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LTE/EPC网络结构和接口LTE/EPC网络架构子系统•LTE/EPC架构的设计目标是为分组数据传输优化系统•没有电路交换•在无线接入网和核心网之间采用新的互联方法(S1接口)EPS架构由架构由架构由架构由EPC（（（（分组核心网分组核心网分组核心网分组核心网，，，，也称为也称为也称为也称为SAE））））和和和和eUTRAN无线接入网无线接入网无线接入网无线接入网（（（（也称为也称为也称为也称为LTE））））组成组成组成组成EPC提供到外部分组提供到外部分组提供到外部分组提供到外部分组IP网络的接入网络的接入网络的接入网络的接入，，，，并为并为并为并为idle（（（（camped））））状态和状态和状态和状态和active状态终端执状态终端执状态终端执状态终端执行一系列行一系列行一系列行一系列CN相关的功能相关的功能相关的功能相关的功能（（（（比如比如比如比如：：：：QoS，，，，安安安安全全全全，，，，移动性和终端上下文管理移动性和终端上下文管理移动性和终端上下文管理移动性和终端上下文管理））））eUTRAN执行所有无线接口相关功能执行所有无线接口相关功能执行所有无线接口相关功能执行所有无线接口相关功能IMS/PDNEPCEPCEPCEPCeUTRANeUTRANeUTRANeUTRANLTE-UEEPSLTE/EPC网络元素LTE-UEEvolvedUTRAN(E-UTRAN)MMES10S6aServingGatewayS1-US11PDNGatewayIMS/PDNEvolvedPacketCore(EPC)S1-MMESGiS5/S8EvolvedNodeB(eNB)cellX2LTE-UuHSSMME:MobilityManagementEntitySAEGatewayTS36.421LTE-UuEUTRAN的空中接口的空中接口的空中接口的空中接口下行基于下行基于下行基于下行基于OFDMAindownlink，，，，上行基于上行基于上行基于上行基于SC-FDMAFDD和和和和TDD双工模式双工模式双工模式双工模式可扩展频带宽度可扩展频带宽度可扩展频带宽度可扩展频带宽度：：：：从从从从1.4到到到到20MHz数据速率最大数据速率最大数据速率最大数据速率最大100Mbps(DL),50Mbps(UL)MIMO(多入多出多入多出多入多出多入多出)是主要部件是主要部件是主要部件是主要部件X2eNB间接口间接口间接口间接口切换协调切换协调切换协调切换协调，，，，无需牵连无需牵连无需牵连无需牵连EPCX2AP:专门的信令协议专门的信令协议专门的信令协议专门的信令协议切换期间切换期间切换期间切换期间，，，，源源源源eNB通过通过通过通过X2接口将仍旧缓冲或来接口将仍旧缓冲或来接口将仍旧缓冲或来接口将仍旧缓冲或来自服务网关的下行数据转发给目标自服务网关的下行数据转发给目标自服务网关的下行数据转发给目标自服务网关的下行数据转发给目标eNB这将避免在这将避免在这将避免在这将避免在eNB间切换时丢失大量分组数据间切换时丢失大量分组数据间切换时丢失大量分组数据间切换时丢失大量分组数据(E)-RRCUserPDUsPDCPRLCMACLTE-L1(FDD/TDD-OFDMA/SC-FDMA)TS36.300eNBLTE-UueNBX2UserPDUsGTP-UUDPIPL1/L2TS36.424X2-UP(用户平面用户平面用户平面用户平面)X2-CP(控制平面控制平面控制平面控制平面)X2-APSCTPIPL1/L2TS36.421TS36.422TS36.423TS36.420[X2generalaspects&principles)NASProtocols控制平面控制平面控制平面控制平面用户平面用户平面用户平面用户平面TS36.323TS36.322TS36.321TS36.331TS29.281TS24.301S1-MMEeNB和和和和MME间控制接口间控制接口间控制接口间控制接口MME和和和和UE将通过这个接口将通过这个接口将通过这个接口将通过这个接口，，，，经由经由经由经由eNB，，，，交换非交换非交换非交换非接入层信令接入层信令接入层信令接入层信令比如比如比如比如：：：：如果如果如果如果UE执行跟踪区更新执行跟踪区更新执行跟踪区更新执行跟踪区更新，，，，TRACKINGAREAUPDATEREQUEST消息将由消息将由消息将由消息将由UE发送给发送给发送给发送给eNB，，，，eNB再通过再通过再通过再通过S1-MME接口转发给接口转发给接口转发给接口转发给MME.S1AP:S1应用协议应用协议应用协议应用协议S1flex1eNB连接几个连接几个连接几个连接几个MMES1-UeNB和服务网关之间的用户平面接口和服务网关之间的用户平面接口和服务网关之间的用户平面接口和服务网关之间的用户平面接口它是纯用户数据接口它是纯用户数据接口它是纯用户数据接口它是纯用户数据接口(U=用户平面用户平面用户平面用户平面).也支持也支持也支持也支持S1flex-U:单个单个单个单个eNB可以连接几个服务网可以连接几个服务网可以连接几个服务网可以连接几个服务网关关关关用户的用户的用户的用户的SAE承载将使用哪个服务网关承载将使用哪个服务网关承载将使用哪个服务网关承载将使用哪个服务网关，，，，由该用户由该用户由该用户由该用户的的的的MME发信号发信号发信号发信号MMEServingGatewayS1-MME(控制平面控制平面控制平面控制平面)S1-U(用户平面用户平面用户平面用户平面)NASProtocolsNASProtocolsS1-APSCTPIPL1/L2UserPDUsGTP-UUDPIPL1/L2TS36.411TS36.411TS36.412TS36.413TS36.414TS36.410[S1generalaspects&principles]eNBTS29