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1、LTE基本原理培训教 材中兴通讯销售体系 工程服务部TD用服部姓 名 : 杜雨舟E-mail : 什么是LTE？什么是LTE？ LTE=Long Term Evolution，又称E-UTRA/E-UTRAN，和 3GPP2 UMB合称E3G（Evolved 3G） LTE是以OFDM为核心的技术，为了降低用户面延迟，取 消了无线网络控制器（RNC）。与其说是3G技术的“演进 ”（evolution），不如说是“革命”（revolution）。 这场“革命”是系统不可避免的丧失了大部分后向兼容性 ，也就是说，从网络侧和终端侧都要做大规模的更新换 代。因此从技术归属上，可以将LTE看作4G范畴。
2、 LTE的起因：在2004年WiMAX对UMTS技术产生挑战（尤其 是HSDPA技术）时，3GPP急于开发和WiMAX抗衡的、以 OFDM/FDMA为核心技术、支持20MHz系统带宽的、具有相 似甚至更高性能的技术。长期上也可以在IMT-Advanced 标准化上先发制人。LTE演进路线3GPP（3rd Generation Partnership Project）于1998年12月成立 ，是一个由无线工业及商贸联合会ARIB、CCSA、欧洲电信标准研究 所ETSI、电信行业解决方案联盟ATIS、电信技术协会TTA和电信技术 委员会TTC合作成立的通信标准化组织。3GPP是一个致力于制定3G、
3、LTE、IMT-Advanced标准的全球标准 化组织。3GPP2(第三代合作伙伴计划2): 该组织是于1999年1月成立，由北 美TIA、日本的ARIB、日本的TTC、韩国的TTA四个标准化组织发起， 主要是制订以ANSI-41核心网为基础，CDMA2000为无线接口的第三 代技术规范。3GPP组织制定的4G标准第二条演进路线是 IEEE802.16系列的宽带无线接入标准，被 称作WiMax。LTE总体技术特点 LTE系统的设计主要考虑如下几个总体目标： 降低每比特成本 扩展业务的提供能力，以更低的成本，更佳的用户体验提供更 多的业务 灵活使用现有的和新的频段 简化架构，开放接口 实现合理的
4、终端功耗 高数据率、低延迟、为分组业务优化的系统，需完成以 下工作： 在空中接口的物理层方面，支持灵活的传输带宽，引入新的传 输技术和先进的多天线技术 在空中接口层2/层3方面，对信令设计进行优化 在RAN架构方面，确定优化的RAN架构和RAN网元之间的功能划分 优化的RF设计。LTE需求支持1.25MHz（包括1.6MHz）-20MHz带宽 峰值数据率：上行50Mbps，下行100Mbps 频谱效率达到3GPP Release 6的2-4倍 提高小区边缘的比特率 用户面延迟（单向）小于5ms，制面延迟小于100ms 支持与现有3GPP和非3GPP系统的互操作 支持增强型的广播多播业务。在单独
5、的下行载波部署移动电视（Mobile TV）系统 降低建网成本，实现从Release 6的低成本演进 实现合理的终端复杂度、成本和耗电 支持增强的IMS（IP多媒体子系统）和核心网 追求后向兼容, 但应该仔细考虑性能改进和向后兼容之间的平衡 取消CS（电路交换）域，CS域业务在PS（包交换）域实现，如采用VoIP 对低速移动优化系统，同时支持高速移动 以尽可能相似的技术同时支持成对（paired）和非成对（unpaired）频段 尽可能支持简单的临频共存NSN EPC设备介绍 诺基亚西门子提供完整的端到端LTE/EPC解决方案， 包括无线和核心网部分。 EPC产品包括MME，S-GW, P-G
