LTE基础知识培训

空口数据封装流程
EPS 承载1 头 有效载荷 头 EPS 承载2 有效载荷 头 EPS 承载3 有效载荷
PDCP 层
PDCP 头
PDCP SDU
PDCP 头
PDCP SDU
PDCP 头
PDCP SDU
RLC 层
RLC头
RLC SDU
RLC头 RLC SDU
RLC头 RLC SDU
MAC 层
MAC 头
EPS与非3GPP网络的间接口

S2a：P-GW可靠的非3GPP接入，例如CDMA2000 S2b：P-GW非可靠的非3GPP接入，例如WLAN,WIMAX S101：MME CDMA2000的RNC


Gx(或S7)： P-GWPCRF
Gxc： S-GWPCRF SGi：P-GW PDN网络 Rx： PCRF PDN网络
R10/R11
LTE-A
3G/TD-LTE关键技术比较汇总
优化
CDMA/TDMA 16QAM 单载波1.6MHz 实际组网5MHz 电路域 垂直网络结构，有RNC SIMO/智能天线 FDD/TDD独立帧结构 更高的频谱利用率 更加简单的接收机 更高的调制，更精细的AMC 更大的传输带宽 更高的峰值速率 更加高效的资源利用 更小的传输时延 优化网络结构 提高传输速率 保证共存，提高效率 简化FDD/TDD双模设备实现 OFDMA/SC-FDMA 64QAM 支持20MHz 基于分组域，全IP 扁平的网络结构，无RNC MIMO 优化的帧结构
LTE/EPS网络结构及主要网元

E-NodeB：EUTRAN中唯一的网元 ， 包含了3G中Node B和RNC的功 能；所有的无线功能全部终结在基 站侧。为了完成基站间切换会用到 X2接口 MME：EPC的控制面网元，纯信令 实体，在移动性管理时和2G的VLR 非常像；利用跟踪区（TA）跟踪空 闲UE位置。 S-GW ：核心网中管理用户数据路 径（ EPS 承载）的网元；通过 S1-U 接口连接到 eNB 并接收上行数据和 发送下行数据 P-GW：等同于GGSN PCRF （策略及计费功能） : 服务数 据流和 IP 承载资源的策略与计费控 制策略决策点

2004年开始相关研究 正式开始LTE标准化工作 一些小的增强 主要工作是LTE-A研究 正式开始LTE-A标准化工作 进一步增强LTE-A标准 今年9月正式开始
R5 HSDPA, IMS R6 HSUPA, MBMS, IMS+

3GPP R8


3GPP R9

R7
支持MBMS 支持SON(自优化网络） 增强型 VoIP 网络共享 多模基站

Cell ID：小区号是20位的基站ID加上8位的小区ID，是移动性范围中的最小实体 PCI：从0到503，分为168个PCI组号和3个PCI组内号，共504个PCI（168*3） PCI用于识别小区、帧同步、信号测量、物理信道解码等方面，非常重要
S1-U

NAS(非接入层消息)：UE和核心网之间 发动的消息，要经过基站转发，基站只 转发不处理。 IDLE状态的移动性管理 用户附着和去附着 承载建立、释放和切换相关的信令 安全性管理：鉴权、加密、完整性保护 下发寻呼消息 漫游控制 跟踪区更新（TAU)
S11
归属用户服务器

3A实体(鉴权、授权、计费)


S101：S-GW CDMA2000的HSGW
STa：3GPP AAA server CDMA2000的HSGW
鉴权和计费的接口

Gy：P-GW的PCEFOCS (离线计费系统） Gz：P-GW的PCEFCGF (计费网关）
LTE/EPS两种移动性管理范围
连接态
在连接态下，MME知道UE的小区级别的位置，小区位置的识别是基于小区号（Cell ID）和物理小区号（PCI）
S1-MME


PCRF


策略及计费功能：与PGW和 外网之间提供 QoS 和计费策 略

S6a

Serving Gateway

PDN Gateway


通过S1-U接口连接到eNB并接收 上行数据和发送下行数据
UE的IP地址分配 与PCRF之间的Qos协商（PCC)


广播消息和寻呼消息采用透传模式
数据用AM模式，话音用UM模式
MAC层的主要功能

经过调度完成封装和复用 调度时先放信令再放数据，有调度优先级 将RLC的很多小块合并为TB(传输块） 接收端收到错误传输块，发 NACK ，再做 HARQ
PHY层的主要功能
CRC校验 信道编码/速率匹配（打孔） 交织 调制 层映射 预编码 资源映射 OFDM调制 天线映射
S5/S8

Biblioteka Baidu
eNB/P-GW/SGSN之间的数据的 路由和转发
S1切换时eNB之间的数据转发


策略与计费执行功能
防火墙功能

LTE/EPS主要接口及协议栈
LTE-UU

NAS：非接入层
RRC：无线资源控制 PDCP：分组数据汇聚协议 RLC：无线链路控制 MAC：媒体访问控制
X2
LTE基础知识培训
培训目标
学完此课程后，将具备以下能力：
1、了解LTE背景和发展；
2、掌握LTE系统网络结构；
3、掌握LTE系统原理及其关键技术；
4、掌握LTE空中信道基本知识；
5、了解LTE接口协议及信令流程；
6、掌握运营商入围考试的基本要点。
培训内容
1. LTE网络结构
2. LTE空口技术 3. LTE空口信道 4. 无线资源管理 5. 移动性管理
S6a：访问MME归属HSS
S8： 访问S-GW归属P-GW S9： 访问PCRF归属PCRF
S3：MMESGSN
S4： S-GWSGSN S6d： HSSSGSN S12： S-GWRNC


