4G网络优化教程-02

项目2LTE网络和LTE关键技术的认知【项目内容】对LTE的发展进程、特性进行介绍，从整体上讲解LTE是怎么来的，是什么及未来发展的方向；在了解LTE背景下对LTE关键技术进行介绍，以便深入地理解LTE的技术知识。【知识目标】了解LTE标准化进程、发展现状及发展方向。熟知LTE的网络架构、不同制式LTE的帧结构和LTE的信道及映射。理解LTE的调制技术、多天线技术、调度机制以及中调度机制和功率分配。掌握LTE中的不同状态、系统消息类型和功能、同步和小区搜索以及接入过程等。任务1认知LTE【知识链接1】LTE初步认识从20世纪70年代开始，现代通信技术进入到一个飞速发展阶段；从第一代的模拟技术到OFDM的大数据时代，移动通信先后经历1G到4G的发展历程，如图2-1所示。受不同时期技术的限制，每个时代通信的容量和质量都不一样；简单地说1G是小容量语音时代，2G是语音+文本时代，3G是语音+图片+小视频时代，4G才真正进入大数据时代。而在近代通信行业发展的过程中，“宽带接入移动化”和“移动通信宽带化”相互竞争与融合，正是这种竞争与融合的关系大幅推动了近代通信的进步，演绎出802.16m和LTE的行业标准。2004年IEEE开始802.16系列标准（WiMAX）制定，其理论速率达到75Mbit/s。这一标准的提出极大地刺激了3GPP组织，3GPP意欲打造新的通信标准，并要在较长时间处于国际领先水平。2008年12月R8版本发布，即LTE正式面世。图2-1移动通信技术发展历程TACSNMTSAMPSGSMIS95GPRSEDGEE-EDGEWCDMAR99HSDPAR5HSUPAR6HSPA+R7MBMSTD-SCDMAR4HSPAMC-HSPAMBMSR6/R7CDMA2000CDMA20001XED-DOEV-DORel.AEV-DORel.BUMBTD-LTEFDD-LTE4GIMT-advanced802.16d802.16d802.16m1G2G2.5G2.75G3G3.5G3.75G3.9G4G10Kbps200Kbps2Mbps10Mbps20Mbps50Mbps150Mbps50M-2GbpsLTE采用扁平化系统设计,它具有以下特性：（1）高速率：在20MHz带宽时，下行速率达到100Mbit/s，上行速率达到50Mbit/s；随着技术的更新和发展，LTE的上下行速率将会进一步提升。（2）高效率：LTE下行频谱效率为5bit/s/Hz，是HSDPA的3～4倍；上行频谱效率2.5bit/s/Hz，是HSUPA的2～3倍。（3）高容量：配置在5MHz带宽情况下，LTE可支持200个激活用户；配置在20MHz带宽情况下，LTE可支持400个激活用户。（4）低时延：无线接入网UE到eNodeB之间用户面的连接时延小区5ms，控制面的连接小区100ms。（5）低成本：采用扁平化结构，减少网元种类；即相对于3G系统结构，减少了RNC，减少了投入。LTE基站可与3G、2G共址建设，并支持多制式间互操作，可灵活组网，减少建站成本。LTE系统具备自组织网络（SelfOrganizationNetwork，SON）功能，即自规划（Self-Planning）、自配置（Self-Configuration）、自优化（Self-Optimization）、自维护（Self-Maintenance）的能力；减少运营成本。（6）灵活带宽：LTE支持6种带宽配置，即支持1.4MHz、3MHz、5MHz、10MHz、15MHz、20MHz不同的带宽。（7）增强移动性：0～15千米/小时为最优的性能，15～120千米/小时是较高的性能，120～350千米/小时可支持实时业务。任务2了解LTE的发展【知识链接1】LTE网络的标准化进展第三代合作伙伴项目（3GPP）的组织成立于1999年1月，是欧洲的ETSI、日本的ARIB、日本的TTC、韩国的TTA、美国的ATIS和中国的CCSA六个标准化组织。它是制定LTE/LTEAdvanced、3GUTRA、2GGSM系统标准的开发机构，由4个技术规范组（TSG）组成。3GPP组织由项目协调组（ProjectCooperationGroup，PCG）负责3GPP总的管理、时间计划、工作分配等；而技术规范组（TechnologyStandardsGroup，TSG）负责技术方面的工作。PCG项目协调组TSGGERAN(GSM/EDGE无线接入网)TSGRAN（无线接入网）TSGSA（业务与系统方面）TSGCT（核心网与终端）GERANWG1无线方面RANWG1无线层1SAWG1业务CTWG1MM/CC/SM(lu)GERANWG2协调方面RANWG2无线层2、无线层3SAWG2架构CTWG3与外部网络的交互GERANWG3终端测试RANWG3iub/iur/iuandUtranO&MSAWG3安全CTWG4MAP/GTP/BCH/SSRANWG4无线性能与协议方面SAWG4编码CTWG6智能卡应用方面RANWG6移动终端一致性测试SAWG5电信管理SAWG6关键应用R8:SAE/EPCLTE基础版本2008年12月2009年12月2011年3月2012年9月2014年6月2016年3月R9:HeNB定位、MBMS等R10:载波聚合、中继R11:增强的载波聚合R12:提升频谱效率，室内增强R13:载波聚合增加，机器通信等2017年6月R14:5G?2004年3GPP举办了一个研讨会，开启了继3G技术的长期演进（LTE）工作。会议决定在2004年12月在TSGRAN创建一个研究项目，负责LTE相关工作。该项目的前6个月是需要讨论阶段，而在2005年6月获得批准，进入标准研究阶段，在标准研究阶段确定采用OFDM技术等一些关键性技术。2006年中进入标准制定阶段，但直到2007年12月才获得ITU批准。