LTE网络结构及相关概念介绍.pptx
合集下载
相关主题
- 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)。
3
核心网(EPC)主要逻辑网络实体
MME：是一个信令实体，主要负责移动性管理、承载管理、用户的鉴 权认证、SGW和PGW的选择等功能
S-GW：主要负责用户面处理，负责数据包的路由和转发等功能，支持 3GPP不同接入技术的切换，发生切换时作为用户面的锚点； (1UE1SGW)
PDN-GW：EPS锚点，即是3GPP与non-3GPP网络间的用户面数据链 路的锚点，负责管理数据路由，管理接入间的移动，还负责DHCP、策略 执行、计费等功能
BCH：传输关键信息，采用固定调度和传输方式进行广播，每40ms刷新 一次。该信道所广播的信息称为MIB(主信息块)，包括以下关键参数(①下 行系统带宽②天线数③参考信号发射功率)
DL-SCH：传输其它一些关键度略低的信息，广播周期较灵活。该信道所 广播的信息包含在调度单元(SU)结构中，SU由一个或多个系统信息块 (SIB)组成，第一个SU称为SU-1(每80ms广播一次)，SU-1包括以下关键 参数(①当前小区识别码②跟踪区域码③小区所属网络识别码④小区禁用 状态⑤其它)。
9
概念介绍(2)：承载服务的架构
➢承载服务：主要是给提供控制信令、用户平面传输和QoS管理等 各个方面的功能 ➢提供功能如下：①IP端到端业务流的QoS聚合②IP头压缩③UE加 密④对高优先级的分组进行优先处理⑤向UE提供可接受的QoS信息
10
概念介绍(3)：EPS承载
➢EPS承载：是汇聚UE与PDN-GW间的一个或多个业务数据流 (Service Data Flow，SDF)的逻辑聚合，包括s5、s1、无线承载 ➢EPS默认承载： UE连接分组数据网络时建立的。默认承载可简单地 理解为一种提供尽力而为IP连接的承载。 ➢EPS专用承载：对某些特定业务所使用的SAE承载
5
2G-GPRS中的终端状态
6
3G-UMTS中的终端状态
7
EPS中的终端状态：DETACHED、IDLE、ACTIVE
LTE-DETACHED：UE开机但没有向网络注册，可能因为没注册或无 适合可用的网络下注册失败 LTE-IDLE：UE已注册到网络，但未激活，处于低功耗模式下。分组核 心域已经了解到UE的位置，如有服务建立，UE能在非常短时间内切换 到ACTIVE模式，继续先前激活的数据会话。 LTE-ACTIVE：UE和网络实际交换数据和信令的惟一一个激活状态
15
网络接入过程(3)：初始接入
为了注册到网络，UE需经过初始接入过程。该过程利用随机接入 技术，使UE能与网络建立一个RRC连接。 E-UTRAN定义两类取随机接入远程：①基于竞争的随机接入②基 于非竞争的随机接入
16
网络接入过程(4)：附着Attach
➢概念：UE进行实际业务前的在网络中注册过程，是一个必要的 过程，用户只有在附着成功后才可以接收来自网络的服务。急紧 呼叫则不需要附着过程，急紧呼叫在实际应用中不被认为是一种 服务。
13
系统信息广播的消息流
14
网络接入过程(2)：小区选择
小区选择：UE选合适的小区进行驻留以便执行网络注册
选择参考标准考虑以下4类信息：
1. 运营商。
2. 技术。
3. 无线标准。
4. 小区状态。运营商可以灵活改变一个小区的状态，来允许或禁止用户 选择或重新选择一些小区。正常情况下，对于处于服务中的小区，小 区状态被设置为“非禁用”和“非预留”。而“禁用”状态指UE在紧 急情况下也不能选择该小区。“为运营商预留”状态意味着该小区为 运营商保留，只有专门类型的用户(运营商)才可以对小区进行选择
17
18
19
网络接入过程(4)：去附着Detach
➢当UE不需要或不能够继续附着在EPS网络时，将发起去附着 ➢两种类型： ①显式，网络或UE明确地请求去附着，并互相用信令通知对方， 如：用户关机、运营商将用户从网络中移除 ②隐式，当UE与网络失去通信一段时间后，每一方都隐式认为不 在处于激活状态，其目的是在UE从覆盖网络中消失或无法执行显 式注销，避免网络为用户保持上下文和资源。网络侧发起的去附 着可由MME发起(指UE与网络长时间没有交互)或HSS发起(用户复 签约信息、计费信息等方面的原因)。
8
2G、3G和LTE网络终端状态的联系与区别
