【流程管理】4G(TD-LTE)核心网关键技术及流程
4G全网通信技术-任务1 规划无线及核心网
1.2 知识准备
2．第二代移动通信系统 由于模拟移动通信系统本身的缺陷，如频谱效率低、网络容量有限、
业务种类单一、保密性差等，已使得其无法满足人们的需求。 20 世纪 90 年代初期开发了基于数字技术的移动通信系统——数字蜂窝移动通信 系统，即第二代移动通信系统（2G）。第二代移动通信系统主要采用时 分多址（Time Division Multiple Access，TDMA）或窄带码分多址 （Code Division Multiple Access，CDMA）技术。最具代表性的是全球 移动通信系统（Global System of Mobile communication，GSM）和 CDMA系统，这两大系统在目前世界移动通信市场占据着主要的份额。GSM 是由欧洲提出的二代移动通信标准，其特征包括： （1）有效利用频谱：数字方式比模拟方式能更有效地利用有限的频谱资 源。随着更好的语音信号压缩算法的推出，每个信道所需的传输带宽越 来越窄； （2）高保密性：模拟系统使用调频技术，很难进行加密，而数字调制是 在信息本身编码后再进行调制，故容易引入数字加密技术； （3）可灵活地进行信息变换及存储。
通信的移动电话标准，制定于上世纪 80 年代，主要采用的是模拟技术 和频分多址(Frequency Division Multiple Access，FDMA)技术。以美 国的高级移动电话系统（Advanced Mobile Phone System，AMPS），英 国的全接入移动通信系统（Total Access Communications System， TACS）以及日本的JTAGS为代表。各标准彼此不能兼容，无法互通，不能 支持移动通信的长途漫游，只是一种区域性的移动通信系统。第一代移 动通信系统的主要特点是： （1）模拟话音直接调频； （2）多信道共用和FDMA接入方式； （3）频率复用的蜂窝小区组网方式和越区切换； （4）无线信道的随机变参特征使无线电波受衰落的影响； （5）环境噪声和多类电磁干扰的影响； （6）无法与固定电信网络迅速向数字化推进相适应，数据业务很难开展。
TD LTE原理及关键技术
优化方法：优化网络架构、传输技术、网络负载等
抖动：TD LTE的抖动性能主要取决于网络负载和传输技术
频谱效率：TD LTE的频谱效率较高能够有效利用频谱资源
能源效率：TD LTE的能源效率较高能够降低能耗减少碳排放
网络覆盖：TD LTE的网络覆盖范围较广能够提供更好的网络服务
调制方式：OFDM、SC-FDM、MIMO等
编码方式：Turbo码、LDPC码等
多址接入方式：OFDM、SC-FDM等
网络拓扑结构：星型、环型、网状等
EUTRN是TD LTE网络的核心部分负责无线接入和移动性管理
EUTRN由eNodeB（基站）和UE（用户设备）组成
eNodeB负责无线资源的分配和管理UE负责无线接入和移动性管理
添加项标题
5G技术的未来：将成为未来通信技术的主流推动各行各业的数字化转型和智能化升级
添加项标题
6G应用场景：智能城市、自动驾驶、远程医疗等
6G技术：下一代移动通信技术预计在2030年左右商用
潜在技术：太赫兹通信、人工智能、量子通信等
6G挑战：频谱资源、能耗、网络安全等
汇报人：
测试方法：可以通过模拟测试、实际测试等方式来评估TD LTE的峰值速率和平均吞吐量
TD LTE覆盖范围：TD LTE的覆盖范围取决于基站的密度和功率以及无线环境的影响。
小区边缘速率：TD LTE的小区边缘速率是指在小区边缘的用户能够达到的最大速率它受到无线环境的影响以及基站的调度策略和功率控制等因素的影响。
物联网：支持低功耗、低速率的物联网设备如智能家居和智能农业
公共安全：支持公共安全通信如应急响应和灾难救援
工业自动化：支持工业自动化和控制如智能制造和智能物流
4G（TD-LTE）技术简介
4G（TD-LTE）技术简介4G(TD-LTE)技术简介一、 TD-LTE的基本概念LTE(Long T erm Evolution,长期演进)项目是3G的演进，始于2004年3GPP的多伦多会议。
LTE技术改进并增强了3G的空中接入技术，采用OFDM和MIMO作为其无线网络演进的唯一标准。
在20MHz 频谱带宽下能够提供下行326Mbit/s 与上行86Mbit/s 的峰值速率。
改善了小区边缘用户的性能，提高小区容量和降低系统延迟。
包括FDD-LTE（通常简称LTE）和TD-LTE两种技术标准。
TD-LTE即TD-SCDMA Long T erm Evolution，是指TD-SCDMA 的长期演进，是有我国主导的LTE技术。
