当前位置:首页 >> >>

LTE新技术培训 (基础篇)_图文

LTE新技术培训 (基础篇)

LTE技术原理与网络结构
新疆通信监理有限公司 2013年8月

课程概述
课程目的

本课程主要介绍FDD LTE及TDD LTE技术 术原理与网络结构,目的在于提高通信监 理公司整体技术服务水平,为渐行渐近的 LTE工程做好技术储备。
? ? ? ? ? ? LTE基本概述及进展 FDD-LTE原理及关键技术 TDD-LTE原理及关键技术 FDD LTE技术与TD-LTE技术的对比 LTE组网方及天馈线方案 LTE网络架构的介绍
2

课程内容

目录 1 LTE基本概述及进展

2 3

FDD-LTE原理及关键技术键技术 TDD-LTE原理及关键技术键技术 FDD -LTE与TD-LTE的对比 LTE组网及天馈线方案 LTE网络架构的介绍

4
5 6

3

一、LTE演进过程(概述)

R97

R99

R5

R7

R8

3GPP

GSM

UMTS

HSPA

HSPA+

LTE

? LTE-Long Term Evolution
– LTE是3GPP演进到R8时的网络结构,是HSPA的后续演进目标;
– LTE = E-UTRAN(无线接入子系统)+EPC/SAE(核心网子系统)。 – E-UTRAN: Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network

? SAE-System Architecture Evolution
– 由于LTE架构是完全建立在分组域之上的,LTE的系统也被成为EPS(Evolved Packet Sytem);
– SAE也被称为EPC(Evolved Packet Core)。

4

LTE项目的主要性能目标
? 峰值速率: – 下行峰值100Mbps,上行峰值50Mbps ? 时延: – 控制面 IDLE —〉ACTIVE: < 100ms – 用户面 单向传输: < 5ms ? 移动性:350 km/h(在某些频段甚至支持500km/h) ? 频谱灵活性: – 带宽从1.4MHz~20MHz(1.4、3、5、10、15、20) – 支持全球2G/3G主流频段,同时支持一些新增频段
LTE(Long Term Evolution)是新一代宽带无线移动通信技术。与3G采用的CDMA技术不 同,LTE以OFDM(正交频分多址)和MIMO(多输入多输出天线)技术为基础,频谱效率 是3G增强技术的2~3倍。LTE包括FDD和TDD两种制式。LTE的增强技术(LTE-Advanced) 是国际电联认可的第四代移动通信标准。

正因为LTE技术的整体设计都非常适合承载移动互联网业务,因此运营商都非常关注LTE
,并已成为全球运营商网络演进的主流技术。

5

无线接入技术宽带化趋势(概述)
WCDMA Evolution
GSM/GPRS EDGE 171/384kbps
WCDMA R99/R4 384kbps

HSDPA Phase I
1.8M/3.6Mbps

HSDPA Phase II
7.2/14.4Mbps

HSPA+
DL >40Mbps UL >10Mbps

LTE
DL:100Mbps UL:50Mbps

HSUPA
2M/5.76Mbps

CDMA2000 Evolution CDMA 1X 153kbps
1xEV-DO Rev. 0 DL: 2.4Mbps UL:153.6kbps

1xEV-D0 Rev. A
DL: 3.1Mbps UL: 1.8Mbps

DO Rev. B
(MC DO) DL:46.5Mbps UL: 27Mbps

IMT -Advanced

4G
IEEE802.16m DL:100Mbps UL: 50Mbps

WiMAX Evolution
IEEE802.16d 20Mbps IEEE802.16e 70Mbps

2001-2005

2006

2007

2008

2009

2010

2011

无线接入技术的带宽的量级从10k→100k→1M→10M→100M不断提升。 ? 系统容量和分组业务频谱利用率的不断提升使得每bit分组业务承载成本逐步降 低。 ? 多种无线接入技术长期共存。 ? 3GPP2分组域标准在演进过程中,在Rev.B(或Rev.A)以后向LTE演进。
?

6

LTE标准进展(概述)

3GPP TDD-LTE和FDD-LTE标准制定进度基本一致。 LTE协议09年3月发布第一版(Rel8),10年3月发布第二版(Rel9),已先后冻结。 Rel10 即LTE-A已提交ITU作为4G标准,11年6月冻结(包括TDD-LTE和FDD-LTE )。 Rel11 2012年底冻结。

7

LTE与以往移动通信系统的速率对比
LTE与以往移动通信系统的速率对比
无线蜂窝制式
下行速率 上行速率

GSM
(EDGE) 236kbps 118kbps

CDMA 2000(1x)
153kbps 153kbps

无线蜂窝制式 下行速率 上行速率 无线蜂窝制式 下行速率 上行速率

CDMA 2000 (EVDO RA) 3.1Mbps 1.8Mbps TD-LTE 100Mbps 50Mbps

TD-SCDMA (HSPA) 2.8Mbps 2.2Mbps FDD-LTE 150Mbps 40Mbps

WCDMA (HSPA) 14.4Mbps 5.76Mbps

8

LTE(4G)具有如下特征:
◆传输速率更快:对于大范围高速移动用户(250km/h)数据速率为 2Mbps;对于中速移动用户(60km/h)数据速率为20Mbps;对于低速移 动用户(室内或步行者),数据速率为100Mbps; ◆频谱利用效率更高:4G在开发和研制过程中使用和引入许多功能 强大的突破性技术,无线频谱的利用比第二代和第三代系统有效得多, 而且速度相当快,下载速率可达到5Mbps~10Mbps; ◆网络频谱更宽:每个4G信道将会占用100MHz或是更多的带宽,而 3G网络的带宽则在5~20MHz之间; ◆容量更大:4G将采用新的网络技术(如空分多址技术等)来极大 地提高系统容量,以满足未来大信息量的需求; ◆灵活性更强:4G系统采用智能技术,可自适应地进行资源分配, 采用智能信号处理技术对信道条件不同的各种复杂环境进行信号的正常 收发。另外,用户将使用各式各样的设备接入到4G系统; ◆实现更高质量的多媒体通信:4G网络的无线多媒体通信服务将包 括语音、数据、影像等,大量信息透过宽频信道传送出去,让用户可以 在任何时间、任何地点接入到系统中,因此4G也是一种实时的宽带的以 及无缝覆盖的多媒体移动通信; ◆兼容性更平滑:4G系统应具备全球漫游,接口开放,能跟多种网 络互联,终端多样化以及能从第二代平稳过渡等特点; 9

LTE标准进展(概述)
截至2013年5月份,全球125个国家共计412个运营商投资建设LTE网络。67 个国家的156个电信运营商已商用LTE网络。其中商用的TDD网络共有14个。

截至2013年3月份,全球已商用的FDDLTE网络为149个。 其中主流频段为1.8G/2.6G/及低频段700MHz、800MHz。 到2013年3月,全球共有14个TD-LTE商用网络。 其中主流频段为2.6G/2.3GHz。 截至2013年3月份,全球97个厂家共发布了821款LTE终端产品,比去年同期增长54%,其中智能 手机增长速率最快,是去年同期的4倍,现已有261款。TDD模式的终端共166款。 目前,LTE用户发展较好的主要为美日韩运营商,其初期组网带宽基本为20MHz或10MHz。

