4G新技術(shù)介紹,珠海分公司網(wǎng)絡(luò)操作維護(hù)中心2015年4月,導(dǎo) 言,2,學(xué)習(xí)此課程，您將會了解： 4G移動網(wǎng)FDD、TDD相關(guān)概念，4G 核心網(wǎng)EPC和接入層IPRAN的組網(wǎng)方式、以及電信4G終端模式（SVLTE、SRLTE）與電信3G CDMA網(wǎng)絡(luò)的互操作,3,目 錄,第一單元 4G基本概念一、LTE 概述二、FDD介紹三、TDD介紹四、FDD與TDD的性能特點比較第二單元 4G 核心網(wǎng)EPC和接入層IPRAN的組網(wǎng)一、 核心網(wǎng)EPC介紹二、 接入層IPRAN介紹三、 TDD和FDD融合組網(wǎng)第三單元 電信4G終端模式與網(wǎng)絡(luò)的互操作一、SVLTE模式介紹二、SRLTE 模式介紹三、3G與4G網(wǎng)絡(luò)的互操作,LTE：Long Term EvolutionLTE是由3GPP標(biāo)準(zhǔn)化組織制定的UMTS（Universal Mobile Telecommunications System，通用移動通信系統(tǒng)）無線接入網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的長期演進(jìn)計劃，UMTS演進(jìn)到R8時的無線接入網(wǎng)協(xié)議稱為LTE，也把R8協(xié)議下的網(wǎng)絡(luò)稱為LTE網(wǎng)絡(luò)；與LTE同期，3GPP還開展了一項平行研究：即系統(tǒng)架構(gòu)演進(jìn)（SAE System Architecture Evolution），來展示核心網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)要點。 LTE的核心網(wǎng)又稱為EPC（Evolved Packet Core）；20Mhz帶寬下，LTE網(wǎng)絡(luò)有能力提供100Mb/s的下載速率和50 Mb/s的上傳速率與當(dāng)前CDMA 2G/3G網(wǎng)絡(luò)區(qū)別,一、LTE 概述,4,第一單元 4G基本概念,CDMA2000： 是3GPP2標(biāo)準(zhǔn)化組織向ITU（國際電信聯(lián)盟）提出的無線3G標(biāo)準(zhǔn)，相對于IS95，它是一種寬帶CDMA技術(shù)；現(xiàn)網(wǎng)使用的無線3G標(biāo)準(zhǔn)是CDMA2000 1x-EVDO，可實現(xiàn)3.1Mbps的最大下行速率.,5,LTE主要特點,以分組域業(yè)務(wù)為主要目標(biāo)，系統(tǒng)在整體架構(gòu)上是基于分組交換的扁平化架構(gòu)低時延：控制面( IDLE -ACTIVE) 100ms，用戶面?zhèn)鬏?10ms高峰值速率：下行峰值100Mbps，上行峰值50Mbps高頻譜效率：頻譜效率是3G的12倍高移動性：支持350 km/h（在某些頻段甚至支持500km/h）,LTE 概述,6,LTE 雙工技術(shù),TDD方式上下行頻率相同可用于任何頻段適合于上下行非對稱及對稱業(yè)務(wù)FDD方式上下行頻率配對需要成對頻段適合于上下行對稱業(yè)務(wù)； LTE包括TDD-LTE 和 FDD-LTE,7,FDD：頻分雙工,FDD模式采用兩個對稱的頻率信道來分別發(fā)射和接收信號，發(fā)射和接收信道之間存在著一定的頻段保護(hù)間隔。特點是在分離（上下行頻率間隔190MHz）的兩個對稱頻率信道上，系統(tǒng)進(jìn)行接收和傳送，用保護(hù)頻段來分離接收和傳送信道。采用包交換等技術(shù)，可突破二代發(fā)展的瓶頸，實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，并可提高頻譜利用率，增加系統(tǒng)容量。