.281TS36.410[S1generalaspects&principles]TS24.301TD-LTE空中接口概述循环前缀•在几乎所有主要的基于OFDMA技术中（LTE，WiMAX），保护时间内传送的是循环前缀（CyclicPrefix，CP）•CP是把一个符号波形的最后一部分（时间上等同于保护时间）进行复制，并加到这个符号的前面（请参考右图）•CP的长度需要比无线信道的多径扩展（DelaySpread）更长•接收机会根据CP和其后的符号的最后一部分很好的相关性来定位一个符号的开始时刻，以进行接收解码OFDM符号OFDM符号OFDM符号OFDM符号循环前缀OFDM信号OFDM符号符号符号符号保护间隔保护间隔保护间隔保护间隔时间时间时间时间可可可可用用用用带带带带宽宽宽宽子子子子载载载载波波波波频频频频率率率率f0f1f2f3f415kHzLTE/EUTRAN的空中接口•在LTE系统中，空中接口的下行方向采用OFDMA•LTE使用15kHz的子载波间隔(fs)，因此符号持续时间(Ts)为66.67μs•E-UTRAN的一个小区最少使用72个子载波，最大使用1320个子载波载波带宽(MHz)子载波数量1.472319853301066015990201320(最多最多最多最多1320个子载波个子载波个子载波个子载波)功功功功率率率率密密密密度度度度(最大最大最大最大20MHz)LTEFDD模式和TDD模式上行上行上行上行下行下行下行下行最大最大最大最大20MHz带宽带宽带宽带宽双工间隔双工间隔双工间隔双工间隔ft最大最大最大最大20MHz带宽带宽带宽带宽保护保护保护保护时间时间时间时间ft上行上行上行上行下行下行下行下行最大最大最大最大20MHz带宽带宽带宽带宽LTE无线帧，半帧，子帧和时隙（TDD模式）Slotf时间时间时间时间UL/DL载载载载波波波波radioframe10mssubframe0DwPTSGPUpPTShalfframesubframe2subframe3subframe1subframe4subframe5DwPTSGPUpPTShalfframesubframe7subframe8subframe6subframe9Slotf时间时间时间时间UL/DL载载载载波波波波radioframe10mssubframe0DwPTSGPUpPTShalfframesubframe2subframe3subframe1subframe4subframe5halfframesubframe7subframe8subframe6subframe9下行时隙上行或下行时隙特殊时隙上行时隙上下行子帧配置配置1DL:UL=2:2配置2DL:UL=3:1特殊子帧配置资源块•ResourceBlock•频率上12个连续子载波•12subcarriers*15kHz=180kHz•时间上0.5ms•调度时每个用户最小2个RB：时间上1ms（1个TTI）•小区最小6个RB（1.4MHz），最大100个RB（20MHz）frequencytimeSubcarriersSubframe1msSubcarrierBandwidth15kHzBandwidth180kHzSlotSlotResourceBlockb0b1QPSKImRe10110001b0b1b2b316QAMImRe00001111ImRe64QAMb0b1b2b3b4b5•E-UTRAN定义了几种调制方式：QPSK、16QAM和64QAM•下行方向支持所有的调制方式•上行方向只有QPSK和16QAM是必须支持的，64QAM是UE可选支持的•不是每条物理信道都可以用任何一种调制方式，如控制信道主要采用QPSK•一般来说由调度器根据UE反馈的载波质量信息决定使用何种调制方式LTE/EUTRAN的调制方式的调制方式的调制方式的调制方式3GPP的LTE频段划分（TDD）33343536373940381x201x601x151x201x401x601x1001x501910-19301850-19102010-20251900-19201880-19201930-19602300-24002570-2620总带宽[MHz]上行和下行[MHz]US1900ULUMTSTDD2300US1900DLUMTSTDD1UMTSTDD2US19002600频段MIMO•多输入多输出（MultipleInputMultipleOutput）•通过使用多个发射天线和接收天线来增加信道容量•发射天线负责把信号“输入输入输入输入”到信道；接收天线负责从信道中“输出输出输出输出”•除LTE系统，目前正用于802.11n、802.16d/e等•LTE支持2x2和4x4MIMO•两种主要的MIMO模式：多流传输，也称作空分复用（SpatialMultiplexing）发射分集（TransmitDiversity）TXRXTxRxMIMO信道信道信道信道Resourceblocks6152550100Subcarriers721803006001200Modulationcoding1.4MHz3.0MHz5.0MHz10MHz20MHzQPSK1/2Singlestream0.92.23.67.214.416QAM1/2Singlestream1.74.37.214.428.816QAM3/4Singlestream2.66.510.821.643.264QAM3/4Singlestream3.99.716.232.464.864QAM4/4Singlestream5.213.021.643.286.464QAM3/42x2MIMO7.819.432.464.8129.664QAM1/12x2MIMO10.425.943.286.4172.864QAM1/14x4MIMO20.751.886.4172.8345.6下行峰值比特速率UE等级Class1Class2Class3Class4Class510/5Mbps50/25