TD-LTE是TDD版本的LTE 的技术，FDDLTE的技术是FDD版本的LTE技术。
TDD和FDD的差别就是TD采用的是不对称频率是用时间进行双工的，而FDD是采用一对频率来进行双工。
我国主导的TD-LTE与欧美大力推动的移动宽带技术达到同等水平，成为国内外广泛支持的全球主流技术。
TD-LTE正面临实现我国自主创新技术在全球部署和应用的重大历史机遇，带动我国自主创新战略取得突破性进展。
二、TD-LTE的技术特征与3G 相比，TD-LTE具有如下关键技术特征：通信速率有了提高，下行峰值速率为100Mbps，上行为50Mbps。
提高了频谱效率，下行链路5(bit/s)/Hz，上行链路2.5(bit/s)/Hz。
简单的网络架构和软件架构，以信道共用为基础，以分组域业务为主要目标，系统在整体架构上将基于分组交换。
QoS保证，通过系统设计和严格的QoS 机制，保证实时业务(如VoIP)的服务质量。
系统部署灵活，能够支持1.4～20MHz 间的多种系统带宽，不必要分组残片过滤技术可支持“paired”和“unpaired”的频谱分配，保证了将来在系统部署上的灵活性。
非常低的线网络时延。
TD-LTE基本原理、网络架构及关键技术
802.16 e
2.5G
2.75G
3G
3.5G
多种标准共存、汇聚集中
多个频段共存 移动网络宽带化、IP化趋势
EV-DO Rev. B
3.75G
802.16 m
3.9G
4G
TD-LTE基本原理、网络架构及关键技术
LTE的目标
更好的覆盖
峰值速率 DL:
100Mbps UL: 50Mbps
更高的频 谱效率
M7 reporting IODT Complete
M8 Tests defined
reporting
M9 IOT Complete
Friendly Customer Trials
Current projections for FCT
M10 Tests defined
M11 Setup
M12a Radio
TD-LTE基本原理、网络架构及关键技术
TD-LTE 基本原理、网络架构及关键技术
课程内容
TD-LTE基本原理、网络架构及关键技术
TD-LTE概述 TD-LTE网络架构 TD-LTE协议栈 TD-LTE关键技术 TD-LTE与LTE FDD的区别
TD-LTE基本原理、网络架构及关键技术
TD-LTE概述
TD-LTE基本原理、网络架构及关键技术
NGMN工作组介绍
对技术进行早期验证 向LSTI提测试需求
从运营的角度，提出各 种需求并与制造商讨论 可行性
驱动标准
Trial
（试验）
Spectrum
( 频谱）
TWG
(技术 组）
NGMN
Ecosystem
（生态系统）
IPR
TD-LTE网络架构和关键技术简介_李青春(市场部培训)
强大。
网络拓扑节点
eNodeB功能：
易讯教育
eNodeB具有现有3GPP R5/R6/R7的Node B功能和大部分的RNC功能，包括物理
层功能（HARQ等），MAC，RRC，调度，无线接入控制，移动性管理等等。承担了
2/3中BTS的基本功能和BSC的部分功能。
具体来讲，包括： • 无线资源管理功能： 无线承载控制 无线准入控制 连接移动性控制 UE上下行动态资源分配 • IP数据包头压缩和用户数据流加密 • UE连接期间选择MME • 寻呼消息的调度和传输 • 广播信息的调度和传输 • 移动和调度的测量，并进行测量量 报告的配置
BSC
网络拓扑节点
易讯教育
MME
• • • • • • 移动性管理 会话管理 用户鉴权和密钥管理 NAS层信令的加密和 完整性保护 TA LIST管理 P-GW/S-GW选择 • • •
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 • • • • •
TD-LTE网络采用哪些关键技术？
TD-LTE这些关键技术给网络带来哪些增益？ 未来网络还将采用哪些技术？ 头脑风暴：“未来网络结构”会演变成什么样子？
目 录
易讯教育
核心网演进背景
TD-LTE网络拓扑
2-3G/LTE接入网对比
OFDM MIMO
HARQ\AMC\高阶调制\快速调度
易讯教育
基本能力要求
支持IP业务 IP会话控制，适应电信业务要求 服务质量，优于现有GSM和UMTS所 提供的QoS，不低于已有的服务质量
多重接入和无缝移动性 能与传统网络、 internet、PSTN、非 3GPP等接入
流程管理-04TDLTE信令流程 精品
网元间用户面整体协议栈
基本概念
协议栈结构
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