10

LTE成为有史以来发展速度最快的移动通信技术
? ? LTE呈加速发展势头,主要原因有LTE整体产业日趋成熟,智能终端种 类增多,用户量发展也超出产业预期,极大增强了运营商的信心。LTE 发展速度远超WCDMA的商用部署,从标准发布发展到500万用户的规 模,LTE仅用了4年多的时间。

11

LTE用户发展情况
? 据IHS iSuppli公司(市场调研公司)2013年1月最新发表的研究报告称: 全球4G LTE用户的增长远远超过了预期。在4G LTE推出之后的三年时间 里,LTE用户迅速增长。 ? 2012年全球4G LTE用户从2010年的60万增长到了将近1亿。在过去的一 年里,全球LTE用户增长了599%。预测到2013年年底,全球LTE用户将 增长到1.981亿。预计2014年底达到3亿。

IHS iSuppli预测

12

LTE频段(概述)
FDD-LTE主流频段为1.8G/2.6G/及低频段700MHz、 800MHz。 TD-LTE主流频段为2.6G/2.3GHz。 中国政府宣布将2500-2690Mhz共190Mhz的频谱资源全 部划分给TDD,极大地提振全球产业和市场对TD-LTE发展的 信心,但700Mhz频段在广播电视模拟信号中使用,广电已明 确表示不可能出让。

13

目录 1 LTE基本概述及进展

2 3

FDD-LTE原理及关键技术键技术 TDD-LTE原理及关键技术键技术 FDD -LTE与TD-LTE的对比 LTE组网及天馈线方案 LTE网络架构的介绍

4
5 6

14

二、LTE 关键技术—OFDM
?

OFDM原理:正交频分复用技术,是多载波调制的一种,将一个宽频信道分成若干个正交子

信道,将高速数据信号转换成并行的低速子数据流,调制到每个子信道上进行传输。

宽频信道

单载波

正交子信 道 f
频域波形

传统多载波

OFDM

15

LTE 关键技术—OFDM
OFDM具有单载波系统无法比拟的优势:
?

频谱利用率高:OFDM系统中各个子载波之间是彼此重叠、相互正交的,从 而极大提高了频谱利用率。 抗多径干扰:为了最大限度地消除 符号间干扰 ,在OFDM符号之间插入循环 前缀CP 。当CP长度大于无线信道的最大时延扩展时,前一个符号的多径分 量不会对下一个符号造成干扰。 抗频率选择性衰落:由于无线信道的频率选择性衰落,OFDM系统可以通过 动态子载波分配,充分利用信噪比高的子载波,提高系统性能。

?

?

16

LTE 关键技术—OFDM
较高的峰均比

功放设计难度增加

OFDM的不足
PAPRmax=10log10N

? OFDM 信号是由多个统计独立的相互正交的 子载波信号叠加而成。根据中心极限定理, 当子载波数较大时,信号的幅度将趋于高斯 分布。因此,OFDM存在峰均比( PAPR )过 高的问题。 ? 高峰均比对RF功率放大器提出很高的要求。 ? LTE 上行采用 SC-FDMA 多址方式来抑制高峰 均比问题。 受频率偏差的影响 ? 高速移动引起的Doppler频移。 ? 系统设计时已通过增大导频密 度(大致为每0.25ms发送一次导 频)来减弱此问题带来的影响 。 ICI
A( f )

A( f )

fn?1 fn fn?1

f

fn ?? f

f

17

LTE 关键技术—OFDM
?

下行多址技术(正交频分多址): OFDMA,是一种资源分配粒度更小的 多址方式,同时支持多个用户。它将传 输带宽划分成一系列正交的子载波资源, 将不同的子载波资源分配给不同的用户 实现多址,实际上是TDMA+FDMA的 多址方式。
?

OFDMA示意图

上行多址技术: SC-FDMA (单载波频分 多址),主要为了克服高 PAPR( 峰均比) 而引入。和OFDMA相同,将传输带宽划分 成一系列正交的子载波资源,将不同的子 载波资源分配给不同的用户实现多址。与 OFDMA不同的是任一终端使用的子载波必

SC-FDMA示意图

须连续分配。

18

LTE 关键技术—MIMO
?

多天线:在发射机和接收机处设置两根或多根天线的技术,亦称为MIMO,即Multiple

Input Multiple Output。 基于发射、接收端的天线数目异同,可以分为SISO、SIMO、 MISO、MIMO等四类:

SISO
发射机 接收机

SIMO
发射机 接收机

MISO
发射机 接收机

MIMO
发射机 接收机

?

基于MIMO的用途,多天线可以分为三类:空间分集、空间复用、波束赋形三类。

19

LTE 关键技术—MIMO
?

空间分集:利用较大间距的天线阵元之间的不相关
性,发射或接收一个数据流或与该数据流有一定相关 性的数据,避免单个信道衰落对整个链路的影响。

?

波束赋形:利用较小间距的天线阵元之间的相关
性,通过阵元发射的波之间形成干涉,集中能量 于某个(或某些)特定方向上,形成波束,从而 实现更大的覆盖和干扰抑制效果。

?

空间复用:利用较大间距的天线阵元之间的

不相关性,向一个终端/基站并行发射多个数据流,

以提高链路容量(峰值速率)。

20

LTE 关键技术—MIMO
假设收发双方是MIMO2*2,如图: 图例子 那么UE侧的计算公式是

由于是UE接收,所以y1 和y2 都知道,h和n是天线的相关特性也都知 道,求x。假如天线的相关性较高,h11 和h21 相等,h12和h22 相等,或 者等比例,那么这个公式就无解。如

是一个二元一次方程,由于上下两个方程成比例,所以无法解出x1 和x2 的。 也就无法使用空间复用,因为这两根天线相关性太高了,如果想解决的话,可以 增加天线的间隔从而使h不成比例,一般建议大于4倍波长,具体要看天线说明。
21

LTE 关键技术—MIMO
?

?

LTE定义了8种天线传输模式(传输模式由高层通过传输信道通知基站和UE),但FDD 只 有六种,TDD支持8种 当信道质量发生变化时,eNB可以根据信道质量快速切换多天线传输模式
TM 编号
TM1 TM2 TM3 TM4 TM5 TM6 TM7 TM8 (R9新增)

传输模式
单天线发射 开环发送分集 开环空间复用 闭环空间复用 多用户空间复用 单层闭环空间复用 单流BF (小天线间距阵列) 双流BF (小天线间距阵列)

多天线增益
分集增益 分集增益 复用增益 复用增益 复用增益 分集增益 复用增益 赋形增益 赋形增益 复用增益

系统增益
提高系统覆盖 提高系统容量 提高系统容量 提高系统容量 提高系统覆盖 提高覆盖 用于单天线基站

应用场景

固定发送分集,应用于信道质量不好场景,如小区边缘、 高速移动环境,提升传输的可靠性, 信道质量好时采用开环复用,应用于对数据速率要求较 高的场景,信道不好时回落到发送分集(根据RI反馈) 信道质量好时采用闭环复用(根据PMI选择预编码向 量),信道质量不好时回落到发送分集(根据RI反馈) 信道质量好时多用户MIMO,信道质量不好时回落到 发送分集(根据RI反馈) 闭环反馈可得时采用单层闭环复用(比分集效果更佳); 闭环反馈不可得时回落到发送分集(根据RI反馈)。

闭环反馈可得时采用波束赋形(比分集效果更佳)条件 更好采用双流或者回落单流,闭环反馈不可得时回落到 提高系统容量 发送分集(根据RI反馈),无法分集回落到单天线。

22

LTE FDD帧结构
?
? ?

