LTE协议层与接口原理培训教材-1

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,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,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。,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,标准化现状,LTE研究阶段（SI）于2004年底开始，于2006年9月结束。LTE的可行性研究得出了正面的结论。,2005年6月完成了LTE需求的研究，形成了需求报告TR 25.913。,2006年9月3GPP正式批准了LTE工作阶段（WI），LTE标准的起草正式开始。3GPP已于2007年3月完成第2阶段（Stage 2）的协议，按照目前的工作计划，3GPP将于2007年9月最终完成第3阶段（Stage 3）协议，测试规范将于2008年3月完成。,在SI阶段，各工作组形成了TR 25.814、TR 25.813、R3.018等研究报告。各工作组的SI结论被收集在SI总技术报告TR 25.912。3月完成了Stage 2规范TS 36.300,3GPP决定将编号36的标准号分给LTE,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,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,LTE,协议层与接口原理,第一部分,3GPP LTE,协议概况,第二部分,LTE,协议层介绍,第三部分,LTE,网络接口介绍,8,第一部分,3GPP LTE协议概况,第一章,3GPP LTE,网络架构,第一节,LTE,网络整体架构,第二节,LTE,网络节点功能,第二章,3GPP LTE,协议架构,第一节,LTE,主要协议,第二节,LTE,协议列表,LTE网络整体架构,S-GW/MME,合称,EPC,演进型分组域核心网,S1,接口的用户面终止在服务网关,(SGW),S1,接口的控制面终止于移动性管理实体（,MME,）,S1,接口支持,EPC,与,eNB,之间的多对多关系,X2,为,eNB,之间接口,MME,：,Mobility Management Entity,S-GW,：,Serving GateWay,eNB,：,Evolved Node B,LTE网络节点功能,11,第一部分,3GPP LTE协议概况,第一章,3GPP LTE,网络架构,第一节,LTE,网络整体架构,第二节,LTE,网络节点功能,第二章,3GPP LTE,协议架构,第一节,LTE,主要协议,第二节,LTE,协议列表,36.2XX,：物理层相关协议,36.201:,物理层协议整体描述,36.211:,物理信道和调制,36.212:,复用和信道编码,36.213,：物理层过程,36.214,：物理层测量,36.3XX:,上层相关，,UE,等级划分,36.300:E-UTRAN,整体描述,36.321: MAC,子层规范,36.322: RLC,子层规范,36.323,：,PDCP,子层规范,36.331,：,RRC,规范,36.4XX,：各种网络接口协议,36.41036.414,：,S1,接口相关标准,36.42036.424,：,X2,接口相关标准,LTE,主要协议,LTE,协议列表,LTE,协议列表,第一部分,3GPP LTE,协议概况,第二部分,LTE,协议层介绍,第三部分,LTE,网络接口介绍,15,第二部分,LTE协议层介绍,第一章,LTE,物理层介绍,第二章,LTE,层,2,介绍,第一节,MAC,子层介绍,第二节,RLC,子,层介绍,第三节,PDCP,子,层介绍,第三章,LTE,层,3,介绍,第一节,RRC,层介绍,第二节,NAS,层介绍,LTE,物理层协议结构,无线接口主要指,UE,和网络之间的接口，包括层,1,、层,2,和层,3,。,下图给出了层,1,（物理层）周围的,E-UTRA,无线协议结构。物理层与层,2,的媒体接入控制（,MAC,）子层和层,3,的无线资源控制（,RRC,）层有接口。其中圆圈便是不同层,/,子层间的服务接入点（,SAP,）。物理层向,MAC,层提供传输信道，,MAC,提供不同的逻辑信道给层,2,的无线链路控制（,RLC,）子层。,LTE,物理层功能,物理层向高层提供数据传输服务，可以通过,MAC,子层并使用传输信道来接入这些服务。