但FDD必須采用成對的頻率，即在每2x5MHz的帶寬內(nèi)提供第三代業(yè)務(wù)。該方式在支持對稱業(yè)務(wù)時，能充分利用上下行的頻譜，但在非對稱的分組交換工作時，頻譜利用率則大大降低（由于低上行負(fù)載，造成頻譜利用率降低約40%），在這點上，TDD模式有著FDD無法比擬的優(yōu)勢。,FDD介紹,8,TDD：時分雙工,TDD(Time Division Duplexing)時分雙工技術(shù)，在移動通信技術(shù)使用的雙工技術(shù)之一，與FDD相對應(yīng)。在TDD模式的移動通信系統(tǒng)中，接收和傳送在同一頻率信道(即載波)的不同時隙，用保證時間來分離接收和傳送信道。該模式在不對稱業(yè)務(wù)中有著不可比擬的靈活性，TD-SCDMA只需一個不對稱頻段的頻率分配，其每載波為1.6MHz。由于每RC內(nèi)時域上下行切換的切換點可靈活變動，所以對于對稱業(yè)務(wù)(語音和多媒體等)和不對稱業(yè)務(wù)(包交換和因特網(wǎng)等)，可充分利用無線頻譜。TDD系統(tǒng)有如下特點：1不需要成對的頻率，能使用各種頻率資源，適用于不對稱的上下行數(shù)據(jù)傳輸速率，特別適用于IP型的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)；2上下行工作于同一頻率，電波傳播的對稱特性使之便于使3用智能天線等新技術(shù)，達(dá)到提高性能、降低成本的目的；,TDD介紹,9,TDD和FDD的主要技術(shù)異同：FDD是在分離的兩個對稱頻率信道上進(jìn)行接收和發(fā)送，用保護(hù)頻段來分離接收和發(fā)送信道。TDD用時間來分離接收和發(fā)送信道。技術(shù)相同點：相同的核心網(wǎng)絡(luò)，信道帶寬都分為6種，幀長都是10ms，信道編碼、調(diào)制方式、功率控制一樣，都支持MIMO技術(shù)。技術(shù)不同點：雙工方式不一樣，物理層尤其是幀結(jié)構(gòu)不一樣，重傳機制HARQ設(shè)計不同。適用范圍:在移動通信網(wǎng)絡(luò)中，它們各自有著不同的適用范圍：采用FDD模式工作的系統(tǒng)是連續(xù)控制的系統(tǒng)，適應(yīng)于大區(qū)制的國家和國際間覆蓋漫游，適合于對稱業(yè)務(wù)如話音、交互式適時數(shù)據(jù)等。采用TDD模式工作的系統(tǒng)是時間分隔控制的系統(tǒng)，適應(yīng)于城市及近郊等高密度地區(qū)的局部覆蓋和對稱及不對稱數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。,FDD與TDD的比較,10,TDD的優(yōu)勢:1使用TDD技術(shù)時，只要基站和移動臺之間的上下行時間間隔不大，小于信道相干時間，就可以比較簡單的根據(jù)對方的信號估計信道特征。而對于一般的 FDD技術(shù)，一般的上下行頻率間隔遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于信道相干帶寬，幾乎無法利用上行信號估計下行，也無法用下行信號估計上行；這一特點使得TDD方式的移動通信體制在功率控制以及智能天線技術(shù)的使用方面有明顯的優(yōu)勢。2TDD技術(shù)可以靈活的設(shè)置上行和下行轉(zhuǎn)換時刻，用于實現(xiàn)不對稱的上行和下行業(yè)務(wù)帶寬，有利于實現(xiàn)明顯上下行不對稱的互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)。但是，這種轉(zhuǎn)換時刻的設(shè)置必須與相鄰基站協(xié)同進(jìn)行。3與FDD相比，TDD可以使用零碎的頻段，因為上下行由時間區(qū)別，不必要求帶寬對稱的頻段。4TDD技術(shù)不需要收發(fā)隔離器，只需要一個開關(guān)即可。,FDD與TDD的比較,11,TDD的劣勢:1移動臺移動速度受限制。