类型1帧结构:
概念:无线帧(Radio frame)、子帧(Sub frame)、时隙(slot)、OFDM符号、Ts 1 Radio frame = 10ms = 10 Subframes = 20 Slots

?
?

采样间隔 Ts =1/2048*15000 ≈ 0.033us(LTE中的基本时间单位)
每个slot含7个OFDM符号( 常规CP)或6个OFDM符号( 扩展CP)
? ?

常规CP: #0: [160+2048]*Ts + #1-6:[144+2048]*Ts*6 = 0.5ms 扩展CP: #0-5:[512+2048]*Ts*6 = 0.5ms

One radio frame, Tf = 307200?Ts=10 ms One slot, Tslot = 15360?Ts = 0.5 ms
FDD 帧结构

#0

#1

#2

#3

#18

#19

One subframe
Normal CP

23

物理资源单元
One downlink slot, Tslot
?

RE(Resource Element):最小时频资源

,频域为1个子载波,时域为1个OFDM符号。
?

RB(Resource Block):在频域上连续
DL 个连续 N symb

RB 的 Nsc 个子载波,时域上包含

的OFDM符号。
配置
RB Nsc subcarriers

Resource block
DL RB N symb ? N sc resource elements

RB N sc

DL N symb

subcarriers

Resource element

普通CP

?f ? 15 kHz
扩展CP

6 24 3

?f ? 7.5 kHz

DL ? N RB NRB sc

?f ? 15 kHz

12

7

?

系统带宽与RB关系
系统带宽(MHz) 1.4
6

?

1 REG = 4 REs
1 CCE = 9 REGs

3
15

5
25

10
50

15
75

20
100

N

DL RB

DL N symb OFDM symbols

?

24

下行物理信道
PDSCH Add Your Text )及寻呼信息 PDCCH
?承载信息:用于发送上/下行资 ?承载信息:下行用户数据、系统消息(SIB

?时频位置 : 位 于 下 行 子 帧 中 不用 于 传输

PDCCH、PCFICH、PHICH的RE中

源调度信息、功控命令等。

?时频位置:占用每个子帧的前n

Add Your Text

PBCH Add Your Text ?承载信息: 广播小区基本的物理层配
置信息,例如下行系统带宽、PHICH资

个OFDM符号,n=1,2,3;频域占用 除RS 、PCFICH 、PHICH外的所有 RE

下行物理信道

源指示、系统帧号信息等。
?时频位置:位于子帧0的第2个时隙的

PMCH
?

前4个OFDM符号,带宽1.08MHz

物理多播信道:用于单频

网络中传输多播广播和多媒体 业务。

Add Your Text PCFICH
?承载信息:用于指示一个子帧内传输PDCCH所使

Add Your Text PHICH
?承载信息:承载上行共享信道(

PUSCH)数据分组的HARQ应答 (ACK/NACK)信息
?时频位置:位于下行子帧的前1~3个

用的OFDM符号个数。
?时频位置:位于下行子帧第1个OFDM符号中的4

OFDM符号中。

个REG上。

25

上行物理信道
PRACH
?承载信号: 终端发送的随

机接入信号,用于发起随机接

Add Your Text PUCCH
?承载信息: 传 输 用 户 的

入过程。

Add Your Text ?时频位置 : PRACH的发送

上 行 控 制 信 息 , 包 括 CQI 、 ACK/NACK 反 馈 、 调 度 请 求 等。
?时频位置 :位于上行子帧

上行物理信道

时间、频率位置以系统信息形 式在系统内广播,频域带宽固 定为1.08MHz

( UpPTS 除外)频带两侧, 1 个 PUCCH 信 道 占 用 1 个 RB Pair, 并在子帧的两个 slot 上下 边带跳频。系统可以根据需求 配置多个PUCCH信道。

PUSCH
?承载信息:上行用户数据及控制信息。 Add Your Text ?时频位置 :位于上行子帧( UpPTS 除外)

不传输PUCCH的RB中。

26

物理层过程-UE的状态转移
? 小区搜索,获得系统信息

小区搜索
? UE活动完 毕,向系 统申请拆 除链接 ? 接收系统信 息,监听寻 空闲状态 空闲状态 呼消息,为 接入做准备

挂机

? 系统在UE申请 到的上/下行信 道中传输数据

上行数据传输 下行数据传输

随机接入

? 向系统请求分 配资源,准备 传输数据 27

物理层过程-小区搜索
进入空闲态 5、UE获知: ? SIB信息 ? (系统广播消 息) 读取PDSCH信 道。(物理下 行共享信道) 读取PBCH信 道。(物理广 播信道) UE搜索SSS ? 尝试与168个辅 同步信号中的某 一个相匹配。 UE搜索PSS ? 尝试与3个可能 的主同步信号 之一相匹配。

3、UE获知: ? 10ms帧同步 ? 确定168个小区组内ID ? 确定当前的PCI ? CP的长度 2、UE获知: ? 精确的载波频率 ? 确定3个小区组ID ? 子帧同步

4、UE获知: ? 系统帧号(SFN ? 下行系统带宽 ? PHICH配置信息 ? 天线端口数信息。

1、UE获知: ? 粗频率同步

UE开机

UE在下行信道上 搜索小区

28

物理层过程-UE的空闲状态
在UE完成小区搜索后,进入空闲状态。

? 接收系统信息广播 ? 周期性接收寻呼信息 ? 临近小区测量和小区 选择/重选

? 非活动UE传输资 源使用最小化 ? UE省电

UE执行小区重选和驻留 新小区的步骤如下: ? 解码广播信息 ? 跟踪区域更新 ? 处理新的寻呼消息 ? 小区重选评估

空闲态的动作

空闲态活动原则

空闲态下的小区重选

29

物理层过程-随机接入
? 目的:资源请求(主叫、被叫) IP Network ? 分类:竞争接入;非竞争接入 接入步骤
? 网络指示特定的PRACH资源或

MME

X2

eNB

UE从普通PRACH资源中选择;
? UE以逐渐增加的功率发送随机 接入前导; ? UE在PDCCH上接收随机接入回 应; ? 物理资源块(PRB)和调制与编

S1 eNB

码策略(MCS) ? UE在PUSCH上发送信号和用户 数据

30

物理层过程-下行数据传输

IP Network
RI;

步骤
? UE通过PUCCH报告CQI,PMI, ? eNB调度器周期性给UE分配资

MME

X2

eNB

源; ? UE以子帧为周期读取PCFICH以 获取PDCCH所占OFDM数量; ? UE读取PDCCH以发现TX Mode,并获知分配资源(PRB 和MCS); ? eNB 在PDSCH上发送用户数据; ? UE尝试对接收到的包解码并在 PUCCH上发送ACK/NACK。

S1

eNB

31

物理层过程-上行数据传输

IP Network
PHR;

步骤
? UE在PUCCH上发送SR,BSR和 ? eNB的调度器动态的给UE分配

MME

X2

eNB

上行资源; ? 通过PDCCH给UE分配权限 ? 分配好的资源(PRB和MCS)通

知给UE

S1

? UE在PUSCH上发送用户信息; ? 如果eNB成功对上行数据解码, 则更改PDCCH上的NDI, 在

eNB UE

PHICH上发送ACK/NACK。

32

目录 1 LTE基本概述及进展

2 3

FDD-LTE原理及关键技术
TDD-LTE原理及关键技术术 FDD -LTE与TD-LTE的对比 LTE组网及天馈线方案 LTE网络架构的介绍

4
5 6

33

三、TD-LTE 空中接口—TDD帧结构
?
? ?

