LTE移動通信系統(tǒng)

第3章LTE移動通信系統(tǒng)目錄3.1LTE系統(tǒng)發(fā)展概述3.2LTE系統(tǒng)架構(gòu)3.3LTE幀結(jié)構(gòu)3.1.1LTE發(fā)展概述LTE是長期演進(jìn)（Long-TermEvolution）的簡稱，是3GPP主導(dǎo)的UMTS技術(shù)的長期演進(jìn)，LTE關(guān)注的核心是無線接口和無線組網(wǎng)架構(gòu)的技術(shù)演進(jìn)問題。簡單來講LTE是3G的演進(jìn)，但并非人們普遍誤解的4G技術(shù)，而是3G與4G技術(shù)之間的一個過渡，是3.9G的全球標(biāo)準(zhǔn)，其改進(jìn)了3G的空中接入技術(shù)，采用OFDMA（OrthogonalFrequencyDivisionMultipleAccess，正交頻分多址）、MIMO（Multiple-InputMultiple-Output，多輸入多輸出）作為無線網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)。3.1LTE系統(tǒng)發(fā)展概述3.1.1LTE發(fā)展概述2004年底，3GPP的運(yùn)營商成員面對日益增長的移動寬帶數(shù)據(jù)需求和WiMAX等新興無線寬帶技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的挑戰(zhàn)，為了保持3GPP標(biāo)準(zhǔn)在業(yè)界中的長期競爭優(yōu)勢，推動3GPP設(shè)立了LTE標(biāo)準(zhǔn)化項(xiàng)目。項(xiàng)目自2005年初正式啟動，歷時近四年，于2008年12月完成了LTE第一個版本的技術(shù)規(guī)范，即R8。R8LTE在20MHz系統(tǒng)帶寬的情況下，下行峰值速率超過300Mb/s，上行峰值速率超過80Mb/s。3.1LTE系統(tǒng)發(fā)展概述3.1.1LTE發(fā)展概述LTE包括TD-LTE和LTEFDD兩種雙工方式，其中我國首先提出并最先形成國際標(biāo)準(zhǔn)的TD-LTE已成為全球非成對頻譜部署寬帶移動通信系統(tǒng)的最佳技術(shù)選擇。之后，為了實(shí)現(xiàn)LTE技術(shù)的進(jìn)一步演進(jìn)，并滿足ITU對IMT-Advanced（即4G）的技術(shù)需求，3GPP在通過R9對LTE標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行局部增強(qiáng)后，于2009年啟動了LTE演進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)——LTE-A的研究和標(biāo)準(zhǔn)化工作。LTE-A的第一個版本R10被ITU接納為4G國際標(biāo)準(zhǔn)，R10版本的LTE-A標(biāo)準(zhǔn)支持100MHz帶寬，峰值速率超過1Gb/s。之后LTE-A又相繼形成R11、12，13、14、15等演進(jìn)版本。3.1LTE系統(tǒng)發(fā)展概述3.1.2LTE的需求和目標(biāo)總的來說，3GPP的系統(tǒng)設(shè)計(jì)是將運(yùn)營成本、維護(hù)成本、用戶使用成本、用戶使用感知等因素進(jìn)行歸納，最終形成最后的需求。作為后3G時代革命性的技術(shù)，LTE把提高用戶傳輸數(shù)據(jù)速率、降低系統(tǒng)時延、提高系統(tǒng)容量和廣覆蓋等要求作為了主要設(shè)計(jì)目標(biāo)。3.1LTE系統(tǒng)發(fā)展概述 高速率：在20MHz頻譜帶寬能夠提供下行100/150Mb/s，上行50/75Mb/s；其中TD-LTE下行100Mb/s、上行50Mb/s的峰值速率；在4×4MIMO下提供300Mb/s的下行鏈路峰值速率和75Mb/s的上行鏈路峰值速率。 低延時：降低系統(tǒng)時延，用戶平面內(nèi)部單向傳輸時延小于5ms，控制平面從睡眠狀態(tài)到激活狀態(tài)遷移時間小于50ms，從駐留狀態(tài)到激活狀態(tài)的遷移時間小于100ms； 廣覆蓋：支持100km半徑的小區(qū)覆蓋；