用户面协议内部的关系
基本概念
协议栈结构
层2协议架构（DL）
层2协议架构（UL）
每种SRB可承载信令内容见附录
SRB0：承载RRC消息，映射到CCCH信道
基本概念
无线网系统消息
系统消息获取
UE
基本概念
E-UTRAN
无线网系统消息
MasterInformationBlock SystemInformationBlockType1
SystemInformation
系统消息信令流程
UE通过E-UTRAN广播消息获取AS和NAS系统消息 此过程适用于RRC-IDLE和RRC_CONNECTED状态
Uu口用户面协议栈
UE PDCP RLC MAC PHY
eNB PDCP RLC MAC PHY
LTE用户面
安全方面的功能，用户面 的加密和解密功能由PDCP 子层完成 仅存在一个MAC实体
基本概念
与3G的异同
协议栈结构
3G中PDCP层仅用于承 载PS业务，广播和多播 业务由BMC层协议承载
3G中用户数据的加密和 解密由RLC和MAC层完 成
基本概念
协议栈结构
与3G的异同
3G中控制平面不存在 PDCP协议栈，由RLC层 提供无线信令承载SRB
RLC层依然提供TM/UM /AM三种传输模式
3G中UM/AM传输模式下 的加密由RLC层实现， TM模式 下的加密由 MAC层实现
TD-LTE关键过程信令流程解析
TD-LTE关键过程信令流程解析1.目的该文档通过对TD-LTE信令流程的说明和解析，向读者详细描述了TD-LTE信令流程和信令解码，有助于帮助读者在读懂信令的基础上，更好地分析信令，分析问题。
2. 关键过程信令流程解析E-UTRAN初始附着过程1、流程概述——对于过程进行整体描述附着过程就是UE向网络注册的过程。
注册成功，UE和MME从都会进入EMM注册状态。
网络根据用户UE当前状态和签约的信息为用户提供“一直在线”的IP服务连接。
附着过程结束，在MME里面为UE建立起一个上下文，在UE和PGW间为UE建立起一条默认EPS承载。
UE刚开机时，先进行物理下行同步，搜索测量进行小区选择，选择到一个suitable或者acceptable小区后，驻留并进行附着过程。
附着流程图如下：Attach流程图说明：1)步骤1～5会建立RRC连接，步骤6、9会建立S1连接，完成这些过程即标志着NAS signalling connection建立完成。
2)消息7的说明：UE刚开机第一次attach，使用的IMSI，无Identity过程；后续，如果有有效的GUTI，使用GUTI attach，核心网才会发起Identity过程（为上下行直传消息）。
3)消息10~12的说明：如果消息9带了UE Radio Capability IE，则eNB不会发送UECapabilityEnquiry消息给UE，即没有10~12过程；否则会发送，UE上报无线能力信息后，eNB再发UE Capability Info Indication，给核心网上报UE的无线能力信息。
为了减少空口开销，在IDLE下MME会保存UE Radio Capability信息，在INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST消息会带给eNB，除非UE在执行attach或者"first TAU following GERAN/UTRAN Attach" or "UE radio capability update" TAU过程（也就是这些过程MME不会带UE Radio Capability信息给eNB，并会把本地保存的UE Radio Capability信息删除，eNB会问UE要能力信息，并报给MME。
4G系统网络结构及其关键技术
4G系统网络结构及其关键技术4G移动系统网络结构可分为三层：物理网络层、中间环境层、应用网络层。
物理网络层提供接入和路由选择功能，它们由无线和核心网的结合格式完成。
中间环境层的功能有QoS映射、地址变换和完全性管理等。
物理网络层与中间环境层及其应用环境之间的接口是开放的，它使发展和提供新的应用及服务变得更为容易，提供无缝高数据率的无线服务，并运行于多个频带。
这一服务能自适应多个无线标准及多模终端能力，跨越多个运营者和服务，提供大范围服务。
第四代移动通信系统的关键技术包括信道传输；抗干扰性强的高速接入技术、调制和信息传输技术；高性能、小型化和低成本的自适应阵列智能天线；大容量、低成本的无线接口和光接口；系统管理资源；软件无线电、网络结构协议等。
第四代移动通信系统主要是以正交频分复用（OFDM）为技术核心。
