目錄

LTE知識點梳理（一）：LTE網絡架構及協議..........................錯誤!未定義書簽。

1.1移動通信系統的發展......................................錯誤!未定義書簽。

1.2LTE概述.................................................錯誤!未定義書簽。

1.2.1LTE的重要技術特點................................錯誤!未定義書簽。

1.2.2LTE設計目的.......................................錯誤!未定義書簽。

13LTE網絡架構.............................................錯誤!未定義書簽。

13.1E-UTRAN（接入網）.................................錯誤!未定義書簽。

1.3.2EPC關鍵網.........................................錯誤!未定義書簽。

1.3.3LTE網絡特點.......................................錯誤!未定義書簽。

1.4LTE無線接口協議棧.......................................錯誤!未定義書簽。

1.4.1LTE協議棧的三層...................................錯誤!未定義書簽。

1.4.2LTE協議棧的兩個面：..............................錯誤!未定義書簽。

1.4.3協議棧架構.........................................錯誤!未定義書簽。

1.5網絡接口.................................................錯誤!未定義書簽。

LTE知識點梳理（一）：LTE網絡架構及協議

1.1移動通信系統的發展

在學習LTE技術之前，我們需要簡樸理解一下移動通信系統的發展過程，

第一代移動通信技術（1G）是指采用蜂窩技術組網、僅支持模擬語音通信的移動電話

原則，其制定于上世紀80年代，重要采用的是模擬技術和頻分多址技術。

第二代移動通信技術（2G）區別于第一代，使用了數字傳播取代模擬傳播，根據其特

點重要分為兩大類，分別是來源「歐洲基于TDMA的GSM系統和來源「美國基于CDMA技

術的IS95系統。在技術的不停推進下，又出現（以GPRS>CDMA1X為特性的2G升級版2.5G,

它的業務包括了語音業務、低速數據業務。

第三代移動通信技術（3G）的最大特點是在數據傳播中使用分組交取代了電路互換，

電路互換使手機與手機之,可進行語音等數據傳播，而分組互換則將語音等轉換為數字格式并

通過互聯網進行包括語音、視頻和其他多媒體內容在內的數據包傳播。高度數據業務則是

3G的重要特性，它可以在全球范圍內更好地實現無線漫游，并處理圖像、音樂、視撅流等

多種媒體形式，提供包括網頁瀏覽、電話會議、電子商務等多種信息服務。

不過，伴隨社會的發展，2/3G網絡語音收入下降，網絡成本高。營運商需要在吸引顧

客、增長收入的同步，大幅度減少網絡建設和營運成本。話費盈利時代結束，流展經營正

成為關鍵。LTE通過提高帶寬，發掘新業務來彌補語音業務的下降；減少每bit成本來控