3GPPLTE項(xiàng)目（R8）的系統(tǒng)性能需求目標(biāo)

移動性：能夠?yàn)?50km/h高速移動用戶提供>100kb/s的接入服務(wù)； 高頻譜效率：在有負(fù)荷的網(wǎng)絡(luò)中，下行頻譜效率達(dá)到3GPPR6HSDPA的3～4倍，上行頻譜效率達(dá)到R6HSUPA的2～3倍。 頻譜靈活性：支持成對或非成對頻譜，并可靈活配置1.4M/3M/5M/10M/15M/20MHz的帶寬。 高QoS：改善小區(qū)邊緣用戶的性能；更低的CAPEX（CapitalExpenditure，資本性支出），OPEX（OperatingExpense，運(yùn)營成本）。3GPPLTE項(xiàng)目（R8）的系統(tǒng)性能需求目標(biāo)3.1.3LTE的標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn)3.1.3LTE的標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn)LTE、LTE-A和LTE-AdvancedPro的劃分目錄文件概念文件屬性、操作、類型目錄結(jié)構(gòu)樹形目錄無環(huán)圖目錄文件系統(tǒng)支持VFSNFSFAT12文件概念文件操作系統(tǒng)對存儲設(shè)備的物理屬性加以抽象，定義的邏輯存儲單位文件是邏輯外存的最小分配單元數(shù)據(jù)只能通過文件才能寫入外存中可存儲許多不同類型的信息文件保存在目錄中通過目錄可以找到目標(biāo)文件13文件屬性每個文件除了保存的信息外，還有額外的屬性用于辨識、分類、定位、保護(hù)等根據(jù)不同的操作系統(tǒng)，文件屬性主要包括名稱標(biāo)識符類型位置尺寸保護(hù)時間、日期和用戶標(biāo)識14文件屬性名稱文件名稱是以人類可讀形式來保存的唯一信息用戶通過文件名稱引用文件標(biāo)識符標(biāo)識符通常為數(shù)字，用于唯一標(biāo)識文件系統(tǒng)中的文件標(biāo)識符是文件人類不可讀的名稱15文件屬性類型支持不同類型文件的操作系統(tǒng)需要該屬性在Windows和Linux操作系統(tǒng)中，通過文件名的擴(kuò)展名標(biāo)識文件類型.txt為文本文件.exe為可執(zhí)行文件位置指向設(shè)備與設(shè)備上下文位置的指針操作系統(tǒng)通過該指針訪問文件內(nèi)容16文件屬性尺寸用于標(biāo)識文件大?。ㄒ宰止?jié)、字或塊為單位）包括文件當(dāng)前大小和可能允許的最大尺寸保護(hù)用于文件的控制訪問權(quán)限包括讀取、寫入、執(zhí)行等操作權(quán)限時間、日期和用戶標(biāo)識保存文件創(chuàng)建、最后修改和最后使用的信息17文件類型文件類型用于標(biāo)識文件的含義與用途操作系統(tǒng)可以阻止用戶用不合理的方式操作文件例如，執(zhí)行一個文本文件操作系統(tǒng)通常通過文件擴(kuò)展名判斷文件類型用戶同樣可以通過文件名得知文件類型應(yīng)用程序也可根據(jù)擴(kuò)展名找到自己感興趣的文件18文件類型物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)支持的常見文件類型19文件類型常用擴(kuò)展名含義

