LTE网络架构和接口
中兴LTE架构概述
中兴LTE架构概述LTE网络架构概述<1 网络架构LTE采用扁平化、IP化的网络架构，E-UTRAN用E-NodeB替代原有的RNC-NodeB结构，各网络节点之间的接口使用IP传输，通过IMS承载综合业务，原UTRAN的CS域业务均可由LTE网络的PS域承载。
LTE的网络架构如下图所示:图1 LTE网络架构E-UTRAN由eNB构成;EPC (Evolved Packet Core)由MME(Mobility Management Entity)，S-GW(Serving Gateway)以及P-GW(PDN Gateway)构成。
E-UTRAN主要的开放接口包括:S1接口:连接E-UTRAN与CN，类似于UTRAN的Iu接口;X2接口:实现E-NodeB之间的互联，类似于UTRAN的Iur接口;LTE-Uu接口:E-UTRAN的无线接口，类似于UTRAN的Uu接口;图2 E-UTRAN与UTRAN接口对照2 各网元功能E-UTRAN与EPC之间的功能划分如下图所示，其中浅黄色的方块代表逻辑节点，蓝色长方形条代表逻辑节点中的各层无线协议，白色长方形条代表逻辑节点中的控制平面的功能实体。
图3 LTE网元功能划分逻辑节点E-NodeB、移动性管理实体MME、服务网关S-GW、网关P-GW各自实现的功能如下:2.1 eNB主要功能包括空中接口的phy、mac、rlc、rrc各层实体，用户通信过程中的控制面和用户面的建立、管理和释放，以及部分无线资源管理rrm方面的功能。
具体包括: 无线资源管理(RRM);用户数据流IP头压缩和加密;UE附着时MME选择功能;用户面数据向Serving GW的路由功能;寻呼消息的调度和发送功能;(源自MME和O&M的)广播消息的调度和发送功能; 用于移动性和调度的测量和测量报告配置功能;基于AMBR和MBR的上行承载级速率整型;上行传输层数据包的分类标示;2.2 MMENAS信令，NAS信令安全;认证;漫游跟踪区列表管理;3GPP接入网络之间核心网节点之间移动性信令;空闲模式UE的可达性;选择PDN GW 和 Serving GW;MME改变时的MME选择功能;2G、3G切换时选择SGSN;承载管理功能(包括专用承载的建立);2.3 S-GWeNodeB之间切换时本地移动性锚点和3GPP之间移动性锚点; 在网络触发建立初始承载过程中，缓存下行数据包; 数据包的路由[SGW可以连接多个PDN]和转发;切换过程中，进行数据的前转;上下行传输层数据包的分类标示;在漫游时，实现基于UE，PDN和QCI粒度的上下行计费; 合法性监听;2.4 P-GW基于单个用户的数据包过滤;UE IP地址分配;上下行传输层数据包的分类标示;上下行服务级的计费(基于SDF，或者基于本地策略); 上下行服务级的门控;上下行服务级增强，对每个SDF进行策略和整形;基于AMBR的下行速率整形基于MBR的下行速率整上下行承载的绑定;合法性监听;3 系统接口3.1 S1用户面S1用户面接口(S1-U)是指连接在eNB和S-GW之间的接口， S1-U接口提口用户平面协议栈如供eNB和S-GW之间用户平面PDU的非保障传输。
LTE空中接口技术基础
LTE空中接口技术基础LTE（Long Term Evolution）是第4代移动通信技术（4G）的一种标准，为用户提供高速、高质量的移动通信体验。
LTE通过优化空中接口技术，显著提高了数据速率、容量和覆盖范围。
本文将介绍LTE空中接口技术的基础知识，包括LTE的架构、基础频段、多址技术、调制解调技术等。
1.LTE架构LTE采用分层架构，包括用户平面和控制平面。
用户平面负责传输用户数据，控制平面则负责建立和管理用户连接。
LTE的架构包括基站（eNodeB）、核心网（EPC）和用户设备（UE）。
基站是与用户设备进行无线通信的设备，核心网负责用户数据的传输和处理，用户设备则是终端设备，如手机、平板电脑等。
2.基础频段LTE采用了多个频段，以增加系统的容量和覆盖范围。
LTE的频段包括FDD（Frequency Division Duplexing）和TDD（Time Division Duplexing）。
FDD采用不同的频率进行上行和下行通信，而TDD采用同一频率进行上行和下行通信。
LTE还采用了多载波聚合技术（CA），将多个频段的带宽合并在一起，提供更高的数据速率。
3.多址技术LTE采用了正交频分复用（OFDMA）和单载波频分复用（SC-FDMA）两种多址技术。
OFDMA将频谱划分为多个子载波，每个子载波负责传输一个用户的数据。
这样可以同时服务多个用户，提高系统的容量和频谱效率。
SC-FDMA则在上行链路上使用，将窄带信号映射到多个子载波上，降低了功耗和干扰。
4.调制解调技术LTE采用了多种调制解调技术，以提高数据速率和传输效率。
LTE使用了QPSK、16QAM和64QAM等调制方式，QPSK适用于较差的信号环境，而16QAM和64QAM则适用于良好的信号环境。
此外，LTE还引入了空间复用技术，如多输入多输出（MIMO），通过多个天线进行信号传输和接收，提高系统的容量和覆盖范围。
5.其他技术LTE还采用了大规模天线阵列（Massive MIMO）技术，通过增加天线数量来提高系统的容量和覆盖范围。
完整版LTE网络架构