OFDM技术的特点是网络结构高度可扩展，具有良好的抗噪声性能和抗多信道干扰能力，可以提供无线数据技术质量更高（速率高、时延小）的服务和更好的性能价格比，能为4G无线网提供更好的方案。
例如无线区域环路（WLL）、数字音讯广播（DAB）等，预计都采用OFDM技术。
4G移动通信对加速增长的广带无线连接的要求提供技术上的回应，对跨越公众的和专用的、室内和室外的多种无线系统和网络保证提供无缝的服务。
通过对最适合的可用网络提供用户所需求的最佳服务，能应付基于因特网通信所期望的增长，增添新的频段，使频谱资源大扩展，提供不同类型的通信接口，运用路由技术为主的网络架构，以傅利叶变换来发展硬件架构实现第四代网络架构。
移动通信会向数据化，高速化、宽带化、频段更高化方向发展，移动数据、移动IP预计会成为未来移动网的主流业务。
A．W iMAX技术下图说明了终端到终端的网络架构的移动WiMAX。
它包括两个关键实体：接入服务网络（ASN）和连接服务网络（CSN）的。
核心元素ASN的是基地台（BS）和ASN网关（ASNGW）这是连接在IP基础设施。
LTE核心网基本原理及关键技术
TAI/TA list
RAI
位置标识
EPC网元域名标识（FQDN）
SGSN Number、HLR Number
网元标识
新引入码号：GUTI 全球唯一临时标识（Globally Unique Temporary UE Identity），类似RAI+P-TMSI
<GUTI> = <MCC><MNC><MME Group ID><MME Code><M-TMSI>, 2G/3G与LTE进行互操作时，GUTI与RAI+P-TMSI需进行映射 新引入码号：TAI 追踪区标识（Tracking Area Identity），表示用户位置信息，类似2G/3G位置区LAI或路由区RAI
PCRF
的信令接口，基于GTPv2； -S10：进行MME间互操作时，MME通过S10
S9 接口传递承载上下文信息，基于GTPv2
-S5：S-GW和P-GW间接口，包括控制面
Rx （GTPv2）和用户面（GTPv1）
Gx
AF -S8：国际漫游接口，拜访地S-GW接入归属地
P-GW，协议同S5
SGi Internet PS Service
码号分配
需要全网规划的EPC号码涉及TAC及MME GI，原有2G/3G网络中的码号规 划保持不变。
TAC的分配
- TAC：用16进制表示为x1 x2 x3 x4 - 域名为：tac-lb<x3x4>.tac-hb<x1x2>.tac.epc.mnc<MNC>.mcc<MCC> - 为保证省间互通丌冲突，可参照LAC的分配方式统一规划， x1x2的取值各省应丌同，x3x4
4GTD-LTE核心网关键技术及流程
TD-LTE业务特性和业务机制均发生变化
LTE物理层技术的革命以及网络架构的革新给业务特性和业务机制均带来了变化
业务特性变化
LTE使得移动宽带、实时 交互、Push类业务的实 现成为可能
电信业务机制变化
LTE下传统话音、短信、彩信业务 均承载在分组域，与2G/TD机制 发生了变化
电信业务特性变化
LTE语音和可视电话均向高清 化发展，彩信向大容量发展， RCS也成为可能
弱，建议体制一阶段不考虑引入ISR，以避免对2G/3G分组域核心网影响过大
引入网元及功能
• 引入MME、S-GW/P-GW（S-GW和P-GW可物理合设为SAE GW ）、HSS新设备节点及EPC CG、 EPC DNS ，暂不引入S4 SGSN设备
• 支持2G/TD/LTE接入；支持永远在线；暂不引入ISR功能
SGSN
MME
MSC Server
HSS/HLR
EPC CG
SAE GW/GGSN
EPC DNS
CS域核心网
MSC Server
MME/SGSN
2G/TD
TD-LTE
2G/TD
2G/TD
TD-LTE
2G/TD
TD-LTE
2G/TD/LTE核心网融合组网——必要性
MME与SGSN、SAE GW与GGSN、HSS与HLR在网络中的作用及位置基本相 同，各厂家采用相同的硬件平台（新设备及大部分现有设备），具备融合条件
2、扩大规模试验阶段，采用新建EPC融合核心网的形式，实现互通，最大限度减少对现网的影 响；
3、试商用初期和大规模商用时，新建融合设备，或者现网GPRS设备演进升级为核心网全融合 设备，有效保护已有投资。
《4G5G移动通信技术》课件第7章 LTE信令流程
第7章 LTE信令流程
了解LTE系统消息 掌握收发数据流程 掌握附着流程
第7章 LTE信令流程
7.1 LTE系统消息
7.1.1 LTE系统信息概述
