LTE基本原理

PSTN
ISDN
MGW
MGW
HLR
SGSN
GGSN
Internet Intranet
3GPP R99
从2G平滑演进 CN:CS域和PS域 引入UTRAN Iu接口采用ATM承载
GSM→CS GPRS→PS
3GPP R4
PS域无变化 CS引入软交换
CS：Softswitch PS
话音采用TDM/ATM/IP方式承载
Identity) IP 地址- 可以是IPV4或者IPV6的地址
GUMMEI
MMEI
GUTI：
MCC
3 bit
MNC
3 bit
MME Group ID MME Code M-TMSI
16 bit
8 bit
32 bit
S-TMSI
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CS：Softswitch
UTRAN引入IP承载：全网IP化
PS
IMS
接入网提出HSDPA/HSUPA/HSPA+
BTS
BSC
MMSSCC sSeerrvveerr
UE
GSM BSS
MGW
NodeB
RNC
UE
UTRAN
SGSN
GGSN
GGMMSSCC Sseerrvveerr
MGW
IMS HSS
系统应能为低移动速度终端提供最优服务, 同时也应支持高移动速度终端
能为速度>350km/h的用户提供100kbps的接入服务
应支持系统间切换
支持与现有的3GPP系统和非3GPP规范系统的协同工作
VoIP能力
取消电路交换(CS)域,CS域业务在包交换(PS)域实现, 有效的 支持多种业务类型, 特别是分组域业务(如VoIP等)
CSCF
PSTN ISDN
AS
eNodeB
UE
E-UTRAN
MME
PGW
SGW
EPC
Internet Intranet
3GPP R8
无线侧演进到E-UTBiblioteka BaiduAN PS域演进到EPC，控制面与用户面
分离为MME和SGW
E-UTREN EPC IMS
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降低网络架构演进成本
BSC/RNC消失
降低资本支出(CAPEX)和 运营支出(OPEX)的成本
SON等
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的，“确保在未来10年内领先”。
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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，并能大大减少用户 数据和控制信令的时延。
X2
MME / S-GW
MME / S-GW
S1
S1
S1
S1
X2
eNB
eNB
X2
eNB
EPC
EPS EE-U-TURTARN AN
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LTE-A
1Gbps
R97 R99
R5
R6
R7
R8/R9
R10
cdma2000 1x 153.6kbps
3GPP 3GPP2
EV-DO Rel. 0 DL: 2.4Mbps UL:153.6kbps
DO Rel. A DL: 3.1Mbps UL: 1.8Mbps
DO Rev B DL：46.5Mbps
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UE 标识
IMSI 国际移动终端标识(International Mobile Subscriber Identity) IMEI 国际移动设备标识(International Mobile Equipment Identity) GUTI 全局唯一的临时标识(Globally Unique Temporary Identity) S-TMSI 临时移动用户标识(Serving - Temporary Mobile Subscriber
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3GPP网络架构的演进(1/2)
BTS
BSC
UE
GSM BSS
MSC/VLR
GMSC
NodeB
RNC
UE
UTRAN
HLR
SGSN
GGSN
PSTN ISDN
Internet Intranet
BTS
BSC
UE
GSM BSS
NodeB
RNC
UE
UTRAN
语音 信令
数据
MSC server
GMSC server
更高的频谱效率
DL: 5(bit/s)/Hz, 3~4 倍于 R6HSDPA； UL: 2.5(bit/s)/Hz, 2~3倍于R6HSDPA
更高的峰值速率(20MHz带宽）：下行 100Mbps，上行50Mbps
下行100Mbps，上行50Mbps
控 小制于面10时ms延小于100ms，用户面时延(单向)控制面< 100ms；用户面 < 5ms
3GPP R10/R11 LTE-A 终端 ( 最大40MHz):
2017~2020
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3GPP 时间
LTE设计目标
ITU 对4G的要求
3GPP技术实现
带宽灵活配置：支持1.25MHz-20MHz带宽 支持1.4MHz, 3MHz, 5MHz, 10Mhz, 15Mhz, 20MHz
接入网：扁平化，IP化，去掉RNC的物理实体，功能实体分解到基站和核心网元
大部分功能放在了eNodeB，以减少时延和增强调度能力
少部分功能放在了核心网，加强移动性管理
核心网：用户面和控制面分离
原有SGSN实体分解为MME(控制面实体)和Gateway（用户面实体）
GERAN
UTRAN
SGSN
信令可采用IP承载
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3GPP网络架构的演进(2/2)
语音 信令
数据
BTS
BSC
UE
GSM BSS
MSC SeMrvSeC
srerver
MGW
GMSC GSMeSrCve servrer
LTE基本原理
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目录
1. 移动网络演进及3GPP 版本演进 2. LTE网络架构 3. LTE无线接口概述 4. LTE主要业务流程概述 5. GSM/UMTS/LTE对比
狭义来讲： LTE=E-UTRAN, SAE = EPC
为什么需要LTE（仅从技术角度看）？
顺应宽带移动数据业务的发展需要
移动通信数据化，宽带化，IP化 高吞吐率 = 高频谱效率 + 大带宽 低时延 = 扁平化的网络架构
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3GPP LTE到LTE-A/B/C技术标准演进
性能
LTE
Fundamental
LTE-A
(4G certif., 1Gpbs DL Peak .)