TD-LTE帧结构:
无线帧长度为10ms,每个无线帧由两个5ms的半帧组成,共10个1ms子帧,20个时隙; 每个帧由8个常规子帧和2个特殊子帧(DwPTS、GP、UpPTS)组成而且DwPTS + GP + UpPTS = 1ms;
? ?

上下行时隙配比共有7种方式配比。 上/下行切换周期分为两种:5ms切换 TD-LTE的TTI为1ms。

配置 序号
0 1 2 3

切换点 周期
5 ms 5 ms 5 ms 10 ms 10 ms

UP:DW
3:1 2:2 1:3 3:6 2:7

子帧序号 0
D D D D D

1
S S S S S

2
U U U U U

3
U U D U U

4
U D D U D

5 6 7
D D D D D S S S D D U U U D D

8
U U D D D

9
U D D D D

周期和10ms切换周期。
?

One radio frame, Tf = 307200Ts = 10 ms One half-frame, 153600Ts = 5 ms

4

5
6

10 ms
5 ms

1:8
5:3

D
D

S
S

U
U

D
U

D
U

D
D

D
S

D
U

D
U

D
D

One slot, Tslot=15360Ts

30720Ts

Subframe #0 One subframe, 30720Ts DwPTS GP

Subframe #2

Subframe #3

Subframe #4

Subframe #5

Subframe #7

Subframe #8

Subframe #9

UpPTS

DwPTS

GP

UpPTS

34

TD-LTE 空中接口—TDD帧结构
?

特殊子帧
?

TD-LTE特殊子帧由DwPTS,GP和UpPTS组成,共9种配置方式,且总长度均为1ms。不同 特殊子帧配比可应用于不同场景,例如:10:2:2配置可以提高下行吞吐量,3:9:2配置可避免 远距离同频干扰引起的干扰。 GP相应的长度为1~10个符号(时间长度为70~700μ s),对应的支持约10.7~107km的小 区覆盖半径,估算方法为C*GP/2(C为光速)。
特殊子帧配 置
0 1 2 3 4 5 6 7 8

?

Normal CP DwPTS
3 9 10 11 12 3 9 10 11

Extended CP UpPTS
1 1 1 1 1 2 2 2 2

GP
10 4 3 2 1 9 3 2 1

DwPTS
3 8 9 10 3 8 9 -

GP
8 3 2 1 7 2 1 -

UpPTS
1 1 1 1 2 2 2 -

35

TD-LTE 空中接口—物理资源单元
?RE(Resource

Element):最小时频资源,

频域为1个子载波,时域为1个OFDM符号。
?

One downlink slot, Tslot

RB(Resource Block):在频域上连续

的 12个子载波,时域上为1个时隙。1个RB

带宽=12×15K=180K
Resource block

subcarriers

配置

RB N sc

DL RB N symb ? N sc resource elements

DL N symb

RB Nsc subcarriers

Resource element

普通CP

?f ? 15 kHz
?f ? 15 kHz

6 24 3

扩展CP

?f ? 7.5 kHz

DL ? N RB NRB sc

12

7

?

系统带宽与RB关系
系统带宽(MHz) 1.4 6 3 15 5 25 10 50 15 75 20 100
DL N symb OFDM symbols

?

1 REG = 4 RE
1 CCE = 9 REG

?

N

DL RB

36

TD-LTE空中接口—下行物理信道
PDSCH Add Your Text )及寻呼信息 PDCCH
?承载信息:用于发送上/下行资 ?承载信息:下行用户数据、系统消息(SIB

?时频位置:位于下行子帧中不用于传输

PDCCH、PCFICH、PHICH的RE中

源调度信息、功控命令等。

?时频位置:占用每个子帧的前n

Add Your Text

PBCH Add Your Text ?承载信息: 广播小区基本的物理层配
置信息,例如下行系统带宽、PHICH资

个OFDM符号,n=1,2,3;频域占用 除RS 、PCFICH 、PHICH外的所有 RE

下行物理信道

源指示、系统帧号信息等。
?时频位置:位于子帧0的第2个时隙的

PMCH
?

前4个OFDM符号,带宽1.08MHz

物理多播信道:用于单频

网络中传输多播广播和多媒体 业务。

Add Your Text

Add Your Text PHICH
?承载信息:承载上行共享信道(

ULSCH)数据分组的HARQ应答

PCFICH
?承载信息:用于指示一个子帧内传输PDCCH所

(ACK/NACK)信息
?时频位置:位于下行子帧的前1~3个

OFDM符号中。

使用的OFDM符号个数。
?时频位置:位于下行子帧第1个OFDM符号中。

37

TD-LTE空中接口—上行物理信道
PRACH
?承载信号:终端发送的随机接入信号

,用于发起随机接入过程。
?时频位置:PRACH的发送时间、频率

Add Your Text PUCCH
?承载信息:传输用户的上行控制信

位置以系统信息形式在系统内广播,频 域带宽固定为1.08MHz

Add Your Text

息,包括CQI、ACK/NACK反馈、调
度请求等。
?时频位置:位于上行子帧(UpPTS

上行物理信道

除外)频带两侧,1个PUCCH信道占 用1个RB Pair,并在子帧的两个slot上 下边带跳频。系统可以根据需求配置 多个PUCCH信道。

PUSCH

Add Your?Text 时频位置:位于上行子帧(UpPTS除外)不传
输PUCCH的RB中。

?承载信息:上行用户数据及高层信令。

38

TD-LTE空中接口—传输信道
来自MAC的数据通过传输信道与物理层进行交换,
LTE传输信道种类如下:
?

下行传输信道:
?

PCH

BCH

DL-SCH

MCH

下行传 输信道

下行共享信道(DL-SCH,Downlink Shared CH

):传输下行用户数据或控制信息。此外,其还传输未通过
BCH传输的剩余系统信息。
?

PDSCH

PBCH

PDCCH

PHICH PCFICH

PMCH

下行物 理信道

广播信道(BCH,Broadcast CH):用于传输对接入
DL-SCH来说必须的部分系统信息。

下行物理信道与传输信道映射
RACH UL-SCH

?

寻呼信道(PCH,Paging CH):用来向UE传输寻呼信
息,同时用来通知UE系统信息的更新。

上行传 输信道

?

多播信道(MCH,Multicast CH):传输MBSFN
相关的用户数据或控制信息。
上行物 理信道 PUCCH PRACH PUSCH

?

上行传输信道:
?

上行共享信道(UL-SCH,Uplink Shared CH):
传输上行用户数据或控制信息。

上行物理信道与传输信道映射

?

随机接入信道(RACH):用来在UE没有精确的上行时间
同步时,或当UE没有分配到上行发送资源时接入网络。

39

TD-LTE空中接口—逻辑信道
MAC层通过逻辑信道为RLC层提供数据传输。逻辑信道可以是承载RRC等控制数据的控制逻辑
信道,也可以是承载用户平面数据的业务逻辑信道。
?控制逻辑信道:
?

