LTE原理及系统架构
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SAE Gateway S1
Mobility Anchoring
EPC
internet
UE NAS RRC RLC MAC PHY
eNB
RRC RLC MAC PHY
LTE系统
控制面协议结构
MME NAS
RRC完成广播、寻呼、RRC连接管理、RB控制、移动 性功能和UE的测量报告和控制功能。RLC和MAC子层 在用户面和控制面执行功能没有区别。
LTE系统
LTE网络结构
MME功能
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
LTE系统
用户面协议结构
UE PDCP RLC MAC PHY
eNB PDCP RLC MAC PHY
SAE Gateway
用户面各协议体主要完成信头压缩、加密、调度、ARQ和HARQ等功 能。
LTE系统
层2结构和功能
PDCP
ROHC Security
ROHC Security
Radio Bearers
ROHC Security
ROHC Security
RLC MAC
Segm. ARQ
...
Segm. ARQ
Segm. ARQ
...
Segm. ARQ
Logical Channels
Scheduling / Priority Handling
Multiplexing UE1 HARQ
Multiplexing UEn
LTE概述
LTE简介和标准进展
3GPP于2019年12月开始LTE相关的标准工作，LTE是关于UTRAN 和UTRA改进的项目，LTE的研究工作按照3GPP的工作流程分为两个 阶段：SI（Study Item，技术可行性研究阶段）和WI（Work Item， 具体技术规范的撰写阶段）。
LTE概述
无线通讯从2G、3G到 3.9G发展过程，是从移动 的语音业务到高速业务发 展的过程。
2G GSM
2.5G 2.75G 3G
GPRS
WCDMA /R99
EDGE
3.5G
HSDPA
HSUPA
3.75G
3.9G
LTE HSPA+
IS-95
CDMA 2000 1X
CDMA 2000 1XEV-DO
EV-DO Rev. A
EV-DO Rev. B
AIE
CDMA
X
2000 1X-
EV-DV
目前可提供应用的是3.5G， 以WCDMA系统来说， 可以提供R5商用版本和 R6试验系统；
LTE概述
背景介绍
3GPP组织正在完善R7和R8的HSPA+和LTE标准，预计2019年冻结R7， 2019年冻结R8。无线技术的发展更加注重运营商的需求 — NGMN组织 提出系统的发展目标。
LTE网络结构
E-UTRAN和EPC之间的功能划分图，可以从LTE在S1接口的协 议栈结构图来描述，如下图所示黄色框内为逻辑节点，白色框内 为控制面功能实体，蓝色框内为无线协议层。
eNB Inter Cell RRM RB Control
Connection Mobility Cont. Radio Admission Control
eNB Measurement Configuration & Provision
Dynamic Resource Allocation (Scheduler)
RRC
PDCP
RLC
MAC
PHY
E-UTRAN
MME NAS Security
Idle State Mobility Handling
SAE Bearer Control
Stored
LTE系统
LTE NAS 协议状态
LTE的状态类型从NAS 协议状态来看有以下三类：
LTE_DETACHED状态，该状态下没有RRC实体存在。 LTE_IDLE状态，该状态下RRC处于RRC-IDLE状态，一些信
息已经存储在UE和网络（IP地址、安全关联的密钥等、UE 能力信息、无线承载等）。 LTE_ACTIVE状态，该状态下RRC处于RRC_CONNECTED 状态。
X2
eNodeB之间的接口，类似于现有3GPP的Iur接口
LTE-Uu
无线接口，类似于现有3GPP的Uu接口
LTE系统
LTE网络结构
在LTE系统架构中，RAN将演进成E-UTRAN, 且只有一 个结点：eNodeB。
MME/S-GW
MME/S-GW
S1
EPC
EPS
eNodeB
X2 X2
Ciphering
LTE系统
RRC级功能划分
LTE中RRC子层功能与原有UTRAN系统中的RRC功能相同， 包括有系统信息广播、寻呼、建立释放维护RRC连接等。 RRC的状态设计为RRC_IDLE和RRC_CONNECTED两类。
LTE系统
RRC_IDLE状态
NAS配置UE指定的DRX； 系统信息广播； 寻呼； 小区重选移动性； UE将分配一个标识来独立的在一个跟踪区中唯一识别该UE； eNB中没有存储RRC上下文
LTE系统
LTE网络结构
GERAN
SGSN
UTRAN
HSS
S3
S6a
S1-MME
MME
S10 LTE-Uu ”
UE
E-UTRAN
S1-U
S4 S11
S5
Serving Gateway
PCRF
S7
Rx+
PDN
SGi
Gateway
Operator's IP Services (e.g. IMS, PSS etc.)
