LTE理论讲解

1.LTE（LongTermEvolution，3GPP组织推行）下行链路的峰值传输数据速率达到100Mb/s，峰值频谱效率5bit/Hz（带宽20MHz）；上行链路达到50Mb/s，峰值频谱效率2.5bit/Hz（带宽20MHz）。2.LTE的频谱效率达到3GPPR6版本的2~4倍。3.LTE采用扁平化结构（3层，EPC、eNodeB与UE，取消RNC或BSC），减小传输时延。用户面延迟小于5ms，控制面延迟小于100ms。4.控制面：从空闲（驻留）态跃迁到激活态时延小于100ms（不包括寻呼时间）；休眠—激活时延小于50ms。5.支持灵活的系统带宽配置，支持1.4MHz、3MHz、5MHz、10MHz、15MHz、20MHz带宽，支持成对和非成对频谱；6.全IP网络架构。取消CS（电路）域，CS域业务在PS（分组）域实现，如VOIP；7.系统不仅能为低速移动终端提供最优服务，并且也应支持高速移动终端，能为速度350km/h的用户提供100kbps的接入服务；8.控制面处理能力：单小区5M带宽内不少于200用户9.业务面、控制面分离10.频段频段号上行频段下行频段双工方式频段带宽(MHz)11920-1980MHz2110-2170MHzFDD6021850-1910MHz1930-1990MHzFDD6031710-1785MHz1805-1880MHzFDD7541710-1755MHz2110-2155MHzFDD455824-849MHz869-894MHzFDD256830-840MHz875-885MHzFDD1072500-2570MHz2620-2690MHzFDD708880-915MHz892.5-960MHzFDD3591749.9-1784.9MHz1844.9-1879.9MHzFDD35101710-1770MHz2110-2170MHzFDD60111427.9-1447.9MHz1475.9-1495.9MHzFDD2012698-716MHz728-746MHzFDD1813777-787MHz746-756MHzFDD1014788-798MHz758-768MHzFDD1017704-716MHz734-746MHzFDD1218815-830MHz860-875MHzFDD1519830-845MHz875-890MHzFDD1520832-862MHz791-821MHzFDD30211447.9-1462.9MHz1495.9-1510.9MHzFDD15（无22、23）241626.5-1660.5MHz1525-1559MHzFDD34频段号频段双工方式频段带宽(MHz)331900-1920MHzTDD20342010-2025MHzTDD15351850-1910MHzTDD60361930-1990MHzTDD60371910-1930MHzTDD20382570-2620MHzTDD50391880-1920MHzTDD40402300-2400MHzTDD100412496-2690MHzTDD194423400-3600MHzTDD200433600-3800MHzTDD20011.系统结构12.名词含义E-UTRAN：LTE接入网=UE+eNBEPC：EvolvedPacketCore4G核心网，3GPP的演进分组核心网，由MME+SGW+PGW组成EPS：EvolvedPacketSystem，3GPP的演进分组系统，由E-UTRAN+EPC组成SAE：系统架构演进项目13.eNB功能E-UTRAN提供空中接口功能、以及小区间的RRM功能、RB控制、连接的移动性控制、无线资源的调度、对eNB的测量配置、对空口接入的接纳控制等。无线资源管理—无线承载控制、无线许可控制，上行和下行资源动态分配/调度头压缩及用户面加密UE附着时的MME选择根据用户QoS签约信息，进行上行和下行的承载级别的速率调整，对承载级别的准入控制。