在高速移動時，多普勒效應(yīng)會導(dǎo)致快衰落，速度越高，衰落變換頻率越高，衰落深度越深，因此必須要求移動速度不能太高。TDD的最大移動速度可達(dá)250km/h，與FDD系統(tǒng)相比，還有一定差距,根據(jù)ITU的要求，采用FDD模式的系統(tǒng)的最高移動速度可達(dá)500千米/小時,一般TDD移動臺的移動速度只能達(dá)到FDD移動臺的一半甚至更低。2覆蓋半徑小。也是由于上下行時間間隔的緣故，基站覆蓋半徑明顯小于FDD基站。否則，小區(qū)邊緣的用戶信號到達(dá)基站時會不能同步。3發(fā)射功率受限。如果TDD要發(fā)送和FDD同樣多的數(shù)據(jù)，但是發(fā)射時間只有FDD的大約一半，這要求TDD的發(fā)送功率要大。4同步要求高由于基站不能同時接收和發(fā)送，移動終端的傳送必須在基站停止發(fā)送時開始，這意味著同一小區(qū)內(nèi)的不同用戶之間，用戶與基站之間需嚴(yán)格同步，后一同步破壞會發(fā)生通信阻塞，前一同步破壞將導(dǎo)致嚴(yán)重干擾，這是FDD的CDMA移動通信系統(tǒng)所沒有的問題。,FDD與TDD的比較,12,第二單元 4G 核心網(wǎng)EPC和IPRAN的組網(wǎng),13,第二單元 4G 核心網(wǎng)EPC和IPRAN的組網(wǎng),14,一、核心網(wǎng)EPC介紹,15,EPS (Evolved Packet System) 系統(tǒng)主要分為以下三個部分：UE（User Equipment）：UE是移動用戶設(shè)備，可以通過空中接口發(fā)起、接收呼叫。LTE（Long Term Evolution）：無線接入網(wǎng)部分，又稱為E-UTRAN，處理所有與無線接入有關(guān)的功能。EPC（System Architecture Evolution）：核心網(wǎng)部分，主要包括MME、S-GW、P-GW、HSS等網(wǎng)元，連接Internet等外部PDN（Packet Data Network）。EPC也被稱為EPC (Evolved Packet Core)。MME：負(fù)責(zé)控制面的移動性管理，包括用戶上下文和移動狀態(tài)管理，分配用戶臨時身份標(biāo)識等。S-GW：是3GPP內(nèi)不同接入網(wǎng)絡(luò)間的用戶面錨點，屏蔽3GPP內(nèi)部不同接入網(wǎng)絡(luò)的接口。S-GW承擔(dān)EPC的網(wǎng)關(guān)功能，終結(jié)E-UTRAN方向的接口。P-GW：是3GPP接入網(wǎng)絡(luò)和非3GPP接入網(wǎng)絡(luò)之間的用戶面錨點，與外部PDN連接的網(wǎng)元，P-GW承擔(dān)EPC的網(wǎng)關(guān)功能，終結(jié)與PDN相連的SGi接口。HSS：（Home Subscriber Server）是歸屬用戶服務(wù)器，存儲了EPS網(wǎng)絡(luò)中用戶所有與業(yè)務(wù)相關(guān)的數(shù)據(jù)，提供用戶簽約信息管理和用戶位置管理。PCRF: （policy control and charging rule function）主要用作策略和計費控制的規(guī)則制定。PCRF終結(jié)Rx接口和Gx接口。PCEF：執(zhí)行PCRF下發(fā)的策略，根據(jù)策略要求，進(jìn)行業(yè)務(wù)控制和計費。3GPP AAA:對eHRPD用戶進(jìn)行鑒權(quán)，授權(quán)，獲取和請求移動性參數(shù)的存儲更新HSS中P-GW的地址.,核心網(wǎng)EPC,16,EPC的構(gòu)架更符合新一代移動通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展需要，能夠充分考慮移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)激增的需求，為運營商的業(yè)務(wù)開展提供有力支撐。