LTE移动通信系统概述

-I-重庆邮电大学网络管理原理与流量工程设计（论文）题目：LTE网络管理模型及系统方案学院名称：通信学院学生姓名：苏沁川专业：电子信息与通信工程学号：GS201401053填表时间：2015年1月-II-摘要LTE（LongTermEvolution)是由3GPP（The3rdGenerationPartnershipProject，第三代合作伙伴计划）组织制定的UMTS（UniversalMobileTelecommunicationsSystem，通用移动通信系统）技术标准的长期演进，于2004年12月在3GPP多伦多TSGRAN#26会议上正式立项并启动。2013年12月，中国正式向三大运营商发放TD-LTE牌照，开启我国LTE网络技术运用序幕。本文第一章介绍了LTE网络的基本结构；第二章简单分析了LTE网络功能设计；第三章分析了LTE网络中主要关键技术的运用；第四章介绍了网络存在的问题及解决构想。【关键词】LTE网络eNodeB-III-目录第一章LTE移动通信系统概述.................................................2第一节LTE网络介绍.................................................................................................................................2LTE系统主要设计目标................................................................................................................................2目前中国LTE频道分配情况.......................................................................................................................2第二节LTE系统的组成.............................................................................................................................2第二章LTE网络管理设计.....................................................4第一节eNodeB功能设计..........................................................................................................................42.1S1接口管理：.....................................................................................................................................62.2X2接口管理：.....................................................................................................................................62.3无线资源管理......................................................................................................................................72.4移动性管理...........................................................................................................................................82.5调度管理...............................................................................................................................................8第三章LTE系统的关键技术....................................................9第一节多天线技术....................................................................................................................................9第二节导频设计........................................................................................................................................9第三节正交频分复用技术........................................................................................................................10第四章存在问题及解决构想...................................................11第一节：CSFB解决CS域功能.................................................................................................................11第二节：VOLTE解决通话功能................................................................................................................122第一章LTE移动通信系统概述第一节LTE网络介绍LTE全名为：LongTermEvolution，LTE也被通俗的称为3.9G，具有100Mbps的数据下载能力，被视作从3G向4G演进的主流技术。它改进并增强了3G的空中接入技术，采用OFDM和MIMO作为其无线网络演进的唯一标准。在20MHz频谱带宽下能够提供下行100Mbit/s与上行50Mbit/s的峰值速率。LTE系统主要设计目标无线宽带灵活配置：支持1.4MHZ、3MHZ、5MHZ、10MHZ、15MHZ、20MHZ。峰值速率（20MHZ）：下行100Mbps，上行50Mbps接入时延：控制面时延小于100ms，用户面时延小于10ms移动服务：能为350KM/H速率以上用户提供100kbps的接入速率支持inter-rat移动性，例如GSM/WCDMA/HSPA取消CS域，CS域业务由PS域实现，如VOIP频谱效率:下行3-4倍于HSDPA,上行2-3倍于HSUPA目前中国LTE频道分配情况移动、联通、电信TD-LTE频段：中国移动频段为：1880-1900MHz、2320-2370MHz、2575-2635MHz；（bands:39bands:40bands:41）中国联通频段为：2300-2320MHz、2555-2575MHz；(bands:40bands:41)中国电信频段为：2370-2390MHz、2635-2655MHz；(bands:40bands:41)第二节LTE系统的组成3图1.1LTE网络组成UE：移动客户端E-UTRAN：演进的UTRAN无线接入网MME：移动管理实体SGSN:服务GPRS支持节点HSS:归属用户服务器一、e-NodeB（演进型基站）EvolvedNodeB，演进型NodeB，LTE中基站的名称，相比现有3G中的NodeB，集成了部分RNC的功能，减少了通信时协议的层次。eNB的功能包括：无线资源管理功能，即实现无线承载控制、无线许可控制、连接移动性控制，在上下行链路上完成UE上的动态资源分配；IP头压缩及用户数据流加密；UE附着时的MME选择；寻呼信息的调度传输；广播4信息的调度传输；完成有关移动性配置和调度的测量和测量报告；执行由MME发起的寻呼信息和广播信息的调度和传输。二、MME移动管理实体（MobileManagenmentEntity）MME是3GPP协议LTE接入网络的关键控制节点，它负责空闲模式的UE(UserEquipment)的定位，传呼过程，包括中继。它涉及到bearer激活/关闭过程，并且当一个UE初始化并且连接到时为这个UE选择一个SGW(SevingGateWay)。通过和HSS交互认证一个用户，为一个用户分配一个临时ID。MME同时支持在法律许可的范围内，进行拦截、监听。MME为2G/3G接入网络提供了控制函数接口，通过S3接口。为漫游UEs，面向HSS同样提供了S6a接口。MME主要功能有：NAS(Non-AccessStratum)非接入层信令的加密和完整性保护；AS(AccessStratum)接入层安全性控制，空闲状态移动性控制；EPS（EvolvedPacketSystem）承载控制；支持寻呼、切换、漫游、鉴权。第二章LTE网络管理设计第一节eNodeB功能设计在LTE系统架构中，RAN将演进成E-UTRAN,且只有一个结点：eNodeB。eNodeB之间为X2接口，eNodeB与核心网之间为S1接口5RRC完成广播、寻呼、RRC连接管理、RB控制、移动性功能和UE的测量报告和控制功能。RLC和MAC子层在用户面和控制面执行功能没有区别。用户面各协议体主要完成信头压缩、加密、调度、ARQ和HARQ等功能。LTE中RRC子层功能与原有UTRAN系统中的RRC功能相同，包括有系统信息广播、寻呼、建立释放维护RRC连接等。RRC的状态设计为RRC_IDLE和RRC_CONNECTED两类。LTE的状态类型从NAS协议状态来看有以下三类：LTE_DETACHED状态，该状态下没有RRC实体存在。LTE_IDLE状态，该状态下RRC处于RRC-IDLE状态，一些信息已经存储在UE和网络（IP地址、安全关联的密钥等、UE能力信息、无线承载等）。LTE_ACTIVE状态，该状态下RRC处于RRC_CONNECTED状态。62.1S1接口管理：S1接口定义为E-UTRAN和EPC之间的接口。S1接口包括两部分：控制面的S1-C接口。用户面的S1-U接口。S1-C接口定义为eNB和MME功能之间的接口；S1-U定义为eNB和SAE网关之间的接口。S1接口的功能有：SAE承载业务管理功能，例如建立和释放UE在LTE_ACTIVE状态下的移动性功能，例如Intra-LTE切换和Inter-3GPP-RAT切换。S1寻呼功能NAS信令传输功能S1接口管理功能，例如错误指示等网络共享功能漫游和区域限制支持功能NAS节点选择功能初始上下文建立功能2.2X2接口管理：X2接口定义为各个eNB之间的接口。X2接口包含X2-C和X2-U两部分。X2-C是各个eNB之间控制面间接口，X2-U是各个eNB之间用户面之间的接口。S1接口和X2接口类似的地方是：S1-U和X2-U使用同样的用户面协议，以便于eNB在数据前向时，减