LTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)課件

LTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)介紹LTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)一、LTE概述二、LTE關(guān)鍵技術(shù)三、LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)四、LTE協(xié)議棧介紹五、UEAttach流程介紹LTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)一、LTE概述Q：什么是LTE？長期演進(jìn)(LongTermEvolution)3GPP于2004年12月開始LTE相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)工作，LTE是關(guān)于UTRAN改進(jìn)的項(xiàng)目。LTE與現(xiàn)有3GPP的R6、R7系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(diǎn)數(shù)量。這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和體系的改變使得LTE較現(xiàn)有UTRAN結(jié)構(gòu)接口減少同時降低了成本，并且更易于對設(shè)備進(jìn)行維護(hù)管理；在性能上便于減少數(shù)據(jù)傳輸延遲的實(shí)現(xiàn)。LTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)一、LTE概述LTE網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)：1、單一形式的節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)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(wǎng)元都通過標(biāo)準(zhǔn)接口連接，滿足多供應(yīng)商產(chǎn)品間的互操作性；4、靈活的操作與維護(hù)（OAM）；5、靈活部署，支持Pico、Femto等微型基站；LTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)一、LTE概述LTE網(wǎng)絡(luò)主要實(shí)現(xiàn)目的：更好的覆蓋更高的數(shù)據(jù)速率更低的CAPEX&OPEX更低的延遲時間更高的頻譜利用率LTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)一、LTE概述二、LTE關(guān)鍵技術(shù)三、LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)四、LTE協(xié)議棧介紹五、UEAttach流程介紹LTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)二、LTE關(guān)鍵技術(shù)1、頻域多址技術(shù)—下行OFDM/上行SC-FDMA2、MIMO技術(shù)3、高階調(diào)制技術(shù)4、HARQ技術(shù)5、鏈路自適應(yīng)技術(shù)—AMC6、快速M(fèi)AC調(diào)度技術(shù)7、小區(qū)間干擾消除LTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)二、LTE關(guān)鍵技術(shù)-頻域多址技術(shù)OFDM的優(yōu)勢：*頻譜效率高；*帶寬擴(kuò)展性強(qiáng)；*抗多徑衰落；*實(shí)現(xiàn)MIMO技術(shù)較簡單；*頻域調(diào)度靈活；*自適應(yīng)強(qiáng)，可以靈活選擇調(diào)制*編碼方式更好的適應(yīng)信道的頻率選擇性；LTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)二、LTE關(guān)鍵技術(shù)-頻域多址技術(shù)*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(yīng)用受到較大的限制；*SC-FDMA采用單載波技術(shù)，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(diào)制方式？LTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)二、LTE關(guān)鍵技術(shù)-

MIMO技術(shù)多天線技術(shù)：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(wǎng)絡(luò)架構(gòu)二、LTE關(guān)鍵技術(shù)-

MIMO技術(shù)MIMO技術(shù)充分開發(fā)空間資源，利用多個天線實(shí)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(jìn)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(wǎng)絡(luò)架構(gòu)一、LTE概述二、LTE關(guān)鍵技術(shù)三、LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)四、LTE協(xié)議棧介紹五、UEAttach流程介紹LTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)三、LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)-網(wǎng)絡(luò)實(shí)體MME/S-GWMME/S-GWeNodeBeNodeBeNodeBS1EPCE-UTRANX2X2X2EPSUuUu整個TD-LTE系統(tǒng)由3部分組成：*核心網(wǎng)（EPC,EvolvedPacketCore）*接入網(wǎng)（eNodeB）*用戶設(shè)備（UE）LTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)三、LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)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網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)三、LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)-網(wǎng)元介紹EPC分為三部分：1、MME (MobilityManagementEntity,負(fù)責(zé)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(quán)；

2、S-GW(ServingGateway,負(fù)責(zé)本地網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)據(jù)處理部分）

支持UE的移動性切換用戶面數(shù)據(jù)的功能；用戶IP數(shù)據(jù)包通過S-GW轉(zhuǎn)發(fā),提供E-UTRAN與EPC之間的路由；

E-UTRAN空閑模式下行分組數(shù)據(jù)緩存和尋呼支持；3、P-GW(PDNGateway，負(fù)責(zé)用戶數(shù)據(jù)包與其他網(wǎng)絡(luò)的處理)

IP分配和QoS管理；基于用戶的數(shù)據(jù)包的過濾；根據(jù)PCRF規(guī)則進(jìn)行基于流量的計費(fèi)；提供EPC與PDN之間的路由；LTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)三、LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)-網(wǎng)元介紹eNodeB：E-UTRAN接入端的唯一網(wǎng)元，為UE提供接入功能。