與傳統(tǒng)的核心網(wǎng)構(gòu)架相比，EPC具有三大明顯特征：首先，EPC實現(xiàn)了控制面與用戶面完全分離，并且用戶面更加扁平。伴隨著單用戶數(shù)據(jù)流量和高速接入用戶數(shù)的雙邊增長，用戶面的吞吐能力逐漸成為核心網(wǎng)發(fā)展的“瓶頸”，為了打破這一瓶頸，EPC對分組核心網(wǎng)的控制面和用戶面進(jìn)行了分離，從而使得分組核心網(wǎng)只需要對網(wǎng)絡(luò)節(jié)點提供用戶面處理，不僅優(yōu)化了用戶面的性能，同時還節(jié)約了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點和承載網(wǎng)的投資其次，EPC實現(xiàn)了核心網(wǎng)的融合，支持3GPP與非3GPP（如Wi-Fi、WiMAX等）的多種接入方式，是支持異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的融合架構(gòu)。這無疑將為運營商的全業(yè)務(wù)開展提供有力支撐，簡化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，降低網(wǎng)絡(luò)運營成本。同時，多種接入方式之間的無縫移動性，還能夠在LTE部署初期給用戶帶來更好的使用體驗。最后，EPC消除了電路域，這意味著EPC成為移動通信業(yè)務(wù)的基本承載網(wǎng)絡(luò)。在此架構(gòu)下，短信、語音等傳統(tǒng)的電路域業(yè)務(wù)將借助VoLTE模式承載，也可以采用CSFB等方案依舊使用電路域來承載。目前，LTE時代的語音承載方案正在成為運營商關(guān)注和探索的重要課題,EPC網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)特點,17,EPS網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)用戶標(biāo)識,EPC相關(guān)概念,18,業(yè)務(wù)標(biāo)識：APNAPN (Access Point Name)APN = APN-NI + APN-OIAPN-NI: 由運營商定義APN-OI:mnc.mcc.gprs一個APN 的實例:ctnet.mnc011.mcc460.gprsMME構(gòu)造的全域名為如果用戶漫游需要回歸屬地，簽約了APN-OI replacement: gd.mnc011.mcc460.gprsMME構(gòu)造全域名為,EPC相關(guān)概念,19,網(wǎng)絡(luò)接入控制功能數(shù)據(jù)路由和轉(zhuǎn)發(fā)功能移動性管理功能安全功能無線資源管理功能網(wǎng)絡(luò)管理功能,EPC核心網(wǎng)絡(luò)功能,20,二、接入層IPRAN介紹,21,接入層IPRAN介紹,22,IPRAN基本架構(gòu),23,電信IPRAN的基本架構(gòu),ER：核心路由器B2：核心匯聚路由器B：匯聚路由器A：基站接入設(shè)備,24,IPRAN承載網(wǎng)組網(wǎng)拓?fù)?25,IPRAN核心匯聚層,核心匯聚設(shè)備,26,IPRAN接入層,接入設(shè)備成環(huán)建設(shè),27,IPRAN業(yè)務(wù)承載需求,多業(yè)務(wù)承載的必然選擇,28,IPRAN業(yè)務(wù)承載需求,CDMA網(wǎng)絡(luò)IP化承載需求,29,IPRAN業(yè)務(wù)承載需求,LTE承載需求,30,三、 TDD和FDD融合組網(wǎng),隨著全球范圍內(nèi)越來越多的LTE網(wǎng)絡(luò)逐漸步入商用，哪些頻段將成為運營商向LTE演進(jìn)時主流的選擇？在LTE TDD/FDD走向融合的大趨勢下，運營商又該如何因地制宜地選擇建網(wǎng)策略？