广播控制信息(BCCH,Broadcast Control CH) :用于广播系统信息的下行信道。

下行逻 辑信道

PCCH

BCCH

CCCH

DCCH

DTCH

MCCH

MTCH

?

寻呼控制信道(PCCH,Paging Control CH):用于
通知UE来电或系统信息改变的下行信道。

?

公共控制信道(CCCH,Common Control CH):
在RRC连接建立前UE与网络之间的双向控制信息。

下行传 输信道

PCH

BCH

DL-SCH

MCH

?

多播控制信道(MCCH,Multicast Control CH):
用于发送与MBMS业务接收相关的控制信息的下行信道。

下行逻辑信道与传输信道映射
CCCH DCCH DTCH

?

专用控制信道(DCCH,Dedicated Control CH):
发送与特定UE相关的专用控制信息的上下行信道

上行逻 辑信道

?业务逻辑信道:
?

专用业务信道(DTCH,Dedicated Traffic CH):用
来发送专用用户数据的上下行信道。

?

多播业务信道(MTCH,Multicast Traffic CH):用
来发送MBMS业务用户数据的下行信道。

上行传 输信道

RACH

UL-SCH

上行逻辑信道与传输信道映射

40

TD-LTE物理层过程-UE的状态转移
? 小区搜索,获得系统信息 小区搜索

? UE活动完 毕,向系 统申请拆 除链接

挂机

? 接收系统信 息,监听寻 空闲状态 空闲状态 呼消息,为 接入做准备

? 系统在UE申请 到的上/下行信 下行数据传输 道中传输数据

上行数据传输

随机接入

? 向系统请求分 配资源,准备 传输数据 41

TD-LTE物理层过程-小区搜索
UE获知: ? SIB信息 UE获知: ? 系统帧号(SFN ? 下行系统带宽 ? PHICH配置信息 ? 天线端口数信息。 读取PBCH信 道。 进入空闲态

读取PDSCH信 道。

UE获知: ? 10ms帧同步 ? 确定168个小区组内ID ? 确定当前的PCI ? CP的长度 UE获知: ? 精确的载波频率 ? 确定3个小区组ID ? 子帧同步

UE获知: ? 粗频率同步

UE搜索SSS ? 尝试与168个辅 同步信号中的某 一个相匹配。 UE搜索PSS ? 尝试与3个可能 的主同步信号 之一相匹配。

UE开机

UE在下行信道上 搜索小区

42

TD-LTE物理层过程-UE的空闲状态
在UE完成小区搜索后,进入空闲状态。

? 接收系统信息广播 ? 周期性接收寻呼信息 ? 临近小区测量和小区 选择/重选

? 非活动UE传输资 源使用最小化 ? UE省电

UE执行小区重选和驻留 新小区的步骤如下: ? 解码广播信息 ? 跟踪区域更新 ? 处理新的寻呼消息 ? 小区重选评估

空闲态的动作

空闲态活动原则

空闲态下的小区重选

43

TD-LTE物理层过程-随机接入
? 目的:资源请求(主叫、被叫) IP Network ? 分类:竞争接入;非竞争接入 接入步骤
? 网络指示特定的PRACH资源或

MME

X2

eNB

UE从普通PRACH资源中选择;
? UE以逐渐增加的功率发送随机 接入前导; ? UE在PDCCH上接收随机接入回 应; ? 物理资源块(PRB)和调制与编

S1 eNB

码策略(MCS) ? 接入时进行时间调整 ? UE在PUSCH上发送信号和用户 数据

44

TD-LTE物理层过程-下行数据传输

IP Network
RI;

步骤
? UE通过PUCCH报告CQI,PMI, ? eNB调度器周期性给UE分配资

MME

X2

eNB

源; ? UE以子帧为周期读取PCFICH以 获取PDCCH所占OFDM数量; ? UE读取PDCCH以发现TX Mode,并获知分配资源(PRB 和MCS); ? eNB 在PDSCH上发送用户数据; ? UE尝试对接收到的包解码并在 PUCCH上发送ACK/NACK。

S1

eNB

45

TD-LTE物理层过程-上行数据传输

IP Network
PHR;

步骤
? UE在PUCCH上发送SR,BSR和 ? eNB的调度器动态的给UE分配

MME

X2

eNB

上行资源; ? 通过PDCCH给UE分配权限 ? 分配好的资源(PRB和MCS)通

知给UE

S1

? UE在PUSCH上发送用户信息; ? 如果eNB成功对上行数据解码, 则更改PDCCH上的NDI, 在

eNB UE

PHICH上发送ACK/NACK。

46

目录 1 LTE基本概述及进展

2 3

FDD-LTE原理及关键技术
TDD-LTE原理及关键技术术 FDD -LTE与TD-LTE的对比 LTE天馈线及组网方案 LTE网络架构的介绍

4
5 6

47

LTE FDD/TDD 对比
对比项目 频谱支持情况 非对称业务 抗干扰性能 同步要求 移动性支持 覆盖半径
相同点

FDD技术
必须使用成对的频段 较TDD技术性能差 上下行异频,抗干扰性能强 较TDD制式宽松 优于TDD制式,支持更高的移动速度 优于TDD制式,支持更大的覆盖范围

TDD技术
可有效利用零散的非成对频段 可根据业务流量灵活配置上下行时隙 上下行同频,小区间干扰需加强干扰控制 由不同时隙来区分上下行,同步要求严格 劣于FDD的移动性 受限于上下行的时隙转换保护间隔

技术 对比

网元 EPC

不同点

相同的核心网架构和协议,核心网侧可同时接入LTE FDD和TD-LTE, 保证系统的平滑升级 除TDD特殊配置及特有的终端能力外,其余部分基本相同 编码调制 双工方式 帧结构 部分物理信道(如同步信号、PRACH、 SRS、SCH)资源配置不同 TD-LTE支持TM7/8 部分物理过程(如HARQ混合自动重 传请求) 随机接入机制

L2/L3
EUTRAN

L1

小区选择机制 均支持多天线模式TM1-TM6 上/下行控制机制

LTE FDD与 LTE TDD 对比

48

TD-LTE与LTE FDD比较
双工方式对比
TDD
?

FDD
?

用时间来分离接收和发送信道,时间 资源在两个方向上进行分配,基站和 移动台之间须协同一致才能顺利工作 保护间隔

在支持对称业务时,能充分利用上下 行的频谱,但在支持非对称业务时, 频谱利用率将大大降低

下行

上行

下行

时间

上行/下行 保护带

时间

上行/下行

频率

下行 上行 双工滤波 器

频率

49

TD-LTE与LTE FDD比较
TDD与FDD同步信号设计差异
? LTE 同步信号的周期是5ms,分为主同步信号(PSS)和辅同步信号(SSS) ? TD-LTE和LTE FDD帧结构中,同步信号的位置/相对位置不同 ? 利用主、辅同步信号相对位置的不同,终端可以在小区搜索的初始阶段识别系统是TDD还 是FDD

50

TD-LTE与LTE FDD比较
TDD与FDD组网对比
覆盖方面的对比
– – FDD和TDD 采用的链路级关键技术基本一致,解调性能相近 TDD系统多天线技术的灵活运用,能够较好的抗干扰并提升性能和覆盖 均可做到业务信道基于ICIC基础上的同频组网 信令信道和控制信道有大体相同的链路增益,理论上都能够支持同频组网

同频组网能力的对比
? ?

