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1、罗锴 高级网优工程师 高级项目经理 2012年9月,LTE基本原理、关键技术与网络规划设计培训,概 要,第一章：LTE基本原理 第二章：TD-LTE无线网络组网 第三章：TD-LTE室内分布系统组网 第四章：TD-LTE试验网,第一章：LTE基本原理,第一章：LTE基本原理,第一节：LTE背景及基础知识介绍 第二节：LTE网络架构及协议栈介绍 第三节：LTE物理层结构介绍 第四节：LTE空口关键技术介绍,移动通信系统的发展趋势,无线宽带技术的发展趋势,PAN (Personal Area Network),LAN (Local Area Network),WAN (Wide Area Netw
2、ork),MAN (Metropolitan Area Network),3G,IMT-Advanced 4G,1G,2G,低,中,高,AMPS TACS,GSM cdmaOne,WCDMA cdma2000 TD-SCDMA,E3G,LTE AIE,WLAN,数据速率,200kbps,300kbps-10Mbps,10kbps,100Mbps,100M-1Gbps,802.11/WiFi,BWA,802.16/WiMAX,3G+,HSDPA HSUPA 1xEV-DO 1xEV-DV,移动性,2015,2010,2005,2000,1995,1985,时间,MBWA,802.20,移动通信网
3、与宽带无线网络融合,移动互联网发展驱动新一轮通信技术变革,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。 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SAE (System Architecture Evolution)。,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100
4、ms，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 系统结构简单化，低成本建网,LTE背景介绍,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的，“确保在未来10年内领先”。,移动通信技术的演进路线,中国移动 TD-LTE 中国电信 TD-LTE or LTE-FDD ？ 中国联通 LTE-FDD,2G,2.5G,2.75G,3G,3.5G,3.75G,3.9G,GPRS,EDGE,HSDPA R5,HSUPA R6,MBMS,4G,MBM
5、S,CDMA 2000 1X EV-DO,802.16 e,802.16 m,HSDPA,HSPA+ R7,FDD/ TDD,4G,GSM,TD- SCDMA,WCDMA R99,802.16 d,CDMA IS95,CDMA 2000 1x,LTE,EV-DO Rev. A,EV-DO Rev. B,HSUPA,HSPA+ R7,LTE- Advanced,LTE的扁平化网络架构,网络结构扁平化,E-UTRAN只有一种节点网元E-Node B,全IP,RNC+NodeB=eNodeB,SAE简介 系统架构演进SAE（System Architecture Evolution），是为了实现LT
6、E提出的目标而从整个系统架构上考虑的演进，主要包括： 功能平扁化，去掉RNC的物理实体，把部分功能放在了E-NodeB，以减少时延和增强调度能力（如，单站内部干扰协调，负荷均衡等，调度性能可以得到很大提高） 把部分功能放在了核心网，加强移动交换管理，采用全IP技术，实行用户面和控制面分离。同时也考虑了对其它无线接入技术的兼容性。,LTE背景介绍,LTE背景介绍,3GPP简介 3GPP （3rd Generation Partnership Project ）成立于1998年12月，是一个无线通信技术的标准组织，由一系列的标准联盟作为成员（Organizational Partners）。目前有
7、ARIB（日本）, CCSA（中国）, ETSI（欧洲）, ATIS（美洲）, TTA（韩国）, and TTC（日本） 等。 3GPP分为标准工作组TSG和管理运维组两个部分。TSG主要负责各标准的制作修订工作，管理运维组主要负责整理市场需求，并对TSG和整个项目的运作提供支持。,TSG（Technical Specification Groups ） TSG GERAN: GERAN无线侧相关(2G)； TSG RAN: 无线侧相关(3G and LTE)； TSG SA (Service and System Aspects):负责整体的网络架构和业务能力； TSG CT (Core N
8、etwork and Terminals):负责定义终端接口以及整个网络的核心网相关部分。,LTE需求及目标,1.4MHz-20MHz 可变带宽,带宽需求,降低传输时延 用户面延迟（单 向）小于5ms 控制面延迟小于 100ms,5km内的小区半径优化 5km到30km：可接受的 性能下降 支持100km范围的小区,传输时延,数据速率,覆盖范围,建网成本,更高的带宽，更大的容量 更高的数据传输速率 更低的传输时延 更低的运营成本,对0到15km/h的低 速环境优化 对15到120km/h保 持高性能 对120到350甚至 500km/h保持连接,移动性支持,上行峰值速率50Mbps 下行峰值速