【知识链接2】LTE网络的发展现状LTE用户数（百万）时间（季度）全球用户发展情况全球终端发展情况从全球LTE市场发展情况来看，LTE已经如火如荼，根据全球移动供应商联盟（theGlobalmobileSuppliersAssociation，GSA）信息，截至2015年6月，全球共有142个国家和地区422个LTE网络正式商用，在过去的一年内全球有106个LTE网商用，而在全球共有181个国家和地区638个运营商承诺发展LTE网络（包括已商用的422个LTE网络）。【知识链接3】LTE的发展前景1．LTE全球发展强劲2013年，全球多家运营商开始布局和商用LTE网络，LTE进入发展的快车道。在通信发达的美国、日本、韩国以及部分欧洲国家，LTE基本都达到全覆盖。LTE在全球发展呈现两种情况，一是投资建设、商用运营，如中国；二是深度优化，提升覆盖和容量，如美国。2．LTEAdvanced引领未来基于LTE增强的LTEAdvanced已经在3GPP的R10版本正式发布，后续的版本R11、R12已经对LTEAdvanced进一步完善和增强。从标准准备和制订来看，R12并非LTEAdvanced的终结版本，R13的准备工作正在紧张进行中。3GPP每一个版本都在无线接入技术上引入更多的能力和进一步增强系统性能，同时扩大业务范围，应用在更广的领域。（1）更高效、更节能。（2）物物通信得以实现（3）安全性更好（4）更智能。任务3认知LTE网络【知识链接1】LTE无线频率划分频段号上行频段（MHz）下行频段（MHz）双工方式信道带宽频带（MHz）11920～19802110～2170FDD5,10,15,20210021850～19101930～1990FDD1.4,3,5,10,15,20190031710～17851805～1880FDD1.4,3,5,10,15,20180041710～17552110～2155FDD1.4,3,5,10,15,2017005824～849869～894FDD1.4,3,5,108506830～840875～885FDD5,1085072500～25702620～2690FDD5,10,15,2026008880～915925～960FDD1.4,3,5,1090091749.9～1784.91844.9～1879.9FDD5,10,15,201800101710～17702110～2170FDD5,10,15,201700111427.9～1447.91475.9～1495.9FDD5,10150012699～716729～746FDD1.4,3,5,1070013777～787746～756FDD5,1070014788～798758～768FDD5,10700151900～19202600～2620FDD5,10162010～20252585～2600FDD5,10,1517704～716734～746FDD5,10700频段号上行频段（MHz）下行频段（MHz）双工方式信道带宽频带（MHz）18815～830860～875FDD5,10,1585019830～845875～890FDD5,10,1585020832～862791～821FDD5,10,15,20800211447.9～1462.91495.9-1510.9FDD5,10,151500223410～34903510～3590FDD5,10,15,203500232000～20202180～2200FDD1.4,3,5,102000241626.5～1660.51525～1559FDD5,101600251850～19151930-1995FDD1.4,3,5,10,15,20190026814～849859～894FDD1.4,3,5,10,1585027807～824852～869FDD1.4,3,5,10,1585028703～748758～803FDD5,10,15,2070029N/A716～728FDD5,10700302305～23152350～2360FDD5,10230031452.5～457.5462.5～467.5FDD450未分配1915～19201995～2000FDD1900未分配1755～17802155～2180FDD1700331900～1920TDD5,10,15,202100342010～2025TDD5,10,152100351850～1910TDD1.4,3,5,10,15,201900361930～1990TDD1.4,3,5,10,15,201900371910～1930TDD5,10,15,201900382570～2620TDD5,10,15,202600391880～1920TDD5,10,15,201900402300～2400TDD5,10,15,202300412496～2690TDD5,10,15,202500423400～3600TDD5,10,15,203500433600～3800TDD5,10,15,20370044703～803TDD5,10,15,20700在使用过程中，上下行载波频率用绝对无线频点号EARFCN标识，范围为0-65535。计算方法如下。下行FDL=FDL_low+0.1（NDL−NOffs-DL）上行FUL=FUL_low+0.1（NUL−NOffs-UL）频段号下行上行FDL_low（MHz）NOffs-DL下站频点序列FUL_low（MHz）NOffs-UL上行频点序列1211000～59919201800018000～1859921930600600～119918501860018600～19199频段号下行上行FDL_low（MHz）NOffs-DL下站频点序列FUL_low（MHz）NOffs-UL上行频点序列3180512001200～194917101920019200～199497262027502750～344925002075020750～214493825703775037750～38249