为了提供数据传输服务，物理层将提供如下功能：,传输信道的错误检测并向高层提供指示,传输信道的前向纠错（,Forward Error Correction,，,FEC,）编码解码,混合自动重传请求（,Hybird Automatic Repeat-reQuest,，,HARQ,）软合并,编码的传输信道与物理信道之间的速率匹配,LTE,物理层功能,编码的传输信道与物理信道之间的映射,物理信道的功率加权,物理信道的调制与解调,频率和时间同步,射频特性测量并向高层提供指示,对输入多输出,(Multiple Input Multiple Output,，,MIMO),天线处理,传输分集,波束赋形,射频处理,物理信道与调制,LTE,物理层概述,LTE,下行定义的物理信道包括物理下行共享信道、物理多播信道、物理下行控制信道、物理广播信道、物理控制格式指示信道和物理,HARQ,指示信道,LTE,上行定义的物理信道包括物理随机接入信道、物理上行共享信道和物理上行控制信道。,定义的信号包括参考信号、主,/,辅同步信号。,下行和上行均支持如下调制方式：四相移相键控（,Quate,Phase Shift Keying,，,QPSK,）、正交调幅（,Quadrature,Amplitude Modulation,16QAM,）和,64QAM,。,复用与信道编码,LTE,物理层概述,LTE,中传输块的信道编码方案为,Turbo,编码，编码速率为,R=1/3,，它由两个,8,状态子编码器和一个,Turbo,码内部交织器构成。,在,Turbo,编码中使用栅格终止（,Trellis Termination,）方案。在,Turbo,编码之前，传输块被分割成多个段，每段的大小要与最大信息块大小,6144bit,保持一致。使用,24bit,长的循环冗余校验（,Cyclic Redundancy Check,CRC,）来支持错误检测。,物理层过程,LTE,物理层概述,LTE,操作中涉及多个物理层过程，这些过程包括小区搜索、功率控制、上行同步和上行定时控制、随机接入相关过程、,HARQ,相关过程。,通过在频域、时域和功率域进行物理资源控制，,LTE,隐含地支持干扰协调。,物理层测量,无线特性在终端和基站进行测量，并在网络中向高层进行报告。这包括用于同频和异频切换的测量，用于不同无线接入技术（,Radio Access Technology,，,RAT,）之间切换的测量，定时测量，用于无线资源管理（,Radio Resource Management,，,RRM,）的测量。,用于不同,RAT,间切换的测量用于支持向,GSM,、,UTRA FDD,和,UTRA TDD,系统的切换。,LTE,物理层概述,E-UTRAN,系统的传输参数,LTE,下行物理信道,LTE,的下行传输是基于,OFDMA,的。,物理信道,物理下行共享信道（,Physical Downlink Shared Channel, PDSCH,）,物理广播信道（,Physical Broadcast Channel, PBCH,）,物理多播信道（,Physical Multicast Channel, PMCH,）,物理控制格式指示信道（,Physical Control Format Indicator Channel, PCFICH,）,物理下行控制信道（,Physical Downlink Control Channel, PDCCH,）,物理,HARQ,指示信道（,Physical Hybrid ARQ Indicator Channel, PHICH,）,物理信号,参考信号（,reference signal,）,同步信号（,synchronization signal,）,LTE,上行物理信道,LTE,的上行传输是基于,SC-FDMA,的,物理信道,物理上行共享信道（,Physical Uplink Shared Channel, PUSCH,）,物理上行控制信道（,Physical Uplink Control Channel, PUCCH,）,物理随机接入信道（,Physical Random Access Channel, PRACH,）,物理信号,参考信号（,reference signal,）,物理层与传输信道,物理层通过传输信道为上层提供数据传送服务。,物理信道,:,定义场所,传输信道,:,按怎样传,传什么特征的数据区分,物理层支持的传输信道,BCH,（,Broadcast CH,）,:,固定调制编码方式,广播,DL-SCH,（,Downlink Shared CH,）,:,支持,HARQ,AMC,可以广播,可以波束赋形,可以动态或半静态资源分配,支持,DTX,支持,MBMS(FFS),PCH,（,Paging CH,）,:,支持,DRX(UE,省电,),广播,MCH,（,Multicast CH,）,:,多播,支持,SFN,合并,支持半静态资源分配,(,如分配长,CP,帧,),UL-SCH:,支持,HARQ,AMC,可以波束赋形,(,可能不需要标准化,),可以动态或半静态资源分配,RACH:,有限信息,存在竞争,25,物理信道和传输信道之间的映射关系,DL,UL,27,第二部分,LTE协议层介绍,第一章,LTE,物理层介绍,第二章,LTE,层,2,介绍,第一节,MAC,子层介绍,第二节,RLC,子,层介绍,第三节,PDCP,子,层介绍,第三章,LTE,层,3,介绍,第一节,RRC,层介绍,第二节,NAS,层介绍,MAC,：,Media Access Control,，即,“,媒体接入控制,”,或,“,媒体访问控制,”,。