這些都是運營商在邁向LTE時代必須要考慮的關(guān)鍵問題。 頻譜資源是移動通信發(fā)展的核心資源。 1800MHz和2600MHz已經(jīng)成為全球LTE主流頻段。其中，在全球199張LTE FDD商用網(wǎng)絡(luò)中，在1800MHz頻段部署的有91張，在2600MHz頻段部署的有64張；在全球21張TD-LTE商用網(wǎng)絡(luò)中，在2600MHz頻段部署的有11張，在2300MHz頻段部署的有9張，在3500MHz頻段部署的有1張。全球40%的LTE商用網(wǎng)絡(luò)都采用1800MHz頻段開展部署，1800MHz已成為實現(xiàn)全球LTE漫游的黃金頻譜。而1800MHz這個頻段也比較特殊，可被GSM和LTE共享，以及發(fā)展很多創(chuàng)新的技術(shù)，包括如何提高GSM頻譜利用效率用于LTE。 隨著TDD和FDD融合能力的進(jìn)一步增強，LTE TDD/FDD也將徹底走向融合。由于優(yōu)質(zhì)頻譜資源的日益稀缺，TD-LTE支持上下行帶寬非對稱配置、頻譜相對集中、帶寬更大等優(yōu)勢日益凸顯。許多運營商漸漸認(rèn)識到了TDD技術(shù)和TDD頻譜的價值，于是打造LTE TDD/FDD融合的網(wǎng)絡(luò)正在成為越來越多的LTE運營商的選擇。,31,TDD和FDD融合組網(wǎng),隨著LTE FDD/TDD制式融合組網(wǎng)成為全球運營商移動寬帶的重要演進(jìn)方向，近年來全球已實現(xiàn)了多張融合網(wǎng)絡(luò)的商用。 在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計層面，除了基于網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷動態(tài)調(diào)整GUL的接入外，STC對于LTE FDD/TDD在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和設(shè)計的原則如下:FDD實現(xiàn)廣覆蓋，TDD作為熱點區(qū)域覆蓋，并作為容量層;TDD/FDD同作為覆蓋和容量層時，iPhone、iPad使用1.8G LTE網(wǎng)絡(luò);其他智能手機和數(shù)據(jù)卡、CPE、無線路由器等終端使用LTE TDD 2.3G網(wǎng)絡(luò);FDD作為覆蓋層，提供基本覆蓋，TDD通過異頻組網(wǎng)，實現(xiàn)深度覆蓋，滿足室內(nèi)覆蓋對容量的需求，減少網(wǎng)絡(luò)部署干擾;FDD作為覆蓋層和容量層，實現(xiàn)基本業(yè)務(wù)，TDD作為行業(yè)客戶和特定應(yīng)用層，提供M2M、視頻和eMBMS業(yè)務(wù)，滿足行業(yè)客戶需求。于TDD和FDD標(biāo)準(zhǔn)同源等先天優(yōu)勢，融合網(wǎng)絡(luò)的基本性能是可以得到保證的。某些廠家設(shè)備對于TDD和FDD網(wǎng)絡(luò)不僅是標(biāo)準(zhǔn)通用，在設(shè)計上也是同源的，基帶、射頻、傳輸、運維等都是可以共享的，可以極大地降低運營商的投資成本。對于TDD和FDD的建網(wǎng)策略，全世界不同運營商的策略選擇也有所不同，有的以TDD為主，有的則以FDD為主。從投資角度而言，運營商根據(jù)自己的特點制定自己的投資計劃。頻譜是很寶貴的，從投資策略上來看，哪個制式的網(wǎng)絡(luò)占多少比例，運營商是有一定機動性的?！?4G終端按照收發(fā)方式進(jìn)行分類：CSFB（電路域回落）終端是單收單發(fā)的LTE和CS域的多模終端 LTE和CS域只有 套收發(fā)信機 終 CSFB（電路域回落）：終端是單收單發(fā)的LTE和CS域的多模終端，LTE和CS域只有一套收發(fā)信機，終端只能在一個網(wǎng)絡(luò)待機，只和LTE網(wǎng)絡(luò)或CS域網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。