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[资料下载] 一篇很不错的LTE技术资料 [复制链接]

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2016-1-6
发表于 2017-1-11 18:38:40 |显示全部楼层



LTE 网络结构



3GPP 系统架构演进( SAE)
3GPP R8 ( Release 8) 在提出 LTE 的同时, 也提出了 SAE ( Service Architecture Evolution 系
统体系结构演进)的概念, SAE 由演进分组核心网( EPC Evolved Packet Core)和演进统一陆
地无线接入网( E‐UTRAN)两大部分构成。 SAE 采用了全 IP 的构架,简化了网络结构,使之
更加扁平,集成其他非 3GPP 的接入技术,能支持更加灵活的业务。该体系结构将节点类型
从以前的 4 种( NodeB, RNC, SGSN 和 GGSN)缩减到只有 2 种( eNodeB 和 GW)。所有接
口均支持基于 IP 的协议,所有的业务,包括语言基于 IP( VoIP)的数据连接,节约了运营
商的成本。演进系统支持不同的 IP 版本,并支持没有 IP 连接的终端的 IP 地址配置,在终端
附着到网络的初始接入阶段就建立 IP。
演进分组核心网( EPC)提供通向外部数据网络(例如互联网,公司局域网)和运营商
业务(例如彩信,多媒体广播与多播业务)的通道,支持多种不同接入技术(例如, EDGE,
WCDMA, LTE, WLAN, CDMA2000 等)之间的移动切换。演进统一陆地无线接入网 ( E‐UTRAN)
负责所有激活终端(例如传送数据的终端)与无线相关的功能。终端直接接入无线网络的演
进基站( eNodeB),然后通过 EPC 获得相应的服务。 EPC 包括控制平面和用户平面,移动性
管理实体( MMS)是工作在控制平面的节点。用户平面由两个节点服务网关( S‐GW)和分
组数据网网关( P‐GW)组成,分组数据网网关( P‐GW)是所有接入技术的通用锚点,为所
有用户提供一个稳定的 IP 接入点,无论他们是在一种接入技术之内移动,还是在多种接入
技术之间移动。服务网关( S‐GW)是 3GPP 移动网络内的锚点,负责接入 eNodeB,为 LTE
接入用户的移动提供服务。移动性管理实体功能与网关功能分离,即控制平面/用户平面分
离,有助于网络部署、单个技术的演进以及全面灵活的扩容。
SAE 是一个同时支持 GSM、 WCDMA/HSPA 和 LTE 技术的通用分组核心网,实现用户在
LTE 系统和其他系统之间无缝移动,实现从 3G 到 LTE 的灵活迁移,也能够集成采用基于客户
端和网络的移动 IP, WiMAX 等的非 3GPP 接入技术。
本文由论坛会员 kokoro 投稿,感谢他的贡献。
希望广大 C 友积极投稿,投稿其实也是深度学习的一种途径,投稿信箱:
luntan@******1、 LTE系统结构
整个LTE系统由演进型分组核心网 ( Evolved Packet Core, EPC)、 演进型基站 ( eNodeB)
和用户设备( UE)三部分组成,如图1所示。其中, EPC负责核心网部分, EPC控制处理部
分称为MME,数据承载部分称为SAE Gateway (S-GW); eNode B负责接入网部分,也称
E-UTRAN; UE指用户终端设备。
图1:LTE网络构架
eNode B与EPC通过S1接口连接; eNode B之间通过X2接口连接; eNode B与UE之间通过
Uu接口连接。与UMTS相比,由于NodeB和RNC融合为网元eNodeB,所以LTE少了Iub接口。 X2
接口类似于Iur接口, S1接口类似于Iu接口,但都有较大简化。
相应的,其核心网和接入网的功能划分也有所变化,如图2所示:图2 核心网和接入网之间功能划分
MME的功能主要包括:寻呼消息发送;安全控制; Idle状态的移动性管理; SAE承载管
理;以及NAS信令的加密与完整性保护等。
S‐GW的功能主要包括:数据的路由和传输,以及用户面数据的加密。
2、 空中接口协议栈
空中接口是指终端和接入网之间的接口,通常也称之为无线接口。无线接口协议主要是
用来建立、重配置和释放各种无线承载业务。无线接口协议栈根据用途分为用户平面协议栈
和控制平面协议栈。
2.1 控制平面协议
控制平面负责用户无线资源的管理,无线连接的建立,业务的QoS保证和最终的资源释放,如图3所示:
控制平面协议栈主要包括非接入层( Non‐Access Stratum, NAS)、无线资源控制子层
( Radio Resource Control, RRC)、分组数据汇聚子层( Packet Date Convergence Protocol,
PDCP ) 、 无 线 链 路 控 制 子 层 (Radio Link Control , RLC ) 及 媒 体 接 入 控 制 子 层
( Media Access Control, MAC)。
控制平面的主要功能由上层的RRC层和非接入子层( NAS)实现。
