LTE 技术介绍

LTE技术介绍（培训材料）新媒体中心目录2LTE概述LTE背景介绍LTE网络架构网络参考模型无线接口协议协议栈层面划分承载（Bearer）主要技术参数LTEL2协议PDCPRLCMACLTEL3协议RRC状态描述RRC功能划分LTE协议的演进历程2G3G4GGSMEDGETD-SCDMAUMTSHSDPAHSUPAHSPA+R7HSPA+R8LTEFDD/TDDLTE-Advanced802.162004802.16e802.16m3GPPIEEECDMAEVDO3GPP2IS-95CDMA2000CDMAEVDORevACDMAEVDORevBUMBLTE：3GPPLongTermEvolution的缩写，指3GPP长期演进。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。LTE网络模型LTE：长期演进项目，致力于无线接入网的演进（E-UTRAN），由eNodeB通过X2接口连接组成。SAE：系统架构演进，则致力于分组网络的演进（演进型分组核心网EPC）。EPS：LTE+SAE，共同组成演进型分组系统；LTE系统采用“扁平”的无线访问网络结构，无RNC节点。实现了全IP路由，网络结构趋近于IP宽带网（internet）.EPS网络结构EPCE-UTRANUEUEeNodeBMMES-GWIPServicesP-GWHSSLTE-UuS1-MMES1-US11S6aSGiLTE无线接口协议LTE无线接口协议：根据用途分为用户面(Userplane)协议栈和控制面(Controlplane)协议栈。用户面的功能：头压缩加密信道映射数据复用与解复用调度（传输格式、优先级）HARQ控制面功能：系统信息广播RRC连接管理RB控制寻呼移动性管理测量配置及报告等PDCPRLCMACNASRRCL2用户面控制面EUTRANEPS承载与QOS承载(Bearer)：UE和网关之间有相应QoS(QualityofService)保障的IP数据包。GBRbearerMinimumGuaranteedBitRatebearer(保证比特率承载)；可应用于VoIP等面向连接的服务，bearer可分配到持久的无线资源。NON-GBRbearer不保证比特率；可用于浏览网页或ftp等服务，不分配持久的无线资源。为了应对同时发生的多种形式的服务，EPS根据不同的服务对QoS的不同要求，将Bearer分为两类：Application/SeeviceLayerUE上行业务流P-GW下行业务流eNBS-GWRadiobearS1bearS5/S8bearBearerQoS等级标记(QCI)QCI：QOSClassIdentifier，QOS等级标识符。每个bearer都有相应的QCI，包含包时延、误包率参数；QCI共有9种：4个GBR，5个Non-GBR；QCIResourcetypePriorityPacketdelaybudget（ms）PacketerrorlossrateExampleservice1GBR210010-2语音会话2GBR415010-3视频会话（livestreaming）3GBR530010-6非对话视频（bufferedstreaming）4GBR35010-3实时游戏5Non-GBR110010-6IMS信令6Non-GBR710010-3语音和视频（livestreaming），交互式游戏7Non-GBR630010-6视频（bufferedstreaming）8Non-GBR830010-6TCP-based（）9Non-GBR930010-6NULLLTE主要技术参数技术参数参数描述带宽系统部署灵活，能够支持1.25MHz-20MHz间的多种系统带宽。保证了将来在系统部署上的灵活性。频谱效率下行链路5(bit/s)/Hz，(3--4倍于R6版本的HSDPA);上行链路2.5(bit/s)/Hz，是R6版本HSUPA的2--3倍。分组交换以分组域业务为主要目标，系统在整体架构上将基于分组交换。QOS保证通过系统设计和严格的QoS机制，保证实时业务(如VoIP)的服务质量。通信速率下行峰值速率为100Mbps、上行为50Mbps时延降低无线网络时延：子帧长度0.5ms和0.675ms，解决了向下兼容的问题并降低了网络时延，时延可达U-plan5ms，C-plan100ms。比特速率增加了小区边界比特速率，在保持目前基站位置不变的情况下增加小区边界比特速率。如MBMS(多媒体广播和组播业务)在小区边界可提供1bit/s/Hz的数据速率。兼容性强调向下兼容，支持已有的3G系统和非3GPP规范系统的协同运作。目录9LTE概述LTE背景介绍LTE网络架构网络参考模型无线接口协议协议栈层面划分承载（Bearer）主要技术参数LTEL2协议PDCPRLCMACLTEL3协议RRC状态描述RRC功能划分无线接口协议栈根据用途分为用户平面协议栈和控制平面协议栈；PDCP、RLC和MAC协议合称L2协议，L2协议兼有用户面和控制面功能，重点是用户面。LTEL2协议--协议栈划分PHYUEPHYeNodeB用户面协议栈PHYUEPHYeNodeB控制面协议栈RRCRRCNASNASMMEPDCPRLCMACPDCPRLCMACPDCPRLCMACPDCPRLCMACL2的下行结构图分段ARQ等UE1复用分段ARQ等...HARQUE2复用HARQBCCHPCCH调度/优先级处理逻辑信道传输信道MACRLC分段ARQ等分段ARQ等PDCPROHCROHCROHCROHC无线承载安全保护安全保护安全保护安全保护...CCCH复用...HARQ调度/优先级处理传输信道MACRLCPDCP分段ARQ等Segm.ARQetc逻辑信道ROHCROHC无线承载安全保护安全保护CCCHL2的上行结构图LTEL2协议--上下行结构图控制面功能描述：控制面的数据传输；提供PDCP序列号，供无线承载使用；控制面数据的完整性保护和验证；控制面数据加密；LTEL2协议--PDCP添加PDCP头（带SN）完整性保护加密去除PDCP头部完整性确认解密数据发送数据接收控制面功能无线接口（Uu）序列编码（SN）头压缩添加PDCP头部重排序(HO下的AMDRB)头解压缩去除PDCP头部数据发送数据接收无线接口（Uu）用户面功能用户面功能描述：用户面的数据传输，超时丢包；提供PDCP序列号，供无线承载使用；头压缩与解压缩，只支持ROHC头压缩算法；用户面数据加密。