鏈路管理不同LTE之間的切換Inter-3GPPRAT切換尋呼功能網(wǎng)絡(luò)共享功能NAS節(jié)點(diǎn)選擇功能安全功能S1協(xié)議棧eNB和MME間的控制面eNB和SGW間的用戶面X2接口功能支持UE在LTE_ACTIVE狀態(tài)下的IntraLTE-Access-System移動性從源eNB到目標(biāo)eNB的context傳送源eNB和目標(biāo)eNB之間的用戶面隧道控制切換取消負(fù)載管理小區(qū)間干擾協(xié)調(diào) 上行鏈路干擾負(fù)載管理X2協(xié)議棧結(jié)構(gòu)Uu接口協(xié)議結(jié)構(gòu)L3controlcontrolcontrolLogicalChannelsTransportChannelsC-planesignallingU-planeinformationPHYL2/MACL1RLCDCNtGCL2/RLCMACRLCRLCRLCRLCRLCRLCRLCDuplicationavoidanceUuSboundarycontrolPDCPPDCPL2/PDCPDCNtGCRadioBearersRRC無線資源控制controlUu接口協(xié)議架構(gòu)E-UMTS無線接口協(xié)議棧結(jié)構(gòu)可分為：NAS控制協(xié)議L3層：無線資源控制（RRC）層L2層媒體接入控制（MAC）子層無線鏈路控制（RLC）子層分組數(shù)據(jù)集中協(xié)議（PDCP）子層L1層：物理層、傳輸信道、傳輸信道與物理信道的映射LTE信道分類LTE信道分類按照內(nèi)容的屬性和UE的不同,高層數(shù)據(jù)被分配到不同的邏輯信道

，邏輯信道映射到傳輸信道，物理信道實(shí)現(xiàn)物理信道的靜態(tài)劃分。物理層主要功能物理層按照上層（MAC）的調(diào)度，執(zhí)行物理層處理，主要功能包括：傳輸信道的錯誤檢測，并向高層提供指示傳輸信道的糾錯編碼/譯碼、物理信道調(diào)制與解調(diào)HARQ軟合并編碼的傳輸信道向物理信道的映射物理信道功率加權(quán)頻率與時間同步無線特征測量，并向高層提供指示MIMO天線處理、傳輸分集、波束賦形射頻處理MAC層主要功能MAC層功能：實(shí)現(xiàn)基于QOS的調(diào)度HARQ錯誤控制邏輯信道與傳輸信道的映射和復(fù)用RLC層主要功能RLC提供無線鏈路控制功能:eNB側(cè)配置的RLC實(shí)體，與UE側(cè)配置的RLC實(shí)體對應(yīng)RLC實(shí)體通過與高層的接口（SAP），傳送或接收RLCSDURLC實(shí)體通過邏輯信道，傳送或接收RLCPDU存在兩類RLCPDU：RLCdataPDU、RLCcontrolPDURLC包含TM、UM、AM三種傳輸模式RLC層主要功能確認(rèn)(AM,AcknowledgementMode)模式用于可靠性要求很高、分組長度可變的業(yè)務(wù)。支持ARQ、分組的切割和串接。PDU頭需要較長序列號、輪詢比特、長度指示。如用于TCP業(yè)務(wù)、文件傳輸?shù)龋饕P(guān)心無錯傳輸非確認(rèn)(UM,Un-acknowledgementMode)模式用于可靠性要求不高的業(yè)務(wù)。支持分組的切割和串接、不支持ARQ。用于實(shí)時性要求很高的業(yè)務(wù)，如VOIP、視頻業(yè)務(wù)。PDU頭需要較短序列號、長度指示透明(TM,TransparentMode)模式用于將高層分組直接傳到下層，不封裝RLC協(xié)議頭。不分段，用于隨機(jī)接入等對上層PDU的傳輸支持AM、UM、TM模式數(shù)據(jù)傳輸通過ARQ機(jī)制進(jìn)行錯誤修正(CRC校驗(yàn)由物理層完成,針對AM數(shù)據(jù))根據(jù)傳輸塊大小進(jìn)行動態(tài)分段(級聯(lián)/分段/重裝)，針對UM和AM數(shù)據(jù)重傳時對PDU進(jìn)行重分段，重分段的數(shù)目沒有限制，針對AM數(shù)據(jù)順序上傳上層的PDU（針對UM和AM數(shù)據(jù)，切換時除外）重復(fù)檢測（針對UM和AM數(shù)據(jù)）底層協(xié)議錯誤檢測與恢復(fù)eNodeB和UE間的流控SDU丟棄（針對UM和AM數(shù)據(jù)）RLC層主要功能PDCP層