NAS控制协议实体位于终端UE和移动管理实体MME内, 主要负责非接入层的管理和控制。
实现的功能包括: EPC承载管理,鉴权,产生LTE‐IDLE状态下的寻呼消息,移动性管理,安全
控制等。
RRC协议实体位于UE和eNode B网络实体内,主要负责接入层的管理和控制,实现的功
能包括:系统消息广播,寻呼建立、管理、释放, RRC连接管理,无线承载( Radio Bearer,
RB)管理,移动性功能,终端的测量和测量上报控制。
PDCP、 MAC和RLC的功能和在用户平面协议实现的功能相同
2.2 用户平面协议
用户平面用于执行无线接入承载业务,主要负责用户发送和接收的所有信息的处理,如
图2‐4所示:图4 用户平面协议栈
用户平面协议栈主要由MAC, RLC, PDCP三个子层构成。
PDCP主要任务是头压缩,用户面数据加密。
MAC子层实现与数据处理相关的功能,包括信道管理与映射、数据包的封装与解封装,
HARQ功能,数据调度,逻辑信道的优先级管理等。
RLC实现的功能包括数据包的封装和解封装, ARQ过程,数据的重排序和重复检测,协
议错误检测和恢复等。
3、 S1接口协议栈
3.1 S1接口用户平面
S1用户面接口( S1‐U)是指连接在eNode B和S‐GW之间的接口。 S1‐U接口提供eNode B
和S‐GW之间用户平面协议数据单元( Protocol Date Unite, PDU)的非保障传输。 S1接口用
户平面协议栈如图2‐5所示。 S1‐U的传输网络层建立在IP层之上, UDP/IP 协议之上采用GPRS
用户平面隧道协议( GPRS Tunneling Protocol for User Plane, GTP‐U)来传输S‐GW和eNode B
之间的用户平面PDU。图5 S1接口用户平面( eNB-S-GW)
3.2 S1接口控制平面
S1控制平面接口( S1‐MME)是指连接在eNode B和MME之间的接口。 S1控制平面接口
如图6所示。与用户平面类似,传输网络层建立在IP传输基础上;不同之处在于IP层之上采用
SCTP层来实现信令消息的可靠传输。应用层协议栈可参考S1‐AP(S1应用协议)。
图6 S1接口控制平面( eNB-MME)在IP传输层, PDU的传输采用点对点方式。 每个S1‐MME接口实例都关联一个单独的SCTP,
与一对流指示标记作用于S1‐MME公共处理流程中;只有很少的流指示标记作用于S1‐MME
专用处理流程中。
MME分配的针对S1‐MME 专用处理流程的MME通信上下文指示标记,以及eNode B分配
的针对S1‐MME专用处理流程的eNode B通信上下文指示标记,都应当对特定UE的S1‐MME信
令传输承载进行区分。通信上下文指示标记在各自的S1‐AP消息中单独传送。
3.3 主要功能
S1接口主要具备以下功能:
( 1) EPS承载服务管理功能,包括EPS承载的建立、修改和释放。
( 2) S1接口UE上下文管理功能。
( 3 ) EMM‐CONNECTED 状 态 下 针 对 UE 的 移 动 性 管 理 功 能 。 包 括 Intra‐LTE 切 换 、
Inter‐3GPP‐RAT切换。
( 4) S1接口寻呼功能。寻呼功能支持向UE注册的所有跟踪区域内的小区中发送寻呼请
求。基于服务MME中UE的移动性管理内容中所包含的移动信息,寻呼请求将被发送到相关
eNode B。
( 5) NAS信令传输功能。提供UE与核心网之间非接入层的信令的透明传输。
( 6) S1接口管理功能。如错误指示、 S1接口建立等。
( 7)网络共享功能。
( 8)漫游与区域限制支持功能。
( 9) NAS节点选择功能。
( 10)初始上下文建立功能。
4、 X2接口协议栈
4.1 X2接口用户平面
X2接口用户平面提供eNode B之间的用户数据传输功能。 X2的用户平面协议栈如图2‐7
所示,与S1‐UP协议栈类似, X2‐UP的传输网络层基于IP传输, UDP/IP之上采用GTP‐U来传输
eNode B之间的用户面PDU。图7 X2接口用户面( eNB-eNB)
4.2 X2接口控制平面
X2控制面接口(X2‐CP)定义为连接eNB之间接口的控制面。 X2接口控制面的协议栈如图8
所示,传输网络层是建立在SCTP上, SCTP是在IP上。应用层的信令协议表示为X2‐AP(X2应用
协议)。
图8 X2接口控制面每X2‐C接口含一个单一的SCTP并具有双流标识的应用场景应用X2‐C的一般流程。具有多
对流标识仅应用于X2‐C的特定流程。源eNB为X2‐C的特定流程分配源eNB通信的上下文标识,
目标eNB为X2‐C的特定流程分配目标eNB通信的上下文标识。这些上下文标识用来区别UE特
定的X2‐C信令传输承载。通信上下文标识通过各自的X2‐AP消息传输。
4.3 主要功能
X2‐AP协议主要支持以下功能:
( 1)支持UE在EMM‐CONNECTED状态时的LTE接入系统内的移动性管理功能。如在切换
过程中由源eNB到目标eNB的上下文传输;源eNB与目标eNB之间用户平面隧道的控制、切换
取消等。
( 2)上行负载管理功能。
( 3)一般性的X2管理和错误处理功能,如错误指示等。


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