LTE网络结构协议栈及物理层
LTE 物理层解析
Extended cyclic prefix DwPTS GP UpPTS
0
3
10
3
8
“D”代表此子帧用于 下行传输，“U” 代表
此子帧用于上行传输， “S”是由DwPTS、GP 和UpPTS组成的特殊 子帧。
1
9
4
8
3 1 OFDM
2
10
3
1 OFDM symbols
9
2 symbols
3
11
2
10
LTE物理信道
下行物理信道
信道类型 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel ) PBCH (Physical Broadcast Channel)
功能 承载下行业务数据 承载广播信息
下行Unicast/MBSFN子帧，控制区 域与数据区域进行时分；
下行MBSFN专用载波子帧中不存在 控制区域，即控制区域OFDM符号数 目为0；
上行常规子帧中控制区域与数据区域 进行频分
控制区域
数据区域
下行Unicast/MBSFN子帧
控制区域与数据区域进行 时分
控制区域OFDM符号数目可 配置
PHY
逻辑信道和传输信道的映射功能 HARQ 传输格式选择 UE内部逻辑信道之间优先级调度功能 UE间根据优先级动态调度功能
S1接口
协议栈
用户平面接口位于E-NodeB 和S-GW之间，传输网络层 建立在IP传输之上， UDP/IP之上的GTP-U用来 携带用户平面的PDU。
S1控制平面接口位于ENodeB和MME之间，传输 网络层是利用IP传输，这点 类似于用户平面；为了可靠 的传输信令消息，在IP曾之 上添加了SCTP；应用层的 信令协议为S1-AP。
lte协议栈
lte协议栈LTE（Long Term Evolution）是第四代移动通信网络（4G）的一种技术标准，其协议栈是指在LTE网络中用于实现通信功能的一系列协议。
LTE协议栈包括物理层、数据链路层、网络层和应用层等组成部分，下面将对LTE协议栈的各个层进行介绍。
物理层是整个协议栈的最底层，主要负责对无线信号的调制解调、信道编码和解码等任务。
其具体功能包括无线信号调制解调、功率控制、调度和调制解调器功耗管理等。
物理层的设计需要考虑带宽、频率复用、多天线技术等因素，以提供高吞吐量和低时延的通信性能。
数据链路层负责将物理层传输的信号分割成较小的数据单元，并提供数据传输的可靠性和安全性保证。
其主要功能包括信道编码与解码、错误检测和纠错、调度和资源分配、混合自动重传请求（HARQ）等。
数据链路层还负责和物理层之间的协作，以确保数据的可靠交付和高效传输。
网络层是实现网络互连和路由功能的层，其主要任务是将数据传输到目标终端设备。
网络层的功能包括寻址与路由、移动性管理、IP数据包的分组交换和转发等。
在LTE中，网络层采用IP协议作为基础，支持IPv4和IPv6两种寻址方式，以适应不同的网络需求和应用场景。
应用层是整个协议栈的最上层，其主要任务是提供各种高层服务和功能。
应用层的协议包括HTTP、FTP、DNS等，用于实现互联网接入、内容下载和域名解析等功能。
此外，应用层也支持多媒体业务的传输和处理，如语音通话、视频流媒体等。
除了以上四个主要层次外，LTE协议栈还包括安全层和控制层。
安全层用于提供通信的保密性、完整性和认证等安全功能，以防止数据泄露和网络攻击。
控制层则负责网络的管理和控制功能，包括寻呼、接入控制、呼叫建立和释放等。
总之，LTE协议栈是实现LTE网络功能的核心部分，其各个层次之间密切协作，共同实现数据的传输和处理。
物理层提供无线信号的调制解调和信道编码解码等功能，数据链路层负责对数据进行分割和编码纠错，网络层实现数据的路由和转发，应用层提供各种高层服务和功能。
LTE网络架构和协议栈
LTE网络架构和协议栈随着移动通信技术的不断发展，LTE（Long Term Evolution）成为4G移动通信的主流技术。
LTE网络架构和协议栈是构建LTE系统的核心组成部分，下面将对LTE网络架构和协议栈进行详细介绍。
一、LTE网络架构LTE网络架构由两部分组成：E-UTRAN（Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network）和EPC（Evolved Packet Core）。
1. E-UTRAN（Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network）E-UTRAN是LTE系统的无线接入网络，包括基站和与之相连的核心网。
基站被称为eNodeB，负责无线信号的传输和接收。
eNodeB通过X2接口相连，用于基站之间的信号传输和协同。
与核心网的连接通过S1接口实现，包括控制面和用户面的传输。