IP头压缩和用户数据流加密；用户面数据向S-GW的路由；寻呼消息和广播信息的调度和发送；移动性测量和测量报告的配置14.MME功能控制面功能实体，负责移动性管理和安全性管理分发寻呼信息给eNB；安全控制；SAE承载控制；非接入层（NSA）信令的加密及完整性保护移动性管理：附着/去附着、跟踪区更新、切换和寻呼接入控制：MME通过鉴权功能实现网络和用户之间的相互鉴权和密钥协商，确保用户请求的业务在当前网络可用。会话管理：对建立会话所必须的承载的管理，默认承载和专用承载。网元选择：PGW和SGW的选择。信息存储：MME要保存用户的状态，MM上下文和EPS承载上下文信息。包括，用户标识、跟踪区信息、鉴权信息、安全算法、网元地址、QOS参数。15.S-GW功能SGW位于用户面，负责用户面数据路由处理。对每个接入LTE的UE，一次只能有一个SGW为之服务，功能有：终止由于寻呼原因产生的用户平面数据包；支持由于UE移动性产生的用户面切换会话管理:SGW能对承载进行建立、修改和释放，能存储EPS承载上下文路由选择和数据转发:eNodeB间切换时，SGW做为本地锚定点在路径转发后，像源eNodeB发送结束标记，从新排序功能。QoS控制：支持EPS主要承载的主要QoS参数.16.PGW功能位于用户面，负责UE接入PDN的网关，是面向PDN终结与SGi接口网关，功能有：IP地址分配：用户UE的IP地址是由PGW来分配的，静态和动态。会话管理：支持EPS承载管理功能，建立、修改、释放，能根据APN进行域名解析并寻址到外网。PCRF选择路由选择数据转发QoS控制计费策略和计费执行17.HSS功能HSS是存储用户签约信息数据库，与2G/3G中的HLR类似功能有：用户标识、编号和路由信息用户安全信息，用于鉴权和授权的网络接入控制信息用户位置信息HSS用于鉴权、完整性保护和加密的用户安全信息HSS负责与不同域和子系统的呼叫控制和会话挂你蓝实体进行联系。18.PCRF策略和计费规则功能实体，功能有：策略控制决策。对用户请求的业务授权、策略分配。基于流计费控制功能反馈网络堵塞的情况获取计费系统信息，反馈话费使用情况等。19.主要接口及采用的协议S1-MME（S1-C）eNB和MME之间的接口，S1-AP/SCTP/IPS1-UeNB和S-GW之间的接口，GTPv1-U.S5ServingGW和PDN-GW之间的接口，两网元属于同一PLMN,GTPv2-C.S6aMME和HSS之间的接口，基于Diameter/SCTP/IPGxPCRF和P-GW（PCEF）之间的接口，Diameter/SCTP,TCP/IPS8S-GW（漫游地）和P-GW（归属地）之间的接口，类似于Gp接口.S10MME间接口，GTPv2-CS11MME和S-GW之间的接口，GTPv2-C20.S1接口S1接口分为用户面和控制面，控制面协议为S1-MME，用户面协议为S1-U一个eNodeB可以连接多个MME和SGW；S1用户面S1-U协议栈为GTP-U/UDP/IP，主要传输eNodeB和SGW之间的用户数据；S1控制面S1-MME协议栈为S1-AP/SCTP/IP支持eNodeB和MME之间一系列的信令功能；S1-AP信令过程有CLASS1和CLASS2俩类CLASS1：有应答，成功或失败的应答CLASS2：无应答21.X2接口X2用户面接口：X2-U接口用于在eNodeB之间传输用户数据，这个接口只在UE从一个eNodeB移动到另一个eNodeB时使用，实现数据转发，X2-U用户面使用GTP-U协议。X2控制面接口：X2-C接口支持eNodeB之间信令，与用户移动有关，目的是在eNodeB建传递用户上下文信息。X2-C接口支持负载指示，向相邻的eNodeB发送负载状态指示信令，支持负载平衡管理或是最优切换门限和切换判决。22.