S10：MMEMME
S11：MMES-GW S6a：MMEHSS S5/S8： S-GWP-GW




LTE的设计目标

带宽灵活配置：支持1.4MHz, 3MHz, 5MHz, 10Mhz, 15Mhz, 20MHz 峰值速率(20MHz带宽）：下行100Mbps，上行50Mbps 控制面延时小于100ms，用户面延时小于5ms 能为速度>350km/h的用户提供100kbps的接入服务 支持增强型MBMS（E-MBMS） 取消CS域，CS域业务在PS域实现，如VOIP




HSS: 支 持 用 于 处 理 调 用 / 会 话 的 IMS网络实体的主要用户数据库。
LTE/EPS网元的主要功能
E-NodeB

MME

HSS
S7

RRM(无线资源管理 ): 所有与无线资源 相关的操作，如自适应、调度等 RBC(无线承载控制)：建立、修改和释 放无线资源。 CMC( 连接管理控制 ) ：管理 eNB 和 UE 之 间 的 空 口 的 RRC 连 接 ； 管 理 UE 和 MME之间的NAS连接 RAC准入控制：必须同时满足 5个计数 器。 调度：上下行动态资源的分配。 接入层安全性：空口的加密和完整性保 护。 MME 选择：最多可连接 16 个 MME ； eNB选MME，MME选S-GW。 NAS消息透传，如寻呼和广播消息 IP头压缩和解压缩 测量报告收集和评估 用户数据到SGW的路由

TDD-LTE频点号计算

两个相邻频点间隔为100kHz
中心频率 = 启始频率 + 0.1* (中心频点号 – 启始频点号)
LTE UE的种类

所有种类的UE均支持最大20MHz频率带宽 所有种类的UE均支持下行64QAM和上行16QAM，只有CAT5的UE支持上行64QAM LTE支持的调制方式包括：BPSK、QPSK、16QAM、64QAM 除CAT1之外的UE均支持2*2 MIMO，只有CAT5的UE支持4*4 MIMO CAT1/Class1 峰值速率 DL/UL 最大频率带宽 10/5 Mbps 20MHz CAT2/Class2 50/25 Mbps 20MHz CAT3/Class3 100/50 Mbps 20MHz CAT4/Class4 150/50 Mbps 20MHz CAT5/Class5 300/75 Mbps 20MHz
4
25 50 64 72
6. 天线发射模式
7. 干扰抑制技术
77
87
LTE背景知识

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。 系 统 架 构 演 进 SAE(System Architecture Evolution) 是 3GPP主导的核心网技术的演进 接 入 网 将 演 进 为 E-UTRAN (Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network)。连同核心网的系统架构将演进 为EPC（演进的分组核心网） E-UTRAN加EPC合起来称为EPS(演进的分组系统）
简化
软切换 多用户检测 简化切换过程 OFDM系统小区内不存在干扰 硬切换 多小区干扰抑制
LTE频谱资源

LTE可用频谱资源

3GPP规范定义了BAND1到BAND43个频段，其中TDD-LTE可用频段为BAND34到BAND40 CMCC当前可用的频谱资源为D、E、F三个频段 频段 A频段 D频段 F频段 E频段 BAND 34 38 39 40 带宽 15 50 40 100 频谱 2010-2025 2570-2620 1880-1920 2300-2400 频点 36200 – 36349 37750 – 38249 38250 – 38649 38650 – 39649



PDCP层的主要功能

信令到达PDCP要做加密和完整性保护 数据到达PDCP要做加密和ROHC(鲁棒性头 压缩） ROHC：本业务第1次数据包，头是完整的 ，而后继的包中永远不变的信息（IP等）就 被压缩掉

空口协议栈-各层的功能
RLC层的主要功能

做切割适配，切割成不同的RLC块，每个块 就是一个特定的传输信道 RLC块分3种工作模式 ,AM确认模式/UM非 确认模式/TM透传模式 AM模式会自动重传（ARQ)
HSPA+；LTE开始准备

3GPP R10

R8
LTE, SAE第一个冻结版本

3GPP R11

R9
Small LTE/SAE enhancements

3GPP R12

低速用户吞吐量达到1000Mbps以上 高速用户吞吐量达到100Mbps以上 支持8*8MIMO；256QAM；多载波聚合等
下行调制方式 上行调制方式 接收分集
BTS发射分集 下行MIMO
64QAM 16QAM Yes
1-4Tx 可选
64QAM 16QAM Yes
1-4Tx 2*2
64QAM 16QAM Yes
1-4Tx 2*2
64QAM 16QAM Yes
1-4Tx 2*2
64QAM 64QAM Yes
1-4Tx 4*4

X2AP：X2应用协议 SCTP：流控传输协议 GTP-U：用户面GPRS隧道协议 UDP：用户数据包协议
空口协议栈-各层的功能
RRC层的主要功能

传递NAS的广播消息和寻呼消息 发送空口的系统消息 RRC 连接管理：临时 ID 的分配，信令无线 承载（SRB)的分配 E-UTRAN 安全性：RRC 消息的加密和完整 性保护 移动性功能： UE 测量报告控制，小区间切 换/重选 MBMS多播广播业务 QoS控制 NAS消息转发
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。

系统结构简单化，低成本建网
5
3GPP演进线路
1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011
R99 W-CDMA

3GPP R8以前
RLC SDU
MAC 头
RLC SDU
PHY 层
传输块TB
CRC
传输块TB
CRC
LTE/EPS的接口列表
EPS内的接口

EPS间的接口（漫游）


EPS与2G/3G间接口

LTE-UU：UE eNB
X2：eNB eNB S1-MME：eNBMME S1-U：eNBS-GW