LTE 的网络架构2014-01-13 10:45:27|分类：LTE |举报|字号订阅1、系统架构：LTE 采用扁平化、 IP 化的网络架构，E-UTRAN 用 E-NodeB 取代原有的RNC-NodeB结构，各网络节点之间的接口使用IP 传输，经过IMS 承载综合业务，原UTRAN 的 CS 域业务均可由LTE 网络的 PS 域承载。
E-UTRAN ，由 eNB 构成；EPC (Evolved Packet Core)，由MME（Mobility Management Entity），S-GW（Serving Gateway ）以及 P-GW （PDN Gateway ）构成。
E-UTRAN 主要的开放接口包括：S1 接口：连接E-UTRAN 与 CN；X2 接口：实现E-NodeB 之间的互联；LTE-Uu 接口： E-UTRAN 的无线接口；2、系统网元：网元功能：2.1 eNB主要功能包括空中接口的phy 、mac 、rlc 、rrc各层实体，用户通信过程中的控制面和用户面的建立，管理和释放；以及部分无线资源管理rrm方面的功能。
无线资源管理（RRM ）；用户数据流IP 头压缩和加密；UE 附着时 MME 选择功能；用户面数据向Serving GW的路由功能；寻呼信息的调换和发送功能（源自 MME 和 O&M 的）广播信息的调换和发送功能；用于搬动性和调换的测量和测量报告配置功能。
基于 AMBR 和 MBR 的上行承载级速率整型。
上行传输层数据包的分类标示2.2 MMENAS 信令， NAS 信令安全；认证；游览追踪区列表管理；3GPP 接入网络之间核心网节点之间搬动性信令；悠闲模式 UE 的可达性；选择 PDN GW和Serving GW；MME 改变时的 MME 选择功能；2G 、3G 切换时选择SGSN ；承载管理功能（包括专用承载的建立）；2.3 S-GWeNodeB 之间切换时当地搬动性锚点和3GPP 之间搬动性锚点；在网络触发建立初始承载过程中，缓存下行数据包；数据包的路由 [SGW 可以连接多个PDN] 和转发；切换过程中，进行数据的前转；上下行传输层数据包的分类标示；在游览时，实现基于UE ， PDN 和 QCI 粒度的上下行计费；合法性监听；2.4 P-GW基于单个用户的数据包过滤；UE IP 地址分配；上下行传输层数据包的分类标示；上下行服务级的计费（基于 SDF ，也许基于当地策略）；上下行服务级的门控；上下行服务级增强，对每个SDF 进行策略和整形；基于 AMBR 的下行速率整形基于MBR 的下行速率整上下行承载的绑定；合法性监听；3、系统接口：3.1 S1 接口S1 用户平面接口位于E-NodeB 和 S-GW 传输网络层建立在IP 传输之上， UDP/IP 之上的之间，用户平面协议伐以以下图所示，GTP-U 用来携带用户平面的PDU 。
TD-LTE网络架构和接口--V1.5
对基站的管理--设一个专用的网 D 管系统进行管理
原有基站控制 器承担的主要 功能向其他网 元分流—实现 扁平化
呼叫控制和连 B 接管理---分给 MME实现
码型变换和功控---下移到 C eNodeB
29
3GPP LTE的主要性能指标
（1）带宽:1.25～20 MHz，上行50 Mbit/s、下行100 Mbit/s的峰 值速率。
造成网关业务流负荷大,业务延迟也大。
控制与承载没有真正意义上实现分离。 MAC层调度和重传路径长，TTI调度周期粒度不够细，HARQ延迟大。 对信道共享的支持弱，依赖物理层进行资源分配。
过分依赖软切换和功控，对资源的开销太大
28
基站控制器功能分流
LTE对基站控制器主要功能的分流
A 空口无线资源分配+切换协调控制：
Serving Gateway
• • •
• •
分组路由和转发功能 IP头压缩 IDLE态终结点，下 行数据缓存 E-NodeB间切换的 锚点 路由优化
20
基本网元概述
PDN Gateway
• • 分组路由和转发 3GPP和非3GPP网 •
HSS
HSS（Home Subscriber Server） • •
到最优，在30km小区半径时只能有轻微下降。
也需要考虑100 km小区半径的情况
8
无线技术向LTE演进
2G 3G 3.9G 4G
GSM
GPRS
WCDMA
HSDPA
HSUPA
FDD LTE LTE+
EDGE
TD-SCDMA HSPA+
TDD LTE
LTE网络架构及网元实体
LTE网络架构及网元实体LTE网络特点与传统3G网络比较，LTE的网络结更加简单扁平，降低组网成本，增加组网灵活性，主要特点表现在：∙网络扁平化使得系统延时减少，从而改善用户体验，可开展更多业务；∙网元数目减少，E-UTRAN只有一种节点网元E-Node B，使得网络部署更为简单，网络的维护更加容易；∙取消了RNC的集中控制，避免单点故障，有利于提高网络稳定性；LTE-扁平化接入网络架构LTE的主要网元包括：∙E-UTRAN(接入网)：e-NodeB组成∙EPC(核心网)：MME，S-GW，P-GWLTE的网络接口包括：∙X2接口：e-NodeB之间的接口，支持数据和信令的直接传输∙S1接口：连接e-NodeB与核心网EPC的接口∙S1-MME：e-NodeB连接MME的控制面接口∙S1-U： e-NodeB连接S-GW 的用户面接口E-Node B具有现3GPP Node B全部和RNC大部分功能，包括：∙物理层功能∙MAC、RLC、PDCP功能∙RRC功能∙资源调度和无线资源管理∙无线接入控制∙移动性管理MME∙NAS信令以及安全性功能∙3GPP接入网络移动性导致的CN节点间信令∙空闲模式下UE跟踪和可达性∙漫游∙鉴权∙承载管理功能（包括专用承载的建立）Serving GW∙支持UE的移动性切换用户面数据的功能∙E-UTRAN空闲模式下行分组数据缓存和寻呼支持∙数据包路由和转发∙上下行传输层数据包标记PDN GW∙基于用户的包过滤∙合法监听∙IP地址分配∙上下行传输层数据包标记∙DHCPv4和DHCPv6（client、relay、server）LTE-系统总体架构。