切换时对上层PDU的顺序递交；PDCPSAPPDCPSAPTM实体结构图LTEL2协议--RLC（TM）传输BUFFER数据发送数据接收TMSAPBCCH/PCCH/CCCH无线接口（Uu）BCCH/PCCH/CCCHRLC3种传输模式之一：TM（透传模式）发送端和接收端各有一个TM实体；适用信道：BCCH、DL/ULCCCHandPCCH；TM发送实体：不对RLCSDU进行串接，分段；没有RLC头；对RLCSDU不做任何改动，发送到下层协议实体（MAC层）；TM接收实体：不做任何修改地递交RLCSDU到上层协议实体（PDCP层）；传输BUFFER分段&级联添加RLC头部SDU重组去掉RLC头部接收bufferHARQ重排序数据发送数据接收UM实体结构图UMSAPDCCH/DTCH/MCCH/MTCH无线接口（Uu）DCCH/DTCH/MCCH/MTCHRLC3种传输模式之二：UM（非确认模式）发送端和接收端各有一个UM实体；适用信道：DCCH/DTCH/MCCH/MTCH；UM传输实体：根据MAC层的指示期待的RLCPDU大小进行分段或者串接RLCSDU；添加相应的RLC头部；UM接收实体：检测重复的UMDPDU，并丢弃；重新排列失序的UMDPDU；能够检测出UMDPDU在MAC层已经丢失，从而避免延长重排序的时间；将已经排序的UMDPDU重组成RLCSDU，并递交给上层；发现属于某特定的RLCSDU的UMDPDU丢失，则丢弃其他属于这个RLCSDU的PDU。LTEL2协议--RLC（UM）AM实体结构图传输BUFFER分段&级联添加RLC头部SDU重组去掉RLC头部接收bufferHARQ重排序数据发送数据接收AMSAPDCCH/DTCH无线接口（Uu）DCCH/DTCH重传BUFFERRLC控制器RoutingRLC3种传输模式之三：AM（确认模式）发送端和接收端共用一个AM实体；适用信道：DCCH/DTCH；收发数据PDU（AMDPDU）和控制PDU（StatusPDU)AM传输实体：根据MAC层的指示进行分段或者串接RLCSDU;具有相应的RLC头部；支持重传：如果需要重传的RLCPDU跟MAC指示的大小不匹配，可以对该RLCPDU进行重分段；AM接收实体：检测重复的AMDPDU，并丢弃；重新排列失序的AMDPDU；能够检测到AMDPDU在MAC层已经丢失，然后通知对端要求重传这个PDU；将已经排序的AMDPDU重组成RLCSDU，并递交给上层。LTEL2协议--RLC（AM）MAC功能UEeNBDownlinkUplink逻辑信道和传输信道之间的映射√√√√√√复用（Multiplexing）√√√√解复用（Demultiplexing）√√√√HARQ√√√√√√传输格式的选择√√√UEs间的优先级处理√√√UE的不同逻辑信道之间的优先级√√√逻辑信道的优先级设置√√调度信息报告√√LTEL2协议--MAC层功能列表LTEL2协议MAC层--3种信道信道：可以认为是不同协议层之间的业务接入点（SAP），是下一层向它的上层提供的服务，LTE共分为三种信道--逻辑信道，传输信道，物理信道。逻辑信道：是RLC与MAC层之间的SAP，是根据传输内容不同所划分的信道，这种信道的定义只是逻辑上人为的定义。比如广播信道（BCCH），是用来传广播消息的；寻呼信道（PCCH），是用来传输寻呼消息的。传输信道：是MAC与PHY层之间的SAP，根据如何传送消息内容所划分的信道，对应的是空中接口上不同信号的基带处理方式，也就是选择不同的调制编码、交织方式（交织周期、块内块间交织方式等）、CRC冗余校验的选择以及块的分段等。比如说下行共享信道DL-SCH，会指定MCS、空间复用等等方式，也就是告诉物理层如何去传这些信息。物理信道：空中接口的承载媒体，也就是特定的时频资源上采用特地的调制编码等方式发送数据的通道，根据它所承载的上层信息的不同定义了不同类的物理信道。以写信为类比，来理解3种信道：逻辑信道＝信的内容传输信道＝平信、挂号信、航空快件等等物理信道＝写上地址，贴好邮票后的信件LTEL2协议MAC层--上行信道映射CCCHDTCHRACHDCCHUL-SCH上行逻辑信道上行传输信道PRACHPUCCHPUSCH上行物理信道上行共享信道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。随机接入信道RACH：有限信息,存在竞争。PUSCH：物理上行共享信道PRACH：物理随机接入信道，获取小区接入的必要信息进行时间同步和小区搜索等PUCCH：物理上行控制信道,UE用于发送ACK/NAK，CQI，SR，RI信息。广播控制信道BCCH：广播系统控制信息的下行信道。寻呼控制信道PCCH：传输寻呼信息的下行信道。专用控制信道DCCH：传输专用控制信息的P2P双向信道，在UE有RRC连接时建立。公共控制信道CCCH：RRC连接建立前在网络和UE之间发送控制信息的双向信道。多播控制信道MCCH：从网络到UE的MBMS调度和控制信息传输使用PMP下行信道。专用业务信道DTCH：传