处于,LTE,无线协议的第二层（,L2,；,L2,还包括,RLC,和,PDCP,）。用于为用户分配无线资源（时间、频率（,RB,数目及位置）、发射层数（,Layer,）、天线数和发射功率 ）。,MAC子层介绍,MAC,有两个实体，一个是在,E-UTRAN,端，另一个是在,UE,端。,E-UTRAN,和,UE,中,MAC,实体对各传输信道的处理功能不相同。,MAC子层介绍,MAC子层介绍,主要功能,逻辑信道与传输信道之间的映射,MAC SDUs,复用,/,解复用,MAC PDU,调度信息报告（,BSR,）,不同优先级,UE,之间的调度（动态调度、半持久调度）,HARQ,传输格式选择（调制编码方式）,同一,UE,不同逻辑信道之间的优先级处理,MAC子层介绍,MAC,层为,RLC,层提供的服务,：,数据传输服务,无线资源分配,物理层为,MAC,层提供的服务,：,数据传输服务,HARQ反馈（ACK/NACK）,调度请求（SR）,测量（如CQI等）,MAC,RLC,物理层,L1,L2,MAC,存在的意义,MAC,子层介绍,逻辑信道,MAC,通过逻辑信道为上层提供数据传送服务,逻辑信道,:,按内容本身区分,传输信道,:,按怎样传,传什么特征的数据区分,MAC,支持的逻辑信道,控制信道：,BCCH,（,Broadcast Control CH,）,:,下行广播控制信息,PCCH(Paging Control CH):,下行寻呼信息,CCCH(Common Control CH):,在,RRC,连接建立前,UE,与网络之间的双向控制信息。,MCCH(Multicast Control CH):,控制一个或者多个,MTCH,的控制信息,只有支持,MBMS,才有该信道,DCCH(Dedicated Control CH): RRC,连接建立后,UE,到网络之间的双向控制信息,业务信道,DTCH(Dedicated Traffic CH):,点到点的双向业务信息,MTCH(Multicast Traffic CH):,点到多点的下行业务信息,只用于,MBMS.,MAC,子层介绍,逻辑信道与传输信道的映射,DL-SCH,也支持,MBMS,业务,MAC,需要处理的传输信道包括以下几种：,广播信道,(BCH),下行共享信道,(DL-SCH),寻呼信道,(PCH),多播信道,(MCH),上行共享信道,(UL-SCH),随机接入,信道,(RACH),Mapping in Uplink,Mapping in Downlink,RLC,子层介绍,RLC(Radio Link Control),下面的功能有,RLC,子层提供：,上层,PDUs,的传输,通过,ARQ,（自动重传请求）修正错误（只有在,AM,数据传输中）,连接，拆分和重新组装,RLC SDUs,（只在,UM,和,AM,数据传输中）,RLC,数据,PDUs,的再分割（只在,AM,数据传输中）,按照顺序传输上层,PUDs,（只在,UM,和,AM,数据传输中）,重复检测（只在,UM,和,Am,数据传输中）,RLC SDU,的丢弃（只在,UM,和,Am,数据传输中）,RLC,重组,协议错误的侦测与恢复,RLC,子层介绍,整体结构,RRC,控制,RLC,的配置。,RLC,底层的功能由,RLC,实体实现。对于一个,eNB,段的,RLC,实体，对应着,UE,侧也有这样一个实体，反之亦然。,RLC,接收或者传递来自上层（对于,CCCH,为,RRC,，其他的为,PDCP,）的,RLC,SDUs,，并且通过底层,MAC,发送或者接收,RLC,PDUs,与对端的实体进行交互。,一个,RLC,PDUs,可以是,RLC,数据,PDU,或者,RLC,控制,PDU,。,如果,RLC,实体接收到来自上层的,RLC SDU,，它通过与上层的单一的,SAP,来获取该,SDU,，经过将这些,SDU,格式化为,RLC,PDUs,，,RLC,实体通过逻辑信道将这些,PDU,发送给底层。,如果,RLC,实体通过一个单一的逻辑通道接收到来自底层的,PDUs,，,RLC,实体将这些,PDUs,转换成,SDU,，然后通过,RLC,实体与上层之间的单一的,SAP,发送给上层。,如果,RLC,实体接收或者传输一个来自底层的,RLC,控制,PDU,，他们接收和传输的逻辑信道和,RLC,数据,PDU,是相同的。