可執(zhí)行文件.exe，.com，.bin可運(yùn)行的機(jī)器語言程序目標(biāo)文件.obj，.o已編譯的、尚未鏈接的機(jī)器語言源代碼文件.c，.cpp，.java，.perl，.asm各種語言的源代碼批處理文件.bat，.sh命令解釋程序的命令標(biāo)記文件.xml，.html，.tex文本數(shù)據(jù)、文檔文字處理文件.xml，.rtf，.docx各種文字處理程序的文件庫文件.lib，.a，.so，.dll為程序員提供的程序庫打印或可視文件.gif，.pdf，.jpg打印或圖像格式的二進(jìn)制文件檔案文件.rar，.zip，.tar壓縮文件，用于歸檔存儲多媒體文件.mpeg，.mov，.mp3，.mp4包含音頻或視頻信息的二進(jìn)制文件文件操作文件是抽象的數(shù)據(jù)類型需要考慮可對文件執(zhí)行的操作操作系統(tǒng)提供了基本的文件操作創(chuàng)建文件寫入文件讀取文件重新定位文件刪除文件截?cái)辔募?0文件操作創(chuàng)建文件創(chuàng)建文件需要兩個步驟在文件系統(tǒng)中找到足夠的空間在目錄中創(chuàng)建新的文件條目寫入文件使用系統(tǒng)調(diào)用指明文件名和要寫入的文件信息根據(jù)給定的文件名稱，系統(tǒng)搜索目錄以查找文件位置系統(tǒng)保留寫指針（WritePointer），指向?qū)懖僮鞯奈恢脤懭霑r，通過寫指針寫入信息并更新寫指針21文件操作讀取文件使用系統(tǒng)調(diào)用指明文件名稱和目標(biāo)內(nèi)存地址根據(jù)給定的文件名稱，系統(tǒng)搜索目錄以查找文件位置系統(tǒng)保留讀指針（ReadPoint），指向讀操作的位置讀取時，根據(jù)讀指針讀取內(nèi)容并更新讀指針讀和寫操作可公用指針，以節(jié)省空間重新定位文件搜索目錄以尋找指定文件的條目將當(dāng)前文件位置指針重新定位到初始值22文件操作刪除文件在目錄中搜索給定名稱的文件找到關(guān)聯(lián)的目錄條目后，釋放所有文件空間刪除目錄條目截?cái)辔募脩艨梢詣h除文件的內(nèi)容，但保留它的屬性除文件長度外，所有屬性保持不變文件重置為零，釋放其文件空間23目錄概述系統(tǒng)中存在大量的文件，需要額外的管理目錄對文件進(jìn)行分類存儲，以方便管理和索引文件轉(zhuǎn)換為目錄條目，保存了文件所有的信息目錄結(jié)構(gòu)有多種類型單級目錄樹形目錄無環(huán)圖目錄24目錄概述目錄支持的操作搜索文件根據(jù)文件名稱或符號，找到指定文件創(chuàng)建目錄創(chuàng)建新的目錄并添加到原有目錄中刪除目錄刪除目錄及其所有文件遍歷目錄遍歷目錄內(nèi)的文件，獲取文件屬性或內(nèi)容重命名文件重命名文件允許改變目錄結(jié)構(gòu)內(nèi)的位置遍歷文件系統(tǒng)訪問每個目錄和目錄中的每個文件25樹形目錄目錄分級是常用的目錄結(jié)構(gòu)劃分思路目錄分級將文件劃分成多個類，便于文件索引根據(jù)不同的功能和需求，目錄分級包括單級目錄兩級目錄多級目錄26樹形目錄單級目錄最簡單的目錄結(jié)構(gòu)所有文件保存在同一個目錄中根據(jù)文件名定位文件27樹形目錄單級目錄的缺點(diǎn)所有文件必須擁有唯一的名稱用于索引通過文件名稱進(jìn)行索引的過程十分耗時不同用戶的文件也不能重名單級目錄的適用場景單用戶文件數(shù)量少28樹形目錄兩級目錄每個用戶擁有單獨(dú)的目錄（UserFileDirectory，UFD）用戶的所有文件保存在自己的目錄中29樹形目錄兩級目錄的用戶隔離特性每個用戶擁有獨(dú)立的文件空間不同用戶可以擁有相同名稱的文件刪除文