2. EPC（Evolved Packet Core）EPC是LTE系统的核心网络，负责用户数据的传输和控制信息的处理。
EPC由三个主要组成部分构成：MME（Mobility Management Entity）、SGW（Serving Gateway）和PGW（Packet Data Network Gateway）。
MME负责移动性管理和控制平面的处理；SGW负责用户数据的传输；PGW连接到外部数据网络，负责数据分组的处理和路由。
二、LTE协议栈LTE协议栈由各种协议组成，实现系统中不同层次之间的通信和控制。
LTE协议栈按照OSI（Open Systems Interconnection）参考模型分为七层，分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。
1. 物理层物理层负责数据的传输和调制解调。
LTE使用OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）技术进行信号的调制和解调，以提高传输效率和抗干扰性能。
lte协议栈
lte协议栈LTE协议栈。
LTE（Long Term Evolution）是第四代移动通信技术，其协议栈是支撑LTE网络正常运行的基础。
LTE协议栈由不同层次的协议组成，包括物理层、数据链路层、网络层和应用层。
本文将对LTE协议栈的各个部分进行详细介绍。
首先，物理层是LTE协议栈的最底层，负责无线信号的调制解调和传输。
在物理层，LTE使用正交频分复用（OFDM）技术来实现高速数据传输。
物理层还包括MIMO（Multiple-Input Multiple-Output）技术，可以提高信号传输的稳定性和速度。
此外，物理层还包括了无线信道的管理和调度功能，确保数据的高效传输。
其次，数据链路层负责数据的分组、传输和错误检测。
在LTE协议栈中，数据链路层包括了MAC（Medium Access Control）层和RLC（Radio Link Control）层。
MAC层负责对数据进行调度和管理，确保不同用户之间的公平竞争和高效传输。
而RLC层则负责数据的分段和重组，以及错误检测和纠正。
数据链路层的工作是保证数据的可靠传输和高效利用无线资源。
接下来是网络层，网络层负责数据的路由和转发。
LTE协议栈中的网络层包括了RRC（Radio Resource Control）层和PDCP（Packet Data Convergence Protocol）层。
RRC层负责无线资源的管理和控制，包括小区搜索、切换和功率控制等功能。
PDCP层则负责数据的压缩和加密，以及数据的传输和重组。
网络层的工作是确保数据在LTE网络中的顺利传输和处理。
最后是应用层，应用层负责用户数据的处理和交互。
在LTE协议栈中，应用层包括了IP（Internet Protocol）层和TCP/UDP（Transmission Control Protocol/User Datagram Protocol）层。
IP层负责数据的路由和转发，确保数据能够在LTE网络和外部网络之间进行传输。
LTE E-UTRAN物理层介绍
LTE物理资源结构
One downlink slot Tslot
RE（Resource Element）为最小的资源单
位，时域上为一个符号，频域上为一个子 载波。
DL N symb OFDM symbols
DL RB k N RB N sc 1
RB（Resource Block）为业务信道资源分
LTE物理层概述
复用与信道编码
LTE中传输块的信道编码方案为Turbo编码，编码速率为R=1/3，它由两个8状 态子编码器和一个Turbo码内部交织器构成。 在Turbo编码中使用栅格终止（Trellis Termination）方案。在Turbo编码 之前，传输块被分割成多个段，每段的大小要与最大信息块大小6144bit保 持一致。使用24bit长的循环冗余校验（Cyclic Redundancy Check,CRC）来 支持错误检测。
REG（资源元组）示意图 1Tx or 2Tx configured l=0 l=1 l=2 k = 83
RS
REG
RBG用于业务信道的资源分配
4Tx configured l=0 l=1 l=2
一个RBG是一组RB组成
分组的大小和系统带宽有关 System Bandwidth
DL N RB
One slot, Tslot=15360Ts
30720Ts
Subframe #0 One subframe, 30720Ts DwPTS GP
Subframe #2
Subframe #3
Subframe #4
Subframe #5
Subframe #7
Subframe #8
LTE协议栈范文