9、率100Mbps 频谱效率达到3GPP R6 的2-4倍 提高小区边缘用户的数据 传输速率,LTE系统物理层基础,基本参数 系统架构,双工方式,调制编码,多址方案,基本参数设计,调制方式： 上行：BPSK、QPSK、8PSK和16QAM 下行 ：QPSK、16QAM、64QAM,FDD：抗干扰性更好，芯片成熟，支持更高移动速度 TDD：不需对称频段，更好 的支持非对称的业务,下行：OFDMA 频谱效率高，有效对抗多径 上行：SC-FDMA PAPR较低，功放成本低,时隙长度为0.5ms,编码方式：Turbo,FDD与TDD参数统一,对延迟要求高,FDD和TDD的差异主要来自于双工方式的差异 主
10、要存在于物理层，且相对于3G，差异进一步缩小（小于20） 很方便FDD/TDD 双模和共芯片等,TDD技术演进,LCR,N频点,HSDPA,多载波 HSDPA,HSUPA,MBMS,HSPA+,3GPP R4,3GPP R5,3GPP R6,3GPP R7,3GPP R8,3GPP的TDD标准演进,业务能力：单载波上行2.2Mbps,业务能力：单载波下行7.2Mbps,业务能力：三载波下行8.4Mbps,多媒体广播：下行最高384kbps,业务能力：单载波下行2.8Mbps,提升整网频谱效率,电路域可视电话 分组域下行384kpbs,TD-LTE,3GPP R10,TD-LTE-A,业务能力：
11、下行1Gbps,3GPP R9,eMBMS,增强多媒体广播：下行最高384kbps？,HeNB,双流BF,全球LTE发展增速,TD-LTE全球商用最新进展,日本软银TD-LTE建设、商用节奏和部署进展,第一章：LTE基本原理,第一章：LTE基本原理,第一节：LTE背景及基础知识介绍 第二节：LTE网络架构及协议栈介绍 第三节：LTE物理层结构介绍 第四节：LTE空口关键技术介绍,LTE的网络架构,LTE的主要网元 LTE的接入网E-UTRAN由e-NodeB组成，提供用户面和控制面。 LTE的核心网EPC由MME，S-GW和P-GW组成。 LTE的网络接口 e-NodeB间通过X2接口相互连接
12、，支持数据和信令的直接传输。 S1接口连接e-NodeB与核心网EPC。其中，S1-MME是e-NodeB连接MME的控制面接口，S1-U是e-NodeB连接S-GW 的用户面接口。,RRC: Radio Resource Control PDCP: Packet Data Convergence Protocol RLC: Radio Link Control MAC: Medium Access Control PHY: Physical layer EPC: Evolved Packet Core MME: Mobility Management Entity S-GW: Serving
13、 Gateway P-GW: PDN Gateway,与传统3G网络比较，LTE的网络结更加简单扁平，降低组网成本，增加组网灵活性，并能大大减少用户数据和控制信令的时延。,LTE的网元功能,e-NodeB的主要功能包括： 无线资源管理功能，即实现无线承载控制、无线许可控制和连接移动性控制，在上下行链路上完成UE上的动态资源分配（调度）； 用户数据流的IP报头压缩和加密； UE附着状态时MME的选择； 实现S-GW用户面数据的路由选择； 执行由MME发起的寻呼信息和广播信息的调度和传输； 完成有关移动性配置和调度的测量和测量报告。,MME的主要功能包括： NAS (Non-Access Stra
14、tum)非接入层信令的加密和完整性保护； AS (Access Stratum)接入层安全性控制、空闲状态移动性控制； EPS (Evolved Packet System)承载控制； 支持寻呼，切换，漫游，鉴权。,S-GW的主要功能包括： 分组数据路由及转发；移动性及切换支持；合法监听；计费。,P-GW的主要功能包括： 分组数据过滤；UE的IP地址分配；上下行计费及限速。,LTE的协议栈介绍,LTE协议栈的两个面： 用户面协议栈：负责用户数据传输 控制面协议栈：负责系统信令传输 用户面的主要功能： 头压缩 加密 调度 ARQ/HARQ,用户面协议栈,控制面协议栈,控制面的主要功能： RLC和
15、MAC层功能与用户面中的功能一致 PDCP层完成加密和完整性保护 RRC层完成广播，寻呼，RRC连接管理，资源控制，移动性管理，UE测量报告控制 NAS层完成核心网承载管理，鉴权及安全控制,第一章：LTE基本原理,第一章：LTE基本原理,第一节：LTE背景及技术知识介绍 第二节：LTE网络架构及协议栈介绍 第三节：LTE物理层结构介绍 第四节：LTE空口关键技术介绍,LTE支持频段,TDD模式支持频段（9个）,FDD模式支持频段（19个）,根据2008年底冻结的LTE R8协议： 支持两种双工模式：FDD和TDD 支持多种频段，从700MHz到2.6GHz 支持多种带宽配置，协议规定以下带宽配
16、置：1.4MHz, 3MHz, 5MHz, 10MHz, 15MHz, 20MHz 部分频段的支持情况可能会有所变动,LTE应用频带如下： 2.1GHz，1.9GHz， 1.7GHz， 2.6GHz， 900 MHz， 800 MHz， 450 MHz（WRC-07划分450470MHz）等等，详细请参考 36.101协议 传输带宽：,LTE频带,无线帧结构（1）,LTE共支持两种无线帧结构： 类型1，适用于频分双工FDD 类型2，适用于时分双工TDD FDD类型无线帧结构： FDD类型无线帧长10ms，如下图所示。每帧含有20个时隙，每时隙为0.5ms。普通CP配置下，一个时隙包含7个连续的OFDM符号（Symbol）,FDD类型无线帧结构,资源块的概念： LTE具有时域和频域的资源，资源分配的最小单位是资源块RB（Resource Block），RB由RE（Resource Element）组成，如右图示 RE是二维结构，由时域符号（
