1、LTE和EPC介紹,1,大綱,1. EPS概念,2. EPS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),3. EPS網(wǎng)元功能,4. 網(wǎng)元之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系,5. 其他,2,EPS概念,LTE：Long Term Evolution長期演進，是3GPP制定的高數(shù)據(jù)率、低延時、面向分組域優(yōu)化的新一代寬帶移動通信標(biāo)準(zhǔn)項目 3GPP： The 3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴計劃3GPP的目標(biāo)是實現(xiàn)由2G網(wǎng)絡(luò)到3G網(wǎng)絡(luò)的平滑過渡，保證未來技術(shù)的后向兼容性，支持輕松建網(wǎng)及系統(tǒng)間的漫游和兼容性。 其職能： 3GPP主要是制訂以GSM核心網(wǎng)為基礎(chǔ)，UTRA(FDD為W-CDMA技術(shù)，TDD為T

2、D-CDMA技術(shù))為無線接口的第三代技術(shù)規(guī)范,3,EPS概念,E-UTRA：LTE空中接口 E-UTRAN：LTE接入網(wǎng)=UE+eNB EPC：Evolved Packet Core 4G核心網(wǎng)，3GPP的演進分組核心網(wǎng)，由 MME+SGW+PGW組成 EPS： Evolved Packet System ，3GPP的演進分組系統(tǒng)，由E-UTRAN+EPC組成 SAE：系統(tǒng)架構(gòu)演進項目,4,EPS概念,5,EPS概念,峰值速率： 下行峰值100Mbps，上行峰值50Mbps 時延： 控制面 IDLE ACTIVE: 100ms 用戶面 單向傳輸: 5ms 移動性：350 km/h（在某些頻段甚

3、至支持500km/h） 頻譜靈活性： 帶寬從1.4MHz20MHz（1.4、3、5、10、15、20） 支持全球2G/3G主流頻段，同時支持一些新增頻段,6,大綱,7,1. EPS概念,2. EPS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),3. EPS網(wǎng)元功能,4. 網(wǎng)元之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系,5. 其他,EPS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),8,網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)更趨扁平化和簡單化 減少網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，降低系統(tǒng)復(fù)雜度以及傳輸和無線接入時延 減小網(wǎng)絡(luò)部署和維護成本,EPS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),9,取消RNC，大部分功能下放到eNB,少部分上升到EPC 取消CS域，純PS域 用戶面和信令面分離，SGW（服務(wù)網(wǎng)關(guān)）和MME（移動性管理） LTE與EPC多對多連接,2G/3G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與L

4、TE/EPC架構(gòu)的映射關(guān)系,10,EPS架構(gòu)概述,11,真正實現(xiàn)控制和承載分離，用戶面 eNodeB -SGW MME（Mobility Management Entity）功能：移動性管理、會話管理，用戶接入鑒權(quán)； S-GW（Serving Gateway）功能：終結(jié)無線接入部分的接口，E-NodeB間切換的錨點，基于用戶和承載的計費，服務(wù)網(wǎng)關(guān)，功能類似于SGSN。 PDN-GW（PDN Gateway)功能：終結(jié)面向PDN的SGi的接口，3GPP/非3GPP的鉚點，基于業(yè)務(wù)的計費，連接外網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)，功能類似GGSN。,EPS新部署,新建EPC網(wǎng)絡(luò)MME、SGW、PGW、HSS、 PCRF及無

5、線eNB布點，與現(xiàn)網(wǎng)無對接 引入新號段，供LTE試點用戶使用，應(yīng)該是183 建議試點階段維護、計費與現(xiàn)網(wǎng)獨立 目前浙江獨立布網(wǎng)，只有宏站,eNodeB,MME,HSS,PCRF,S-GW,P-GW,S1-U,S6a,Gx,S5,S1-MME,S11,SGi,User plane,Control plane,Internet,UE通過eNB連接到EPC核心網(wǎng)， 信令面通過S1-MME接口與MME相連，進行用戶注冊、鑒權(quán)，在HSS判斷用戶合法性； MME通過S11接口發(fā)送默認承載的消息給SGW SGW通過APN在DNS解析出所承載的PGW SGW通過S5接口把消息發(fā)送給PGW P-GW通過Gx接口