,RLC,子层介绍,框架结构说明,RLC,实体可以通过配置为下面三种数据传输方式：,TM,：透传模式；,UM,：非确认模式；,AM,：确认模式。,RLC,实体具体将用来作为,TM RLC,实体，,UM RLC,实体或者,AM RLC,实体是由用户配置决定的。,一个,TM RLC,实体可以配置为一个传输,TM RLC,实体或者接收,TM RLC,实体。一个传输,TM RLC,实体接收来自上层的,SDUs,，通过底层发送,RLC,PDUs,到对端的的接收,TM RLC,实体。一个接收,TM RLC,实体可以传递,SDUs,到上层，并可以通过底层接收来自对端传输,TM RLC,实体发送过来的,PDUs,。,UM RLC,实体接收实体和传输实体功能和,TM,相同。,一个,AM RLC,传输实体有传输和发送共同构成，,AM RLC,实体的传输侧接收来自上层的,SDUs,，通过底层发送,RLC,PDUs,到对端的的,AM RLC,实体。,AM RLC,实体的接收侧可以传递,SDUs,到上层，并可以通过底层接收来自对端,AM RLC,实体发送过来的,PDUs,。,大小不定的,RLC,SDUs,是按照字节排列的，,RLC,SDUs,只有在底层通知有传输时机的时候转换为,RLC,PDUs,，然后发送到底层。,RLC,子层介绍,框架结构说明,RLC,子层介绍,三种传输模式,透明模式,(TM),不添加,RLC,头,可以分段,/,级联,非确认模式,(UM),必须添加,RLC,头,两种传送数据方式,:,检测且将没有出错的数据传递到高层,;,立即传递到高层,确认模式,(AM),必须添加,RLC,头,无错传递,(,通过重发机制保证,),顺序传递或无序传递,(,仅用于上行切换）,唯一传递,(,相同检测功能,),PDCP (Packet Data Convergence Protocal),功能,用户面,头压缩和头解压缩,(ROHC),从,NAS,接收,PDCP SDU,发送到,RLC,及其逆过程,顺序发送上层,PDUs,对下层,SDU,进行相同检测,加密,/,解密,控制面,加密,/,解密和完整性保护,从,RRC,接收,PDCP SDU,发送到,RLC,及其逆过程,PDCP,子层介绍,PDCP,子层介绍,PDCP,子层介绍,无线承载（,BR,）,无线接入承载（,RAB,）,RAB,可以看作是,UE,与,CN,之间接入层向非接入层提供的业务，主要用于用户数据的传输。,RAB,直接与,UE,业务相关，它涉及接入层各个协议模块，在空中接口上，,RAB,反映为无线承载（,RB,）。,无线承载,(RB),RB,是,UE,与,UTRAN,之间,L2,向上层提供的业务,RRC,连接也可以看作承载信令的无线承载,(SRB),PDCP,，,RLC,，,MAC,处理示例,In both uplink and downlink,only one transport block is generated per TTI,in the non-MIMO case,Layer 2 Structure for UL,Layer 2 Structure for DL,PDCP,，,RLC,，,MAC,，,PHY,处理示例,各个子层数据包形成示例,45,第二部分,LTE协议层介绍,第一章,LTE,物理层介绍,第二章,LTE,层,2,介绍,第一节,MAC,子层介绍,第二节,RLC,子,层介绍,第三节,PDCP,子,层介绍,第三章,LTE,层,3,介绍,第一节,RRC,层介绍,第二节,NAS,层介绍,RRC,层介绍,RRC,（,Radio Resource Control,）,功能,系统信息广播,寻呼,RRC,连接控制,RRC,连接移动性功能,小区选择控制,UE,测量报告以及对测量报告的控制,安全控制的管理,无线配置控制,DRX,的配置和修改,QoS,控制,多播,/,广播,其它,RRC,层介绍,LTE,系统消息广播的组成,系统信息广播的内容被划分为多个系统信息块,(System Information Blocks, SIB),，但是有一个“块”另外给起了个名字：主信息块,(Master Information Block, MIB),。因此系统广播信息就被划分为,MIB+ several SIBs,。,SIB,2,SIB,3,SIB,4,SIB,5,SIB,6,SIB,7,SIB,8,SIB,9,SIB,10,SIB,11,MIB,SIB,1,系统信息广播（,System Information Broadcast,）,RRC,层介绍, LTE,系统消息广播的组成,MIB,在,BCH,上发送，,MIB,上传输几个比较重要的系统信息参数,:,1,、下行链路系统带宽；,2,、,PHICH,配置信息；,3,、系统帧号。,SIBs,包含了其它的必要信息，在,DL-SCH,上发送。