件時，僅刪除自己UFD中的文件避免意外刪除其他用戶的文件文件路徑當(dāng)訪問其他用戶的文件時，需要同時給出用戶名和文件名，即組成了文件路徑名文件擁有唯一的路徑名30樹形目錄多級目錄將兩級目錄推廣到更多層允許用戶創(chuàng)建自己的子目錄子目錄同樣是一個文件，以目錄條目的形式存在目錄條目中標(biāo)識該條目為文件或子目錄子目錄中包含了多個文件或子目錄31FDD-LTE與TD-LTE3.1.4LTE制式標(biāo)準(zhǔn)與頻段類似于3G制式有WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA三種，目前國際主要4G標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)為LTE，LTE又分為LTEFDD和LTETDD（或簡寫為TD-LTE）兩種制式，其中LTETDD是中國提出的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新一代移動通信技術(shù)，是我國3G的TD-SCDMA的長期演進(jìn)技術(shù)，故也稱為TD-LTE。與TD-LTE名稱對應(yīng)，國內(nèi)又將LTEFDD習(xí)慣稱為FDD-LTE。1）FDD-LTE3.1.4LTE制式標(biāo)準(zhǔn)與頻段FDD-LTE也是長期演進(jìn)技術(shù)，與TD-LTE不同的是，F(xiàn)DD-LTE采用的是FDD頻分雙技術(shù)。FDD采用兩個對稱的頻率信道進(jìn)行發(fā)送和接收，這兩個信道之間存在著一定的頻段保護(hù)間隔，LTE系統(tǒng)中上下行頻率間隔可以達(dá)到190MHz。LTE由于其頻段的多樣化，不同頻段的收發(fā)間隔是不同的。FDD理論上行速率達(dá)到75Mb/s，下行達(dá)到150Mb/s。FDD具有如下優(yōu)勢：（1）同樣的時間內(nèi)，F(xiàn)DD傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量要大一倍；（2）覆蓋范圍更大，且上下行不受限；（3）收發(fā)頻率不同頻，能夠有效地隔離干擾；（4）由于無線技術(shù)的差異、使用頻段的不同以及各個廠家的利益等因素，F(xiàn)DD-LTE的標(biāo)準(zhǔn)化與產(chǎn)業(yè)發(fā)展都領(lǐng)先于TD-LTE。FDD-LTE已成為當(dāng)前世界上采用的國家及地區(qū)最廣泛的，終端種類最豐富的一種4G標(biāo)準(zhǔn)。2）TD-LTE3.1.4LTE制式標(biāo)準(zhǔn)與頻段TD-LTE是TDD版本的TD-SCDMA的長期演進(jìn)技術(shù)，采用了時分雙工技術(shù)。TDD的發(fā)送和接收信號在同一頻率信道的不同時隙中進(jìn)行，彼此之間采用一定的保護(hù)時間予以分離。它不需要分配對稱頻段的頻率，可以充分利用零散的頻譜資源。TDD理論上行速率達(dá)到50Mb/s，下行達(dá)到100Mb/s。TD-LTE具有如下優(yōu)勢：（1）能夠靈活配置頻率，充分利用FDD系統(tǒng)不易使用的零散頻段；（2）能夠調(diào)整上下行時隙轉(zhuǎn)換點(diǎn)，提高下行時隙比例，高效地支持非對稱業(yè)務(wù)；（3）具有上下行信道一致性，基站的接收和發(fā)送可以共用部分射頻單元，降低了設(shè)備成本；（4）接收上下行數(shù)據(jù)時，不需要收發(fā)隔離器，只需要一個開關(guān)即可，降低了設(shè)備的復(fù)雜度；（5）具有上下行信道互惠性，能夠更好的采用傳輸預(yù)處理技術(shù)，如預(yù)編碼技術(shù)、智能天線技術(shù)等，可以有效地降低移動終端的處理復(fù)雜性和成本。