*無線資源管理相關(guān)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(diào)度等；

*IP頭壓縮與用戶數(shù)據(jù)流加密；

*UE附著時的MME選擇；*提供到S-GW的用戶面數(shù)據(jù)的路由；*尋呼消息的調(diào)度與傳輸；*系統(tǒng)廣播信息的調(diào)度與傳輸；*測量與測量報告的配置。LTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)三、LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)-網(wǎng)元介紹EPCEUTRAN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)功能劃分示意圖：LTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)三、LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)-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(wǎng)關(guān)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N(yùn)AS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(wǎng)絡(luò)架構(gòu)三、LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)-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(diǎn)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(wǎng)絡(luò)架構(gòu)三、LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)-接口介紹Uu接口：UE與eNodeB之間的接口LTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)一、LTE概述二、LTE關(guān)鍵技術(shù)三、LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)四、LTE協(xié)議棧介紹五、業(yè)務(wù)流程介紹LTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)四、LTE協(xié)議棧介紹-網(wǎng)絡(luò)整體協(xié)議棧網(wǎng)元間控制面協(xié)議棧LTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)四、LTE協(xié)議棧介紹-網(wǎng)絡(luò)整體協(xié)議棧網(wǎng)元間用戶面協(xié)議棧LTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)一、LTE概述二、LTE關(guān)鍵技術(shù)三、LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)四、LTE協(xié)議棧介紹五、業(yè)務(wù)流程介紹LTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)五、業(yè)務(wù)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(nèi)的唯一標(biāo)識eNodeB內(nèi)無終端上下文RRC_CONNECTED網(wǎng)絡(luò)側(cè)有UE的上下文信息網(wǎng)絡(luò)側(cè)知道UE所處小區(qū)網(wǎng)絡(luò)和終端可以傳輸數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)控制終端的移動性鄰小區(qū)測量存在RRC連接:UE可以從網(wǎng)絡(luò)側(cè)收發(fā)數(shù)據(jù)

監(jiān)聽共享信道上指示控制授權(quán)的控制信令

UE可以上報信道質(zhì)量給網(wǎng)絡(luò)側(cè)

UE可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)配置進(jìn)行DRXLTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)五、業(yè)務(wù)流程介紹-無線網(wǎng)基本信令流程

1、隨機(jī)接入實(shí)現(xiàn)的基本功能：申請上行資源、與eNodeB間的上行時間同步。應(yīng)用場景：從RRC-IDLE狀態(tài)到RRC-CONNECT的狀態(tài)轉(zhuǎn)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(shù)據(jù)和控制信息或雖未上行失步但需要通過隨機(jī)接入申請上行資源；在RRC-CONNECTED狀態(tài)，從服務(wù)小區(qū)切換到目標(biāo)小區(qū)；在RRC-CONNECTED狀態(tài)，未獲得上行同步但需接收下行數(shù)據(jù)；在RRC-CONNECTED狀態(tài)，UE位置輔助定位需要，網(wǎng)絡(luò)利用隨機(jī)接入獲取時間提前量（TA:TimingAdvance）；接入分類：基于競爭的隨機(jī)接入、基于非競爭的隨機(jī)接入LTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)五、業(yè)務(wù)流程介紹-無線網(wǎng)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(wù)；對接入網(wǎng)的底層協(xié)議實(shí)體提供參數(shù)配置的功能；負(fù)責(zé)UE移動性管理相關(guān)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(yīng)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??；

底層完整性保護(hù)失??；

RRC重配置失??；當(dāng)需要對SRB和DRB進(jìn)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(wǎng)絡(luò)架構(gòu)五、業(yè)務(wù)流程介紹-無線網(wǎng)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(nèi)）*核心網(wǎng)觸發(fā)：通知UE接收尋呼請求（被叫，數(shù)據(jù)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(wǎng)絡(luò)架構(gòu)五、業(yè)務(wù)流程介紹-Attach流程

LTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)五、業(yè)務(wù)流程介紹-Attach流程

1.處在RRC_IDLE態(tài)的UE進(jìn)行Attach過程，首先發(fā)起隨機(jī)接入過程，即MSG1消息；2.eNB檢測到MSG1消息后，向UE發(fā)送隨機(jī)接入響應(yīng)消息，即MSG2消息；3.UE收到隨機(jī)接入響應(yīng)后，根據(jù)MSG2的TA調(diào)整上行發(fā)送時機(jī)，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(rèn)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(wǎng)絡(luò)架構(gòu)五、業(yè)務(wù)流程介紹-Attach流程

11.eNB根據(jù)INITIALCONTEXTSETUPREQUEST消息中UE支