LTE系统
RRC_CONNECTED状态
UE建立一个E-UTRAN-RRC连接； E-UTRAN中存在UE的上下文； E-UTRAN知道UE归属的小区； 网络可以与UE之间进行数据收发； 网络控制移动性过程，例如切换； 邻区测量； 在PDCP/RLC/MAC级：:
UE可以与网络之间收发数据； UE监测控制信令信道来判定是否正在传输的共享数据信道已经被分配给UE； UE报告信道质量信息和反馈信息给eNB； eNB控制实现按照UE的激活级别来配置DRX/DTX周期，以便于UE省电和有效利用
LTE主要实现的目的是提供用户：更高的数据速率、更高的小区 容量、更低的延迟时间、降低用户以及运营商的成本。
LTE概述
LTE简介和标准进展
3GPP在Stage1和Stage2阶段的工作和技术报告汇总图如上所示。 现阶段已经进行的Stage3在3GPP的36系列协议中描述，36.300
是E-UTRAN的总体介绍。其他Stage3的标准正在制定中，可参 见36系列的所有协议。
Transport Channels
HARQ
BCCH PCCH
下行链路
PDCP
ROHC Securtiy
ROHC Security
LTE系统
层2结构和功能
Radio Bearers
RLC MAC
Segm. ARQ
...
Segm. ARQ
Scheduling / Priority Handling
Logical Channels
TO_BT08_C1_1 LTE基本原理
课程目标
学习完本课程，您将能够： 了解当前移动通信的进展，掌握后3G发 展脉络； 了解LTE原理及系统架构。
课程内容
LTE概述 LTE系统 LTE主要技术特征 无线资源管理 移动性过程 物理层过程 LTE关键技术 中兴通讯LTE系统
LTE概述
背景介绍
3GPP计划2019年3月完成测试规范方面的协议制定工作。 从LTE标准发展时间可以预计2009~2019年左右可以开始LTE的商
用。 成熟的大规模商用预计开始于2019年之后。
……
LTE概述
LTE简介和标准进展
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 传输延迟的实现。
在新的LTE框架中，原先的Iu, 将被新的接口S1替换。Iub和Iur将被X2 替换
LTE系统
LTE网络结构
LTE相关的节点接口 S1-MME
E-UTRAN和MME之间的控制面协议参考点
S1-U
E-UTRAN和发Serving-GW之间的接口 每个承载的用户面隧道和eNodeB间路径切换（切换过程中）
Multiplexing HARQ
Transport Channels
上行链路
LTE系统
PDCP子层模型
User Plane NAS Data
Control Plane NAS Signalling
PDCP
ROHC
ROHC
Ciphering
Ciphering
Ciphering
Integrity Protection
LTE简介和标准进展
3GPP从2019年底开始LTE相关工作，3GPP计划从2019年3月开 始，到2019年6月结束的SI，最终推迟到2019年9月结束SI阶段工 作；
3GPP从2019年6月开始WI阶段的工作，计划2019年3月完成WI 的Stage2阶段协议工作，2019年9月完成Stage3阶段的协议工作 并结束WI；
eNodeB
eNodeB
X2
E-UTRAN
LTE系统
LTE网络结构
eNodeB功能 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。
Node B
RNC
eNodeB
LTE系统
Power-Up
Байду номын сангаас
LTE_IDLE
RRC: RRC_IDLE
Context in network: - Includes information to enable fast
transition to LTE_ACTIVE (e.g. security key information)
Allocated UE-Id(s): - IMSI - ID unique in Tracking Area (TA-ID) - 1 or more IP addresses
资源。
LTE系统
E-UTRAN和UTRAN切换时RRC状态间关系
LTE的RRC状态与现有3GPP Release 6结构中RRC状态在切换时的关系如 下图所示。LTE支持与现有UTRAN的各状态间的迁移。具体状态迁移处 理过程协议正在详细讨论中。
UTRAN
E-UTRAN
CELL_DCH
RRC_CONNECTED 1.