LTE-VOLTE-NB基础架构(终板)
一、LTE系统架构1、架构图LTE系统=EPS=终端+E-UTRUN+EPC=终端+eNB（基站）+EPC（核心网）。
●LTE网络由3部分组成：终端、接入网与核心网；●LTE接入网（也称E-UTRAN）由若干eNodeB构成，网络接口：☐S1接口：eNodeB与EPC（基站与核心网接口|传输接口）☐X2接口：eNodeB之间（基站与基站的接口）☐Uu接口：eNodeB与UE （终端与基站接口）☐功能扁平化，去掉RNC的物理实体，把部分功能下移到eNodeB，以减少时延和增强调度能力。
●LTE核心网（也称EPC）分为三部分：☐MME （Mobility Management Entity, 负责信令处理部分）☐S-GW（Serving Gateway , 负责本地网络用户数据处理部分）P-GW（PDN Gateway，负责用户数据包与其它网络的处理) 2、流程图LTE流程如下：1、终端与基站建立连接。
2、基站将终端请求上报核心网3、终端与核心网双向鉴权4、终端与核心网建立连接与承载5、核心网检测终端不活动时间，超过定时器则释放链路6、释放连接后终端进入空闲态二、VOLTE架构1、架构图2、流程图VOLTE流程如下：1、空闲态终端经过接入请求与IMS建立连接，向IMS发起呼叫请求2、IMS根据主叫携带信息寻呼被叫并与被叫建立承载3、主被叫呼叫建立4、主被叫通话5、通话结束，释放链路三、NB架构1、架构图（与LTE类似）☐Cellular IoT (CIoT): Internet of Things using 3GPP technology☐RAN：radio access net☐SCEF:服务能力开放单元☐C-SGN: 由MME/SGW/PGW组成2、流程图NB流程如下：1、终端与基站建立连接。
2、基站将终端请求上报核心网3、终端与核心网双向鉴权4、终端与核心网建立连接与承载5、核心网检测终端不活动时间，超过定时器则释放链路6、释放连接后终端进入空闲态。
LTE逻辑分层和接口协议
LTE逻辑分层和接⼝协议本⽂链接：，感谢作者。
LTE学习笔记三：接⼝协议上⼀笔记说明了LTE⽹络的⽹元组成，⽹元之间的联系是通过标准化的接⼝。
接下来学习LTE终端和⽹络的空中接⼝Uu、基站之间的X2接⼝、基站与核⼼⽹之间的S1接⼝，以及LTE接⼝协议栈和以往⽆线制式相⽐的特点。
1.接⼝协议栈接⼝是指不同⽹元之间的信息交互⽅式。
既然是信息交互，就应该使⽤彼此都能看懂的语⾔，这就是接⼝协议。
接⼝协议的架构称为协议栈。
根据接⼝所处位置分为空中接⼝和地⾯接⼝，响应的协议也分为空中接⼝协议和地⾯接⼝协议。
空中接⼝是⽆线制式最个性的地⽅，不同⽆线制式，其空⼝的最底层（物理层）的技术实现差别巨⼤。
LTE空中接⼝是UE和eNodeB的LTE-Uu接⼝，地⾯接⼝主要是eNodeB之间的X2接⼝，以及eNodeB和EPC之间的S1接⼝。
1.1 三层协议栈的分层结构有助于实现简化设计。
底层协议为上层提供服务；上层使⽤下层的提供的功能，上层不必清楚下层过程处理的细节。
⽐较常见的分层协议有OSI七层参考模型和TCP/IP四层协议。
⽆线制式的接⼝协议也分层，粗略分为物理层（层⼀，L1，PHY)、数据链路层（层⼆，L2，DLL）、⽹络层（层三，L3，NL）。
物理层主要功能是提供两个物理实体间的可靠⽐特率传输，适配传输媒介。
⽆线空⼝中，适配的是⽆线环境；地⾯接⼝中，适配的则是E1，⽹线，光纤等传输媒介。
数据链路层的主要功能是信道复⽤和解复⽤、数据格式的封装、数据包调度等。
完成的主要功能是具有个性的业务数据向没有个性的通⽤数据帧的转换。
⽹络层的主要功能是寻址、路由选择、连接的建⽴和控制、资源的配置策略等。
eUTRAN和UTRAN的分层结构类似，但为了灵活承载业务、简化⽹络结构、缩短处理时延，rUTRAN接⼝协议栈以下功能从层三转移到层⼆：（1）动态资源管理和Qos保证功能转移到MAC（媒介接⼊控制）层。
（2）DTX/DRX（不连续发射/接收）控制转移到MAC层。
LTE架构及各个接口和协议类型
Interrogating Call Session Control Function
协商会话控制功能
I-CSCF是一个运营商网络内部的接触点，所有与这个网络运营商的用户连接都要经过这个实体。在一个网络中可以有多个I-CSCF
MGCF
Multimedia Gateway Control Function
多媒体网关控制功能
在IP多媒体子系统(IMS)的一个组成部分，与CSCF通信和控制媒体信道在一个IMS-MGW中的连接。它在ISDN部分(ISUP)和IMS呼机控制协议之间执行协议转换。
IM-MGW
IP Multimedia Gateway
IP多媒体网关
IM-MGW负责IMS与PSTN/CS域之间的媒体流互通，提供CS CN网络和IMS之间的用户面链路，支持PSTN/电路域TDM承载和IMS用户IP承载的转换。主要功能是承载和媒体处理。在IMS终端不支持CS端编码时IM-MGW完成编解码的转换工作。IM-MGW也可以在MGCF的控制下完成呼叫的连续。