为了方便终端的接收，移动通信系统还将同类信息组织在一起，称为一种系统信 息SI（System Information）。系统信息是连接UE和网络的纽带，UE与E-UTRAN之间 通过系统信息的传递，完成无线通信各类业务和物理过程。它表示的是当前小区或 网络的一些特性及用户的一些公共特征，与特定用户无关。通过接受系统的系统信 息，移动用户可以得到当前网络，小区的一些基本特征。
7.4.3 网络发起收发数据的过程（待机）
1．整体过程
7.4.3 网络发起收发数据的过程（待机）
2．寻呼过程
7.4.4 网络发起收发数据的过程（联机）
在联机状态，如果为终端分配的默认承载不足以支持业务的需要，网络侧还需要 发起新建EPS承载。联机状态下网络发起新建承载的过程，分为指配E-RAB和EPS 承载建立完成两个步骤。
第7章 LTE信令流程
7.3 附着流程
附着的过程
7.3.1 小区选择的步骤
附着相关的小区选择过程包含初始小区选择以及普通小区选 择两个环节。
开机后，终端进行初始小区选择，通过全频段扫描，得到可 用PLMN的列表。终端根据可用PLMN的列表，进行普通小区选 择。
7.3.2 随机Βιβλιοθήκη 入过程7.3.3 初始附着的流程
7.6.1 RRC连接释放
RRC连接释放的信令流程
7.6.2 去附着
1．手机关机引起的去附着流程
手机关机的去附着信令流程
7.6.2 去附着
2．非手机关机引起的去附着流程
TDLTE基本业务流程与主要信令概述
入 – 在RRC-CONNECTED状态，UE位置辅助定位需要，网络利用随机接
过 程
入获取时间提前量（TA: Timing Advance）
基于竞争的随机接入过程2-1
• UE随机选择preamble码发起
• Msg1：发送Preamble码
– eNB可以选择64个Preamble码中
1
基于竞争的随机接入（2-1） 的部分或全部用于竞争接入
– RRC连接重建立完成：UE通过UL-DCCH在 SRB1上发送，不携带任何实际信息，只起 UE 到RRC层确认的功能
EUTRAN
• RRC连接重建立拒绝流程
– 第二步中，如果eNB中没有UE的上下文信 息，则拒绝为UE重建RRC连接，则通过 DL_CCCH在SRB0上回复一条RRC连接重建 立拒绝消息
3.1 系统消息-SIB1
SIB1和所有SI消息均传输在BCCH → DL-SCH → PDSCH上 SIB1的传输通过携带SI-RNTI（SI-RNTI每个小区都是相同的）的PDCCH调度完成 除SIB1以外，SIB2-SIB12均由SI (System Information)承载 SIB1中的SchedulingInfoList携带所有SI的调度信息，接收SIB1以后，即可接收其他SI消息
– RRC连接重建：eNB通过DL_CCCH在SRB0上 回复，携带SRB1的完整配置信息，该消息 对应随机接入过程的Msg4
RRCConnectionReestablishmentRequest RRCConnectionReestablishment
RRCConnectionReestablishmentComplete
初始接入和TAU更新
竞
– 无线链路失败后的初始接入，即RRC 连接重建过程
第四代移动通信关键技术
第四代移动通信关键技术在当今信息时代，移动通信技术的发展日新月异，给人们的生活带来了翻天覆地的变化。
其中，第四代移动通信技术（4G）以其高速、高效、高质量的特点，成为了通信领域的重要里程碑。
4G 技术的实现依赖于一系列关键技术的支持，这些技术的协同作用使得我们能够享受到更加流畅的视频通话、快速的文件下载以及丰富多样的移动互联网应用。
一、正交频分复用（OFDM）技术OFDM 技术是 4G 通信中的核心技术之一。
它通过将高速的数据流分解成多个并行的低速子数据流，并将这些子数据流分别调制到不同的正交子载波上进行传输。
这种方式有效地对抗了无线信道中的多径衰落，提高了频谱利用率。
多径衰落是指信号在传输过程中，由于经过多条不同的路径到达接收端，导致信号的幅度和相位发生变化，从而影响通信质量。
而OFDM 技术将宽带信道划分为多个窄带子信道，每个子信道上的信号传输速率较低，使得信号的持续时间相对较长，从而减小了多径时延扩展对系统的影响。
此外，OFDM 技术还具有较强的抗频率选择性衰落能力。
由于不同的子载波在频域上相互正交，它们之间的干扰很小。
即使某些子载波受到频率选择性衰落的影响，也不会对其他子载波上的信号造成太大干扰，从而提高了系统的可靠性。
二、多输入多输出（MIMO）技术MIMO 技术是 4G 通信中的另一个关键技术。
它通过在发送端和接收端使用多个天线，实现了空间分集和空间复用，从而提高了系统的容量和性能。
