-新一代移动通信工程教学PPT第6章TD-LTE网络技术课件-.docx

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1、“新一代移动通信工程教学PPT第6章TD-LTE网络技术课件”1、Iu6.1LTE概述概述nLTE（LongTermEvolution）是新一代宽带无线移动通信技术。与）是新一代宽带无线移动通信技术。与3G采纳的采纳的CDMA技术不同，技术不同，LTE以以OFDM（正交频分多址）和（正交频分多址）和MlMO（多输入多输出天（多输入多输出天线）技术为基础，频谱效率是线）技术为基础，频谱效率是3G增加技术的增加技术的23倍。倍。LTE包括包括FDD和和TDD两两种制式。种制式。LTE的增加技术（的增加技术（LTE-AdVanCed）是国际电联认可的第四代移动通）是国际电联认可的第四代移动通信标准。

2、信标准。n3GPP毫不讳言毫不讳言LTE项目的启动是为了应2、对项目的启动是为了应对其他无线通信标准其他无线通信标准的竞争。针的竞争。针对对WiMAX低移动性宽带低移动性宽带IP接入接入的定位，的定位，LTE提出了相对应的需求，如相像提出了相对应的需求，如相像的带宽、数据率和频谱效率指标、对低移动性进行优化、只支持的带宽、数据率和频谱效率指标、对低移动性进行优化、只支持PS域，强调广域，强调广播多播业务等。同时，出于对播多播业务等。同时，出于对VOlP和在线嬉戏的重视，和在线嬉戏的重视，LTE对用户面延迟的要对用户面延迟的要求近乎苛刻。求近乎苛刻。n3GPPLTE项目的主要性能目标包括：项目的

3、主要性能目标包括：n在在20MHZ频谱带宽能够供应下3、行频谱带宽能够供应下行100Mbps上行、上行50Mbps的峰值速率；的峰值速率；n改善小区边缘用户的性能；改善小区边缘用户的性能；n提高小区容量；提高小区容量；n降低系统延迟，用户平面内部单向传输时延低于降低系统延迟，用户平面内部单向传输时延低于5ms,掌握平面从睡眠状态到激活状，掌握平面从睡眠状态到激活状态迁移时间低于态迁移时间低于50ms,从驻留状态到激活状态的迁移时间小于，从驻留状态到激活状态的迁移时间小于100ms；n支持支持100Km半径的小区掩盖；半径的小区掩盖；n能够为能够为350Kmh高速移动用户供应高速移动用户供应Io

4、okbPS的接入服务；的接入服务；n支持成对或非成对4、频谱，并可敏捷配置支持成对或非成对频谱，并可敏捷配置1.25MHZ到到20MHZ多种带宽。多种带宽。12n3GPPR8（ReIeaseS）在提出）在提出LTE的同时，也提出了的同时，也提出了SAE（ServiceArchitectureEvolution系统体系结构演进）的概念，系统体系结构演进）的概念，SAE由演进分组核心网由演进分组核心网（EPCEvolvedPacketCore）和演进统一陆地无线接入网（）和演进统一陆地无线接入网（E-UTRAN）两大）两大部分构成。部分构成。SAE采纳了全采纳了全IP的构架，简化了网络结构，使之更

5、加扁平，集成其的构架，简化了网络结构，5、使之更加扁平，集成其他非他非3GPP的接入技术，能支持更加敏捷的业务。该体系结构将节点类型从以的接入技术，能支持更加敏捷的业务。该体系结构将节点类型从以前的前的4种（种（NodeB,RNC,SGSN和和GGSN）缩减到只有）缩减到只有2种（种（eNodeB和和GW）全部接口均支持基于全部接口均支持基于IP的协议，全部的业务，包括语言基于的协议，全部的业务，包括语言基于IP（VoIP）的数据）的数据连接，节省了运营商的成本。演进系统支持不同的连接，节省了运营商的成本。演进系统支持不同的IP版本，并支持没有版本，并支持没有IP连接连接的终端的的终端的IP地