UE position: - Known by network at Tracking Area
(TA) level
Mobility: - Cell reselection
DL activity: - UE is configured with DRX period
课程内容
LTE概述 LTE系统 LTE主要技术特征 无线资源管理 移动性过程 物理层过程 LTE关键技术 中兴通讯LTE系统
LTE系统
LTE系统架构
LTE体系结构可以借助SAE体系结构来做详细描述。在SAE体系结构中， RNC部分功能、GGSN、SGSN 节点将被融合为一个新的节点, 即分组 核心网演进EPC部分。这个新节点具有GGSN、SGSN 节点和RNC 的 部分功能，如下图所示由MME和SAE gateway两实体来分别完成EPC 的控制面和用户面功能。
LTE系统
LTE的三类NAS协议状态与RRC的关系以及状态间迁移
Inactivity - Release C-RNTI - Allocate DRX for PCH
Perform “Registration” - Allocate C-RNTI, TA-ID, IP addr - Perform Authentication - Establish security relation
CELL_FACH
CELL/URA_PCH
LTE MM Idle Configuration
Stored
IDLE
LTE MM Idle Configuration
Stored
2. 3.
4.
RRC_IDLE
UTRAN RRC Connected
Configuration Stored
UMTS MM Configuration
Mobility Anchoring
EPC
internet
UE NAS RRC RLC MAC PHY
eNB
RRC RLC MAC PHY
LTE系统
控制面协议结构
MME NAS
RRC完成广播、寻呼、RRC连接管理、RB控制、移动 性功能和UE的测量报告和控制功能。RLC和MAC子层 在用户面和控制面执行功能没有区别。
LTE系统
LTE网络结构
MME功能
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
LTE系统
用户面协议结构
UE PDCP RLC MAC PHY
eNB PDCP RLC MAC PHY
SAE Gateway
用户面各协议体主要完成信头压缩、加密、调度、ARQ和HARQ等功 能。
LTE系统
层2结构和功能
PDCP
ROHC Security
ROHC Security
Radio Bearers
ROHC Security
ROHC Security
RLC MAC
Segm. ARQ
...
Segm. ARQ
Segm. ARQ
...