優(yōu)勢：硬器件少可以減少終端成本 減少干擾 減小終端體積和重量 單網(wǎng)待機減少終端功耗等 優(yōu)勢：硬器件少可以減少終端成本、減少干擾、減小終端體積和重量，單網(wǎng)待機減少終端功耗等。Iphone6聯(lián)通版采用該方案。SRLTE：終端上只有一套收發(fā)信機，可以同時接收LTE網(wǎng)絡(luò)和CS域網(wǎng)絡(luò)的信息，在兩個網(wǎng)絡(luò)待機，實現(xiàn)雙待，但是只能和LTE網(wǎng)絡(luò)或CS域網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。終端在離開LTE回落到CS域進(jìn)行語音業(yè)務(wù)時，需要通知LTE網(wǎng)絡(luò)。優(yōu)勢：硬器件少可以減少終端成本等。Iphone6電信版采用該方案。SVLTE：終端是雙收雙發(fā)的LTE和CS域的多模終端，LTE和CS域各有一套收發(fā)信機，終端能同時在兩個網(wǎng)絡(luò)待機，實現(xiàn)雙待，也可以同時和LTE網(wǎng)絡(luò)、CS域網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。優(yōu)勢：實現(xiàn)語音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)并發(fā)。Nt 4等目前主流機型均采用該方案 Note4等目前主流機型均采用該方案。VoLTE:VoiceoverLTE,它是一種IP數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)像承載其它數(shù)據(jù)媒體一樣承載語音媒體，實現(xiàn)數(shù)據(jù)與語音業(yè)務(wù)在同一網(wǎng)絡(luò)下的統(tǒng)一優(yōu)勢：接通等待時間更短 以及更高質(zhì)量 更自然的音視頻通 數(shù)據(jù)與語音業(yè)務(wù)在同 網(wǎng)絡(luò)下的統(tǒng)。優(yōu)勢：接通等待時間更短，以及更高質(zhì)量、更自然的音視頻通話效果。,4G終端語音方案分類,32,第三單元 電信4G終端模式與網(wǎng)絡(luò)的互操作,4G終端國際漫游支持頻段分析,33,第三單元 電信4G終端模式,電信4G終端的基本形態(tài),34,第三單元 電信4G終端模式,4G終端芯片廠商,35,第三單元 電信4G終端模式,CDMA運營商4G終端語音方案語音方案,36,第三單元 電信4G終端模式,主流機型基帶芯片使用情況,37,第三單元 電信4G終端模式,LTE終端語音承載方案,38,第三單元 電信4G終端模式,39,一、SVLTE模式介紹,SVLTE終端架構(gòu),SRLTE終端：LTE與CDMA分別有獨立的Rx&Tx,以華為、酷派、三星、LG等雙卡雙待手機為代表使用的模式,40,SVLTE模式介紹,SV-LTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及軟硬件改造說明,SV-LTE: 硬件：無改造要求 軟件：無改造要求,41,二、SRLTE模式介紹,SRLTE終端架構(gòu),SRLTE終端：LTE與CDMA共用Tx或者共用Rx&Tx；該架構(gòu)下，LTE與CDMA可以同時待機，但不提供業(yè)務(wù)并發(fā)，蘋果iPhone手機為代表使用的模式。,42,SRLTE模式介紹,SRLTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及軟硬件改造說明,SRLTE： 硬件：無改造要求 軟件：要求LTE/EPC網(wǎng)絡(luò)支持ESR、承載掛起/恢復(fù)功能,43,三、電信3G與4G網(wǎng)絡(luò)的互操作,在