LTE基础知识培训

LTE基础知识培训培训目标学完此课程后，将具备以下能力：1、了解LTE背景和发展；2、掌握LTE系统网络结构；3、掌握LTE系统原理及其关键技术；4、掌握LTE空中信道基本知识；5、了解LTE接口协议及信令流程；6、掌握运营商入围考试的基本要点。1.LTE网络结构42.LTE空口技术253.LTE空口信道504.无线资源管理645.移动性管理726.天线发射模式777.干扰抑制技术87培训内容LTE背景知识5LTE的设计目标带宽灵活配置：支持1.4MHz,3MHz,5MHz,10Mhz,15Mhz,20MHz峰值速率(20MHz带宽）：下行100Mbps，上行50Mbps控制面延时小于100ms，用户面延时小于5ms能为速度350km/h的用户提供100kbps的接入服务支持增强型MBMS（E-MBMS）取消CS域，CS域业务在PS域实现，如VOIP系统结构简单化，低成本建网什么是LTE？长期演进LTE(LongTermEvolution)是3GPP主导的无线通信技术的演进。系统架构演进SAE(SystemArchitectureEvolution)是3GPP主导的核心网技术的演进接入网将演进为E-UTRAN(EvolvedUMTSTerrestrialRadioAccessNetwork)。连同核心网的系统架构将演进为EPC（演进的分组核心网）E-UTRAN加EPC合起来称为EPS(演进的分组系统）3GPP的目标是打造新一代无线通信系统，超越现有无线接入能力，全面支撑高性能数据业务。3GPP演进线路1999200020012002200320042005R99R5R6HSDPA,IMSW-CDMAHSUPA,MBMS,IMS+2006200720082009R7HSPA+；LTE开始准备R820102011LTE,SAE第一个冻结版本R9LTE-AR10/R11SmallLTE/SAEenhancements3GPPR8以前2004年开始相关研究3GPPR8正式开始LTE标准化工作3GPPR9一些小的增强主要工作是LTE-A研究3GPPR10正式开始LTE-A标准化工作3GPPR11进一步增强LTE-A标准3GPPR12今年9月正式开始低速用户吞吐量达到1000Mbps以上高速用户吞吐量达到100Mbps以上支持8*8MIMO；256QAM；多载波聚合等支持MBMS支持SON(自优化网络）增强型VoIP网络共享多模基站3G/TD-LTE关键技术比较汇总CDMA/TDMA更高的频谱利用率更加简单的接收机OFDMA/SC-FDMASIMO/智能天线提高传输速率MIMO16QAM更高的调制，更精细的AMC64QAM单载波1.6MHz实际组网5MHz更大的传输带宽更高的峰值速率支持20MHz电路域更加高效的资源利用基于分组域，全IP垂直网络结构，有RNC更小的传输时延优化网络结构扁平的网络结构，无RNC硬切换简化切换过程软切换多小区干扰抑制OFDM系统小区内不存在干扰多用户检测优化简化FDD/TDD独立帧结构保证共存，提高效率简化FDD/TDD双模设备实现优化的帧结构LTE频谱资源频段BAND带宽频谱频点A频段34152010-202536200–36349D频段38502570-262037750–38249F频段39401880-192038250–38649E频段401002300-240038650–39649LTE可用频谱资源3GPP规范定义了BAND1到BAND43个频段，其中TDD-LTE可用频段为BAND34到BAND40CMCC当前可用的频谱资源为D、E、F三个频段TDD-LTE频点号计算两个相邻频点间隔为100kHz中心频率=启始频率+0.1*(中心频点号–启始频点号)LTEUE的种类CAT1/Class1CAT2/Class2CAT3/Class3CAT4/Class4CAT5/Class5峰值速率DL/UL10/5Mbps50/25Mbps100/50Mbps150/50Mbps300/75Mbps最大频率带宽20MHz20MHz20MHz20MHz20MHz下行调制方式64QAM64QAM64QAM64QAM64QAM上行调制方式16QAM16QAM16QAM16QAM64QAM接收分集YesYesYesYesYesBTS发射分集1-4Tx1-4Tx1-4Tx1-4Tx1-4Tx下行MIMO可选2*22*22*24*4所有种类的UE均支持最大20MHz频率带宽所有种类的UE均支持下行64QAM和上行16QAM，只有CAT5的UE支持上行64QAMLTE支持的调制方式包括：BPSK、QPSK、16QAM、64QAM除CAT1之外的UE均支持2*2MIMO，只有CAT5的UE支持4*4MIMOLTE/EPS网络结构及主要网元E-NodeB：EUTRAN中唯一的网元，包含了3G中NodeB和RNC的功能；所有的无线功能全部终结在基站侧。为了完成基站间切换会用到X2接口MME：EPC的控制面网元，纯信令实体，在移动性管理时和2G的VLR非常像；利用跟踪区（TA）跟踪空闲UE位置。S-GW：核心网中管理用户数据路径（EPS承载）的网元；通过S1-U接口连接到eNB并接收上行数据和发送下行数据P-GW：等同于GGSNPCRF（策略及计费功能）:服务数据流和IP承载资源的策略与计费控制策略决策点HSS:支持用于处理调用/会话的IMS网络实体的主要用户数据库。LTE/EPS网元的主要功能E-NodeBRRM(无线资源管理):所有与无线资源相关的操作，如自适应、调度等RBC(无线承载控制)：建立、修改和释放无线资源。CMC(连接管理控制)：管理eNB和UE之间的空口的RRC连接；管理UE和MME之间的NAS连接RAC准入控制：必须同时满足5个计数器。