2G-GPRS的IDLE、READY、STANDBY，与LTE-DETACHED、 IDLE、ACTIVE的功能相同，状态之间的迁移也相似。 惟一区别：LTE仅有一种状态机—惟一使用分组核心网络域中来 支持所有的业务。2G/3G系统的MM层实际支持两种状态机，分别 用于CS和PS域。 3G-UMTS的状态机制，在UE使用共享信道时，可以使用为用户 优化资源管理，但结构复杂，设计、实现和运营增加了复杂度。
HSS(归属用户服务器)：核心网主要数据库，包括用户相关信息
HLR(归属位置寄存器) ：是HSS的一部分
PCRF(策略和计费规则功能) ：业务流检测、策略实施、基于流付费的 功能实体
4Байду номын сангаас
概念介绍(1)：终端状态
➢电路交换：两种真正有用的状态(“连接”和“非连接”) ➢分组交换：增加了中间状态，在会话建立但是在一段时间没有激活的 阶段，中间状态将允许网络以更有效的方式管理资源。电路交换则不能 提供，因为电路交换中“连接”就意味着具有以一定的速率和时延来保 证服务质量的能力 ➢为实现上述目的，标准中引入两个终端状态机
11
Contents
一、LTE网络结构及相关概念介绍 二、UE to Net：系统广播小区选择 初始接入附着(去附着)服务请求(通 信会话) 三、UE位置管理
12
网络接入过程(1)：信息广播
广播作用：使UE了解当前存在哪些网络、哪些可用技术、运营商、信道 和参数连接网络等信息
E-UTRAN广播信道类型：广播信道BCH、下行链路共享信道DL-SCH
Contents
一、LTE网络结构及相关概念介绍 二、UE to Net：系统广播小区选择 初始接入附着(去附着)服务请求(通 信会话) 三、UE位置管理
1
总体网络结构
2
接入网(E-UTRAN)：仅由eNode B构成
eNB功能：传送用户数据和相应的用户平面控制帧，无线接入承 载控制、操作维护等功能
➢附着过程始终由UE发起， ①UE开机时触发②当UE完全离开网 络覆盖一段时间，则需重新附着
➢附着过程，将完成的工作：①用户与网络相互鉴权，UE与MME 建立MM上下文②MME为UE建立默认承载③UE获得网络侧分配 的IP地址④用户位置登记⑤临时身份标识(S-TMSI)的分配(避免在 网络上传输IMSI，防止攻击者跟踪用户的位置及活动状况)
核心网(EPC)主要逻辑网络实体
MME：是一个信令实体，主要负责移动性管理、承载管理、用户的鉴 权认证、SGW和PGW的选择等功能
S-GW：主要负责用户面处理，负责数据包的路由和转发等功能，支持 3GPP不同接入技术的切换，发生切换时作为用户面的锚点； (1UE1SGW)
PDN-GW：EPS锚点，即是3GPP与non-3GPP网络间的用户面数据链 路的锚点，负责管理数据路由，管理接入间的移动，还负责DHCP、策略 执行、计费等功能
BCH：传输关键信息，采用固定调度和传输方式进行广播，每40ms刷新 一次。该信道所广播的信息称为MIB(主信息块)，包括以下关键参数(①下 行系统带宽②天线数③参考信号发射功率)
DL-SCH：传输其它一些关键度略低的信息，广播周期较灵活。该信道所 广播的信息包含在调度单元(SU)结构中，SU由一个或多个系统信息块 (SIB)组成，第一个SU称为SU-1(每80ms广播一次)，SU-1包括以下关键 参数(①当前小区识别码②跟踪区域码③小区所属网络识别码④小区禁用 状态⑤其它)。
9
概念介绍(2)：承载服务的架构
➢承载服务：主要是给提供控制信令、用户平面传输和QoS管理等 各个方面的功能 ➢提供功能如下：①IP端到端业务流的QoS聚合②IP头压缩③UE加 密④对高优先级的分组进行优先处理⑤向UE提供可接受的QoS信息
10
概念介绍(3)：EPS承载
➢EPS承载：是汇聚UE与PDN-GW间的一个或多个业务数据流 (Service Data Flow，SDF)的逻辑聚合，包括s5、s1、无线承载 ➢EPS默认承载： UE连接分组数据网络时建立的。默认承载可简单地 理解为一种提供尽力而为IP连接的承载。 ➢EPS专用承载：对某些特定业务所使用的SAE承载
5
2G-GPRS中的终端状态
6
3G-UMTS中的终端状态
7
EPS中的终端状态：DETACHED、IDLE、ACTIVE