LTE协议栈范文LTE（Long-Term Evolution）是一种移动通信技术，其核心是LTE协议栈。
LTE协议栈是一种用于将数据在LTE网络中传输的软件框架，由多个协议层组成，每个层都有不同的功能并负责不同的任务。
下面将详细介绍LTE协议栈的各个层次及其功能。
1. 物理层（Physical Layer）：物理层是协议栈的最底层，负责将数据从发送端传输到接收端。
主要功能包括无线传输信道管理、调制解调和编码解码等。
物理层中的子层包括无线射频接口、射频前端控制和多输入多输出（MIMO）等，用于实现无线信号的传输。
2. 数据链路层（Data Link Layer）：数据链路层负责将物理层传输的数据划分为数据块，并进行差错检测、纠错和重复消除等处理。
数据链路层中的子层包括逻辑信道控制、无线链路控制和适配层等，用于处理无线链路的建立与管理。
3. 网络层（Network Layer）：网络层主要负责数据的路由和转发。
它使用IP协议来处理数据包的寻址和路由选择，并实现与其他网络的连接。
网络层中的子层包括协议无关传输和移动管理等，用于实现数据包的传输和移动性管理。
4. 传输层（Transport Layer）：传输层负责确保数据的可靠传输和流量控制。
它提供数据分段和重组、错误恢复、拥塞控制等功能，以确保数据的完整性和高效传输。
传输层中的子层包括传输控制协议（TCP）和用户数据报协议（UDP）等，用于处理应用层数据的传输。
5. 会话层（Session Layer）：会话层负责建立、管理和终止通信会话。
它提供会话控制和同步等功能，以确保通信双方的协同工作。
会话层中的子层包括会话控制和会话描述等，用于实现会话的建立和管理。
6. 表示层（Presentation Layer）：表示层负责数据的格式转换、压缩和加密等处理。
它将应用层数据转换为网络传输的格式，并重新转换接收到的数据为应用层可理解的数据。
表示层中的子层包括数据转换和数据加密等，用于处理数据的格式和安全性。
(完整版)LTE介绍与网络架构
L TE介绍与网络架构1、什么是L TE？LTE（Long Term Evolution，长期演进）是由3GPP（The 3rd Generation Partnership Project,第三代合作伙伴计划）组织制定的UMTS（Universal Mobile Telecommunications System ,通用移动通信系统）技术标准的长期演进。
LTE不是一种技术标准，而是一个协议组织，现在一般常说的LTE是TD-LTE和FDD-LTE 网络制式的统称。
现在的LTE在严格意义上其还未达到4G的标准也称为3.9G。
只有升级版的LTE Advaced才满足国际电信联盟对4G的要求。
2、基本词汇MME:Mobile Managenment Etity——移动管理实体S-GW:Serving GateWay,服务网关P-GW:PDN GateWay,PDN网关E-UTRAN:Evolved Universal Terrestrial Radio Access NetworkEPC:Evlved Packet Core,演进分组核心网RRC：Radio Resource Control 是指无线资源控制PDCP:Packet Data Convergence Protocol,分组数据汇聚协议RLC:Radio Link Control,无限链路控制层协议PHY: Physical Layer Protocol 物理层协议OFDM:Orthogonal Frequency Division Multiple,正交频分多址MIMO：Multiple-Input Multiple Output,多路输入多路输出3、L TE架构相比原有的23G网络结构，主要体现在扁平化和IP化两方面。
➢扁平化：主要体现在没有BSC/RNC节点，原有BSC/RNC的节点功能由ENODEB承担；➢IP化：各网元之前的链接为全IP链路，组网更加灵活。
LTE网络结构协议栈及物理层
NAS信令 NAS信令安全 AS 安全控制 3GPP无线网络的网间移动信令 idle状态UE的可达性（包括寻呼信号重传的控制和执行） 跟踪区列表管理 P-GW 和 S-GW 的选择 切换中需要改变MME时的MME选择 切换到2G或3GPP网络时的SGSN选择 漫游 鉴权 包括专用承载建立的承载管理功能 支持ETW传输
eNB
RRC PDCP RLC MAC PHY
MME NAS
UE
eNode-B
MME
UE NAS
RRC
PDCP
RLC
PDCP 子层执行的M功A能C:
加密和完整性保护
PHY
控制面协议架构
NAS 子层执行的功能: 认证、鉴权 安全控制 Idle 模式移动性处理 Idle 模式寻呼发起
eNB
MME
H-FDD:
上行传输和下行传输在不同的载波频段上进行；
基站/终端在不同的时间进行信道的发送/接收或者接收/发送 ；
H-FDD与FDD的差别在于终端不允许同时进行信号的发送与接收，即H-FDD基 站与FDD基站相同，但是H-FDD终端相对FDD终端可以简化，只保留一套收发信 机并节省双工器的成本。
ENodeB功能
具有现3GPP Node B全部和RNC大部分功能，包括：
无线资源管理：无线承载控制、无线接纳控制、连接移动性控制、上下 行链路的动态资源分配（即调度）等功能 IP头压缩和用户数据流的加密 当从提供给UE的信息无法获知到MME的路由信息时，选择UE附着的 MME 路由用户面数据到S-GW 调度和传输从MME发起的寻呼消息 调度和传输从MME或O&M发起的广播信息 用于移动性和调度的测量和测量上报的配置 调度和传输从MME发起的ETWS（即地震和海啸预警系统）消息
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H-FDD:
上行传输和下行传输在不同的载波频段上进行；
基站/终端在不同的时间进行信道的发送/接收或者接收/发送 ；
H-FDD与FDD的差别在于终端不允许同时进行信号的发送与接收，即H-FDD基 站与FDD基站相同，但是H-FDD终端相对FDD终端可以简化，只保留一套收发信 机并节省双工器的成本。
物理信道 一系列资源粒子（RE）的集合，用于承载源于高层的信息
物理信号 一系列资源粒子（RE）的集合，这些RE不承载任何源于高层的信息
上行物理信道
PUSCH——QPSK, 16QAM, 64QAM PUCCH——QPSK, 16QAM, 64QAM PRACH——QPSK
上行物理信号
eNB 功能:
无线资源管理 IP头压缩和用户数据流加密 UE附着时的MME选择 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
MME 功能: 分发寻呼信息给eNB 安全控制 空闲状态的移动性管理 SAE 承载控制 非接入层（NAS）信令的加密及完整性 保护
NAS
RRC PDCP RLC MAC
RRC 子层执行的功能: 广播 寻呼 链接管理 无线承载控制 移动性 UE测量上报和控制
PHY
UE
eNode-B
MME
用户面协议架构
UE PDCP RLC MAC PHY
UE
eNB PDCP RLC MAC PHY
eNode-B
SAE Gateway
MME
Active Resource Blocks
DC carrier (downlink only)
Channel edge
Resource block
Channel edge
双工方式
FDD:
上行传输和下行传输在不同的载波频段上进行；
TDD:
上行传输和下行传输在相同的载波频段上进行； 基站/终端在不同的时间进行信道的发送/接收或者接收/发送 ；
ENodeB功能
具有现3GPP Node B全部和RNC大部分功能，包括：
无线资源管理：无线承载控制、无线接纳控制、连接移动性控制、上下 行链路的动态资源分配（即调度）等功能 IP头压缩和用户数据流的加密 当从提供给UE的信息无法获知到MME的路由信息时，选择UE附着的 MME 路由用户面数据到S-GW 调度和传输从MME发起的寻呼消息 调度和传输从MME或O&M发起的广播信息 用于移动性和调度的测量和测量上报的配置 调度和传输从MME发起的ETWS（即地震和海啸预警系统）消息
常规CP
0
1
2
3
4
5
6
采用常规CP的时隙结构
扩展CP
下行OFDM符号； 上行DFT-S-OFDM块
0
1
2
3
4
5
采用扩展CP的时隙结构
帧结构
TDD帧结构 --- 帧结构类型2，适用于TDD
一个长度为10ms的无线帧由2个长度为5ms的半帧构成
1个无线帧 Tf = 307200 Ts = 10 ms 1个半帧 153600 TS = 5 ms
FDD
half-duplex FDD
TDD
fDL
fDL
fDL/UL
fUL
fUL
物理资源概念
子帧
无线帧
时隙-slot
物理资源
Ts 1 15000 2048秒
OFDM符号
基本时间 单位
天线端口
接收机用来区分资源在 空间上的差别，包括三 类天线端口： CRS： 天线端口0~3 MBSFN：天线端口4 DRS： 天线端口5
第二个OFDM符号 (1/2个公共天线端口)
控制信道单元（CCE）
第二个OFDM符号 (4个公共天线端口)
36RE，9REG组成
PDCCH调度CCE
第三个OFDM符号
物理资源概念
RBG （Resource Block Group）
为业务信道资源分配的资源单位，由一组RB组成，分组大小与系统带宽 有关
LTE的MME功能与网关功能分离，实现如下控制功能：
