LTE学习之路（2）——概述

【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100ms，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

【名词介绍】

3GPP（3^th Generation Partnership Project）：第三代合作伙伴计划

ITU（International Telecommunication Union）：国际电信联盟

UMTS（Universial Mobile Telecommunication System）：通用移动通信系统

GSM（Global System for Mobile communications）：全球移动通信系统

UTRAN：通用陆地无线接入网    E-UTRAN：演进型通用陆地无线接入网

GPRS（General Packet Radio Service）：通用分组无线业务

GPS（Global Positioning System）：全球定位系统

UE（User Equipment）：用户终端

SAE（System Architecture Evolution）：系统架构演进

EPC（Evolved Packet Core）：演进型分组交换核心网

EPS（Evolved Packet System）：演进型分组系统

eNodeB：演进型基站  HeNB：家庭基站

CSG（Closed Subscriber Group）：闭合用户群

ARQ（Automatic Repeat reQuest）：自动请求重传

HARQ（Hybrid Automatic Repeat reQuest）：混合自动请求重传

TFT（Traffic Flow Template）：业务流模版

SDF（Service Data Flow）：业务数据流

GTP（GPRS Tunneling Protocol）：GTP隧道协议

HSPA（High Speed Packet Access）：高速分组接入

HSPA+（High Speed Packet Access Evolution）：高速分组接入演进

【LTE宗旨】

与以往蜂窝系统所采用的电路交换模式不同，LTE仅支持分组交换业务，它旨在在用户终端（UE）和分组数据网络之间建立无缝的移动IP连接。

 

LTE主要由两部分组成：无线接入技术演进（E-UTRAN）+系统架构演进（SAE）；其中，SAE主要含有的是演进型分组交换核心网（EPC），其控制处理部分为移动性管理实体（MME），数据承载部分称为业务网关（S-GW）；接入网（E-UTRAN）主要含有的网元是演进型基站（eNodeB）。

 

图： LTE网络架构

【LTE网络接口】

• eNodeB之间由X2接口相互连接，支持数据和信令的直接传输；
• eNodeB与EPC之间由S1接口连接，其中：S1-MME是eNodeB连接MME的控制面接口，S1-U是eNodeB连接S-GW的用户面接口。

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。

【eNodeB的主要功能】

• 无线资源管理相关功能，包括：无线承载控制、接纳控制、连接移动性管理、上/下行动态资源的分配与调度；
• IP头压缩与用户数据流加密；
• UE附着时的MME选择；
• 提供到业务网关（S-GW）的用户面数据的路由；
• 寻呼消息的调度（scheduling）与传输（transmission）；
• 系统广播消息的调度与传输；
• 测量与测量报告的配置。

【MME的主要功能】

• 移动性管理
• 会话管理
• 用户鉴权和密钥管理
• NAS层信令的加密和完整性保护
• TA LIST管理
• P-GW/S-GW选择

【S-GW的主要功能】

• 分组路由和转发
• IP头压缩
• IDLE状态终结点，下行数据缓存
• eNodeB间切换的锚点
• 基于用户和承载的计费
• 路由优化和用户漫游时QoS和计费策略实现功能

【P-GW的主要功能】

• 分组路由和转发
• 3GPP和非3GPP网络间的Anchor功能（相当于家乡代理HA的功能）
• UE的IP地址分配，接入外部PDN的网关功能
• 计费和QoS执行功能
• 基于业务的计费

【核心网（EPC）简介】

第一点：EPC负责对用户终端的全面控制和有关承载的建立。

第二点：EPC包含的主要逻辑节点有：

• 公共数据网（PDN）网关（P-GW）——负责用户IP地址分配和QoS保证，并根据PCRF规则进行基于流量的计费。负责将下行用户的IP包分配给不同的QoS承载。
• 业务网关（S-GW）——用户IP数据包通过S-GW发送。当用户在eNodeB之间移动时，S-GW作为数据承载的本地移动性锚点；当用户处于空闲状态时，S-GW将保留承载信息并临时把下行数据存储在缓冲区里，以便当MME开始寻呼UE时重新建立承载。
• 移动性管理实体（MME）——是处理UE和核心网络间信令交互的控制节点。在UE和核心网间所执行的协议栈称为非接入层协议（NAS）。

     MME所支持的功能可分为：

           与承载管理相关的功能：包括建立、维护和释放承载，有NAS’xieyi中的会话管理层来执行；

           与连接相关的功能：包括连接建立和网络与UE之间通信的安全几只，有NAS协议中的连接或移动性管理层来执行；

           与其他网络交互工作的相关功能：包括切换语音业务到传统网络。

• 增强服务移动定位中心（E-SMLC）——管理所有找到附着在E-UTRAN上UE位置所需资源的协调和调度
• 移动定位中心网关（GMLC）——包含支持定位业务的功能。
• 用户归属服务器（HSS，Home Subscriber Server）——含有用户的SAE开户信息（如：所归属EPS的QoS配置信息和用户漫游的接入限制）；还保留用户可以连接的PDN信息（该信息可能以一种接入点名字的形式APN来表达或直接用PDN地址，即用户开户的IP地址来表达）；HSS拥有诸如用户当前所连接或注册的移动性管理实体标识等动态信息。
• 策略控制和计费规则功能（PCRF）——负责位于P-GW中策略控制加强功能（PCEF）中基于流量收费的功能。