6、與PCRFi連接，對用戶請求進行授權(quán)，策略分配、QOS的保證 用戶面通過S1-U接口與SGW相連， PGW通過SGI接口接入運營商網(wǎng)絡(luò),UE,12,EPS熱點區(qū)域部署,熱點商用部署階段目標(biāo)： 實現(xiàn)核心網(wǎng)2G/TD/LTE融合組網(wǎng) 驗證核心網(wǎng)統(tǒng)一計費，統(tǒng)一運維 部署方案： 部署Diameter信令網(wǎng)；引入新號段，用于發(fā)展LTE用戶 現(xiàn)網(wǎng)SGSN升級為SGSN/MME，GGSN升級為S-GW/P-GW 統(tǒng)一進行網(wǎng)管部署 與計費平臺對接,13,EPS規(guī)模部署,MME POOL,GPRS,TD,LTE,HSS,PCRF,S-GW/P-GW POOL,BTS,BSC/PCU,NodeB,RNC,eNod

7、eB,S1-U,Gx,Gb,Iu,S1-MME,S12,S11,SGi,S9,User plane,Control plane,Internet,S6a,規(guī)模部署階段目標(biāo)： 全網(wǎng)G/T/L融合組網(wǎng) 用戶數(shù)據(jù)全面融合 部署方案： SGSN/GGSN全部升級為MME及S-GW/P-GW，多種制式共接入，簡化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 2/3G用戶逐漸向4G用戶遷移； MME及S-GW/P-GW組POOL，提升網(wǎng)絡(luò)安全并實現(xiàn)設(shè)備間的負載均衡,14,LTE引入模式,模式一：小范圍引入，孤島式組網(wǎng)，進行技術(shù)試驗 此模式適用于當(dāng)前階段，主要由于LTE網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和終端推出時間較短，技術(shù)成熟度低，需要通過試驗來驗證產(chǎn)品、業(yè)務(wù)、組

8、網(wǎng)、計費等個環(huán)節(jié)的成熟度?？蛇x擇少量城市進行小范圍的現(xiàn)場試驗，EPC核心網(wǎng)與LTE無線網(wǎng)自成系統(tǒng)，與現(xiàn)網(wǎng)不互聯(lián)。組網(wǎng)架構(gòu)如圖：,15,由于支持語音業(yè)務(wù)的LTE手機終端推出進程慢于數(shù)據(jù)卡類業(yè)務(wù)終端，因此該模式只為試驗用戶提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，只能在本地LTE實驗網(wǎng)內(nèi)漫游，不提供至2G/3G網(wǎng)絡(luò)的漫游和切換,LTE引入模式,模式二：全網(wǎng)引入并獨立組網(wǎng)，不與現(xiàn)有的2G/3G網(wǎng)絡(luò)互連，只提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) 此模式適用于LTE及EPC網(wǎng)絡(luò)設(shè)備較成熟的階段，具備全網(wǎng)部署的條件，并可聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)LTE用戶在網(wǎng)內(nèi)的漫游，由于LTE手機終端成熟較晚，且VOIP業(yè)務(wù)的支持程度較弱，因此只為用戶提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，考慮到該階段LTE網(wǎng)絡(luò)仍

9、需進行相關(guān)實驗，驗證大范圍組網(wǎng)特性，避免對現(xiàn)網(wǎng)改造和影響，也是單獨組網(wǎng)，架構(gòu)如圖：,16,模式二要求EPC網(wǎng)絡(luò)除具備模式一的功能外，還要求不同省SGW間通過S5接口進行通信，全網(wǎng)MME與HSS間需全互聯(lián)，需確定Diameter IP信令網(wǎng)組網(wǎng)方式。,LTE引入模式,模式三：全網(wǎng)引入，與現(xiàn)有的2G/3G網(wǎng)絡(luò)混合組網(wǎng)，只提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) 此模式適用于LTE及EPC網(wǎng)絡(luò)設(shè)備已成熟的階段，具備商用條件，可與現(xiàn)網(wǎng)互聯(lián)、互操作，實現(xiàn)LTE用戶在LTE網(wǎng)及現(xiàn)有2G/3G網(wǎng)中均可使用業(yè)務(wù)。該模式要求LTE用戶使用LTE/2G/3G多模終端，由于手機終端的成熟時間相對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備較晚，所以只提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，組網(wǎng)架構(gòu)如圖：