其中,SIB1,上传输与评估一个,UE,是否被允许接入小区有关的信息以及其他系统信息的调度信息：,1,、小区接入相关信息；,2,、小区选择信息；,3,、,SIB,调度信息；,4,、,TDD,参数配置；,5,、,SI,窗口长度；,6,、,ValueTag,。,RRC,层介绍, LTE,系统消息广播的组成,SIB2,SIB3,SIB4,SIB5,SIB6,SIB7,SIB8,SIB9,SIB10,SIB11,小区无线配置，其它基本配置,小区重选信息，主要关于服务小区,频内邻区列表，白,/,黑名单,频间邻区列表,UTRAN,邻区列表,(W+TD),GSM,邻区列表,CDMA2000,邻区列表,Home eNB Identifer,ETWS,通知,ETWS,信息，语音图片,RRC,层介绍, UE,状态,UE,状态,（,1,）,RRC_IDLE,将多播,/,广播数据传输到,UE,上层可以配置,UE,UE,移动性管理,UE,负责侦听寻呼信道，目的是即时发现呼入,也负责执行重选小区、获取系统信息,（,2,）,RRC_CONNECTED,到达,/,来自,UE,的传输数据,网络进行移动性管理,UE,负责侦听与共享信道相关的控制信道，即时发现属于自己的数据，也负责提供信道质量和反馈信息。,UE,也负责执行临近小区的量以及获取系统信息。,RRC,层介绍,SRB(,信令无线承载,),当无线承载（,Radio Bearers ,RB,）用于,RRC,消息和,NAS,消息的传输时，就被定义为信令的无线承载（,Signalling radio bearers,，,SRB,）,SRB0,映射到,CCCH,传送的,RRC,消息,SRB1,NAS,消息，大部分,RRC,消息都属于这一类，映射到,DCCH,SRB2,高优先级的,RRC,消息，也映射到,DCCH,RRC,连接建立涉及,SRB1,的建立，,E-UTRAN,在,S1,连接建立完成之前会完成,RRC,的连接建立,.,接入层安全机制是由,RRC,信令的完整性保护、,RRC,信令和用户数据的加密组成的。,接入层提供三种不同的,security keys,：一个是为,RRC,信令的完整性保护，一个为是,RRC,信令的加密，还有一个是为用户数据的加密。这三个,Keys,都源自于一个接入层的,base-key.,RRC连接建立,触发条件：,UE,呼叫开始，请求与网络侧建立连接关系（处于,IDLE,状态的,UE,有业务需求 ）。,RRC,层介绍,连接控制,流程描述：,随机接入,UE,触发,RRC,连接建立（,initial UE identity PLMN ID),DCM,创建用户面实例（,GID,），调用,CRM,函数接口，由,DRM,分配无线专用资源，并进行接纳处理（板号，,DSP,号，服务,CID,，发射分集模式，,SRB,所需,RLC/PDCP/,功控参数等）,请求建立,UE,上下文（,USM/MULSD/MDLSD/BPG,）,建立用户面上下文（,USM/MULSD/MDLSD/BPG,）,配置成功后，向,DCM,返回响应,DCM,向,UE,发送,RRC Connection Setup,（建立的,SRB,信息，,C_RNTI, UE identity),UE,收到消息，同样进行,UE,侧的,RRC,建立的过程。,UE,返回,RRC,建立完成响应，消息中包含了发送到,MME,的,NAS,信息,提取,NAS,信元，,DCM,通过,S1,口向,MME,发送,INITIAL UE MESSAGE,消息（,NAS,信息）,MME eNB,发送,INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST,消息,该消息有可能包含有安全信息，,UE,能力信息，业务信息以及在,MME,给,UE,分配的,MME_S1AP_UEID,等并进行响应的处理（如果存在,SAE Bearer Setup,要求，发起,SAE Bearer Setup Procedure,）。,UE,和,eNB,间的,RRC,连接重配过程（消息中包含安全信息，,RB,信息建立，测量信息和调整信息等）。,eNodeB,组织,S1,口消息,INITIAL CONTEXT SETUP RESPONSE,发送给,MME,，过程结束。,RRC,层介绍,RRC,连接建立过程,RRC,连接建立,UE,处于,RRC_IDLE,状态，当上层要求建立,RRC,连接时，,UE,就会启动这个过程。,该过程的目的是建立一个,RRC,连接，包括,SRB1,的建立，也用于从,UE,向,E-UTRAN,发送初始,NAS,专用信息。,RRC,层介绍,RRC,过程,RRC,连接重配,该过程的目的是修改一个,RRC,连接，如建立,/,修改,/,释放无线承载以完成切换或配置,/,修改测量。,NAS,专用信息可能会从,E-UTRAN,传输到,UE,。