具体机制的不同
?

切换、功控机制相同,同步、重选、物理层信道编解码等能力上没有本质区别

系统内干扰来源
?

TDD系统是时分系统,上下行时隙之间可能有干扰,需要通过时隙规划来进行协调

频率规划,时隙规划
? ?

FDD只有频率规划,结合ICIC来完成 TDD系统有频率规划和时隙规划,频率规划结合ICIC来完成,时隙规划根据业务分布、 干扰隔离等方面在组网中进行考虑

51

TDD 双工方式的工作特点
TDD 双工方式的工作特点使TDD具有如下优势: (1)能够灵活配置频率,使用FDD 系统不易使用的零散频段; (2)可以通过调整上下行时隙转换点,提高下行时隙比例,能够很好的支持非对称 业务; (3)具有上下行信道一致性,基站的接收和发送可以共用部分射频单元,降低了设 备成本; (4)接收上下行数据时,不需要收发隔离器,只需要一个开关即可,降低了设备的 复杂度; (5)具有上下行信道互惠性,能够更好的采用传输预处理技术,如预RAKE 技术、 联合传输(JT)技术、智能天线技术等, 能有效地降低移动终端的处理复杂性。 但是,TDD双工方式相较于FDD,也存在明显的不足: (1)由于TDD方式的时间资源分别分给了上行和下行,因此TDD方式的发射时间大 约只有FDD的一半,如果TDD要发送和FDD同样多的数据,就要增大TDD的发送功 率; (2)TDD系统上行受限,因此TDD基站的覆盖范围明显小于FDD基站; (3)TDD系统收发信道同频,无法进行干扰隔离,系统内和系统间存在干扰; (4)为了避免与其他无线系统之间的干扰,TDD需要预留较大的保护带,影响了整 体频谱利用效率。 52

目录 1 LTE基本概述及进展

2 3

FDD-LTE原理及关键技术
TDD-LTE原理及关键技术术 FDD -LTE与TD-LTE的对比 LTE组网及天馈线方案 LTE网络架构的介绍

4
5 6

53

LTE天馈介绍
LTE天线相关概念 天线尺寸

?天线尺寸随着频率升高,尺寸将成反比例下降 ?考虑到天线安装工程实施难度,LTE天线一般采用多天 线集成设计方案。 ?天线增益是天线指标体系中最重要的,具体天线增益 选取,可以根据实际工程安装情况和覆盖需求来设计 ?多天线中的各个线阵一般都采用相同增益的天线单元 ?天线振子数将决定着天线的增益大小,考虑到频率升 高,在天线尺寸一定的情况下,可以适当增加天线振子 数来提高天线的增益

天线增益

天线振子数

波束宽度

?目前主要是三扇区基站,定向天线波束水平面宽度 一般在65度左右,也有30度、90度的天线
54

LTE天馈介绍
LTE天线结构
此为 1 个双极化的 阵子,极化方向 为+45度和-45度。

LTE 2天线

TD-LTE 8天线

此天线一共有 8 个 双极化阵子。

55

LTE天馈介绍
室外天线性能指标
天线类别 单频8端口 单频2端口 单频2端口 频段 2.6GHz 2.6GHz 2.1GHz 增益 17 17 17 尺寸 (mm) 1400×320×110 1040×145×74 1300×160×90 重量 (Kg) 17 4 5

单频8端口
单频2端口 单频2端口 双频2端口 双频2端口 三频2端口

2.1GHz
1.8GHz 700MHz 790~960/1710~2180 790~960/1710~2180 790~960/(1710~2180)*2

17
17 17 14/17 16/18.5 16/16/16

1045×314×135
1400×160×90 2040*260*140 1400*259*135 1934*260*140 2100*259*135 5 10 13.7 15 19.4

56

LTE天馈介绍
FDD LTE 2通道和TD-LTE天线对比:
8通道(TD-LTE 2.6G) 天线尺寸 (mm) 天线迎风 面积 1400*320*105 0.45m2 φ50 ~ φ115 mm 8根RF跳线以及相应安装材料 每付天线对应9根馈线 2通道(FDD LTE 2.1G) 1300*160*90 0.28m2 φ50 ~ φ80 mm 2根RF跳线以及相应安装材料 每付天线对应2根馈线

天线抱杆 直径要求
跳线 馈线

? 除了考虑天线物理特性对其安装的影响外,天面还需要考虑异系统间的干扰情 况。FDD LTE与不同系统之间的干扰隔离度及隔离距离可以参考多系统间干扰 分析部分的内容。

? 建议新建站要预留LTE天面资源,具备改造共享条件的基站要依托现网建设而进 行改造。
57

LTE无线网络干扰分析
系统 隔离度(dB) 不考虑频分系 统双工抑制能 垂直(m) 力 水平(m) TD移动 联通 DCS1800 TD-LTE WCDMA CDMA800 GSM900 SCDMA GSM900 73 1.9 158.4 79 2.7 316.1 62 1.0 44.6 64 1.1 56.2 73 1.9 158.4 69 1.5 99.9 84 3.5 562.0

隔离度(dB) 考虑频分系统 垂直(m) 双工抑制能力 水平(m)

23
0.1 0.5

29
0.1 1.0

37
0.2 2.5

39
0.3 3.2

23
0.1 0.5

19
0.1 0.3

34
0.2 1.8

参考规范: 1、3GPP规范:TS 36.101 V10.0.0(UE)、TS 36.104 V9.5.0(BS)、TS 25.101 V9.5.0 (2010-09); 2、其他行业规范:YD/T 883-1999、YD/T 1028-1999、YD/T 1367-2008 、YD/T 1365-2006、YDC 0142008、YD/T 1552-2007、GSM 05.05 version 8.5.1 Release 1999等。

? 在实际工程中,因为天线参数、天线方向、传播模型、各种损耗等与假设存在 不一致性,设备指标与协议指标存在偏差等原因,上述计算结果还存在一定的 不确定性,工程中应根据实际的指标针对各个共站址基站进行具体计算。 ? 隔离度大小还取决于天线之间的相对位置,应尽量避免天线相对或接近面对的 情况。背对背的两天线情况比其他情况下所需隔离度小很多。

58

LTE多系统并存方案
? 不同的运营商的天线间采取垂直隔离的方式; ? 同运营商不同系统间水平隔离,具备条件的应实现天馈共享; ? 新建塔桅应为现有系统之外预留天线挂装位置;

? 从安全的角度考虑,天线数量多、风荷大的应挂装在塔桅的低平台;天线数 量少、风荷小的应挂装在高位置;
? 共享已有塔桅时,需注意PHS系统与其它移动通信系统的干扰保护。 ? 已建塔桅的共享需结合塔桅的条件和天线挂装方案等诸多因素详细评估、核 算,慎重制定改造方案。