一、 VOLTE网络架构
VOLT网络架构有很多种，协议中介绍较为典型的如下
IMS架构&接口
二、VOLTE接口
功能域
接口名称
接口类型
连接网元
承载协议
分组域
S1-MME
信令
MME-eNodeB
GTP-C
S1-U
数据
SAE GW-eNodeB
GTP-U
S11
信令
MME-SAE GW
GTP-C
SGi
数据
SAE GW-VoLTE SBC
XCAP
用户数据
Cx
信令
三合一HSS-xCSCF
LTE关键知识点总结
LTE关键知识点总结LTE（Long Term Evolution）是一种4G网络技术，提供了高速、低延迟的无线通信服务。
下面是关于LTE的一些关键知识点总结：1.网络架构：LTE采用了分布式的网络架构，包括以下几个关键组成部分：- eNodeB（Evolved NodeB）：eNodeB是无线基站的新一代，负责无线信号的发射和接收。
- EPC（Evolved Packet Core）：EPC是LTE网络的核心部分，包括MME（Mobility Management Entity）、SGW（Serving Gateway）和PGW （Packet Data Network Gateway）等组件，负责用户鉴权、移动性管理和数据传输等功能。
2. 多址技术：LTE采用了OFDMA（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）技术，将无线频谱分为多个子载波，在同一时间和频段上可同时传输多个用户的数据。
3.频段和带宽：LTE可在多个频段上运行，常见的频段包括700MHz、800MHz、1800MHz、2100MHz和2600MHz等。
每个频段的带宽可以是1.4MHz、3MHz、5MHz、10MHz、15MHz或20MHz等不同大小。
4.MIMO技术：LTE支持多输入多输出（MIMO）技术，可以通过发送和接收多个天线上的信号来提高数据传输的稳定性和吞吐量。
6. QoS（Quality of Service）：LTE支持多种QoS类别，可以根据不同应用的需求提供不同的网络资源。
通过定义不同的QoS类别，可以满足语音、视频、数据等不同应用对网络性能的要求。
7.LTE高级功能：- Voice over LTE（VoLTE）：VoLTE是LTE网络上的语音通话服务，可以实现高质量的语音通话。
- LTE-Advanced：LTE-Advanced是对LTE的改进和扩展，引入了更高的数据传输速率和更好的网络容量管理能力。
LTE网络结构、网元功能及接口说明
L T E网络结构、网元功能及接口说明-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1网络结构图：网元功能MMEl 控制面功能实体，临时存储用户数据的服务器，负责管理和存储UE相关信息，比如用户标识，移动性管理状态，用户安全参数等；l 为用户分配临时标识；l 当UE驻扎在该跟踪区域或者该网络时负责对该用户进行鉴权，处理MME和UE之间的所有非接入层消息E-UTRAN可以提供更高的上下行速率，更低的传输延迟和更加可靠的无线传输。
E-UTRAN中包含的网元是eNodeB（Evolved NodeB，演进的NodeB），为终端的接入提供无线资源UTRAN第三代移动通讯网络的无线接入网络，由RNC和NodeB组成，为终端的接入提供无线资源GREANGPRS/EDGE的无线接入系统，由BSC和BSS组成，为终端的接入提供无线资源HSS HLR的演进，存储用户签约信息和鉴权数据HLR 归属位置寄存器，存储用户签约信息和鉴权数据EIR 设备标识寄存器，对UE进行设备鉴权SGW服务网关，该网关是一个用户面实体，负责用户面数据路由处理，终结处于空闲状态的UE下行数据；管理和存储UE的SAE承载上下文，是3GPP系统内部用户面的锚点。
一个用户在一个时刻只能有一个SGWGGSN网关GPRS支持节点，提供网络接入控制功能、网络管理功能、运行支撑功能、透明和非透明方式的IP网接入功能、数据业务传送和服务质量控制等功能PGW分组数据网网关，负责UE接入PDN（Packet Data Network，分组数据网）的网关，分配用户IP地址，同时是3GPP和非3GPP接入系统的移动性锚点。
用户在同一时刻能够接入多个PGW。
PGW中内嵌GGSN功能MSC/VLR CS域处理网元，负责CS域业务的处理SMS-GMSC 、MSIWMSC短消息网关，通过Gd接口与SGSN相连，实现短消息功能SCF 智能业务控制功能，实现CAMEL功能CG 计费网关，完成计费信息的处理LIC 警用监听中心，完成监听业务功能接口说明：S1-MMEMME与eNodeB间的控制面接口，实现承载在SCTP基础上的S1AP S3MME与S3/S4 SGSN间的接口，实现系统间重接入或系统间切换时两个移动性管理网元间的信息交互，使用GTP V2协议S10MME与MME间的接口，实现MME重选时两个移动性管理网元间的信息交互，使用GTP V2协议S11 MME与SGW间的接口，使用GTP V2协议Gn/GpMME与Gn/Gp SGSN间的接口，实现系统间重接入或系统间切换时两个移动性管理网元间的信息交互，使用GTP V1协议S6a MME与HSS间的接口，使用Diameter协议S13 MME与EIR间的接口，使用Diameter协议。