,UE,收到,RRC CONNECTION RECONFIGURATION,后，要根据该消息中是否包含,NAS,专用信息，无线资源配置消息单元，测量配置消息单元，移动性控制信息，分别向上层转发,NAS,专用信息或执行相应的配置过程或切换过程。,若重配失败向,E-UTRAN,发送,RRC CONNECTION RECONFIGURATION FAILURE,消息。,RRC,层介绍,RRC,过程,RRC,连接重建,该过程的目的是重建,RRC,连接，包括,SRB1,操作恢复和安全重激活。,UE,只有在安全被激活后才初始该过程。,UE,设置,RRC CONNECTION RE-ESTABLISHMENT REQUEST,消息内容为：设置,Re-establishment UE identity,消息单元为变量,UE_CONTENTION_RESOLUTION_IDENTITY,的值。,UE,收到,RRC CONNECTION RE-ESTABLISHMENT,后做相关操作。,若重建请求被拒绝，,UE,向上层指示释放信号,/,令连接和已建立的,EPS,承载及所有无线资源，并转入,RRC,空闲状态。,RRC,层介绍,RRC,过程,RRC,连接释放,在该过程中,UE,无需向,E-UTRAN,发应答消息。,UE,向上层指示释放信号,/,令连接和已建立的,EPS,承载及所有无线资源，并转入,RRC,空闲状态，此外，若消息中有空闲模式移动性控制信息，保存该信息，如果小区重选优先级过期，则启动计时器,T320,。,RRC,层介绍,RRC,过程,NAS,层介绍,NAS,（,Non-Access Stratrum,）,NAS,消息的传输,在,E-UTRAN,中，,NAS,消息或者链接在,RRC,消息中或者没有跟,RRC,消息链接。,如果传输块的大小允许，则初始直传消息与,RRC,连接请求链接在一起。,当,NAS,和,RRC,过程同步的时候，其他,NAS,消息可以与,RRC,消息链接。,除了,NAS,完成的完整性保护和加密外，,NAS,消息的完整性保护是由,RRC,来完成的，加密由,PDCP,完成。,NAS,层介绍,NAS,的协议状态包括,LTE_DETACHED,LTE_IDLE,LTE_ACTIVE,NAS,的协议状态描述以及状态跃迁,LTE_DETACHED:,在该状态下，没有,RRC,实体，通常指刚开机的状态。此时在网络侧还没有改用户的,RRC,通信上下文。分配给用户的只有,IMSI,，网络不终端用户的位置信息，没有上下行活动，可以执行,PLMN/CELL,选择。,NAS,层介绍,NAS,的协议状态描述以及状态跃迁,LTE_IDLE,：在该状态下，,UE,处于,RRC_IDLE,状态。在网络侧会保存用户的一些消息，如,IP,地址、安全相关信息（密钥）、用户能力消息、无限承载等。状态的跃迁由,eNodeB,或者,EPC,来决定。网络侧有该用户的通信上下文，此时可以使用户快速跃迁到,LTE_ACTIVE,状态。分配给该用户的标识信息有,IMSI,、在跟踪区域（,TA,）中唯一标识一个用户的,ID,，一个或者多个,IP,地址。网络知道终端在那个,TA,，终端被分配了非连续接收的周期，可以根据此周期进行下行的接收，可以执行小区重选。,LTE_ACTIVE,：,UE,处于,RRC_CONNECTED,状态。状态的跃迁由,eNodeB,或者,EPC,来决定。在网络侧会保留有,UE,的通信上下文，包含了所有满足通信的必要信息，分配给用户的标识信息有,IMSI,、在,TA,内唯一标识一个用户的,ID,、在一个小区内唯一标识,C-RNTI,以及一个或者多个,IP,地址。网络可以终端,UE,处于哪个小区，在上下行方向用户都可以进行非连续发送和接收。移动性可以通过执行切换过程来达到。,第一部分,3GPP LTE,协议概况,第二部分,LTE,协议层介绍,第三部分,LTE,网络接口介绍,62,第三部分,LTE,网络接口介绍,第一章,LTE网络接口,介绍,第二章,LTE S1,接口介绍,第一节,LTE S1,接口协议,第二节,LTE S1,接口例程,第三章,LTE X2,接口介绍,第一节,LTE X2,接口协议,第二节,LTE X2,接口例程,第四章,LTE X1,接口介绍,GERAN,UTRAN,GPRS Core,MME,Inter AS Anchor,hPCRF,Operator IP,services,(including IMS, PSS, .),IP Access,Evolved Packet Core,S5,S2,S3,S4,HSS,S7,S6,Gi,S1-U,Gb,Iu,Rx+,LTE网络接口介绍,X1,eNB,X1,eNB,X2,Evolved RAN,VPCRF,S9,Serving,SAE GW,S11,S10,S1-MME,S7,PDN