Segm. ARQ
Logical Channels
Scheduling / Priority Handling
Multiplexing UE1 HARQ
Multiplexing UEn
LTE概述
LTE简介和标准进展
3GPP于2019年12月开始LTE相关的标准工作，LTE是关于UTRAN 和UTRA改进的项目，LTE的研究工作按照3GPP的工作流程分为两个 阶段：SI（Study Item，技术可行性研究阶段）和WI（Work Item， 具体技术规范的撰写阶段）。
LTE概述
无线通讯从2G、3G到 3.9G发展过程，是从移动 的语音业务到高速业务发 展的过程。
2G GSM
2.5G 2.75G 3G
GPRS
WCDMA /R99
EDGE
3.5G
HSDPA
HSUPA
3.75G
3.9G
LTE HSPA+
IS-95
CDMA 2000 1X
CDMA 2000 1XEV-DO
EV-DO Rev. A
EV-DO Rev. B
AIE
CDMA
X
2000 1X-
EV-DV
目前可提供应用的是3.5G， 以WCDMA系统来说， 可以提供R5商用版本和 R6试验系统；
LTE概述
背景介绍
3GPP组织正在完善R7和R8的HSPA+和LTE标准，预计2019年冻结R7， 2019年冻结R8。无线技术的发展更加注重运营商的需求 — NGMN组织 提出系统的发展目标。
LTE网络结构
E-UTRAN和EPC之间的功能划分图，可以从LTE在S1接口的协 议栈结构图来描述，如下图所示黄色框内为逻辑节点，白色框内 为控制面功能实体，蓝色框内为无线协议层。
eNB Inter Cell RRM RB Control
Connection Mobility Cont. Radio Admission Control
eNB Measurement Configuration & Provision
Dynamic Resource Allocation (Scheduler)
RRC
PDCP
RLC
MAC
PHY
E-UTRAN
MME NAS Security
Idle State Mobility Handling
SAE Bearer Control
Stored
LTE系统
LTE NAS 协议状态
LTE的状态类型从NAS 协议状态来看有以下三类：
LTE_DETACHED状态，该状态下没有RRC实体存在。 LTE_IDLE状态，该状态下RRC处于RRC-IDLE状态，一些信
息已经存储在UE和网络（IP地址、安全关联的密钥等、UE 能力信息、无线承载等）。 LTE_ACTIVE状态，该状态下RRC处于RRC_CONNECTED 状态。
X2
eNodeB之间的接口，类似于现有3GPP的Iur接口
LTE-Uu
无线接口，类似于现有3GPP的Uu接口
LTE系统
LTE网络结构
在LTE系统架构中，RAN将演进成E-UTRAN, 且只有一 个结点：eNodeB。
MME/S-GW
MME/S-GW
S1
EPC
EPS
eNodeB
X2 X2
Ciphering
LTE系统
RRC级功能划分
LTE中RRC子层功能与原有UTRAN系统中的RRC功能相同， 包括有系统信息广播、寻呼、建立释放维护RRC连接等。 RRC的状态设计为RRC_IDLE和RRC_CONNECTED两类。
LTE系统
RRC_IDLE状态
NAS配置UE指定的DRX； 系统信息广播； 寻呼； 小区重选移动性； UE将分配一个标识来独立的在一个跟踪区中唯一识别该UE； eNB中没有存储RRC上下文
LTE系统
LTE网络结构
GERAN
SGSN
UTRAN
HSS
S3
S6a
S1-MME
MME
S10 LTE-Uu ”
UE
E-UTRAN
S1-U
S4 S11
S5
Serving Gateway
PCRF
S7
Rx+
PDN
SGi
Gateway
Operator's IP Services (e.g. IMS, PSS etc.)
LTE系统
RRC_CONNECTED状态
UE建立一个E-UTRAN-RRC连接； E-UTRAN中存在UE的上下文； E-UTRAN知道UE归属的小区； 网络可以与UE之间进行数据收发； 网络控制移动性过程，例如切换； 邻区测量； 在PDCP/RLC/MAC级：:
UE可以与网络之间收发数据； UE监测控制信令信道来判定是否正在传输的共享数据信道已经被分配给UE； UE报告信道质量信息和反馈信息给eNB； eNB控制实现按照UE的激活级别来配置DRX/DTX周期，以便于UE省电和有效利用
LTE主要实现的目的是提供用户：更高的数据速率、更高的小区 容量、更低的延迟时间、降低用户以及运营商的成本。
LTE概述
LTE简介和标准进展
3GPP在Stage1和Stage2阶段的工作和技术报告汇总图如上所示。 现阶段已经进行的Stage3在3GPP的36系列协议中描述，36.300
是E-UTRAN的总体介绍。其他Stage3的标准正在制定中，可参 见36系列的所有协议。
Transport Channels
HARQ
BCCH PCCH
下行链路
PDCP
ROHC Securtiy
ROHC Security
LTE系统
层2结构和功能
Radio Bearers
RLC MAC
Segm. ARQ
...