6、址配置，在终端附着到网络的初始接入6、阶段就建立地址配置，在终端附着到网络的初始接入阶段就建立IP。nSAE是一个同时支持是一个同时支持GSMWCDMAHSPA和和LTE技术的通用分组核心网，技术的通用分组核心网，实现用户在实现用户在LTE系统和其他系统之间无缝移动，实现从系统和其他系统之间无缝移动，实现从3G到到LTE的敏捷迁移，的敏捷迁移，也能够集成采纳基于客户端和网络的移动也能够集成采纳基于客户端和网络的移动IP,WiMAX等的非等的非3GPP接入技术。接入技术。23u6.2LTE网络架构网络架构n整个整个LTE系统由演进型分组核心网（系统由演进型分组核心网（EvolvedPacketC

7、ore,EPC）演进型7、）、演进型基站（基站CeNodeB）和用户设备O和用户设备（UE）三部分组成，如图）三部分组成，如图6-1所示。其中，所示。其中，EPC负责核心网部分,负责核心网部分,EPC掌握处理部分称为掌握处理部分称为MME,数据承载部分称为，数据承载部分称为SAEGateway(S-GW);eNodeB负责接入网部分，也称负责接入网部分，也称E-UTRAN;UE指用户终指用户终端设备。端设备。eNodeB与与EPC通过通过SI接口连接；接口连接；eNodeB之间通过之间通过X2接口连接；接口连接；eNodeB与与UE之间通过之间通过UU接口连接。接口连接。n与与UMTS相比，由

8、于相比，由于N8、OdeB和和RNC融合为网元融合为网元eNodeB,所以，所以LTE少了少了IUb接接口。口。X2接口类似于接口类似于IUr接口，接口，Sl接口类似于接口类似于IU接口，但都有较大简化。接口，但都有较大简化。图6-1LTE网络构架4u相应的，其核心网和接入网的功能划分也有所变化，如图相应的，其核心网和接入网的功能划分也有所变化，如图6-2所示：所示：uMME的功能主要包括：寻呼消息发送；平安掌握；的功能主要包括：寻呼消息发送；平安掌握；IdIe状态的移动性管状态的移动性管理；理；SAE承载管理；以及承载管理；以及NAS信令的加密与完整性爱护等。信令的加密与完整性爱护等。USG

9、W的功9、能主要包括：数据的路由和传输，以及用户面数据的加密。的功能主要包括：数据的路由和传输，以及用户面数据的加密。U图图6-2核心网和接入网之间功能划分核心网和接入网之间功能划分5u6.3LTE网络接口网络接口u6.3.11.TE网络空中接口网络空中接口u空中接口是指终端与接入网之间的接口，简称空中接口是指终端与接入网之间的接口，简称Uu,通常也成口，通常也成为无线接口。在为无线接口。在LTE中，空中接口是终端和中，空中接口是终端和eNodeB之间的接口。之间的接口。空中接口协议主要是用来建立、重配置和释放各种无线承载业务空中接口协议主要是用来建立、重配置和释放各种无线承载业务的。空中10

10、、接口是一个完全开放的接口,只要遵守接口规范,不同的。空中接口是一个完全开放的接口，只要遵守接口规范，不同制造商生产的设备就能够相互通信。制造商生产的设备就能够相互通信。u空中接口协议栈主要分为三层两面,三层是指物理层、数据链路空中接口协议栈主要分为三层两面，三层是指物理层、数据链路层、网络层，两面是指掌握平面和用户平面。从用户平面看，主层、网络层，两面是指掌握平面和用户平面。从用户平面看，主要包括物理层、要包括物理层、MAC层、层、RLC层、层、PDCP层，从掌握平面看，除层，从掌握平面看，除了以上几层外，还包括了以上几层外，还包括RRC层，层，NAS层。层。RRC协议实体位于协议实体位于U

11、11、E和和ENB网络实体内,主要负责对接入层的掌握和管理。网络实体内，主要负责对接入层的掌握和管理。NAS掌握掌握协议位于协议位于UE和移动管理实体和移动管理实体MME内，主要负责对非接入层的控内，主要负责对非接入层的掌握和管理。制和管理。6ul、掌握平面协议、掌握平面协议U掌握平面负责用户无线资源的管理，无线连接的建立，业务的掌握平面负责用户无线资源的管理，无线连接的建立，业务的QoS保证和最终的资源释放,如图保证和最终的资源释放,如图6-3所示：所示:U图图6-3LTE空中接口掌握平面协议栈空中接口掌握平面协议栈7u2、用户平面协议、用户平面协议u用户平面用于执行无线接入承载业务12、，