（6）能夠采用波束賦形的天線技術(shù)，所以TDD的下行業(yè)務(wù)覆蓋優(yōu)勢明顯。FDD-LTE與TD-LTE的比較3.1.4LTE制式標(biāo)準(zhǔn)與頻段TD-LTE更適合不對稱的互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)，而FDD-LTE更適合對稱的語音、視頻通話類業(yè)務(wù)。TDD適合區(qū)域覆蓋，F(xiàn)DD適合大面積覆蓋。TDD多天線技術(shù)的靈活應(yīng)用，易于提升性能和覆蓋。TD-LTE的建網(wǎng)成本較FDD-LTE系統(tǒng)低。TD-LTE頻率利用更靈活。FDD-LTE必須使用成對的頻率，如下行和上行各10MHz，而TD-LTE則可靈活使用單塊的頻率進(jìn)行部署，如一個20MHz的頻率。目前雖已形成TD-LTE全球發(fā)展的全新TDD產(chǎn)業(yè)格局，但在全球市場規(guī)模、商用終端類型及款數(shù)等方面，TD-LTE與FDD-LTE仍有一定差距，整體進(jìn)展滯后于FDD。為了充分發(fā)揮TD-LTE與FDD-LTE各自的優(yōu)勢，國際上已開始采用TD-LTE與FDD-LTE混合組網(wǎng)的模式，F(xiàn)DD-LTE用于廣域覆蓋，將TD-LTE用于熱點(diǎn)區(qū)域覆蓋，在人流量密集的地方（如大型商場、體育館、會展中心、大學(xué)等）作為廣覆蓋FDD-LTE的補(bǔ)充。FDD-LTE與TD-LTE的頻段劃分3.1.4LTE制式標(biāo)準(zhǔn)與頻段運(yùn)營商在選擇某種制式的技術(shù)之前，首先考慮的是其獲取的頻段以及能支持的帶寬。對于FDD方式，要求有上下行對稱頻段；對于TDD則無此要求，只要有一段連續(xù)頻段即可，上下行可共用此頻段。所以TDD可用的頻段會比較多。大部分國家的TDD頻段都和3GPP的劃分一致，主要集中在2600MHz和2300MHz頻段。1900MHz和2000MHz的頻段比較少見。FDD-LTE的主流應(yīng)用頻段是2600MHz、1800MHz和低頻段的700MHz、800MHz。3GPPE-UTRA（EvolvedUMTSTerrestrialRadioAccess，增強(qiáng)型UMTS陸地?zé)o線接入）工作頻譜劃分見表3-4。還要強(qiáng)調(diào)是TDD和FDD在1920MHz的臨近段，TDD的基站會對FDD的基站造成干擾，所以這里要留保護(hù)帶，保護(hù)帶一般會由TDD留。因?yàn)門DD留5MHz保護(hù)帶就只占用5MHz頻譜，而如果是FDD留5MHz，因?yàn)镕DD頻譜上下行的對稱性，就相當(dāng)于占用2×5MHz，這對頻譜資源是一種極大的浪費(fèi)。中國三大運(yùn)營商的E-UTRA工作頻段3G技術(shù)特點(diǎn)LTE頻段和頻點(diǎn)映射頻段，是指工作波段的頻率范圍，單位是MHz。頻點(diǎn)，是指具體的絕對頻率值，也是一個給固定頻率的編號，是一個無量綱單位。頻點(diǎn)一般是一個頻段的中心頻率，頻段與頻點(diǎn)一一對應(yīng)，并在3GPP協(xié)議中有明確規(guī)定。頻段中的頻點(diǎn)不能隨意變更。LTE的絕對頻點(diǎn)號記為EARFCN（E-UTRAAbsoluteRadioFrequencyChannelNumber）。3GPP對LTE各頻段對應(yīng)的頻點(diǎn)規(guī)定見表3-7頻段和頻點(diǎn)映射LTE頻段和頻點(diǎn)映射下行頻率計(jì)算公式：