6、W, HSS, CG, PCRF 等所有产品。MMES/P-GWeNode-BHSSServicesPCRFCGE-UTRAN无线资源管理无线承载控制、无线许可控制，上行和下行资源动态分配/调度； 根据用户QoS签约信息，进行上行和下行的承载级别的速率调整，对承载级别的准入 控制；寻呼消息的调度与传输；系统广播消息的调度与传输。 eNB实现的功能 无线资源管理：无线承载控制、无线准入控制、连接移动性控制、UE上下行的动 态资源分配 IP头压缩和用户数据流加密 UE连接期间，选择MME，当无路由信息可用时，可以根据UE提供的信息来间接确 定到达MME的路径 路由用户平面数据到S-GW 调度和传输
7、寻呼消息 调度和传输广播消息 就移动性和调度，进行测量和测量报告的配置。MMEMME是核心网唯一控制平面的设备，主要功能有： 移动性管理 附着/去附着、跟踪区更新、切换和寻呼、清除用户等。例如：将寻呼消息发送 到eNodeB；跟踪区域的列表管理（UE的IDLE模式和ACTIVE模式）；在3GPP访问网 络之间移动时，CN节点之间的信令传输；MME选择，MME改变带来的切换； 接入控制 MME通过鉴权功能实现网络和用户之间的相互鉴权和密钥协商，确保用户请求的 业务 在当前网络可用。鉴权包括对用户的IMSI和GUTI的校验。MME能够根据需 要给用户重新分配GUTI，GUTI作为临时用户标识，可以
8、在空口保护用户标识IMSI 的安全性，类似于UMTS网络中TMSI或P-TMSI的作用。 会话管理 对建立会话所必须的承载的管理，默认承载和专用承载。另外，在与pre-R8网 络（即包含Gn/Gp SGSN的2G/3G网络）互通时，由于两个系统中承载参数不一样 ，MME还要能将SAE承载与GPRS网络中的PDP上下文之间进行相互映射，保证两个 系统中会话的连续性。MME网元SGW/PGW选择 包括PGW和SGW的选择。在发生漫游切换的时候，还要为用户选择一个新的ME/S4 SGSN，为用户提供服务。 PGW选择：在MME中实现，利用HSS提供的用户签约信息，分配一个PGW，以提供 PDN链接。
9、 对于每个签约的PDN，HSS提供如下信息： 一个PGW的标识和一个APN。存储用户信息 MME要保存用户的状态，MM上下文和EPS承载上下文信息。包括，用户标识、跟 踪区信息、鉴权信息、安全算法、网元地址、QOS参数。 NAS(非接入层)信令、信令的加密和完整性保护。 业务连续性 MME还能支持EPS与2G/3G间的业务互通，进行SGSN（服务GPRS支持节点）选择， 为了切换到2G或3G网络。Serving GWSGW位于用户面，对每个接入LTE的UE，一次只能有一个SGW为之服务，功能有： 会话管理: SGW也能对承载进行建立、修改和释放，能存储EPS承载上下文 ，能一 一对应地存储上、
10、下行数据S1承载和S5/S8承载的映射关系(在上下行进行传输级的 包标记)。在支持间接前转（indirect forwarding）功能时，源S-GW需要和目的S- GW之间建立临时的承载，用于转发数据；在E-UTRAN的IDLE模式下，下行包缓冲 和网络初始化 路由选择和数据转发: S-GW应具有将从上一个节点接收到的数据（GTP-U PDU）转发给路由中下一个节点的 功能，并对GTP-U PDU排序。E-NodeB间切换的锚点QoS控制：支持EPS主要承载的主要QoS参数，包括QCI、ARP、GBR、MBR和AMBR 。在上行链路中，S-GW应基于QCI来设置DSCP。在运营商之间交换用户
11、和QoS类别 标识的有关计费信息。 计费 S-GW应能搜集基于用户的计费信息，产生S-GW-CDR，跟离线计费系统进行通 信，用于计费。S-GW能够按照一个UE在一个PDN下的一对QCI和ARP，来收集所有上行和下行 数据包数量。S-GW不采集非直接前转的数据，用于UE计费信息。S-GW可用于运营 商间的计费。 存储信息 S-GW需要保存用户EPS承载上下文信息，主要包括用户标识、隧道标识、承载 级QoS、对端通信实体的地址、计费信息等。 3GPP间的移动性管理，建立移动安全机制 授权侦听Serving GWPDN GWPGW位于用户面，是面向PDN终结与SGi接口网关。如果UE访问多个PDN