NAS信令 NAS信令安全 AS 安全控制 3GPP无线网络的网间移动信令 idle状态UE的可达性（包括寻呼信号重传的控制和执行） 跟踪区列表管理 P-GW 和 S-GW 的选择 切换中需要改变MME时的MME选择 切换到2G或3GPP网络时的SGSN选择 漫游 鉴权 包括专用承载建立的承载管理功能 支持ETW传输
RB ( Resource Block) 业务信道的资源单位，时域上为1个时 隙，频域上为12个子载波
PRB(physical RB) PRB的时域大小为一个时隙，即0.5ms。 PRB的大小和下行数据的最小载荷相匹 配。
VRB(virtual RB)
频率/子载波（序号k）
物理资源概念
资源单元组 (REG)
3
8
8
3 1 OFDM
9
2 symbols
10
1
3
7
2 OFDM
8
2
symbols
9
1
-
-
-
-
-
-
物理资源概念
1个子帧 = 1ms = 14个OFDM符号 （常规CP）
1个时隙 = 0.5ms = 7个OFDM符 号（常规CP）
l=0 k=0
时间/OFDM符号（序号l）
RE (Resource Element) 最小的资源单位，时域上为1个符号， 频域上为1个子载波 用 (k, l) 标记
天线端口0-5
帧结构
FDD帧结构 --- 帧结构类型1，适用于FDD
一个长度为10ms的无线帧由10个长度为1ms的子帧构成；
每个子帧由两个长度为0.5ms的时隙构成；
0.5ms 时隙
10ms无线帧
子帧0 子帧1 子帧2 子帧3 子帧4 子帧5 子帧6 子帧7 子帧8 子帧9
1ms子帧 最小TTI
• 物理下行共享信道(PDSCH) – 传输数据块
• 物理广播信道(PBCH) – 传递UE接入系统所必需的系统信息，如带宽，天线数目等
LTE网络结构、协议栈及物理层
该部分内容重点：
– LTE协议栈结构 – LTE资源的基本概念 – LTE上下行物理信道的映射作用和配置 – LTE信号的概念、作用和配置 – LTE的L2
LTE全网架构
GERAN
SGSN
UTRAN S3
HSS
S6a
S1-MME
MME
LTE-Uu
UE
E-UTRAN
S10 S1-U
下行物理信号
同步信号（Synchronization Signal） Zadoff-Chu， Pseudo sequence
参考信号（Reference Signal） PN码（信道估计）
下行物理信道功能概述
• 物理下行控制信道(PDCCH） – 用于指示PDSCH相关的传输格式，资源分配，HARQ信息等
立）
下行分组数据缓存和 上下行传输层数据 RRC功能
寻呼控制
寻呼支持
包标记
资源调度
切换控制
数据包路由和转发 上下行业务级计费、 无线资源管理（含
上下行传输层数据 门控
小区间）
包标记
基于聚合最大比特 无线接入控制许可
基于用户的计费、 速率（AMBR）的下 接入移动性管理
统计
行速率控制
合法侦听
MME功能
S4 S11
S5
Serving Gateway
S8
S7即Gx
S9
PCRF
Rx+
PDN Gateway
SGi Operator's IP Services
(e.g. IMS, PSS etc.)
LTE 网络构架
EPC EPS
E-UTRAN Uu
MME / S-GW MME / S-GW
S1
eNode B
DwPTS、GP、UpPTS长度配置
Configuration
0 1 2 3 4 5 6 7 8
Normal cyclic prefix DwPTS GP UpPTS
3
10
9
4
1 OFDM
10
3 symbols
11
2
12
1
3
9
9
3 2 OFDM
10
2 symbols
11
1
Extended cyclic prefix DwPTS GP UpPTS
X2 eNode B
X2 X2
eNode B
E-UTRAN中只有一种网元——eNode B 演进分组核心网——EPC 演进分组系统——EPS
移动性管理 服务网关
MME/SGW 与 eNode B的接口
RNC
Node B
eNode B
+=
eNode B间的接口
E-UTRAN 和 EPC的功能划分
信道带宽与传输带宽配置有如下对应关系：
信道带宽
1.4 3 5 10 15 20
传输带宽配置（RB
数目）
6 15 25 50 75 100
Channel Bandwidth [MHz]
Transmission Bandwidth Configuration [RB] Transmission Bandwidth [RB]
Switch-point periodicity
0 1234567 89
0
5 ms
D SUUUDSU UU
1
5 ms
D SUUDDSU UD