LTE-DETACHED：UE开机但没有向网络注册，可能因为没注册或无 适合可用的网络下注册失败 LTE-IDLE：UE已注册到网络，但未激活，处于低功耗模式下。分组核 心域已经了解到UE的位置，如有服务建立，UE能在非常短时间内切换 到ACTIVE模式，继续先前激活的数据会话。 LTE-ACTIVE：UE和网络实际交换数据和信令的惟一一个激活状态
15
网络接入过程(3)：初始接入
为了注册到网络，UE需经过初始接入过程。该过程利用随机接入 技术，使UE能与网络建立一个RRC连接。 E-UTRAN定义两类取随机接入远程：①基于竞争的随机接入②基 于非竞争的随机接入
16
网络接入过程(4)：附着Attach
➢概念：UE进行实际业务前的在网络中注册过程，是一个必要的 过程，用户只有在附着成功后才可以接收来自网络的服务。急紧 呼叫则不需要附着过程，急紧呼叫在实际应用中不被认为是一种 服务。
13
系统信息广播的消息流
14
网络接入过程(2)：小区选择
小区选择：UE选合适的小区进行驻留以便执行网络注册
选择参考标准考虑以下4类信息：
1. 运营商。
2. 技术。
3. 无线标准。
4. 小区状态。运营商可以灵活改变一个小区的状态，来允许或禁止用户 选择或重新选择一些小区。正常情况下，对于处于服务中的小区，小 区状态被设置为“非禁用”和“非预留”。而“禁用”状态指UE在紧 急情况下也不能选择该小区。“为运营商预留”状态意味着该小区为 运营商保留，只有专门类型的用户(运营商)才可以对小区进行选择
17
18
19
网络接入过程(4)：去附着Detach
➢当UE不需要或不能够继续附着在EPS网络时，将发起去附着 ➢两种类型： ①显式，网络或UE明确地请求去附着，并互相用信令通知对方， 如：用户关机、运营商将用户从网络中移除 ②隐式，当UE与网络失去通信一段时间后，每一方都隐式认为不 在处于激活状态，其目的是在UE从覆盖网络中消失或无法执行显 式注销，避免网络为用户保持上下文和资源。网络侧发起的去附 着可由MME发起(指UE与网络长时间没有交互)或HSS发起(用户复 签约信息、计费信息等方面的原因)。
8
2G、3G和LTE网络终端状态的联系与区别
2G-GPRS的IDLE、READY、STANDBY，与LTE-DETACHED、 IDLE、ACTIVE的功能相同，状态之间的迁移也相似。 惟一区别：LTE仅有一种状态机—惟一使用分组核心网络域中来 支持所有的业务。2G/3G系统的MM层实际支持两种状态机，分别 用于CS和PS域。 3G-UMTS的状态机制，在UE使用共享信道时，可以使用为用户 优化资源管理，但结构复杂，设计、实现和运营增加了复杂度。
HSS(归属用户服务器)：核心网主要数据库，包括用户相关信息
HLR(归属位置寄存器) ：是HSS的一部分
PCRF(策略和计费规则功能) ：业务流检测、策略实施、基于流付费的 功能实体
4Байду номын сангаас
概念介绍(1)：终端状态
➢电路交换：两种真正有用的状态(“连接”和“非连接”) ➢分组交换：增加了中间状态，在会话建立但是在一段时间没有激活的 阶段，中间状态将允许网络以更有效的方式管理资源。电路交换则不能 提供，因为电路交换中“连接”就意味着具有以一定的速率和时延来保 证服务质量的能力 ➢为实现上述目的，标准中引入两个终端状态机
11
Contents
一、LTE网络结构及相关概念介绍 二、UE to Net：系统广播小区选择 初始接入附着(去附着)服务请求(通 信会话) 三、UE位置管理
12
网络接入过程(1)：信息广播
广播作用：使UE了解当前存在哪些网络、哪些可用技术、运营商、信道 和参数连接网络等信息
E-UTRAN广播信道类型：广播信道BCH、下行链路共享信道DL-SCH
Contents
一、LTE网络结构及相关概念介绍 二、UE to Net：系统广播小区选择 初始接入附着(去附着)服务请求(通 信会话) 三、UE位置管理
1
总体网络结构
2
接入网(E-UTRAN)：仅由eNode B构成
eNB功能：传送用户数据和相应的用户平面控制帧，无线接入承 载控制、操作维护等功能
➢附着过程始终由UE发起， ①UE开机时触发②当UE完全离开网 络覆盖一段时间，则需重新附着
➢附着过程，将完成的工作：①用户与网络相互鉴权，UE与MME 建立MM上下文②MME为UE建立默认承载③UE获得网络侧分配 的IP地址④用户位置登记⑤临时身份标识(S-TMSI)的分配(避免在 网络上传输IMSI，防止攻击者跟踪用户的位置及活动状况)