空间分集是指利用多个天线发送或接收相同的信息，通过不同的路径传输，使得接收端能够获得多个独立衰落的信号副本。
这些副本经过适当的合并处理，可以有效地提高信号的可靠性，降低误码率。
空间复用则是指在不同的天线上同时发送不同的数据流，从而在相同的带宽和时间内传输更多的数据，提高了系统的频谱效率和数据传输速率。
在实际应用中，MIMO 技术可以根据信道条件和系统需求，灵活地选择空间分集或空间复用模式，以达到最佳的通信效果。
TD-LTE基本原理与关键技术
信令流
数据流
目录
TD-LTE导入TD-LTE系统架构介绍TD-LTE基本原理介绍TD-LTE关键技术介绍
TD-LTE基本原理介绍TD-LTE物理资源分配TD-LTE物理信道与信号TD-LTE物理层过程
子目录
LTE使用天线端口来区分空间上的资源。天线端口的定义是从接收机的角度来定义的，即如果接收机需要区分资源在空间上的差别，就需要定义多个天线端口。目前LTE下行定义了六类天线端口：小区专用参考信号天线端口：0；0,1；0,1,2,3MBSFN参考信号天线端口：4PDSCH终端专用参考信号天线端口：5；7；8；7,8,9,10,11,12,13,14ePDCCH解调用参考信号天线端口：107,108,109,110定位用参考信号天线端口：6CSI参考信号天线端口：15；15,16；15,16,17,18；15,16,17,18,19,20,21,22天线端口与实际的物理天线端口没有一一对应的关系
S10x
S10x
3GPPCS Core
Mobility based on MIP
Handover Optimization
扁平化, 多接入, 控制与承载分离，全IP
MME
Serving GW
PDN GW
NAS信令处理NAS信令的安全保护3GPP内不同节点之间的移动性管理空闲移动终端的跟踪和可达TA List管理PDN GW和Serving GW选择MME和SGSN的选择合法监听漫游控制安全认证承载管理
UP: 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 CP： S1控制平面接口位于E-NodeB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
4G介绍及业务
一：4G(TD-LTE)关键技术4G移动系统网络结构可分为三层：物理网络层、中间环境层、应用网络层。
物理网络层提供接入和路由选择功能，它们由无线和核心网的结合格式完成。
中间环境层的功能有QoS映射、地址变换和完全性管理等。
物理网络层与中间环境层及其应用环境之间的接口是开放的，它使发展和提供新的应用及服务变得更为容易，提供无缝高数据率的无线服务，并运行于多个频带。
1OFDM技术OFDM由多载波调制(MCM)发展而来，OFDM技术是多载波传输方案的实现方式之一，它的调制和解调是分别基于快速傅立叶反变换（IFFT）和快速傅立叶变换（FFT）来实现的，是实现复杂度最低、应用最广的一种多载波传输方案。
在传统的频分复用系统中，各载波上的信号频谱是没有重叠的，以便接收端利用传统的滤波器分离和提取不同载波上的信号。
OFDM 系统是将数据符号调制在传输速率相对较低的、相互之间具有正交性的多个并行子载波上进行传输。
它允许子载波频谱部分重叠，接收端利用各子载波间的正交性恢复发送的数据。
因此，OFDM系统具有更高的频谱利用率。
同时，在OFDM符号之间插入循环前缀，可以消除由于多径效应而引起的符号间干扰，能避免在多径信道环境下因保护间隔的插入而影响子载波之间的正交性。
这使得OFDM系统非常适用于多径无线信道环境。
OFDM的优点在于抗多径衰落的能力强，频谱效率高，OFDM将信道划分为若干子信道，而每个子信道内部都可以认为是平坦衰落的，可采用基于IFFT/FFT的OFDM快速实现方法，在频率选择性信道中，OFDM接收机的复杂度比带均衡器的单载波系统简单。
与其它宽带接入技术不同，OFDM可运行在不连续的频带上，这将有利于多用户的分配和分集效果的应用等。
但OFDM技术对频偏和相位噪声比较敏感，而且峰值平均功率比（PAPR）大。
2MIMO技术要达到LTE-A提出的目标数据传输速率，需要通过增加天线数量以提高峰值频谱效率，即多天线技术，包括Beam-forming和空间复用。
流程管理-LTE核心网信令流程 精品
9-HSS向旧的MME或者SGSN发送清除位置消息，其中包含IMSI和取消类型。旧的 MME/SGSN删除MM和承载上下文。回复确认消息。
10-如果旧MME/SGSN中对这个UE保存有激活的上下文，则旧MME/SGSN 就向相关的 SGW和PGW发送删除会话请求。SGW和PGW回复确认消息。