12.2.139LTE网络结构
6
EDITED BY LIUJUN
S-GW和P-GW
S-GW（服务网关） ✓ EPC网络用户面接入服务网关 ✓ 在MME控制下进行分组数据路 由及转发（面对内网） ✓ 移动性及切换支持 ✓ 合法监听、计费
P-GW（PDN网关） ✓ EPC网络的边界网关 ✓ 提供用户的会话管理和承载控制、数 据转发（面对外网） ✓ UE的IP地址分配 ✓ 上下行计费及限速
P-GW (PDN Gateway，负责用户数据包与其他网络的处理 )
接入网（也称E-UTRAN）由eNodeB构成
网络接口 S1接口：eNodeB与EPC X2接口：eNodeB之间 Uu接口：eNodeB与UE
NOTE: 和UMTS相比，由于NodeB 和 RNC 融 合为网元eNodeB ,所以TD-LTE少了Iub接口。 X2接口类似于Iur接口，S1接口类似于Iu接口
✓ 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
9
EDITED BY LIUJUN
小结
LTE全网结构有哪些网元？ MME的功能是什么？ S-GW和P-GW各有什么功能？ eNodeB有哪些功能？
10
EDITED BY LIUJUN
1. 专用名词解释
专用名词 EPS EPC
E-UTRAN SAE
英文全称 Evolved Packet System
中文 演进分组系统
概念范围
包括无线接入网和核 心网
Evolved Packet Core
演进分组核心网
仅指核心网
Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network
PCRF
S7
LTE网络架构
.
13
三、LTE网络结构
GERAN
SGSN
UTRAN
HSS
S3
S6a
S1MME
MME
S4 S11
S10 LTE-Uu”
UE
E-UTRAN
S1-U
S5
Serving Gateway
PCRF
S7
Rx+
PDN SGi Gateway
Operato'sr IP Services (e.g. IMS, PSS etc.)
LTE网络架构介绍
.
1
.
2
一、LTE概述
Q：什么是LTE？
长期演进( Long Term Evolution )
3GPP 于 2004 年 12 月 开 始 LTE 相 关 的 标 准 工 作 ， LTE是关于UTRAN改进的项目。
LTE与现有3GPP的R6、R7系统结构上有很大不同， E-UTRAN在整个体系上趋于扁平化，减少了中间节点 数 量 。 这 种 系 统 结 构 和 体 系 的 改 变 使 得LTE 较 现 有 UTRAN结构接口减少同时降低了成本，并且更易于对 设备进行维护管理；在性能上便于减少数据传输延迟
eNodeB内无终端上下文
网络侧有UE的上下文信息
网络侧知道UE所处小区
网络和终端可以传输数据
网络控制终端的移动性
RRC_CONNECTED 邻小区测量
存在RRC连接:
UE可以从网络侧收发数据
监听共享信道上指示控制授权的控制信令
UE可以上报信道质量给网络侧
UE可以根据网络配置进行DRX
.
25
五、业务流程介绍-无线网基本信令
X2-C接口支持以下功能： 移动性功能，支持UE在各个eNB之间的移动性，例如切换信令和 用户面隧道控制。 支持多小区的无线资源管理，例如测量报告。 通常的X2接口管理和错误处理功能。 X2-U接口支持终端用户分组在各个eNB之间的隧道功能。隧道协 议支持以下功能： 在分组归属的目的节点处SAE接入承载指示 减小分组由于移动性引起的丢失的方法
LTE知识点梳理(一)：网络架构及协议修改版
目录LTE知识点梳理（一）：LTE网络架构及协议 (2)1.1 移动通信系统的发展 (2)1.2 LTE概述 (2)1.2.1 LTE的主要技术特点 (2)1.2.2 LTE设计目标 (3)1.3 LTE网络架构 (3)1.3.1 E-UTRAN（接入网） (4)1.3.2 EPC核心网 (5)1.3.3 LTE网络特点 (6)1.4 LTE无线接口协议栈 (6)1.4.1 LTE协议栈的三层 (6)1.4.2 LTE协议栈的两个面： (7)1.4.3 协议栈架构 (8)1.5网络接口 (8)LTE知识点梳理（一）：LTE网络架构及协议1.1 移动通信系统的发展在学习LTE技术之前，我们需要简单了解一下移动通信系统的发展过程，第一代移动通信技术（1G）是指采用蜂窝技术组网、仅支持模拟语音通信的移动电话标准，其制定于上世纪80 年代，主要采用的是模拟技术和频分多址技术。
第二代移动通信技术（2G）区别于第一代，使用了数字传输取代模拟传输，根据其特点主要分为两大类，分别是起源于欧洲基于TDMA的GSM系统和起源于美国基于CDMA技术的IS95系统。
在技术的不断推进下，又出现了以GPRS、CDMA20001X为特征的2G升级版2.5G，它的业务包括了语音业务、低速数据业务。
第三代移动通信技术（3G）的最大特点是在数据传输中使用分组交取代了电路交换，电路交换使手机与手机之间进行语音等数据传输，而分组交换则将语音等转换为数字格式并通过互联网进行包括语音、视频和其他多媒体内容在内的数据包传输。
高度数据业务则是3G的主要特征，它能够在全球范围内更好地实现无线漫游，并处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式，提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务。