制網絡成本。而LTE能帶來愈加流暢和便利的移動業務，大寬帶保證了顧客體驗。

下面將給大家簡介4GLTE技術。

1.2LTE概述

LTE是LongTermEvolution的縮寫，全稱應為3GPPLongTermEvolution,中文一般

譯為3Gpp長期演進技術，為第三代合作伙伴計劃（3GPP）原則。

3GPP公布的第一種LTE版本為R8版本，實際為3.9G,并不是真正意義上的4G技術，

而是3G向4G技術發展過程中的一種過渡技術，是被稱為3.9G的全球化原則，它通過采用

OFDM（正交頻分復用）和MIMO（多輸入多輸出）作為無線網絡演進的原則，改善并且增強

了3G的空中接入技術。這些技術的運用，使其能獲得更高的峰值速率。對于LTE技術的研

究歷來已久，我國的LTE項目是基于3G時代的TD-SCDMA技術和WCDMA技術發展起來的，那

么，其對應的也將發展成為TD-LTE和FD-LTE技術。后續的R9/R10版本為LTEAdvanced才

是實際的4G網絡。

1.2.1LTE的重要技術特點

LTE有如下重要技術特點：

（1）實現靈活的頻譜帶寬配置，支持L25-20.MHZ的可變帶寬；

（2）采用MIMO等先進技術支持更高的顧客傳播速率，2S1帶寬時，實現下行峰

值速率100Mbps和上行峰值速率50Mbps；

（3）頻譜運用率是HSPA（高速分組接入，是WCDMA的其中一種規范）的2-4倍,顧客

平均吞吐量（吞吐量指上下行流量）是HSPA的2-4倍；

（4）提高小區邊緣傳播速率，改善顧客在小區邊緣的業務體驗，增強3GPPLTE系統的

覆蓋性能；

（5）顧客面延遲不不小于5ms,控制面從睡眠狀態到激活狀態遷移時間低于50ms,UE

從待機狀態到開始傳播數據，時延不超過100ms；

（6）減少建網成本，實現低成本演進；

（7）取消電路互換（CS）域，CS域業務在PS域實現，語音部分由VOIP實現：（注：

CS域是電路承載域，走語音的，PS域是數據域，走的是IP,用于手機上網）

（8）強調兼容性，支持已經有的3G系統，也支持與非3Gpp規范系統的協同運作。

LTE在技術發展方面，體現出了很大的先進性,LTE的關鍵技術重要包括OFDM技術、MIMO

技術和高階調制技術等，在背面的學習中會詳細簡介。通過對這些技術的運用，LTE不僅能

提高顧客對于移動的體驗,并且可認為運行商們帶來愈加巨大的技術方面的優勢和成本上的

優勢。

1.2.2LTE設計目的

無論是FD-LTE還是TD-LTE,其基本需求和架構均大體相似，采用的關鍵技術也基本相

似，所不一-樣的是雙工方式，一種是時分的，一種是頻分的。目前幾乎所有的廠家都采用同

一種平臺設計。LTE要到達的目的已經大大高于目前UMTS所能實現的各項指標，TD-LTE

實現的重要目的如下：

（1）采用OFDM,MIMO等先進技術支持更高的顧客傳播速率；下行最大速率可達

100Mbps,上行最大速率可達50Mbps；

（2）支持1.4MHzA0MHz/5MHz/lOMHz/15MHz/20MHz共6種可變帶寬；

（3）只有PS域，沒有CS域；

（4）更小的TTI（子幀捆綁）滿足顧客面和控制面的時延；共享信道支持在多種顧客間

同步傳播數據；顧客面延遲不不小于5ms,控制面延遲不不小于100ms：

（5）下行頻譜效率可達HSDPA的3?4倍；上行頻譜效率可達HSUPA的2?3倍；

（6）提高小區邊緣的顧客吞吐量；

1.3LTE網絡架構

LTE是由如下三個重要組件：

?顧客設備（UE）.