接口与协议LTE核心网接口协议根据功能不同，分为控制面和用户面。(1)控制面协议控制面协议实现E-UTRAN和EPC之间的信令传输，包括RRC（RadioResourceControl，无线资源控制）信令、S1-AP信令以及NAS（NonAccessStratum，非接入层）信令。NAS是完全独立于接入技术的功能和过程，是UE和MME之间的所有信令交互，包括EMM（EPS移动性管理）消息和ECM（EPS会话管理）消息。这些过程对于无线接入是透明的，仅仅是UE与EPC核心网之间的交互过程。NAS协议支持移动性管理功能和用户承载激活、修改和删除。NAS也负责NAS信令的加密和完整性保护。RRC信令和S1AP信令作为NAS信令的底层承载。RRC支撑所有UE和eNodeB之间的信令过程，包括移动过程和终端连接管理。当S1AP支持NAS信令传输过程时，UE和MME之间的信令传输对于eNodeB来说是完全透明的。S6a是HSS与MME之间的接口，此接口也是信令接口，主要实现用户鉴权、位置更新、签约信息管理等功能。S1AP:Diameter:(2)用户面协议用户面协议展示了UE与外部应用服务器之间通过LTE/EPC网络进行应用层数据交互的整个过程。用户面协议最左端是UE,最右端的是应用服务器,EPS的用户面处理节点包括eNodeB、SGW及PGW.用户面GTP-U采用GTPV1协议。APPI（应用层）数据不仅包括用户语音和网页浏览的数据，还包括应用层相关的SIP和RTCP协议。应用层数据通过IP层进行路由，在到达目的地之前通过核心网中的网关(SGW和PGW)路由。GTP(GPRS隧道协议)，GTP隧道对于终端和服务器是完全透明，仅仅更新EPC和E-UTRAN节点间的中间路由信息。23.无线空中接口（Uu空口）无线空中接口（Uu空口）主要指UE和E-UTRAN间的接口，协议栈分为层1、层2和层3三层结构，同时独立承载用户面数据和控制面数据：层1：主要指物理层（PHY），采用多址技术，通过信道编码和基本物理层过程，完成传输信道和物理信道之间的映射，向空口接收和发送无线数据；如HARQ、传输信道不物理信道之间的速率匹配及映射、功率加权、调制解调、时间及频率同步、MIMO天线处理、传输分集、波束赋形、射频处理；层2：包括MAC（媒体接入控制）、RLC（无线链路控制）和PDCP（分组数据汇聚协议）等子层；PDCP：头压缩/解压缩、加密/解密、完整性保护（对控制面）RLC：分段/级联MAC：复用/解复用；调度层3：在控制面协议栈结构中包含RRC（无线资源控制）和NAS子层。24.信道类别逻辑信道：MAC与RLC之间，传输什么内容，控制信息和业务信息传输信道：物理层和MAC层之间，如何传输，共享、专用，调制、编码、交织等物理信道：物理层的（PHY），传输载体，时间、子载波、天线口等25.LTE帧结构-----FDDLTE有两种双工方式（帧结构分为type1、type2）,即FDD、TDD两种。一个无线帧长度为10ms，每个无线帧分为10个子帧（1个子帧为1ms）每个子帧包含两个时隙，每时隙长0.5msTs=1/(15000*2048)是基本时间单元任何一个子帧即可以作为上行，也可以作为下行26.LTE帧结构-----TDD一个无线帧长度为10ms，每个无线帧分为两个半帧（5ms）每个半帧包含四个普通子帧和一个特殊子帧一个普通子帧为1ms，并分为两个时隙（一个slot0.5ms）特殊子帧（1号和6号）包括3个特殊时隙：下行导频DwPTS，保护间隔GP和上行导频UpPTS，总长度为1ms支持5ms和10ms上下行切换点子帧0、5和DwPTS总是用于下行发送27.特殊子帧TD-LTE的特殊子帧可以有多种配置，用以改变DwPTS，GP和UpPTS的长度。但无论如何改变，DwPTS+GP+UpPTS永远等于1ms.特殊子帧配置NormalCP（普通循环前缀）DwPT