但是，随着社会的发展，2/3G 网络语音收入下降，网络成本高。
营运商需要在吸引用户、增加收入的同时，大幅度降低网络建设和营运成本。
话费赚钱时代结束，流量经营正成为核心。
TD-LTE网络结构和接口
第二章TD-LTE 网络结构和接口2.1 TD-LTE 系统结构TD-LTE 对TD-SCDMA 的网络架构进行了优化，采用扁平化的网络结构。
取消RNC 节点，接入网侧仅包含Node B 一种实体，这简化了网络设计，降低了后期维护的难度。
实现了全IP 路由，网络结构趋近于IP 宽带网络。
整个TD-LTE 系统由演进型分组核心网（Evolved Packet Core ，EPC ）、演进型基站（eNodeB ）和用户设备（UE ）三部分组成，如图2-1所示。
其中，EPC 负责核心网部分，EPC 控制处理部分称为MME ，数据承载部分称为SAE Gateway (S-GW)；eNode B 负责接入网部分，也称E-UTRAN ；UE 指用户终端设备。
图2-1 TD-LTE 网络架构如图2‐1所示，eNode B 与EPC 通过S1接口连接；eNode B 之间通过X2接口连接；eNode B 与UE 之间通过Uu 接口连接。
与UMTS 相比，由于NodeB 和RNC 融合为网元eNodeB ，所以TD ‐LTE 少了Iub 接口。
X2接口类似于Iur 接口，S1接口类似于Iu 接口，但都有较大简化。
因为TD ‐LTE 系统在TD ‐SCDMA 系统的基础上对网络架构做了较大的调整。
相应的，其核心网和接入网的功能划分也有所变化，如图2‐2所示：图2-2 核心网和接入网之间功能划分MME的功能主要包括：寻呼消息发送；安全控制；Idle状态的移动性管理；SAE承载管理；以及NAS信令的加密与完整性保护等。
S‐GW的功能主要包括：数据的路由和传输，以及用户面数据的加密。
2.2 空中接口协议栈空中接口是指终端和接入网之间的接口，通常也称之为无线接口。
无线接口协议主要是用来建立、重配置和释放各种无线承载业务。
无线接口协议栈根据用途分为用户平面协议栈和控制平面协议栈。
2.2.1 控制平面协议控制平面负责用户无线资源的管理，无线连接的建立，业务的QoS保证和最终的资源释放，如图2‐3所示：图2-3 控制平面协议栈控制平面协议栈主要包括非接入层（Non‐Access Stratum，NAS）、无线资源控制子层（Radio Resource Control，RRC）、分组数据汇聚子层（Packet Date Convergence Protocol，PDCP）、无线链路控制子层（Radio Link Control，RLC）及媒体接入控制子层（Media Access Control，MAC）。
LTE无线接口架构总体介绍
无线接口架构LTE协议架构LTE数据流LTE无线接入网络针对其业务质量要求所映射的IP数据包提供一个或多个无线承载。
PDCP（分组数据汇聚协议）进行IP包头压缩（头压缩机制基于稳健的头压缩算法），可以减小空中接口上传输的比特数量。
还负责控制平面的加密，传输数据的完整性保护，以及针对切换的按序发送和复本删除。
在接收端，PDCP协议执行相应的解密和解压缩操作。
RLC（无线链路控制）负责分割/级联、重传检测和序列传送到更上层。
RLC以无线承载的形式向PDCP提供服务。
MAC（媒体接入控制）控制逻辑信道的复用、混合ARQ重传、上行链路和下行链路的调度。
对于上行链路和下行链路，调PHY（物理层）管理编码/解码、调制/解调、多天线的映射以及其他典型的物理层功能。
物理层以传输信道形式为MAC层提供服务。
度的功能在基站。
MAC以控制信道的形式为RLC 提供服务。
LTE数据流LTE数据流PDCP执行IP包头压缩，之后进行加密。
增加一个PDCP头用来携带终端解密所需的信息。
RLC协议执行PDCP SDU的级联和/或分割，并添加一个RLC头，，用于终端的按序发送以及重传情况下RLC PDU鉴定。
RLC PDU被转发到MAC层，复用大量的RLC PDU并添加一个MAC头以形成传输块。
（MAC头中存在一个子头包含该RLC PDU起源于那个逻辑信道以及以字节为单位的PDU长度，还存在一个标志，以表明这是否为最后一个子头）传输块的大小取决于链路自适应机制所选择的瞬时速率。
最后物理层会为传输块添加CRC以检测错误，会执行编码和调制，并传输所产生的信号。
RLC分割与级联RLC SDU RLC SDU RLC SDU RLC SDURLC PDURLC的主要功能之一为分割与级联。
如上图所示，根据调度决策，从RLC SDU的缓冲区中选取一定量的数据用于传输，并对SDU进行分割与级联以创建RLC PDU。
因此，对LTE来说，RLC PDU的动态变化的。
第三章LTE系统原理
LTE 物理层架构
下行链路物理信号处理流程
3.调制(Modulation Mapping) 基站对经过加扰后的数据流进行 QPSK, 16QAM 或 64QAM 的数字调制， 将TB的信号数据流根据当前调制方式映射到相应的星座图上形成复数 据符号(Symbol)
LTE 物理层架构
下行链路处理流程
LTE 物理层架构
下行物理信道处理流程
LTE 物理层架构
下行链路物理信号处理流程
1. 对每个传输块进行 CRC 校验,信道编码,速率匹配处理。 2.加扰(scrambling)