（3-1）其中，F(xiàn)DL為該載頻下行頻率，F(xiàn)DL_low對應(yīng)頻段的最低下行頻率，NDL為該載頻下行頻點(diǎn)號，NOffs-DL對應(yīng)頻段的最低下行頻點(diǎn)號，由表3-7對應(yīng)頻段可查。上行頻率計(jì)算公式：

（3-2）其中，F(xiàn)UL為該載頻上行頻率，F(xiàn)UL_low對應(yīng)頻段的最低上行頻率，NUL為該載頻上行頻點(diǎn)號，NOffs-UL對應(yīng)頻段的最低上行頻點(diǎn)號，由表3-7對應(yīng)頻段可查。頻段和頻點(diǎn)映射LTE頻段和頻點(diǎn)映射LTE頻段和頻點(diǎn)映射【例題3-1】在某次路測中，測到了一個下行EARFCN為100的頻點(diǎn)號，可以得到什么信息？【解】通過查表3-7，發(fā)現(xiàn)100的頻點(diǎn)號屬于RangeofNDL的0-599之間。從中可以看出該頻點(diǎn)是1頻段，屬于33之前的頻段，確定這是FDD的頻段。根據(jù)公式3-1：FDL

=FDL_low+0.1×(NDL–NOffs-DL)=2110+0.1×(100–0)=2120MHz。所以，從這個下行頻點(diǎn)100，我們可知它是FDD1頻段的頻段號，查表3-6可知屬于中國電信運(yùn)營范圍，通過計(jì)算可知其對應(yīng)的下行頻率為2120MHz。LTE頻段和頻點(diǎn)映射【例題3-2】計(jì)算頻點(diǎn)號EARFCN為38000的頻段的上下行頻率。【解】通過查表3-7，確定EARFCN=38000處于RangeofNDL

和RangeofNUL的范圍，屬于38頻段的頻段號。根據(jù)公式(3-1)：FDL=FDL_low+0.1×(NDL–NOffs-DL)=2570+0.1×(38000–37750)=2595MHz根據(jù)公式(3-2)：FUL=FUL_low+0.1×(NUL–NOffs-UL)=2570+0.1×(38000–37750)=2595MHz因此，可知，頻點(diǎn)號EARFCN為38000的頻段的下行頻率為2595MHz，上行頻率為2595MHz。【例題3-3】計(jì)算F頻段1890MHz的頻點(diǎn)？【解】先通過查表3-4，可知1890MHz頻率屬于39頻段在查表3-7的39頻段，得到FDL_low=1880MHz