10、,17,大綱,18,1. EPS概念,2. EPS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),3. EPS網(wǎng)元功能,4. 網(wǎng)元之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系,5. 其他,EPS網(wǎng)元功能,MME,E-UTRAN,MME是核心網(wǎng)唯一控制平面的設(shè)備，主要功能有： 移動性管理 接入控制 會話管理 網(wǎng)元SGW/PGW選擇 存儲用戶信息 業(yè)務(wù)連續(xù)性,E-UTRAN的實體eNode： 無線資源管理無線承載控制、無線許可控制，上行和下行資源動態(tài)分配/調(diào)度 頭壓縮及用戶面加密 UE附著時的MME選擇 根據(jù)用戶QoS簽約信息，進行上行和下行的承載級別的速率調(diào)整，對承載級別的準(zhǔn)入控制。,移動性管理： 附著/去附著、跟蹤區(qū)更新、切換和尋呼 接入控制： MME通過鑒權(quán)

11、功能實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)和 用戶之間的相互鑒權(quán)和密鑰協(xié)商，確保用戶請求的業(yè)務(wù)在當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)可用。 會話管理： 對建立會話所必須的承載的管理，默認承載和專用承載。 網(wǎng)元選擇：PGW和SGW的選擇。 信息存儲： MME要保存用戶的狀態(tài)，MM上下文和EPS承載上下文信息。包括，用戶標(biāo)識、跟蹤區(qū)信息、鑒權(quán)信息、安全算法、網(wǎng)元地址、QOS參數(shù)。 業(yè)務(wù)連續(xù)性： MME還能支持EPS與2G/3G建的業(yè)務(wù)互通。,19,EPS網(wǎng)元功能,Serving Gateway,PDN Gateway,SGW位于用戶面，對每個接入LTE的UE，一次只能有一個SGW為之服務(wù)，功能有： 會話管理: SGW能對承載進行建立、修改和釋放，能存儲E

12、PS承載上下文 路由選擇和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā): eNodeB間切換時，SGW做為本地錨定點在路徑轉(zhuǎn)發(fā)后，像源eNodeB發(fā)送結(jié)束標(biāo)記，從新排序功能。 3.QoS控制：支持EPS主要承載的主要QoS參數(shù). 4.計費 5.存儲信息,PGW位于用戶面，是面向PDN終結(jié)與SGi接口網(wǎng)關(guān)，功能有： IP地址分配：用戶UE的IP地址是由PGW來分配的，靜態(tài)和動態(tài)。 會話管理：支持EPS承載管理功能，建立、修改、釋放，能根據(jù)APN進行域名解析并尋址到外網(wǎng)。 PCRF選擇 路由選擇數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā) QoS控制 計費 策略和計費執(zhí)行,20,EPS網(wǎng)元功能,PCRF,HSS,Policy and Charging Function

13、 策略計費控制功能，功能有： 策略控制決策。 對用戶請求的業(yè)務(wù)授權(quán)、策略分配。 基于流計費控制功能 反饋網(wǎng)絡(luò)堵塞的情況 獲取計費系統(tǒng)信息，反饋話費使用情況等。,Home Subscriber Servers是存儲用戶簽約信息數(shù)據(jù)庫，與2G/3G中的HLR類似功能有： 用戶標(biāo)識、編號和路由信息 用戶安全信息，用于鑒權(quán)和授權(quán)的網(wǎng)絡(luò)接入控制信息 用戶位置信息 HSS用于鑒權(quán)、完整性保護和加密的用戶安全信息 HSS負責(zé)與不同域和子系統(tǒng)的呼叫控制和會話掛你藍實體進行聯(lián)系。,21,大綱,22,1. EPS概念,2. EPS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),3. EPS網(wǎng)元功能,4. 網(wǎng)元之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系,5. 其他,網(wǎng)絡(luò)主要接口,

14、S1-MME eNB和MME之間的接口，S1-AP/SCTP/IP S1-U eNB和S-GW之間的接口，GTPv1-U. S3 MME和R8 SGSN之間的接口（或者R8 SGSN之間的接口），GTPv2-C. S4 R8 SGSN和S-GW之間的接口，控制面GTPv2-C，用戶面GTPv1-U. S5 Serving GW和PDN-GW之間的接口，兩網(wǎng)元屬于同一PLMN, GTPv2-C. S6a MME和HSS之間的接口，基于Diameter/SCTP/IP.,23,網(wǎng)絡(luò)主要接口,Gx PCRF和P-GW（PCEF）之間的接口，Diameter/SCTP,TCP/IP S8 S-GW（漫