主要功能PDCP子層在用戶面的業(yè)務(wù)及功能主要有:包頭壓縮和解壓縮用戶數(shù)據(jù)傳送：PDCP接收來自NAS的PDCPSDU，然后轉(zhuǎn)發(fā)到RLC子層，反之亦然排序和復(fù)制檢測加解密PDCP子層在控制面的業(yè)務(wù)及功能主要有加解密及完整性保護(hù)控制面數(shù)據(jù)傳送RRC主要功能RRC處理UE和E-UTRAN之間所有的信令:系統(tǒng)信息廣播尋呼UE和E-UTRAN之間RRC連接的建立，維護(hù)和釋放包括：UE和E-UTRAN之間臨時標(biāo)識的分配RRC連接信令無線承載的配置安全功能包括密鑰管理點(diǎn)到點(diǎn)無線承載的建立，配置，維護(hù)和釋放RRC主要功能移動性功能包括Inter-cell和inter-RAT之間UE的測量報(bào)告，和測量報(bào)告控制切換UE小區(qū)選擇和重選，以及小區(qū)選擇和重選的控制切換時上下文傳送MBMS業(yè)務(wù)功能Qos管理功能UE測量報(bào)告及報(bào)告控制NAS和UE之間的直傳消息傳送RRC協(xié)議狀態(tài)LTE支持兩種RRC狀態(tài)：RRC_IDLE和RRC_CONNECTEDRRC_IDLE:PLMN選擇NAS對DRX的配置系統(tǒng)消息廣播尋呼eNodeB中沒有RRC上下文存儲RRC_CONNECTED：UE有E-UTRAN-RRC連接UE在E-UTRAN中有上下文信息E-UTRAN知道UE屬于哪一個小區(qū)網(wǎng)絡(luò)可以傳送或接收到達(dá)或來自UE的消息移動性網(wǎng)絡(luò)控制（切換，inter-RAT小區(qū)變更GERAN和NACC）鄰區(qū)測量NAS控制協(xié)議NAS協(xié)議是用在UE和MME間交換信令:在E-UREAN中，NAS消息或者鏈接在RRC消息中或者沒有跟RRC消息鏈接。NAS協(xié)議包括EMM(移動性管理)協(xié)議，處理跟UE移動性和不同加密流程相關(guān)的信令。ESM（會話管理）協(xié)議，處理與默認(rèn)承載和專用用戶面承載的相關(guān)信令。NAS消息的傳輸如果傳輸塊大小允許，初始消息和RRC連接請求鏈接在一起當(dāng)NAS和RRC過程同步時，其他NAS消息可以與RRC消息鏈接NAS消息的完整性保護(hù)由RRC完成NAS消息的加密由PDCP完成NAS包含三種協(xié)議狀態(tài)：LTE_DETACHED、LTE_IDLE、LTE_ACTIVENAS的協(xié)議狀態(tài)在LTE_DETACHED狀態(tài)下，沒有RRC實(shí)體，通常是剛開機(jī)時的狀態(tài)。網(wǎng)絡(luò)側(cè)還沒有該用戶的RRC通信上下文。分配給用戶的標(biāo)識只有IMSI。網(wǎng)絡(luò)不知道用戶的位置信息。沒有上行或者下行的活動?？梢詧?zhí)行PLMN/CELL選擇。在LTE_IDLE狀態(tài)XIA,網(wǎng)絡(luò)側(cè)保存用戶的信息，如IP地址、安全相關(guān)的信息（密鑰等）、用戶的能力信息、無線承載等。網(wǎng)絡(luò)側(cè)有該用戶的通信上下文，這樣可以使得用戶能夠快速的躍遷到LTE_ACTIVE狀態(tài)。分配給該用戶的標(biāo)識信息有IMSI、在跟蹤區(qū)(TA)中唯一標(biāo)識一個用戶的ID、一個或多個IP地址。網(wǎng)絡(luò)知道終端在哪個跟蹤區(qū)中。終端被分配了非連續(xù)接收的周期，可以根據(jù)此周期進(jìn)行下行的接收。在這種狀態(tài)下，終端可以執(zhí)行小區(qū)重選的過程。UE處于RRC_CONNECTED狀態(tài),網(wǎng)絡(luò)側(cè)保留UE的RRC通信上下文，包含所有滿足通信的必要信息.分配給該用戶的標(biāo)識信息由IMSI、在跟蹤區(qū)中唯一標(biāo)識一個用戶的ID、在一個小區(qū)內(nèi)唯一標(biāo)識C-RNTI以及一個或多個IP地址。網(wǎng)絡(luò)可以知道UE處于哪個小區(qū)。在上行和下行方向上用戶都可以進(jìn)行非連續(xù)發(fā)送和接收。移動性可以通過執(zhí)行切換過程來達(dá)到。隨機(jī)接入信令流程示例尋呼信令流程示例小測試1、LTE系統(tǒng)無線接口L2不包括（）子層A.MACB.R