59

LTE多系统并存方案
室外天馈改造
CDMA 天线
LTE 天线

宽频天线

宽频天线

电源
光纤

LTE RRU CDMA 主设备
模式一 方法 模式一 模式二 新增2.1G天馈 更换4端口宽频天线 模式二 优点

LTE RRU

模式三

模式四 缺点 需要额外的天面 可能影响CDMA现网

可独立进行天线调整 节省天面安装空间

模式三
模式四

CL合路共享馈线
采用有源天线

节省天面空间,无需新增馈线
节省天面空间、系统可靠性高、零 损耗

对现网引入会增加合路器损耗 0.5~1dB
现网应用较少,价格偏高

60

LTE多系统并存方案
天面资源准备 ? CDMA现网基站天线塔桅已预留支臂或平台,预留空间满足系统间隔离要求。 ? 如核算承重及风荷满足LTE安装要求,可直接利用。

61

LTE多系统并存方案
天面资源准备

62

LTE多系统并存方案
天面资源准备 如果天面受限可考虑引入双频天线 优点: ? 天面成本相对较低 缺点: ? 实施复杂 ? 对既有网络性能均有影响 ? 无法实现各自网络的独立优化

63

2.6GHz TD-LTE天馈建设的两类方案
方式一:TD-LTE独立建设
特点:LTE网络独立考虑,基于后续商 用频率和网络需求,重新建设

方式二:基于AFD(有源)天线,在 TD-S(3G+WLAN建设中考虑引入TDLTE的需求
特点:
TD-S建设考虑共建抱杆、共天馈需求 TD-LTE产品考虑设备内置合路器需求

实现方式:
TD-LTE RRU可以通过盲插接口背在天 线后面;或者通过集束接口连接天线 TD-S RRU 通过集束接口连接

综合考虑后续工程实施难度以及应用灵活性,建议推动AFD天线产品的开发。 同时,在工程条件允许的情况下,抱杆等天面资源为LTE RRU预留。

在技术成熟以及条件具备的情况下,TD-SCDMA 建设中尽快考虑引入AFD天线。 64

2/8天线及相应多天线技术应用场景建议

一:应用场景建议

?8天线技术产品:室外连续覆盖场景 ?2天线技术产品:室外单点热点覆盖、补盲、高速、室 内覆盖(也可采用单天线技术产品)
二:天面建设方式建议

?优选采用新建天面方式 ?条件不具备,可采用与TD-SCDMA共用天面建设方式, 天线内置合路器
65

2/8天线及相应多天线技术应用场景建议
原则上应采用三扇 区配置,但可以结 合各地实际情况灵 活选择各站的扇区 配置数量。 密集城区 热点/盲点 高速

城区/郊区室外连续覆盖: ?建议部署8通道产品,可优选4+4 双极化天线类型。在常规环境下使 用波束赋形,移动速度较快的情况 下(>60KM/h)切换到空间复用/ 发射分集 城区

室内覆盖 室内覆盖: ?建议部署单/双通 道产品,使用单天 线发射/发射分集/ 空间复用

郊区农村

室外热点/盲点覆盖: ?建议部署2通道产品, 使用发射分集/空间复用

高速(>120KM/h)场景覆盖: ?建议部署2通道产品,使用 发射分集/开环空间复用 66 66

2/8天线工程实施难度比较

双极化 2天线
天线宽度 RRU设备 尺寸 接头数量

双极化 8天线

施工困难
天面要求较 高 对天面承重 要求高 增加安装和 维护工作量

后续优化方案
正在推进小型化8天线 (400mm*600mm) 随着产业能力提升,设备集成度在不 断提高。此外,正在推动集成天线 +RRU的有源一体化天线 集束线缆与盲插方案可降低由于接口 数增多造成的工程难度

1130mm*16 1366mm*31 7mm 0mm 体积15L 重量12kg 2接口/扇区 体积20L 重量20kg 9接口/扇区

当前8天线产品的施工难度明显高于2天线产品 后续进一步推动优化方案,不断降低施工难度 67 67

室外宏基站 覆盖室内

RRU

14-17F 11-13F

室内分布系统 覆盖室内

7-10F
4-6F BBU 1-3F

68

与TD-SCDMA共室分环境下的天线改造
TD-S/TD-L 双模RRU 其他信源 耦合器 合路器 耦合器 功分器

功分器

单极化吸顶天线方案 (初期方案)

与TD-S共 用设备 新增设备

单极化吸 顶天线

单极化吸 顶天线

BBU

改造方式:需新增1条支路及1倍的单极化天线点,天线点间距要求满足隔离度要求
TD-S/TD-L 双模RRU 其他信源 耦合器 合路器 耦合器 功分器 双极化吸 顶天线 双极化吸 顶天线 功分器

双极化吸顶天线方案 (成熟方案)

与TD-S共 用设备 新增设备 替换设备

改造方式:需新增1条支路并用双极化吸顶天线替换原单极化吸顶天线

BBU

69

?测试频段: ?垂直极化可覆盖GSM900至LTE的D频段, ?水平极化覆盖F,A,E,WLAN频段 ?尺寸可做到:200mm(直径)*140mm(净高) 其他信源(GSM、DCS、 ?驻波比等电路参数已全部满足指标
TD-SCDMA、WLAN) TD-LTE RRU 功分器 耦合器 合路器 耦合器 功分器 双极化吸 顶天线
TD-SCDMA终端

? 测试内容
– 室内公共信道场强分布 – 拉远测试 – 多终端数据业务质量
BBU

双极化吸 顶天线
TD-LTE终端

– 多终端语音业务质量及边缘用户接通率
仍需后续现网及多系统环境进 行测试和评估

GSM终端 WLAN终端

室内双极化天线测试环境

70

目录 1 LTE基本概述及进展

2 3

FDD-LTE原理及关键技术键技术 TDD-LTE原理及关键技术键技术 FDD -LTE与TD-LTE的对比 LTE天馈线方案 LTE网络架构的介绍

4
5 6

71

LTE 常见英文缩写
?
? ? ? ? ? ?

?

EPS:Evolved Packet System EPC:Evolved Packet Core MME : Mobility Management Entity S-GW:Serving Gateway P-GW:PDN Gateway SAE-GW:S-GW and P-GW LTE:Long Term Evolution =EUTRAN, including eNodeB only SAE : System Architecture Evolution
72

LTE/EPC网络特点
关键网元:MME、S/P-GW、HSS、 eNodeB、PCRF 关键接口:S1、X2、S5/S8、S6a 关键变化:省去传统的基站控制器 (RNC、BSC),基站控制器的大部 分功能转移到基站eNodeB实现。

关键特点:扁平网络、ALL IP、控制 承载分离、多种接入、永远在线纯分 组域网络

73

SAE网络架构和特性
Control plane traffic User plane traffic
S6d S4
SGSN HSS Operator's Services

Rx
PCRF

SAE-GW: SGW+PGW
Non 3GPP Access Network

SGi Gx
PGW SGW
S2a/c S2b
ePDG

S6a S11
MME

S10x S5 (GTP) S10x

S3

SAE/EPC S10
BSC RNC

Mobility based on MIP
3GPP CS Core

S1-MME

S1-U

Handover Optimization

BTS

NodeB

eNodeB

?基本网元:HSS,MME,SAE-GW实现LTE的直接接入以及与Non 3GPP网络的互通能力。 ?和传统互通:S4 SGSN保留UTRAN&GERAN的接入能力,HSGW/ePDG实现和Non 3GPP网络接入。