15、游地）和P-GW（歸屬地）之間的接口，類似于Gp接口. S9 歸屬地PCRF和漫游地PCRF之間的接口. S10 MME間接口，GTPv2-C S11 MME和S-GW之間的接口，GTPv2-C,24,S1接口,S1接口分為用戶面和控制面，控制面協(xié)議為S1-MME，用戶面協(xié)議為S1-U，如下圖：,25,eNodeB,MME,S-GW,S1-U,S1-MME,User plane,Control plane,eNodeB,S-GW,MME,一個eNodeB可以連接多個MME和SGW； S1用戶面S1-U協(xié)議棧為GTP-U/UDP/IP，主要傳輸eNodeB和SGW之間的用戶數(shù)據(jù)； S1控制面S1

16、-MME協(xié)議棧為S1-AP/SCTP/IP支持eNodeB和MME之間一系列的信令功能； S1-AP信令過程有CLASS1和CLASS2倆類 CLASS1：有應(yīng)答，成功或失敗的應(yīng)答 CLASS2：無應(yīng)答,X2接口,X2接口是eNodeB間的協(xié)議，如下圖：,26,eNodeB,X2-U,eNodeB,X2用戶面接口： X2-U接口用于在eNodeB之間傳輸用戶數(shù)據(jù)，這個接口只在UE從一個eNodeB移動到另一個eNodeB時使用，實現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，X2-U用戶面使用GTP-U協(xié)議。,X2-C,User plane,Control plane,X2控制面接口： X2-C接口支持eNodeB之間信令，與

17、用戶移動有關(guān)，目的是在eNodeB建傳遞用戶上下文信息。 X2-C接口支持負載指示，向相鄰的eNodeB發(fā)送負載狀態(tài)指示信令，支持負載平衡管理或是最優(yōu)切換門限和切換判決。,GTP協(xié)議,概念： GTP-GPRS Tunnelling Protocol GPRS隧道協(xié)議，功能就是提供網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間的隧道的建立。 分類： GTP-C：GTP控制面，主要用于核心網(wǎng)承載的建立維護以及核心網(wǎng)節(jié)點之間的其他信息交互。 GTP-U：GTP用戶面，用來為每個承載在核心網(wǎng)節(jié)點之間的傳輸用戶數(shù)據(jù)。 協(xié)議版本不同： GTP的控制面GTP-C使用GTPv2。 GPT的用戶面GTP-U使用GTPv1。,27,OFDMA,2

18、8,OFDMA OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)即正交頻分復(fù)用技術(shù)，實際上OFDM是MCM Multi-CarrierModulation，多載波調(diào)制的一種。其主要思想是：將信道分成若干正交子信道，將高速數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換成并行的低速子數(shù)據(jù)流，調(diào)制到在每個子信道上進行傳輸。正交信號可以通過在接收端采用相關(guān)技術(shù)來分開，這樣可以減少子信道之間的相互干擾 ICI 。每個子信道上的信號帶寬小于信道的相關(guān)帶寬，因此每個子信道上的可以看成平坦性衰落，從而可以消除符號間干擾。而且由于每個子信道的帶寬僅僅是原信道帶寬的一小部分，信道均衡變得相對

19、容易。,優(yōu)點： 頻譜分配方式靈活，能適應(yīng)1.4MHz-20MHz的帶寬配置，不需要保護帶，頻譜利用率高。 合理配置循環(huán)前綴CP，能有效克服無線環(huán)境中多徑干擾引起的ISI，保證小區(qū)內(nèi)用戶的相互正交，改善小區(qū)邊緣覆蓋。 支持頻率維護的鏈路自適應(yīng)和調(diào)度，對抗信道的頻率選擇性衰落，獲得多用戶分集增益，提高系統(tǒng)性能。 子載波帶寬在15KHzd 數(shù)量級，每個子載波經(jīng)歷的是頻譜的平坦衰落，使接收機在均衡容易實現(xiàn)。 與MIMO技術(shù)相結(jié)合，利用MIMO在空間中產(chǎn)生獨立的并行信道同時傳輸多路數(shù)數(shù)據(jù)流，又克服MIMO不抗頻率選擇性深衰落的弱點。 缺點： 對時域和頻域的同步要求高，子載波間隔小，系統(tǒng)對頻率偏移敏感，收發(fā)二端晶振的不一致也會引起ICI，頻偏估計不精確會導(dǎo)致信號檢測性能下降。 移動場景中多普勒