?地面無線接入網（E-UTRAN）：由e-NodeB構成

?分組關鍵演進（EPC簡稱關鍵網）：由MME,S-GW,P-GW構成

LTE的網絡接口包括：

?X2接口：e-NodeB之間的接口，支持數據和信令的直接傳播：

?S1接口：連接e-NodeB與關鍵網EPC的接口；

?Sl-MME：e-NodeB連接MME的控制面接口；

?Sl-U：e-NodeB連接S-GW的顧客面接口。

LTE總的體系構造如下所示。

E-UTRAN

.............Signals

-----------Traffic

1.3.1E-UTRAN（接入網）

E-UTRAN（接入網）的體系構造如下所示：

E-UTRAN重要由eNB構成。同UTRAN（3G的接入網名稱，由eNodeB和RNC構成）網

絡相比，eNB不僅具有NodeB的功能，還能完畢RNC的大部分功能。eNodeB和eNodeB之

間采用X2接口方式直接互連，eNB通過S1接口連接到EPC。詳細地講，eNB通過S1-MME

連接到MME,通過S1-U連接到S-GW°

>E-UTRAN

E-UTRAN重要功能包括:無線資源管理、無線承載控制、無線許可控制，上行和卜行資

源動態分派/調度（簡而言之就是對顧客使用資源的管理、調度和分派）；根據顧客QoS簽

約信息，進行上行和卜.行的承載級別的速率調整，對承載級別的準入控制（UE及接入網絡,

會與eNB及EPC建立對應的承載）；尋呼消息的調度與傳播；系統廣播消息的調度與傳播。

在3GppLTE與LTE-A的原則中，用eNB來代表基站，與顧客UE對應。eNB是LTE（4G）

中UE和演進后的關鍵網EPC之間的橋梁，eNB之間通過X2接口進行連接，它是E-UTRAN

側的S1接入點。

eNB的重要功能如下：

（1）無線資源管理（RRM）（RRM指是在有限帶寬的條件下，為網絡內無線顧客終端

提供業務質量保障，其基本出發點是在網絡話務量分布不均勻、信道特性因信道衰弱和干擾

而起伏變化等狀況下，靈活分派和動態調整無線傳播部分和網絡的可用資源，最大程度地提

高無線頻譜運用率，防止網絡擁塞和保持盡量小的信令負荷）；

（2）顧客數據流IP頭壓縮和加密；

（3）UE附著時MME選擇功能（附著即UE在網絡側進行注冊）；

（4）顧客面數據向ServingGW的路由功能；（數據是從UE首先發送到eNB,eNB再將

數據路由給關鍵網的ServingGW）

（5）尋呼消息的調度和發送功能；

（6）廣播消息的調度和發送功能；（廣播消息即系統消息包括MIB和SIB,背面會詳細

簡介）

（7）用于移動性和調度的測量和測量匯報配置功能。（UE在移動過程中，會發生切換，

那么切換之前UE需要完畢某些測量工作，而測量什么內容即測量匯報的配置則由eNB完畢，

并下發給UE）：

1.3.2EPC關鍵網

伴隨移動寬帶網絡向LTE演進，在LTE的演進和運行中，怎樣才能實現2G和3G網絡向

LTE的平滑演進，怎樣實現既有網絡和新建網絡的互通，怎樣向顧客提供一致的業務，成為

運行商的焦點。正是在此需求下，3Gpp在關注無線接入網演進的同步，也開展了分組關鍵

網構架的演進T程，并將其定義為EPC。作為與LTE同步發展的技術，EPC的構架愈加符合

未來移動通信網絡的發展需要，可以在提高網絡性能的同步，滿足顧客日益增長的業務需求,

從而深入提高運行商的競爭力。

EPC（關鍵網絡）的體系構造如下所示

力沏疝勿〃」

關鍵網各網元的作用：

MME（MobilityManagementEntity,移動管理設備）:

?尋呼消息分發

?安全控制

?空閑狀態下的移動性管理（UE分為空閑態和連接態2種，連接態的移動性管理則

由eNB完畢）

?SAE承載控制—E在附著后會與網絡建立對應承載，SAE承載是建立在UE和PGW

之間的承載，由無線承載（UE與eNB之間的承載）、S1承載以及S9S8承載構成）

?非接入層（NAS）信令的加密和完整性保護

S-GW（SignalingGateway,服務網關）:

?支持UE的移動性切換顧客面數據的功能；

?E-UTRAN空閑模式下行分組數據緩存和尋呼支持；

?數據包路由和轉發；

?上下行傳播層數據包標識。

P-GW（Packetdatanetworksgateway,分組數據網網關）:

?路由選擇數據轉發，P-GW應具有將從上一種節點接受到的數據轉發給路由中下一

種節點的功能

?合法監聽；

?顧客的包過濾；

?IP地址分派，顧客UE的IP地址足由PGW來分派的；

1.3.3LTE網絡特點

與老式3G網絡比較，LTE的網絡構造愈加簡樸扁平，減少組網成本，增長組網靈活性,

重要特點表目前：

（1）網絡扁平化使得系統延時減少，從而改善顧客體驗，可開展更多業務；

（2）網元數目減少，E-UTRAN只有一種節點網元E-NodeB,使得網絡布署更為簡樸，

網絡的維護愈加輕易；

（3）取消了RNC的集中控制，防止單點故障，有助于提高網絡穩定性；

（4）業務平面與控制平面完全分離化；（UE—E-NodeB—SGW—PGW這是顧客面，UE

—E-NodeB—MME這是控制面）

（5）全IP化。

1.4LTE無線接口協議棧

無線接口是指終端和接入網之間的接口，簡稱Uu接口，一般我們也稱為空中接口。無

線接口協議重要是用來建立、重配置和釋放多種無線承載業務的。LTE技術中，無線接口是

終端和eNB之間的接口。無線接口是一種完全開放的接口，只要遵守接口的規范，不一樣

制造商生產的設備就可以互相通信。

無線接口協議棧重要分三層兩面，三層重要包括了物理層、數據鏈路層和網絡層，兩面

是指控制平面和顧客平面，

1.4.1LTE協議棧的三層

三層重要包括了物理層、數據鏈路層和網絡層，層一為物理層，層二為數據鏈路層，層

三為網絡層，如下圖所示：

其中數據鏈路層重要被分為3個子層，包括媒體接入控制（MAC）、無線鏈路控制（RLC）、

和分組數據匯聚協議（PDCP）3個子層。數據鏈路層同步位于控制平面和顧客平面：在控制

平面負責無線承載信令的傳播、加密和完整性保護；在顧客平面重要負責顧客業務數掂的傳

播和加密。網絡層是指無線資源控制（RRC）層，位于接入網的控制平面，負責完畢接入網

和終端之間交G的所有信令處理。

Layer3

邏軾信道

Layer2

傳輸值道

LayerI

圖I物理物腳闡的無線接門協議結構

1.4.2LTE協議棧的兩個面：

（1）顧客面協議棧：負責顧客數據傳播

顧客面的重要功能：頭壓縮、加密、調度、ARQ/HARQ（迅速重傳），其協議層構造如下圖

所示：

用戶面協議棧

顧客平面用于執行無線接入承載業務，重要負責顧客發送和接受的所有信息的處理。顧

客平面協議棧重要由MAC、RLC、PDCP三個子層構成。

PDCP重要任務是頭壓縮，顧客數據加密；

MAC子層實現與數據處理有關的功能，包括信道管理與映射、數據包的封裝與解封裝、

HARQ功能、數據調度、邏輯信道的優先級管理等；

RI.C實現的功能包括數據包的封裝與解封裝、ARQ過程、數據的重排序和反復檢測、

協議錯誤檢測和恢復等。RLC有三種模式：AM（確認模式）、UM（非確認模式）、TM（透明模式）。

（2）控制面協議棧：負責系統信令傳播

控制平面負責顧客無線資源的管理、無線連接的建立、業務的QoS保證和最終的資源釋

放。控制平面協議重要包不非接入層(NAS).無線資源控制子層(RRC)、分組數據匯聚子層

(PDCP)、無線鏈路控制子層(RLC)、媒體接入控制子層(MAC)。

控制平面的重要功能由上層的RRC層和非接入子層實現(NAS)o

?NAS控制協議實體位于終端UE和移動管理實體聊E中，重要負責非接入層的管理

和控制，實現的功能包括：EPC承載管理、鑒權、產生LTETDLE狀態下的尋呼消

息、移動性管理、安全控制等。

?RRC協議實體位于①和eNodeB網絡實體內，重要負責接入層的管理和控制，實

現的功能包括：系統消息廣播，尋呼建立、管理、釋放，RRC鏈接管理，無線承

載、管理，移動性管理，終端的測量和測量上報控制。

?RLC和MAC層功能與顧客面中的功能一致；

?PDCP層完畢加密和完整性保護；

1.4.3協議棧架構

LTE協議棧架構如下圖所示，圖中紅線代表數據流，綠線代表信令流。

LTE網絡接口介紹——協議棧架

數據流

L5網絡接口

LTE網絡架構圖如下所示，我們不僅要理解架構中各個網元的作用，還要理解各個網元

之間的接口。

IP化的網絡架構

各個網元接口和功能如卜.表所示:

接口名稱連接網元接口功能描述重要協議

用于傳送會話管理(SM)和移動性管理(MM)信息，

S1-MMEeNodeB-MMES1-AP

即信令面或控制面信息

在GW與eNodeB設備間建立隧道，傳送顧客數

S1-UeNodeB-SGWGTP-U

據業務，即顧客面數據

X2-CeNodeB-eNodeB基站間控制面信息X2-AP

X2-UeNodeB-eNodeB基站間顧客面信息GTP-U

在MME和SGSN設備間建立隧道，傳送控制面信

S3SGSN-MMEGTPV2-C

息

在S-GW和SGSN設備間建立隧道，傳送顧客面GTPV2-C

S4SGSN-SGW

數據和控制面信息GTP-U

在GW設備間建立隧道，傳送顧客面數據和控制面GTPV2-C

S5SGW-PGW

信息(設備內部接口)GTP-U

完畢顧客位置信息的互換和顧客簽約信息的管理，

S6aMME-HSSDiameter

傳送控制面信息

漫游時，歸屬網絡PGW和拜訪網絡SGW之間的GTPV2-C

S8SGW-PGW

接口，傳送控制面和顧客面數據GTP-U

S9PCRF-PCRF控制面接口，傳送QoS規則和計費有關的信息Diameter

/FMMF設備間建立隧道，傳送佶令,構成MMF

S10MME-MMEGTPV2-C

Pool,傳送控制面數據

S11MME-SGW在MME和GW設備間建立隧道，傳送控制面數據GTPV2-C

傳送顧客面數據，類似Gn/GpSGSN控制下的

S12RNC-SGWGTP-U

UTRAN與GGSN之間的Iu-u/Gn-u接口。

S13MME-EIR用于MME和EIR中的UE認證查對過程GTPV2-C

提供QoS方略和計裁準則的傳遞，屬于控制面信

Gx(S7)PCRF-PGW