，Noffs_DL=38250，F(xiàn)UL_low=1880MHz

，Noffs_UL=38250由公式(3-3)可得

下行頻點(diǎn)NDL=10×(FDL-FDL_low)+Noffs_DL=10×(1890-1880)+38250=38350上行頻點(diǎn)NUL=10×(FUL-FUL_low)+NOffs-UL=10×(1890-1880)+38250=38350因此，通過計(jì)算可知，F(xiàn)頻段1890MHz的頻點(diǎn)是38350。3.2.1SAE、E-UTRA、E-UTRAN、EPC和EPS概念3.2LTE系統(tǒng)架構(gòu) LTE=E-UTRAN E-UTRAN=UE+eNB E-UTRA=E-UTRAN-Network EPC=MME+SGW+PGW EPS=E-UTRAN+EPC3.2.2LTE系統(tǒng)總體架構(gòu)3.2LTE系統(tǒng)架構(gòu)基站eNodeB（eNB，基站）、MME（MobilityManagementEntity，移動管理實(shí)體）、S-GW（ServingGateWay，服務(wù)網(wǎng)關(guān)）和PDN網(wǎng)關(guān)P-GW（PacketDataNetworkGateway，分組數(shù)據(jù)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)）為邏輯網(wǎng)元點(diǎn)。白色底框是各網(wǎng)元點(diǎn)的主要功能描述。陰影底框的RRC/PDCP/RLC/MAC/PHY是無線接入的協(xié)議。1.總體架構(gòu)2.接入網(wǎng)E-UTRAN3.2LTE系統(tǒng)架構(gòu)E-UTRAN僅由基站eNB組成。E-UTRAN向UE提供E-UTRA用戶面（PDCP/RLC/MAC/PHY）和控制平面（RRC）協(xié)議的功能。eNB通過X2無線接口相連接。eNB通過S1無線接口連接到EPC（演進(jìn)分組核心網(wǎng)），更具體地說，通過S1-MME接口連接到MME，通過S1-U接口連接到服務(wù)網(wǎng)關(guān)S-GW。S1接口支持MME/S-GW和eNB之間的多對多關(guān)系。S1接口的用戶面S1-U終止在S-GW上，S1接口的控制面S1-C終止在MME上。控制面和用戶面的另一端終止在eNB上。LTE/SAE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的演進(jìn)3.2LTE系統(tǒng)架構(gòu)2.接入網(wǎng)E-UTRAN3.2LTE系統(tǒng)架構(gòu)LTE的eNB的功能主要是提供用戶的服務(wù)和資源管理，除了提供和管理區(qū)域內(nèi)用戶的空中接口功能之外，還要提供小區(qū)間無線資源管理、無線承載控制、連接移動管理、無線接入控制、eNB測量配置和動態(tài)資源分配/調(diào)度等功能。LTE減少了UE的狀態(tài)，在eNB中僅存在兩種RRC狀態(tài)：RRC_IDLE（空閑狀態(tài)）、RRC_CONNECTED（連接狀態(tài)）。LTE刪除了其他狀態(tài)，簡化了狀態(tài)遷移管理的復(fù)雜度，降低了狀態(tài)遷移所用的時間。3.核心網(wǎng)EPC3.2LTE系統(tǒng)架構(gòu)LTE的全I(xiàn)P、低時延的EPC網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，能大幅度減少建設(shè)成本，支持高實(shí)時和豐富的媒體業(yè)務(wù)，能帶來更好的體驗(yàn)質(zhì)量和更大的系統(tǒng)容量。EPC不僅能支持LTE等新的無線接入網(wǎng)絡(luò)，也能通過SGSN的連接與早期的2GGERAN和3GUTRAN進(jìn)行交互。EPC提供的功能包括接入控制、分組路由及傳輸、移動性管理、安全、無線資源管理和網(wǎng)絡(luò)管理。1）移動性管理實(shí)體MME3.核心網(wǎng)EPCMME功能與網(wǎng)關(guān)功能分離，實(shí)現(xiàn)了控制面/用戶面分離的架構(gòu)，有助于網(wǎng)絡(luò)部署、單一技術(shù)的演進(jìn)以及全面靈活的擴(kuò)容。MME主要提供NAS安全、空閑狀態(tài)移動性管理和EPS承載控制功能，具體包括：NAS（非接入層）信令；NAS信令安全性（信令的加密和完整性保護(hù)）；AS安全控制（鑒權(quán)認(rèn)證、信令完整性保護(hù)和數(shù)據(jù)加密）；

用于支持3GPP接入網(wǎng)之間移動性的CN節(jié)點(diǎn)間信令；

空閑狀態(tài)UE的可達(dá)（含尋呼重傳消息的控制和執(zhí)行）；1）移動性管理實(shí)體MME3.核心網(wǎng)EPC跟蹤區(qū)（TA）列表管理(用于空閑和激活狀態(tài)的UE)；PDNGW（P-GW）和S-GW選擇；切換中MME發(fā)生變化時的MME選擇；切換到3GPP2G或3G接入網(wǎng)時的SGSN選擇；漫游；身份驗(yàn)證；更多管理功能，包括專用承載的建立；支持PWS（公共預(yù)警系統(tǒng)），包括ETWS（地震海嘯預(yù)警系統(tǒng)）和CMAS（商用手機(jī)預(yù)警系統(tǒng)）消息的發(fā)送。2）服務(wù)網(wǎng)關(guān)S-GW3.核心網(wǎng)EPCS-GW是面向3GPP無線接入網(wǎng)絡(luò)接口的終端，即本地基站切換時的錨點(diǎn)，主要提供移動性管理功能，具體包括： 用于eNB間切換的本地移動性錨點(diǎn)； 用于3GPP其它無線網(wǎng)絡(luò)切換時的移動性錨定；

E-UTRAN空閑模式下行分組緩沖和網(wǎng)絡(luò)觸發(fā)業(yè)務(wù)初始化的請求程序； 合法攔截； 分組路由和轉(zhuǎn)發(fā)； 上行鏈路和下行鏈路中的傳輸層包標(biāo)記； 存儲用于運(yùn)營商間計(jì)費(fèi)的用戶信息和QCI（QoS等級標(biāo)識）；