SAE,GW,S8b,LTE网络接口介绍,LTE网络接口介绍,66,LTE网络接口介绍,S1/X2,的引入,MME/S-GW,MME/S-GW,eNB,eNB,eNB,S1,EPC,E-UTRAN,X2,X2,X2,EPS,LTE网络接口介绍,协议栈架构,信令流,数据流,68,第三部分,LTE,网络接口介绍,第一章,LTE网络接口,介绍,第二章,LTE S1,接口介绍,第一节,LTE S1,接口协议,第二节,LTE S1,接口例程,第三章,LTE X2,接口介绍,第一节,LTE X2,接口协议,第二节,LTE X2,接口例程,第四章,LTE X1,接口介绍,UP:,用户平面接口位于,E-NodeB,和,S-GW,之间，传输网络层建立在,IP,传输之上，,UDP/IP,之上的,GTP-U,用来携带用户平面的,PDU,。,CP,：,S1,控制平面接口位于,E-NodeB,和,MME,之间，传输网络层是利用,IP,传输，这点类似于用户平面；为了可靠的传输信令消息，在,IP,曾之上添加了,SCTP,；应用层的信令协议为,S1-AP,。,用户面,控制面,LTE S1接口协议,用户面,控制面,LTE S1接口协议,控制面功能,SAE,承载管理功能（包括,SAE,承载建立、修改和释放）；,连接状态下,UE,的移动性管理功能（包括,LTE,系统内切换和系统间切换）；,S1,寻呼功能；,NAS,信令传输功能；,S1 UE,上下文释放功能；,S1,接口管理功能（包括复位、错误指示以及过载指示等）；,网络共享功能；,网络节点选择功能；,初始上下文建立功能；,漫游和接入限制支持功能,71,LTE S1接口例程,E-RAB Setup,目的：在,CN,和,eNB,上为,UE,建立业务通道。,E-RAB Setup Request,主要信元：,MME,和,eNB,为,UE,分配的,ID,号，需要建立的,SAE,承载列表（具体包括,SAE,承载,ID,，承载的,Qos,参数信息，承载的传输地址等），,NAS-PDU,等。,E-RAB Setup Response,主要信元：,MME,和,eNB,为,UE,分配的,ID,号，建立成功的,SAE,承载列表以及没有建立成功的承载列表。,72,LTE S1接口例程, Initial Context Setup,目的：在,eNB,中建立,UE,的初始上下文。,Initial Context Setup Request,主要信元：,MME,和,eNB,为,UE,分配的,ID,号，需要建立的,SAE,承载列表（具体包括,SAE,承载,ID,，承载的,Qos,参数信息，承载的传输地址等），,NAS-PDU,，安全信息，切换限制列表，,UE,无线能力等。,Initial Context Setup Response,主要信元：,MME,和,eNB,为,UE,分配的,ID,号，建立成功的,SAE,承载列表以及没有建立成功的承载列表。,73,LTE S1接口例程,Handover Resource Allocation,目的：通知目标,eNB,为即将切换过来的,UE,分配资源。,Handover Request,主要信元：,MME,和,eNB,为,UE,分配的,ID,号，切换类型，切换原因，需要为,UE,建立的,SAE,承载列表（具体包括,SAE,承载,ID,，承载的,Qos,参数信息，承载的传输地址等）。,Handover Request ACK,主要信元：,MME,和,eNB,为,UE,分配的,ID,号，切换类型,成功建立的,SAE,承载列表以及没有建立成功的承载列表。,74,LTE S1接口例程, Paging,目的：,MME,通过寻呼与处于,IDLE,状态的,UE,建立信令连接。,Paging,主要信元：要寻呼的,UE,的,ID,，寻呼原因，要寻呼的跟踪区列表。,75,LTE S1接口例程, S1 Setup,目的：为了,eNB,和,MME,之间交换应用层数据。,S1 Setup Request,主要信元：,eNB,的,ID,，,eNB,的,name,，所支持的,TAs,，所属的,PLMN,等。,S1 Setup Response,主要信元：,MME,的,name,，所属的,PLMN,，,MME,的能力信息等。,76,LTE S1接口例程,UE Capability Info Indication,目的：,eNB,向,MME,提供,UE,的无线能力信息。,UE Capability Info Indication,主要信元：,MME,和,eNB,为,UE,分配的,ID,号，,UE Radio Capability,。