调度：上下行动态资源的分配。接入层安全性：空口的加密和完整性保护。MME选择：最多可连接16个MME；eNB选MME，MME选S-GW。NAS消息透传，如寻呼和广播消息IP头压缩和解压缩测量报告收集和评估用户数据到SGW的路由MMENAS(非接入层消息)：UE和核心网之间发动的消息，要经过基站转发，基站只转发不处理。IDLE状态的移动性管理用户附着和去附着承载建立、释放和切换相关的信令安全性管理：鉴权、加密、完整性保护下发寻呼消息漫游控制跟踪区更新（TAU)ServingGateway通过S1-U接口连接到eNB并接收上行数据和发送下行数据eNB/P-GW/SGSN之间的数据的路由和转发S1切换时eNB之间的数据转发PDNGatewayUE的IP地址分配与PCRF之间的Qos协商（PCC)策略与计费执行功能防火墙功能HSS归属用户服务器3A实体(鉴权、授权、计费)PCRF策略及计费功能：与PGW和外网之间提供QoS和计费策略S1-MMES1-US11S5/S8S7S6aLTE/EPS主要接口及协议栈LTE-UUNAS：非接入层RRC：无线资源控制PDCP：分组数据汇聚协议RLC：无线链路控制MAC：媒体访问控制X2X2AP：X2应用协议SCTP：流控传输协议GTP-U：用户面GPRS隧道协议UDP：用户数据包协议空口协议栈-各层的功能RRC层的主要功能传递NAS的广播消息和寻呼消息发送空口的系统消息RRC连接管理：临时ID的分配，信令无线承载（SRB)的分配E-UTRAN安全性：RRC消息的加密和完整性保护移动性功能：UE测量报告控制，小区间切换/重选MBMS多播广播业务QoS控制NAS消息转发PDCP层的主要功能信令到达PDCP要做加密和完整性保护数据到达PDCP要做加密和ROHC(鲁棒性头压缩）ROHC：本业务第1次数据包，头是完整的，而后继的包中永远不变的信息（IP等）就被压缩掉空口协议栈-各层的功能RLC层的主要功能做切割适配，切割成不同的RLC块，每个块就是一个特定的传输信道RLC块分3种工作模式,AM确认模式/UM非确认模式/TM透传模式AM模式会自动重传（ARQ)广播消息和寻呼消息采用透传模式数据用AM模式，话音用UM模式MAC层的主要功能经过调度完成封装和复用调度时先放信令再放数据，有调度优先级将RLC的很多小块合并为TB(传输块）接收端收到错误传输块，发NACK，再做HARQPHY层的主要功能CRC校验信道编码/速率匹配（打孔）交织调制层映射预编码资源映射OFDM调制天线映射空口数据封装流程头有效载荷EPS承载1头有效载荷EPS承载2头有效载荷EPS承载3PDCP头PDCPSDUPDCP头PDCPSDUPDCP头PDCPSDURLC头RLCSDURLC头RLCSDURLC头RLCSDUMAC头RLCSDUMAC头RLCSDUCRC传输块TBCRC传输块TBPDCP层RLC层MAC层PHY层LTE/EPS的接口列表EPS内的接口LTE-UU：UEeNBX2：eNBeNBS1-MME：eNBMMES1-U：eNBS-GWS10：MMEMMES11：MMES-GWS6a：MMEHSSS5/S8：S-GWP-GWGx(或S7)：P-GWPCRFGxc：S-GWPCRFSGi：P-GWPDN网络Rx：PCRFPDN网络EPS间的接口（漫游）S6a：访问MME归属HSSS8：访问S-GW归属P-GWS9：访问PCRF归属PCRFEPS与2G/3G间接口S3：MMESGSNS4：S-GWSGSNS6d：HSSSGSNS12：S-GWRNCEPS与非3GPP网络的间接口S2a：P-GW可靠的非3GPP接入，例如CDMA2000S2b：P-GW非可靠的非3GPP接入，例如WLAN,WIMAXS101：MMECDMA2000的RNCS101：S-GWCDMA2000的HSGWSTa：3GPPAAAserverCDMA2000的HSGW鉴权和计费的接口Gy：P-GW的PCEFOCS(离线计费系统）Gz：P-GW的PCEFCGF(计费网关）LTE/EPS两种移动性管理范围连接态在连接态下，MME知道UE的小区级别的位置，小区位置的识别是基于小区号（CellID）和物理小区号（PCI）CellID：小区号是20位的基站ID加上8位的小区ID，是移动性范围中的最小实体PCI：从0到503，分为168个PCI组号和3个PCI组内号，共504个PCI（168*3）PCI用于识别小区、帧同步、信号测量、物理信道解码等方面，非常重要空闲态当UE附着到网络后，MME知道UE的跟踪区（TA）级别的位置，类似于2G/3G的路由区（RA)TA跟踪区：由多个具有相同TAI的小区组成的区域TA-LIST：多个跟踪区组成的TA组，寻呼消息下发给该组TAI跟踪区标识：=MCC+MNC+TACUE的识别标识IMSI国际移动用户识别码；由HSS分配。GUTI全球临时识别码,由MME分配=TMSI；实际使用中是取GUTI的后半部分（S-TMSI：MMEC+MTMSI)；不关机或MME不变GUTI不会变C-RNTI小区无线网络临时识别码，最重要的手机ID，相当于PCI对于小区的作用。由小区分配，当前连接有效;必须是RRC连接建立后分配，并只用于本小区S1APUEIDS1应用协议用户设备Id；包括eNBS1-APUEID和MMES1-APUEID；用于MME与UE之间发送消息时的相互识别移动性和连接管理3GLTE移动性管理GPRSattachedEMMregisteredLocationareaNONERoutingareaTrackingarea连接管理PDPcontextEPSbearerRadioaccess