11-HSS向新MME发送更新位置消息，消息中包含IMSI和签约数据。签约数据包含一 个或者多个PDN签约。每个PDN签约上下文包含一个“EPS签约的Qos脚本”以及签 约的APN-AMBR。新的MME确认UE出现在新TA中，如果所有检查都成功，则新MME 为UE构建上下文。
4-如果UE在原MME/SGSN和新MME中都未知，则向UE请求IMSI。
5-如果网络中没有保存UE上下文，强制进行鉴权；否则本步可选。
6-如果UE在附着请求中设置了已加密选项传输标识，则被加密的项（PCO或者 APN）可以从UE获取。
7-如果新的MME中存在激活的承载上下文，则新MME向SGW发送删除会话请 求，在SGW和PGW中删除会话。 8-如果MME发生改变，或MME中没有UE有效的上下文，或MME标示发生改变， 或者UE提供IMSI，或者UE提供的GUTI不能有效指出上下文，则MME发送更新 请求给HSS，消息中包含IMSI、MME标示、ME标示和更新类型。
4G系统网络结构及其关键技术详解
4G系统网络结构及其关键技术4G移动系统网络结构可分为三层：物理网络层、中间环境层、应用网络层。
物理网络层提供接入和路由选择功能，它们由无线和核心网的结合格式完成。
中间环境层的功能有QoS映射、地址变换和完全性管理等。
物理网络层与中间环境层及其应用环境之间的接口是开放的，它使发展和提供新的应用及服务变得更为容易，提供无缝高数据率的无线服务，并运行于多个频带。
这一服务能自适应多个无线标准及多模终端能力，跨越多个运营者和服务，提供大范围服务。
第四代移动通信系统的关键技术包括信道传输；抗干扰性强的高速接入技术、调制和信息传输技术；高性能、小型化和低成本的自适应阵列智能天线；大容量、低成本的无线接口和光接口；系统管理资源；软件无线电、网络结构协议等。
第四代移动通信系统主要是以正交频分复用（OFDM）为技术核心。
OFDM技术的特点是网络结构高度可扩展，具有良好的抗噪声性能和抗多信道干扰能力，可以提供无线数据技术质量更高（速率高、时延小）的服务和更好的性能价格比，能为4G无线网提供更好的方案。
例如无线区域环路（WLL）、数字音讯广播（DAB）等，预计都采用OFDM技术。
4G移动通信对加速增长的广带无线连接的要求提供技术上的回应，对跨越公众的和专用的、室内和室外的多种无线系统和网络保证提供无缝的服务。
通过对最适合的可用网络提供用户所需求的最佳服务，能应付基于因特网通信所期望的增长，增添新的频段，使频谱资源大扩展，提供不同类型的通信接口，运用路由技术为主的网络架构，以傅利叶变换来发展硬件架构实现第四代网络架构。
移动通信会向数据化，高速化、宽带化、频段更高化方向发展，移动数据、移动IP预计会成为未来移动网的主流业务。
A．W iMAX技术下图说明了终端到终端的网络架构的移动WiMAX。
它包括两个关键实体：接入服务网络（ASN）和连接服务网络（CSN）的。
核心元素ASN的是基地台（BS）和ASN网关（ASNGW）这是连接在IP基础设施。
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TD-LTE业务特性和业务机制均发生变化
LTE物理层技术的革命以及网络架构的革新给业务特性和业务机制均带来了变化
业务特性变化
LTE使得移动宽带、实时 交互、Push类业务的实 现成为可能
电信业务机制变化
LTE下传统话音、短信、彩信业务 均承载在分组域，与2G/TD机制 发生了变化
电信业务特性变化
LTE语音和可视电话均向高清 化发展，彩信向大容量发展， RCS也成为可能
CCO, Reselection
Connection establishment/release
5.UTRA_Idle
3G状态
Reselection
2. E-UTRA RRC_IDLE
LTE状态
Reselection
CCO, Reselection
3.GSM_Idle/GPRS Packet_Idle
四、频谱资源非对称、易于使 用零散的频率；FDD需要对称 的两段频率，TDD无需对称频 率
五、灵活的TDD帧结构，可根 据业务特点灵活配置帧结构
MME / S-GW
MME / S-GW
S1
S1 S1
S1
X2
eNB
eNB
X2
X2
E-UTRAN
eNB
1.CELL_DCH 2.CELL_FACH
Handover
LTE时延大为降低：使
1 得提供实时交互型业
务(如：在线游戏)成为 可能（控制面时延小 于100ms，用户面时 延小于5ms）
LTE更高的带宽：使得
2 提供移动宽带多媒体
类业务成为可能。上 行100Mbps，下行 50Mbps。