12、，UE将对应一个 或多个P-GW，但是不能同时支持S5/S8和Gn/Gp接口。功能有： IP地址分配：用户UE的IP地址是由PGW来分配的，包括静态和动态的，或者双栈地 址。 会话管理：支持EPS承载管理功能，建立、修改、释放，能根据APN进行域名解析并 寻址到外网。P-GW应存储下行数据SDF和S5/S8承载的映射关系。传输级的下行包标 记。 PCRF选择 在归属地或者漫游地服务的场景下，可能存在多个PCRF服务于一个P-GW的情况。P-GW 应能对PCRF进行选择，同时还应能将不同终端的PCC会话连接到正确的PCRF。 路由选择数据转发 P-GW应具有将从上一个节点接收到的数据（GTP-U
13、 PDU）转发给路由中下一个节点的功 能，并对GTP-U PDU排序。 P-GW应具有将来自外部数据网的PDU用GTP字头和UDP/IP字头进行封装的功能，并以头 域的相关地址信息作为标识，在EPS网中利用一条点对点的双向隧道来传输封装数据给 终端。对于去往外部数据网的GTP-U PDU，P-GW应去除其封装字头并将数据包重组后 再转发给外部数据网。QoS控制 P-GW中包含的EPS承载主要QoS参数，包括QCI、ARP、GBR、MBR和AMBR。建立和修 改专用承载QoS只能由EPS的P-GW实现，不支持E-UTRAN和EPS网络间的QoS协商过 程。但LTE终端可以通过请求网络来修改承载资
14、源的方式来请求分配或释放特定的 承载资源。 计费 P-GW能够与离线计费系统进行通信。对于不支持Gx接口的P-GW，必须能够依照本地 配置，和在线或离线计费系统进行交互，以提供基于流的在线和离线计费。 策略和计费执行 PCEF（策略和计费执行功能）包含业务数据流的检测、策略执行和基于流的计费功能 。此功能实体位于P-GW中。提供业务数据流检测、用户面业务的处理、触发控制 面会话的管理（需要IP-CAN允许）、QoS处理和业务数据流的测量，基于最大比特 速率的下行速率控制，还有在线计费和离线计费的交互。 信息存储 P-GW保存的也是用户的EPS承载上下文信息，主要包括用户标识、隧道标识、承载级
15、QoS、对端通信实体的地址、计费信息等。 用户的包过滤 授权侦听 DHCP v4和DHCP v6功能PDN GWPCRF策略计费控制功能，功能有：用户签约数据管理功能。策略控制决策。 基于流计费控制功能事件触发条件定制功能HSS用户签约数据的管理，保存和管理用户标识、编号和路由信息 用户位置信息管理 HSS应能保存用户的位置信息，还可以根据需要更新或删除位置信息 ，并通知相应的MME。当收到MME发来的清除UE的请求后，HSS应 能给该UE设置“UE清除”标记。 HSS用于鉴权、完整性保护和加密的用户安全信息 HSS负责与不同域和子系统的呼叫控制和会话实体进行联系。 移动性管理 应支持MME和
16、HSS间S6a接口的移动性管理程序，包括位置更新和位 置删除等。 接入限制 LTE/SAE网络结构SGSNGPRSUMTSE-UTRANcdma2000MMEHSSPCRFServing GWPDN GWBTSBSC/PCUNodeBRNCeNodeBS2aS1-US6aGxS5/8GbIuS1-MMES12S3S4 S11SGiS9S10User planeControl planeBTSInternetCorporate InternetOperator Service NetworkEPS (Evolved Packet System) S6dPDSNBSCSAEA10/A11LTE的网络构架MME / S-GWMME / S-GWX2S1p 移动性管理 p 服务网关p S1：MME/SGW 与 eNode B的接口EPC演进分