LTE-B
(Capacity Boosting)
LTE-C
(Optimized diverse service support)
OFDMA, MIMO Small Cell
HSS
S1-MME
S3 MME
“LTE-Uu”
UE
EUTRAN
S11 S10
S1-U
S6a
S4
Serving SAE
Gateway
PCRF
S7
Rx+
S5
PDN
SGi
SAE
Operator’s IP Services (e.g. IMS, PSS etc.)
Gateway
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MGW
PSTN ISDN
UE NodeB
RNC
UTRAN
HSDPA/R5
HSUPA/R6
HSPA+/R7NodeB
RNC
UE
UTRAN
HSS
IMS
AS
CSCF
SGSN
GGSN
Internet Intranet
IMS AS
CSCF
HSS
SGSN
GGSN
3GPP R5/R6/R7
在PS上叠加IP多媒体子系统IMS
UL: 27Mbps
EPS
GERAN /UTRAN
CS CN PS CN
E-UTRAN
EPC
所有移动技术都朝着满足
“LTE”
“SAE”
未来业务需求的方向发展，并且逐渐趋于一致！
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LTE/LTE-A 终端类型定义
3GPP R8/R9/R10 LTE 终端 (最大20MHz): • Cat 1, 2, 3, 4 (MIMO DL2x2，UL1T2R) • Cat5 (MIMO DL4x4, UL1T4R)
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什么是LTE，为什么需要LTE
什么是LTE？
长期演进LTE (Long Term Evolution) 是3GPP主导的无线通信技术的演进
LTE与SAE是3GPP当年的两大演进计 划，LTE负责无线空口技术演进， SAE (System Architecture Evolution)负 责整个网络架构的演进
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LTE的接入网架构
LTE的主要网元 E-UTRAN(接入网)：eNodeB组成 EPC(核心网)：MME，SGW，PGW
LTE的网络接口 X2接口：eNodeB之间的接口，支持数据和信令的直接传输 S1接口：连接eNodeB与核心网EPC的接口 S1-MME是eNodeB连接MME的控制面接口 S1-U是eNodeB连接SGW 的用户面接口
E-UTRAN: Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network，LTE的接入网 EPC： Evolved Package Core，LTE的核心网 EPS： Evolved Packet System，演进的分组系统 EPS = E-UTRAN + EPC
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百川归海——无线技术向LTE演进
TD-SCDMA 384Kbps
GSM
GPRS
WCDMA 384Kbps
TD-HSDPA DL:2.8Mbps
TD-HSUPA UL:2.2Mbps
同构网络 HomoNet
载波聚合(CA), CoMP,
增强MIMO, eICIC
异构网络
HetNet
10xSmall Cell Per Macro,
MSA, 256QAM
50xSmall Cell Per Macro
融合网络 FusionNet
2005~2007 2008~2012 2013~2016
TD-HSPA+ DL:>25.2Mbps UL:>19.2Mbps
EDGE
HSDPA DL:14.4Mbps
HSPA DL:14.4Mbps UL:5.8Mbps
HSPA+ DL>42M UL>11M
LTE TDD DL:100Mbps UL:50Mbps
LTE FDD DL:100Mbps UL:50Mbps
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目录
2. LTE网络架构
2.1 LTE的网络架构 2.2 LTE的网元功能 2.3 LTE的协议栈介绍
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系统架构演进
系统架构演进SAE（System Architecture Evolution），是为了实现LTE提出 的目标而从整个系统架构上考虑的演进，主要包括：
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目录
1. 移动网络演进及3GPP 版本演进 2. LTE网络架构 3. LTE无线接口概述 4. LTE主要业务流程概述 5. GSM/UMTS/LTE对比
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