,77,第三部分,LTE,网络接口介绍,第一章,LTE网络接口,介绍,第二章,LTE S1,接口介绍,第一节,LTE S1,接口协议,第二节,LTE S1,接口例程,第三章,LTE X2,接口介绍,第一节,LTE X2,接口协议,第二节,LTE X2,接口例程,第四章,LTE X1,接口介绍,UP:,X2用户平面接口是E-NodeB之间的接口，用户平面协议伐如下图所示，E-UTRAN的传输网络层是基于IP传输的，UDP/IP之上是利用GTP-U来传送用户平面PDU。,CP,：,X2,控制平面接口是,E-NodeB,之间的接口，控制平面协议伐如下图所示。传输网络层是利用,IP,和,SCTP,协议，而应用层信令协议为,X2,接口应用协议,X2-AP,。,控制面功能,连接状态下,UE,的移动性管理功能（针对,LTE,系统内切换）,上行负荷管理功能,X2,接口管理功能（包括复位和错误指示）,LTE X2接口协议,用户面,控制面,79,LTE X2接口例程,UE Context Release,目的：切换完成后，目标,eNB,通知源,eNB,释放,UE,的上下文。,UE Context Release,主要信元：,MME,和,eNB,为,UE,分配的,ID,号。,80,LTE X2接口例程, eNB Configuration Update,目的：当,eNB1,的配置信息发生变化时，它通过该流程将更新的信息报告给,eNB2,，以达到两者信息的统一。,eNB,Configuration Update,主要信元：增加、修改、删除的服务小区列表，增加。,81,第三部分,LTE,网络接口介绍,第一章,LTE网络接口,介绍,第二章,LTE S1,接口介绍,第一节,LTE S1,接口协议,第二节,LTE S1,接口例程,第三章,LTE X2,接口介绍,第一节,LTE X2,接口协议,第二节,LTE X2,接口例程,第四章,LTE X1,接口介绍,完成业务数据流在空中接口的收发处理，协议栈包括,PDCP,、,RLC,、,MAC,和,PHY,四个协议子层,业务面,控制面,E-UTRAN,控制面主要包括,NAS,、,RRC,、,PDCP,、,RLC,、,MAC,和,PHY,，网络侧的协议终止点除,NAS,在,MME,中外，其他的协议层都终止于,eNB,LTE X1接口介绍,功能：,广播：,MIB,等需要频繁发送的系统信息使用固定无线资源在,PBCH,上发送，而其它广播信息与数据动态共享无线资源，由,PDSCH,承载。,寻呼：采用与数据共享无线资源的方式采用,PDSCH,承载。,业务链接建立和释放：在,E-UTRAN,中对,RRC,消息进行了较大的简化，仅使用一个单一的配置消息（,RRC CONNECTION RECONFIGURATION,）来进行业务链接的建立和释放。,动态调度,测量：测量对,E-UTRAN,网络性能影响非常大，与切换、调度密切相关。,E-UTRAN,中测量由网络侧发起和配置，具体的测量量仍在定义中。,切换,LTE X1接口介绍,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,技术发展趋势？,蜂窝移动通信宽带化,+,宽带无线接入移动化,=,宽带无线移动通信的融合,LTE,、,AIE,和,WiMAX,的核心技术和网络结构已经趋同,iMAX,已申请成为,IMT-2000,家庭的一员,无线通信技术的融合,基本传输技术正交化,OFDMA,非正交多址技术仍有价值？,系统宽带化：,5MHz,􀃆,20MHz,􀃆,100MHz,多天线技术多模化,多流预编码、波束赋形、开环发射分集适应不同的场景,为低速移动、数据业务优化,网络扁平化、分布式化、,IP,化,信道和协议结构简单化：以共享信道为主,LTE,技术发展趋势,3G,频段上的,4G,技术：后向兼容性被弱化,HSPA+,日益重要􀂃,5MHz,频谱效率和,LTE,相同并可使用,MIMO,􀂃,2009,年峰值速率达,42Mbps,（,2,天线,MIMO+16QAM,）􀂃,后向兼容（有利于保护现有,HSPA,运营商的投资）,SC-FDMA,的性能限制（调度灵活性，,MIMO,复杂度？,),小区边缘性能尚有隐忧,小区间干扰协调在复杂网络规划,/,优化中实现困难,小区间加扰,/,干扰消除性能有限：无扩频增益,没有针对,TDD,系统单独优化：过度强调,FDD/TDD,兼容性,对室内覆盖能力考虑不足,70%,语音业务发生在室内，宽带数据业务比例更高（,90%,？）,仍沿用室外覆盖室内假设（对,2500MHz,频段过于乐观）,LTE,潜在的问题,更高的性能：,更大的带宽：最大至,100MHz,更多的天线：,84,或,88,天线,新的网络架构：,Relay,、分布式天线（,Relay,的特例）、,P2P,频谱共享？,重新考虑,LTE,的某些技术决定：,多址技术：,OFDMA,到底有没有固有的,PAPR,问题？,更彻底的解决小区间干扰？,对,FDD,和,TDD,同时优化：,应比,FDD/TDD,兼容性优先级更高？,LTE,向,IMT-Advanced,的演进,秘密,