Segm. ARQ
Scheduling / Priority Handling
Logical Channels
TO_BT08_C1_1 LTE基本原理
课程目标
学习完本课程，您将能够： 了解当前移动通信的进展，掌握后3G发 展脉络； 了解LTE原理及系统架构。
课程内容
LTE概述 LTE系统 LTE主要技术特征 无线资源管理 移动性过程 物理层过程 LTE关键技术 中兴通讯LTE系统
LTE概述
背景介绍
3GPP计划2019年3月完成测试规范方面的协议制定工作。 从LTE标准发展时间可以预计2009~2019年左右可以开始LTE的商
用。 成熟的大规模商用预计开始于2019年之后。
……
LTE概述
LTE简介和标准进展
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 传输延迟的实现。
在新的LTE框架中，原先的Iu, 将被新的接口S1替换。Iub和Iur将被X2 替换
LTE系统
LTE网络结构
LTE相关的节点接口 S1-MME
E-UTRAN和MME之间的控制面协议参考点
S1-U
E-UTRAN和发Serving-GW之间的接口 每个承载的用户面隧道和eNodeB间路径切换（切换过程中）
Multiplexing HARQ
Transport Channels
上行链路
LTE系统
PDCP子层模型
User Plane NAS Data
Control Plane NAS Signalling
PDCP
ROHC
ROHC
Ciphering
Ciphering
Ciphering
Integrity Protection
LTE简介和标准进展
3GPP从2019年底开始LTE相关工作，3GPP计划从2019年3月开 始，到2019年6月结束的SI，最终推迟到2019年9月结束SI阶段工 作；
3GPP从2019年6月开始WI阶段的工作，计划2019年3月完成WI 的Stage2阶段协议工作，2019年9月完成Stage3阶段的协议工作 并结束WI；
eNodeB
eNodeB
X2
E-UTRAN
LTE系统
LTE网络结构
eNodeB功能 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。
Node B
RNC
eNodeB
LTE系统
Power-Up
Байду номын сангаас
LTE_IDLE
RRC: RRC_IDLE
Context in network: - Includes information to enable fast
transition to LTE_ACTIVE (e.g. security key information)
Allocated UE-Id(s): - IMSI - ID unique in Tracking Area (TA-ID) - 1 or more IP addresses
资源。
LTE系统
E-UTRAN和UTRAN切换时RRC状态间关系
LTE的RRC状态与现有3GPP Release 6结构中RRC状态在切换时的关系如 下图所示。LTE支持与现有UTRAN的各状态间的迁移。具体状态迁移处 理过程协议正在详细讨论中。
UTRAN
E-UTRAN
CELL_DCH
RRC_CONNECTED 1.
UE position: - Known by network at Tracking Area
(TA) level
Mobility: - Cell reselection
DL activity: - UE is configured with DRX period
课程内容
LTE概述 LTE系统 LTE主要技术特征 无线资源管理 移动性过程 物理层过程 LTE关键技术 中兴通讯LTE系统
LTE系统
LTE系统架构
LTE体系结构可以借助SAE体系结构来做详细描述。在SAE体系结构中， RNC部分功能、GGSN、SGSN 节点将被融合为一个新的节点, 即分组 核心网演进EPC部分。这个新节点具有GGSN、SGSN 节点和RNC 的 部分功能，如下图所示由MME和SAE gateway两实体来分别完成EPC 的控制面和用户面功能。
LTE系统
LTE的三类NAS协议状态与RRC的关系以及状态间迁移
Inactivity - Release C-RNTI - Allocate DRX for PCH
Perform “Registration” - Allocate C-RNTI, TA-ID, IP addr - Perform Authentication - Establish security relation
CELL_FACH
CELL/URA_PCH
LTE MM Idle Configuration
Stored
IDLE
LTE MM Idle Configuration
Stored
2. 3.
4.
RRC_IDLE
UTRAN RRC Connected
Configuration Stored
UMTS MM Configuration