扁平网络

简化组网方式,网络更加扁平,无线侧无RNC 优化的用户面体系,数据传输从4个降到2个

控制与承 载分离

独立的控制面网元和用户面网元 MME是纯控制面,SAE-GW是用户面网元

74

LTE/SAE网络特点2

S4 SGSN保留UTRAN的接 入能力,非3GPP的接入,支 持多种制式共接入: 2G/3G/LTE/CDMA/WIM AX/WLAN

LTE/SAE提供面向分组域的 全新架构,无传统电路域网 络,用户开机附着时就建立 数据通道,永远在线。 永远在线纯分组域网络

IP化简化复杂的分层结构,

网元之间的互连简单,全IP
体现在S1接口和S6a接口 ALL IP

多种接入方式

75

Mobility Management Entity (MME)
MME
X2 S1MME S11 S6a

HSS

eNB

eUTRAN
eNB

S1-U

Serving Gate way

? MME的功能:
– 接入控制,包括鉴权控制,标识(GUTI,TAI list)指配,用户标识和设备标识 验证,信令面加密,与eNB之间的一致性保护,2G/3G与EPS之间安全参数 以及QoS参数的转换 – 许可控制,决定是否可以获得请求的资源并预留这些资源 – 移动性管理,实现对UE当前位置的跟踪和记录(TA区) – 会话管理,EPS承载管理功能 – 网元选择,对S-GW和P-GW的选择,MME改变时的MME选择功能,2G、 3G切换时选择SGSN

76

Serving Gateway (S-GW)
HSS
PCRF
Gxc Gx

MME
X2 eNB S1MME S11

S6a

eUTRAN
eNB

S1-U

Serving Gate way

S5/S8

PDN Gate way

? S-GW的功能:
– 对EPS承载进行存储 – 路由选择和数据转发功能(先择PGW) – eNB之间切换以及eNB与2G/3G网络之间切换的本地锚定 点, 3GPP接入系统间切换锚点(终结并中转2G/3G系统 和PGW间的数据流) – 计费信息收集

77

Packet Data Network (PDN) Gateway (P-GW) HSS
MME
X2 eNB S1MME S11 S5/S8 S6a Gxc

PCRF CG
Gx Gy/Gz

eUTRAN
eNB

S1-U

Serving Gate way

PDN Gate way

SGi

IP网络

? P-GW是EPS承载在IP层面的锚定点(HA) ? 3GPP和非3GPP接入系统间切换的锚定点 ? UE与外部网络通信的锚点,进行数据格式的转换 ? 多个PCRF服务于一个P-GW 情况下,进行PCRF的选择 ? 对EPS承载进行存储和管理

? UE的IP地址的管理和分配
? 控制UL(上行数据流模板)和DL(下行数据流模板)承载的绑定 ? 基于PCC进行QoS处理,作为PCC的策略执行点 ? 收集计费信息

78

Home Subscriber Server (HSS)
HSS PCRF CG
Gxc Gx

MME
X2 eNB S1MME S11

S6a

Gy/Gz

eUTRAN

S1-U

? HSS的功能:

eNB

Serving Gate way

S5/S8

PDN Gate way

SGi

IP网络

? 用户数据管理:数据存储,包括用户信息( IMSI、MSISDN、IMEI/IMEISV 、LTE 用户接入标识、UE-AMBR等),ODB信息,EPS APN签约信息,漫游相关信息, 用户计费相关信息,鉴权信息 ? 用户数据管理:对用户的签约数据进行相应的操作管理,包括开户、销户,用户签 约数据的修改,通知MME对用户签约数据进行更新 ? 用户鉴权

? 根据MME请求向MME提供一组或者多组鉴权参数,支持鉴权业务相关处理
? 存储用户对应的鉴权算法标识与服务网络的网络标识 ? 移动性管理:配合MME发起的位置登记/注销通知,完成用户位置登记/注销状态、 以及当前服务MME地址的更新

79

Policy and Charging Rule Function (PCRF) HSS
MME
X2 eNB S1MME S11 S5/S8 S6a Gxc

PCRF CG
Gx Gy/Gz

eUTRAN
eNB

S1-U

Serving Gate way

PDN Gate way

SGi

IP网络

? PCRF的功能:

? 用户的签约数据管理
? 用户计费策略控制 ? 接受AF的应用请求,并根据SPR的用户签约数据进行验证 ? 根据应用请求生成策略规则

? 把规则做成TFT,使用TFT把SDFs 映射到EPS bearer
? 提供计费指导 ? 事件触发条件定制 ? 业务优先级处理

? QOS控制功能

80

网络架构-Gateway合设
UTRAN

SGSN
GERAN
S3 S1-MME S6a

HSS

MME
S12 S11 LTE-Uu” “ S10 S4 S5 Gx

PCRF
Rx+

UE

E-UTRAN
S1-U

Serving Gateway

PDN Gateway

SGi

Operator ’s IP Services (e.g. IMS, PSS etc.)

?

作为一种优化架构,Serving Gateway 和 PDN Gateway可以合一部署。

81

LTE/SAE网络主要接口
HSS
S6a

S6a
?完成用户位置信 息的交换和用户 签约信息的管理

S1-MME ?用于传送会话管 理(SM)和移动性 管理(MM)信息

Gx
?用于将PCRF的PCC规则 提供给PCEF或从PCEF删 除,将来自PCEF的相关事 件传送至PCRF

HRPD

HSGW
1X
Gxa

PCRF
X2
?eNB之间的互通,实现资源 状态上报,eNB之间切换、 UE上下文释放
Gxc Gx

AF,例如IMS

S1-U
?在GW与eNodeB设 备间建立隧道,传送 数据包

MME
S2a S1-MME S11

X2
eNB

eUTRAN
eNB

S1-U

Serving Gateway

S5

PDN Gateway

SGi

IP Network

82

EPC的主要接口说明
接口 协议 协议号 相关实体 接口功能

S1-MME
S1-U S11

S1AP
GTPv1 GTPv2

36.413
29.060 29.274

eNodeB - MME
eNodeB – S-GW MME – S-GW

用于传送会话管理(SM)和移动性管理(MM)信息
在GW与eNodeB设备间建立隧道,传送数据包 采用GTP协议,在MME和GW设备间建立隧道,传 送信令 采用GTP协议,在MME和SGSN设备间建立隧道, 传送信令 采用GTP协议,在S-GW和SGSN设备间建立隧道, 传送数据和信令

S3
S4

GTPv2
GTPv2

29.274
29.274

MME – SGSN
S-GW – SGSN

S6a
S10 S12 S2a/2b/2 c S5/S8

Diameter
GTPv2 GTPv1 PMIPv6/MIPv 4/DSMIPV6 GTPv2

29.272
29.274 29.060 RFC521 3 29.274

MME - HSS
MME - MME S-GW – UTRAN P-GW – Trusted Non-3GPP IP Accesse S-GW – P-GW

完成用户位置信息的交换和用户签约信息的管理
采用GTP协议,在MME设备间建立隧道,传送信令 在UTRAN与GW之间建立隧道,传送数据

用于传送非3GPP接入的业务接入信息 采用GTP协议,在GW设备间建立隧道,传送数据包

83

结束

提示:本课件所有权属于中国通信服务股份有限公司所有。任何人未经允许不得以任何 方式进行转发、使用及扩散等,一经发现,中国通信服务将保有法律追究的权利。

84