12、主要负责用户发送和接收的全部用户平面用于执行无线接入承载业务，主要负责用户发送和接收的全部信息的处理，如图信息的处理，如图6-4所示：所示：u用户平面协议栈主要由用户平面协议栈主要由MAC,RLC,PDCP三个子层构成。三个子层构成。uPDCP主要任务是头压缩，用户面数据加密。主要任务是头压缩，用户面数据加密。UMAC子层实现与数据处理相关的功能，包括信道管理与映射、数据包的子层实现与数据处理相关的功能，包括信道管理与映射、数据包的封装与解封装，封装与解封装，HARQ功能，数据调度，规律信道的优先级管理等。功能，数据调度，规律信道的优先级管理等。URLC实现的功能包括数据包的封装和解13、封装

13、，实现的功能包括数据包的封装和解封装，ARQ过程，数据的重排序过程，数据的重排序和重复检测，协议错误检测和恢复等。和重复检测，协议错误检测和恢复等。u图图6-4用户平面协议栈用户平面协议栈8u6.3.2LTE网络网络Sl接口接口ul、Sl接口用户平面接口用户平面USl用户面接口（用户面接口（SlU）是指连接在）是指连接在eNodeB和和SGW之间的接口。之间的接口。SlU接口提接口供应供eNodeB和和SGW之间用户平面协议数据单元（之间用户平面协议数据单元（ProtocolDateUnite,PDU）的）的非保障传输。非保障传输。SI接口用户平面协议栈如图接14、口用户平面协议栈如图6-5所

14、示。所示。SlU的传输网络层建立在的传输网络层建立在IP层之上，层之上，UDP/IP协议之上采纳协议之上采纳GPRS用户平面隧道协议（用户平面隧道协议（GPRSTUnnelingProtocolforUserPlane,GTPU）来传输）来传输SGW和和eNodeB之间的用户平面之间的用户平面PDUu图图6-5Sl接口用户平面（接口用户平面（eNB-S-GW）9u2、SI接口掌握平面接口掌握平面USl掌握平面接口（掌握平面接口（SlMME）是指连接在）是指连接在eNodeB和和MME之间的接口。之间的接口。Sl掌握平面接口如图掌握平15、面接口如图6-6所示。与用户平面类似，传输网络层建立在所

15、示。与用户平面类似，传输网络层建立在IP传传输基础上；不同之处在于输基础上；不同之处在于IP层之上采纳层之上采纳SCTP层来实现信令消息的牢靠传层来实现信令消息的牢靠传输。应用层协议栈可参考输。应用层协议栈可参考SlAP（Sl应用协议应用协议）。u在在IP传输层，传输层，PDU的传输采纳点对点方式。每个的传输采纳点对点方式。每个SlMME接实例都关接口实例都关联一个单独的联一个单独的SCTP,与一对流指示标记作用于，与一对流指示标记作用于SlMME公共处理流程中；公共处理流程中；只有很少的流指示标记作用于只有很少的流指示标记作用16、于SlMME专用处理流程中。专用处理流程中。uMME安排的针

16、对安排的针对SlMME专用处理流程的专用处理流程的MME通信上下文指示标记，通信上下文指示标记，以及以及eNodeB安排的针对安排的针对SlMME专用处理流程的专用处理流程的eNodeB通信上下文指通信上下文指示标记，都应当对特定示标记，都应当对特定UE的的SlMME信令传输承载进行区分。通信上下信令传输承载进行区分。通信上下文指示标记在各自的文指示标记在各自的SlAP消息中单独传送。消息中单独传送u图图6-6Sl接口掌握平面(接口掌握平面(eNB-MME)10u3Sl接口主要功能接口主要功能USl接口主要具17、备以下功能：接口主要具备以下功能：nEPS承载服务管理功能，包括承载服务管理功能，包括EPS承载的建立、修改和释放。承载的建立、修改和释放。nSl接口接口UE上下文管理功能。上下文管理功能。nEMMCONNECTED状态下针对状态下针对UE的移动性管理功能。包的移动性管理功能。包括括IntraLTE切换、切换、Inter3GPPRAT切换。切换。nSl接