10LTE接口协议分析11培训目标• 学完本课程后，您应该能：– 了解E-UMTS接口协议的整体架构– 了解E-UMTS各接口的特性– 了解和协议栈相关的概念12目 录1. LTE接口概述 2. 空中接口协议栈分析 3. S1接口协议栈分析 4. X2接口协议栈分析13LTE系统总体架构SGi S12 S3 S1 - MME PCRF Gx S6a HSS Operator ' s IP Services (e.g. IMS, PSS etc.) Rx S10 UE SG SN “ LTE - Uu “ E E E E - - - - UTRANUTRANUTRANUTRAN MME S11 S5 Serving Gateway PDN Gateway S1 - U S4 UTRAUTRAUTRAUTRAN N N N GERANGERANGERANGERAN 14E-UTRAN和EPC的分工界面internete N BRB ControlConnection Mobility Cont.eNB Measurement Configuration & ProvisionDynamic Resource Allocation (Scheduler)PD C PP H YM M ES-G WS1M A CInter Cell RRMRadio Admission ControlR L CE-UTRANE P CR R CMobility AnchoringEPS Bearer ControlIdle State Mobility HandlingNAS SecurityP-G WUE IP address allocationPacket Filteringe N BMME / S-G WMME / S-G We N Be N BS1S1S1S1X2X2X2E-UTRAN15eNB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。
16MME（移动性管理实体）实现的功能•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 •P-GW（PDN分组数据网关）和S-GW（服务网关）的选择 •MME选择，MME改变带来的切换 •SGSN（服务GPRS支持节点）选择，为了切换到2G或3G网络 •IDLE空闲状态下的移动性管理、漫游、确认等 •SAE承载控制（承载建立和管理等） •NAS(非接入层)信令、信令的加密和完整性保护17S-GW实现的功能• 为eNB间的切换，进行本地的移动定位 • 3GPP间的移动性管理，建立移动安全机制 • 在E-UTRAN的IDLE模式下，下行包缓冲和网络初始化 • 授权侦听 • 包路由和前向转移 • 在上下行进行传输级的包标记 • 在运营商之间交换用户和QoS类别标识的有关计费信息18P-GW实现的动能• 用户的包过滤 • 授权侦听 • UE的IP地址分配 • 传输级的下行包标记 • 上下行的服务级计费、速率控制 • 基于最大比特速率的下行速率控制 • DHCP v4和DHCP v6功能19E-UTRAN地面接口通用协议模型 • 对于S1/X2接口，层与层之间，面与面之间彼此逻辑上独 立。
所以当有相应需要时，标准实体可以很容易改变协 议栈和其各平面来满足将来的需要Application Protocol Transport Network Layer Physical Layer Signalling Bearer(s) Transport User Network Plane Control Plane User Plane Transport User Network Plane Radio Network Layer Data Bearer(s) 110控制面协议栈结构SCTP L2 L1 IP L2 L1 IP SCTP S1-MME eNodeB MME S1-AP S1-AP NAS MAC L1 RLC PDCP UE RRC MAC L1 RLC PDCP RRC LTE-Uu NAS Relay 111用户面协议栈结构Serving GW PDN GW S5/S8 a GTP-U GTP-U UDP/IP UDP/IP L2 Relay L2 L1 L1 PDCP RLC MAC L1 IP Application UDP/IP L2 L1 GTP-U IP SGi S1-U LTE-Uu eNodeB RLC UDP/IP L2 PDCP GTP-U Relay MAC L1 L1 UE 112目 录1. LTE接口概述 2. 空中接口协议栈分析 3. S1接口协议栈分析 4. X2接口协议栈分析113Uu接口协议结构L3L3L3L3controlcontrolcontrolcontrolcontrolcontrolcontrolcontrolcontrolcontrolcontrolcontrolLogical Logical Logical Logical Channels Channels Channels Channels Transport Transport Transport Transport ChannelsChannelsChannelsChannelsC-plane signallingC-plane signallingC-plane signallingC-plane signallingU-plane informationU-plane informationU-plane