-(3)资源策略控制设备 -- PCRF:策略控制服务器，提供数据业务 QoS保障和资源管控； -- AF:业务策略提供点
-(4)无线接入网设备 - eNodeB: 负责无线资源管理，集成了类 似2G/TD基站和基站控制器的功能；
TD-LTE网络的变化
LTE无线网络采用 OFDM和 MIMO等全 新技术，在承载能力、 网络特性和网络建设优 化等方面发生了很大变 化
TD-LTE网络架构及关键技术介绍
苑红 研究院网络所
提纲
TD-LTE网络架构，特性，组网方案
• 网络架构及网元功能 • TD-LTE网络变化 • LTE核心网分阶段部署方案 • 扩大规模试验阶段核心网组网架构 • LTE核心网融合组网
TD-LTE关键技术
• 码号 • 与现网互通 • 信令网 • 国际漫游 • 用户数据管理 • QoS • 策略控制 • 计费 • IPv6
LTE网络引入了新的 用户数据网元 （EPS-HSS和IMSHSS)，在接口、网 元功能和存贮的用 户数据等方面相比 HLR均发生了较大 变化
无线：TD-LTE无线网络关键变化
一、网络架构扁平，辅助以快 速调度，降低用户业务时延
二、OFDM与MIMO技术结合 使用提升频谱效率
三、简化协议状态，从3G的五 个状态简化为两个，实现状态 的快速转换，保证多用户同时 在线业务体验
EPC CG
EPC DNS
网络架构变化
• 仅有分组域，
无电路域
BTS
• 控制和承载分 NodeB 离，网络结构 扁平化
SGSN BSC
RNC
MME
• 基于全IP架构
eNodeB
GGSN SAE GW
网络功能变化
• 支持多接入：支持2G/3G/LTE等多种接入方式 • 永远在线：与2G/3G网络不同，用户开机附着时就建立数据通道 • ISR：通过UE在2G/3G和LTE网络中双注册，减少空闲态下网络重选信令。由于数据终端移动性需求较
TD-LTE业务
• SGs短信 • CSFB • VoLTE/SRVCC
支持2G/3G/LTE/WLAN接入的EPC标准架构及网元功能
2G BTS BSC
SGSN
Gb
Iu
TD NodeB RNC
S6d S4 S3
MME
S10
S6a
HSS PCRF
S9
S1-MME
LTE eNodeB
S1-U
Gx Rx
2G状态
EPC核心网：网络架构和网元功能变化
相比于2G/TD，EPC核心网在设备节点、网络架构、网络功能等方面有了新的变化。
控制面网元
用户面网元 用户数据网元 计费网元 路由寻址
设备节点变化
2G/TD
SGSN
GGSN HLR GPRS CG GPRS DNS
LTE/SAE
MME S4 SGSN（2G/3G接入下的控 制面网元） SAE-GW （S-GW+P-GW） HSS
S11
SAE GW
S5/8
AF
SGi Internet
S GW
P GW
WLan AP
AC
Wlan 接入网关 CG
主要功能实体
-(1)用户数据设备 -- HSS:主要提供移动性管理、鉴权、用户 签约等功能
-(2)核心网EPC设备 - MME：LTE接入下的控制面网元，主要负 责移动性管理、会话管理、P-GW/S-GW 选择等功能，相当于传统Gn SGSN的控制 面功能； - SAE-GW：S-GW提供分组路由和转发功 能，相当于传统Gn SGSN的用户面功能； P-GW提供承载控制、计费、地址分配和非 3GPP接入等功能，相当于传统的GGSN
LTE使得移动宽带、 实时交互、Push类 业务的实现成为可 能， LTE下传统话 音、短信、彩信业 务均承载在分组域
无线
核心网LTE网络的变化 Nhomakorabea用户 数据
业务
协议/ 信令网
与2G/3G相比，LTE网络采 用的协议是面向IP网络的新 协议，信令网的路由方式也 发生了很大变化
与2G/3G不同，EPC 核心网是一张更加扁 平的全IP网络，没有 电路域，采用控制面 和用户面分离的架构
1. E-UTRA
Handover
RRC_CONNECTED
1.GSM_Connected
2.GPRS Packet transfer mode
3.CELL_PCH 4.URA_PCH
Connection establishment/release
Reselection
CCO with NACC
Connection establishment/release
弱，建议体制一阶段不考虑引入ISR，以避免对2G/3G分组域核心网影响过大
引入网元及功能
• 引入MME、S-GW/P-GW（S-GW和P-GW可物理合设为SAE GW ）、HSS新设备节点及EPC CG、 EPC DNS ，暂不引入S4 SGSN设备
• 支持2G/TD/LTE接入；支持永远在线；暂不引入ISR功能