位同步：
通过扰码使得基站之间的干扰信号随机化(各基站有不同的扰码序列) 以破坏长连0或长连1序列，以便提取时钟保持同步，
RB ( Resource Block) 业务信道的资源单位 • 时域上为1个时隙，含6（扩展CP）
个或7（常规CP）个OFDM符号 • 频域上为12个子载波，每个子载波
15kHz，故共180kHz
频率/子载波（序号k）
l=0 k=0
时间/OFDM符号（序号l）
LTE 物理层架构
物理资源概念
注：实际占有的带宽、资源块少，这是由于用来做保护了，两侧留了一些保护
LTE接口协议
LTE 物理层架构
信道带宽不同配置：E-UTRA的物理层将支持多种不同的系统带宽,包括 1.4MHz，3MHz，5MHz，10MHz，15MHz和20MHz
支持多种频段，从700MHz到2.6GHz（协议还在更新中，部分频段的支持情 况可能会有所变动）
多址方案一般是无线通信系统的核心技术。LTE的多址方案在下行方向上采用 基于循环前缀(CP)的正交频分复用OFDM；在上行方向上采用基于循环前缀 的单载波频分多址SC-FDMA，优点是能够控制发送信号峰均比，降低对移动 台射频单元的要求，且省电。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
LTE基本原理技术支持中心目录一、LTE发展历程二、网络架构及接口、协议栈LTE概述无线网络演进Release 10 LTE-Advanced 是我们通常提到的4GRel-8 Rel-9 Rel-10 Rel-11 Rel-12• LTE/SAE初始版本•支持LTE HomeeNodeB, LCS(位置服务), MBMS(多播组播)•对SON(自组网),跨制式互操作等增强• LTE-Advanced 初始版本✓载波聚合✓高阶MIMO✓协同多点CoMP✓异构网HetNet✓Relay•对载波聚合(CA)进一步增强•增强的HetNet峰值: >100Mbps 频谱效率:1.7bps/Hz 峰值: >1Gbps频谱效率:3.7bps/Hz•LTE-Hi•3D Beamforming•MTC (Machine TypeCommunication)峰值: >10Gbps频谱效率:10bps/HzLTE的设计目标⏹三高●高峰值速率：下行峰值100/150 Mbps，上行峰值50Mbps●高频谱效率：频谱效率是3G的3～5倍●高移动性：支持350km/h（在某些频段甚至支持500km/h）⏹两低●低时延：控制面IDLE->ACTIVE：<100ms,用户面传输：<10ms●低成本：SON（自组织网络），支持多频段灵活配置⏹一平●以分组域业务为主要目标，系统在整体构架上基于分组交换的扁平化构架（取消CS域）LTE的业务提升业务类型GPRS/EDGE UMTS LTESMS ★★★MMS ★★★Web 浏览★★★Email ★★★高速web浏览★★视频电话★★普通网络游戏★★企业VPN ★★高清视频点播★基于MBMS的移动视频广告★Mobile Web2.0 ★高端网络游戏★目录一、LTE发展历程二、网络架构及接口、协议栈SGSN2GTDLTEHSSBTSBSC/PCU NodeBRNCeNodeBS1-US6aGxGbIuS1-MMES11SGiMMEPCRFS9Internet PS Service Serving GWPDN GWS5/8SAE GWS6dS10BOSSCGS4S3AFRxUEE-UTRANEPC EPS负责无线资源管理负责移动性管理功能负责用户面接入功能 提供承载控制、计费、地址分配和非3GPP 接入等功能根据用户特点和业务需求提供数据业务资源管控 提供鉴权和签约等功能 用户设备(UE)接入网 (E-UTRAN)核心网(EPC)整个LTE 系统由3部分组成S5/S8接口在S-GW 和PDN-GW 之间，如果S-GW 和PDN-GW 属于同一个PLMN ，它们之间是S5接口，若不同PLMN 网络是S8接口。
LTE 的网络结构E-UTRAN网络结构EPS（演进型分组系统）：1.接入网LTE（长期演进）+核心网SAE（系统构架演进）；2.接入网E-UTRAN（演进型通用陆地无线接入网）+核心网EPC（演进型分组核心网）。
LTE的网络实体◆整个LTE系统由3部分组成：⏹核心网（EPC, Evolved Packet Core ）⏹接入网（eNodeB）⏹用户设备（UE）◆EPC分为三部分：⏹接入网（也MME (Mobility Management Entity, 负责信令处理部分）⏹S-GW （Serving Gateway , 负责本地网络用户数据处理部分）⏹P-GW（PDN Gateway，负责用户数据包与其他网络的处理）给 UE分配IP地址。
◆接入网（也称E-UTRAN）由eNodeB构成◆网络接口⏹S1接口：eNodeB与EPC ⏹X2接口：eNodeB之间⏹Uu接口：eNodeB与UE NOTE:和UMTS相比，由于NodeB 和RNC 融合为网元eNodeB ,所以LTE少了Iub接口。
X2接口类似于Iur接口，S1接口类似于Iu接口。
E-UTRAN与EPC功能划分EUTRANEPC网络实体功能◆eNB功能：⏹无线资源管理：RRM负责给UE分配/调度上行和下行物理资源，接入控制和移动性控制。
⏹数据压缩：压缩IP头，提高传输效率，数据压缩在PDCP层完成。
⏹数据保护：RRC信令的完整性保护和加密，对用户数据的加密。