informationU-plane informationPHYPHYPHYPHYL2/MACL2/MACL2/MACL2/MACL1L1L1L1RLCRLCRLCRLCDCDCDCDCNtNtNtNtGCGCGCGCL2/RLCL2/RLCL2/RLCL2/RLCMAC MAC MAC MACRLCRLCRLCRLC RLCRLCRLCRLCRLCRLCRLCRLCRLCRLCRLCRLCRLCRLCRLCRLCRLCRLCRLCRLCRLCRLCRLCRLCDuplication avoidanceDuplication avoidanceDuplication avoidanceDuplication avoidanceUuS boundaryUuS boundaryUuS boundaryUuS boundarycontrolcontrolcontrolcontrolPDCPPDCPPDCPPDCPPDCPPDCPPDCPPDCPL2/PDCPL2/PDCPL2/PDCPL2/PDCPDCDCDCDCNtNtNtNtGCGCGCGCRadio Radio Radio Radio BearersBearersBearersBearersRRC无线资源控制controlcontrolcontrolcontrol114无线空中接口协议架构• E-UMTS无线接口协议栈结构水平方向可分为： – NAS控制协议 – L3层：无线资源控制（RRC）层 – L2层 • 媒体接入控制（MAC）子层 • 无线链路控制（RLC）子层 • 分组数据集中协议（PDCP）子层 – L1层：物理层、传输信道、传输信道与物理信道的映射115无线空中接口协议架构• 无线接口协议栈垂直方向根据用途分为： – 用户平面协议栈 – 控制平面协议栈116目 录2. 无线空中接口协议架构 2.1 物理层 2.2 媒体访问控制协议MAC 2.3 无线链路控制协议RLC 2.4 分组数据汇聚协议PDCP 2.5 无线资源控制（RRC）协议 2.6 NAS层117物理层主要功能• 传输信道的错误检测，并向高层提供指示• 传输信道的纠错编码/译码、物理信道调制与解调• HARQ软合并• 编码的传输信道向物理信道的映射• 物理信道功率加权• 频率与时间同步• 无线特征测量，并向高层提供指示• MIMO天线处理、传输分集、波束赋形• 射频处理118LTE物理资源定义612Extended cyclic prefix712Normal cyclic prefixConfigurationConfigurationConfigurationConfigurationUL symbNS C-FDMA symbolsOne uplink slotslotT0=l1UL symb−=NlsubcarrierssubcarriersRB scUL symbNN×Resource blockresource elementsResource element),(lk0=k1RB scUL RB−=NNkRB scN• 基本定义 – Resource element – Resource blockUL symbN119物理层处理• Bit处理 – 传送来自MAC层的 数据块 – 基准为24bit CRC – 信道编码：Turbo 编 码Channel codingRate matchingCode block concatenation110,...,,−Aaaa110,...,,−Bbbb()110,...,,−rKrrrccc())( 1)( 1)( 0,...,,i Dri ri rrddd−()110,...,,−rErrreee110,...,,−GfffTransport block CRC attachmentCode block segmentation Code block CRC attachment120物理层处理• 符号处理 – 调制：QPSK，16QAM，和64QAM (64 QAM UE可选) ScramblingModulation mapperLayer mapperPrecodingResource element mapperOFDM signal generationResource element mapperOFDM signal generationScramblingModulation mapperlayersantenna portscode words121下行物理信道• 物理广播信道（ PBCHPBCHPBCHPBCH ： Physical broadcast Physical broadcast Physical broadcast Physical broadcast channel channel channel channel ） • 物理下行共享信道（ PDSCHPDSCHPDSCHPDSCH ： Physical downlink Physical downlink Physical downlink Physical downlink shared channel shared channel shared channel shared channel ） • 物理组播信道（ PMCHPMCHPMCHPMCH ： Physical multicast Physical multicast Physical multicast Physical multicast channel channel channel channel ） • 物理下行控制信道（ PDCCHP。