⏹路由：eNodeB要把信令传到MME，把用户数据传到S-GW。
⏹数据包分类及QoS策略执行：给上行数据打上标记，这些标记给QoS提供依据。
◆MME功能（EPC中的控制面网元）：⏹NAS信令处理和安全：MME会处理EMM(EPS移动性管理)和ESM(EPS会话管理)相关的信令，包括tracking area更新和EPS承载管理。
MME还处理NAS信令的安全。
⏹S-GW和PDN-GW的选择：MME收到UE的连接请求后，选择合适的S-GW和PDN-GW建立连接。
这种选择可以基于UE的位置和当前网络的负载。
⏹Tracking Area列表管理和寻呼：当UE在LTE Idle状态时，MME知道UE在哪一个Tracking Area里面。
MME可以为UE提供一个Tracking Area列表，当UE在这个列表里面的Tracking Area之间移动时，不需要向MME报告。
MME也负责发起寻呼。
⏹MME间的移动性：如果切换发生在不同的MME之间，服务MME会选择目标MME。
⏹鉴权：MME会参与用户鉴权流程。
网络实体功能◆SGW服务网关功能：–终止由于寻呼原因产生的用户平面数据包；–支持由于UE移动性产生的用户平面切换。
◆PDN网关功能：–逐用户数据包的过滤和检查–用户IP分配LTE网络接口S1-MME eNodeB与MME之间的控制面接口，提供S1-AP信令的可靠传输，基于IP和SCTP协议。
S1-U eNodeB与S-GW之间的用户面接口，提供eNodeB与S-GW之间用户面PDU非保证传输。
基于UDP/IP 和GTP-U协议。
S3 在UE活动状态和空闲状态下，为支持不同的3G接入网络之间的移动性，以及用户和承载信息交换而定义的接口点，基于MME与SGSN之间的Gn接口定义。
S4 核心网和作为3GPP锚点功能的Serving GW之间的接口，为两者提供相关的控制功能和移动性功能支持。
该接口基于定义于SGSN和S-GW之间的Gn接口。
另外，如果没有建立Direct Tunnel，该接口提供用户平面的隧道功能。
S5/S8 负责Serving GW和PDN GW之间的用户平面数据传输和隧道管理功能的接口。
用于支持UE的移动性而进行的Serving GW重定位过程以及连接PDN网络所需要的与non-collocated PDN GW之间的连接功能。
基于GTP协议或者基于PMIPv6协议。
S6a MME和HSS之间用以传输签约和鉴权数据的接口。
S7 基于Gx接口的演进，PCRF和PDN GW之间的接口，传输服务数据流级的PCC信息、接入网络和位置信息。
S11 MME和Serving GW之间的接口S12 有Direct Tunnel建立时，UTRAN和Serving GW之间的接口，用于二者之间的用户数据传输。
该接口基于Iu-u/Gn-u使用SGSN和UTRAN之间或SGSN和GGSN间所定义的GTP-U协议S10 MME之间的接口，用来处理MME重定位和MME之间的信息传输。
●没有RNC ，空中接口的控制平面（RRC ）功能由eNB 进行管理和控制。
●RRC 是处理所有UE 和E-UTRAN 之间的信令，包括UE 和MME 之间的NAS 信令。
●PDCP 是加密控制面信令和用户面数据，对控制面信令做完整性保护，用户面数据IP 头压缩，用户面数据的数据包编号。
●RLC 在UE 和eNodeB 之间提供无线链路的控制,为高层提供数据端到端传输的服务,有三种传输模式,TM 提供无连接的服务如系统消息广播和寻呼, UM 提供无连接但有序的数据传输而且有分段和合并高层数据包的功能,AM 支持ARQ 提供面向连 接的服务。
●物理层：信道编码、速率匹配、物理信道映射、功控、RF 调制解调、时频同步、无线测量、MIMO 处理控制面协议栈SCTP L2 L1IP L2 L1IP SCTP S1-MMEeNodeBMMES1-AP S1-APNAS MAC L1 RLC PDCP UERRC MAC L1RLC PDCP RRC LTE-UuNAS Relay流控制传输协议，传输层协议，适合在IP 上传输信令（有序可靠传输）ERAB 建立更改释放，eNodeB 建立UE 初始上下文建立IP 连接， 告诉MMEue 的能力信息，NAS 信令传输，移动性（切换）MAC 是逻辑信道到传输信道映射，不同RB 的数据 复用到一个TB ，HARQ ，基于QoS 提供无线资源 调度分配。
用户面协议栈●用户面和控制面协议栈均包含PHY,MAC,RLC和PDCP层，控制面向上还包含RRC层和NAS层。
●没有了RNC，空中接口的用户平面（MAC/RLC）功能由eNB进行管理和控制。
● GTP-U隧道用来传输封装好的用户数据，有多个GTP-U隧道，用来区分不同的EPS承载，这些隧道用TEID（隧道端点标识）来标识。
信令流eNBPHYUEPHYMAC RLC MAC MMERLC NASNAS RRCRRC PDCP PDCP APPUDPGTPU IPS1APSCTPSGWIPUDP GTPU IPSCTP S1AP X2AP数据流IP 包头压缩加密分段、ARQ调制天线映射编码PDCPRLCPHYM A C 调度MACHARQMAC 复用Payload 选择优先级处理重传控制调制方案天线资源分配IP 包解头压缩解密合并、ARQ解调天线解映射译码PDCPRLCPHYHARQMAC 解复用MACEPS 承载无线承载逻辑信道传输信道物理信道eNodeB UE子层运行方式协议栈及分层。