UE、PDN和QCI對每個UE、PDN和QCI的UL和DL收費(fèi)。3）PDN網(wǎng)關(guān)P-GW3.核心網(wǎng)EPCP-GW提供了UEIP分配和基于用戶的包過濾功能，即實(shí)現(xiàn)控制IP數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、配置IP地址、強(qiáng)制執(zhí)行策略，并為非3GPP接入網(wǎng)絡(luò)提供接入，具體內(nèi)容包括： 基于每個用戶的包過濾(例如深度包檢測)； 合法攔截；

UEIP地址分配； 下行鏈路中的傳輸層包標(biāo)記；

UL和DL服務(wù)計(jì)費(fèi)、選通和速率執(zhí)行；

DL基于APN-AMBR（用來限制相同APN下所有非GBR承載的匯聚最大速率的QoS參數(shù)）的速率執(zhí)行。3.2.3LTE無線接口1.E-UTRAN接口協(xié)議

E-UTRAN接口如圖3-6所示，主要為X2和S1接口。其中X2為eNB之間的同級接口，S1為EPC和eNB之間的上下級接口。3.2.3LTE無線接口1.E-UTRAN接口協(xié)議

E-UTRAN接口如圖3-6所示，主要為X2和S1接口。其中X2為eNB之間的同級接口，S1為EPC和eNB之間的上下級接口。3.2.3LTE無線接口E-UTRAN接口通用協(xié)議模型E-UTRAN接口的通用協(xié)議模型由兩個主要層組成：RNL（無線網(wǎng)絡(luò)層）和TNL（傳輸網(wǎng)絡(luò)層）。E-UTRAN功能是在無線網(wǎng)絡(luò)層實(shí)現(xiàn)的，傳輸網(wǎng)絡(luò)層代表了選擇用于E-UTRAN的標(biāo)準(zhǔn)傳輸技術(shù)。E-UTRAN接口的通用協(xié)議模型由兩個面組成：用戶面（UP）和控制面（CP）。用戶面負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的傳送和處理，控制面負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)和控制信令的傳送和處理。3.2.3LTE無線接口1.E-UTRAN接口協(xié)議E-UTRAN接口的通用協(xié)議模型由兩個主要層組成：RNL（無線網(wǎng)絡(luò)層）和TNL（傳輸網(wǎng)絡(luò)層）。E-UTRAN功能是在無線網(wǎng)絡(luò)層實(shí)現(xiàn)的，傳輸網(wǎng)絡(luò)層代表了選擇用于E-UTRAN的標(biāo)準(zhǔn)傳輸技術(shù)。E-UTRAN接口的通用協(xié)議模型由兩個面組成：用戶面（UP）和控制面（CP）。用戶面負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的傳送和處理，控制面負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)和控制信令的傳送和處理。3.2.3LTE無線接口1）同級接口X2X2用戶面接口（X2-U）是在eNB之間定義的，是在eNB切換時轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的一個IP化接口。X2-U接口提供用戶平面PDU（協(xié)議數(shù)據(jù)單元）的無保證交付。X2接口的用戶平面協(xié)議棧如圖3-8所示。傳輸網(wǎng)絡(luò)層建立在IP傳輸?shù)幕A(chǔ)上，在UDP/IP之上使用GTP-U（GPRS用戶平面隧道協(xié)議）承載用戶面PDU。X2-UP接口協(xié)議棧與S1-UP協(xié)議棧相同。3.2.3LTE無線接口X2接口用戶面協(xié)議棧（eNB-eNB）1）同級接口X2X2控制面接口（X2-C）是在兩個相鄰的eNB之間定義的。X2接口的控制平面協(xié)議棧如圖3-9所示。傳輸網(wǎng)絡(luò)層建立在IP之上的SCTP（流控傳輸協(xié)議）上。應(yīng)用層信令協(xié)議稱為X2-AP（X2應(yīng)用協(xié)議）。X2接口的控制面也是基于IP傳輸，但它利用了SCTP為IP分組網(wǎng)提供可靠的信令傳輸。SCTP的設(shè)計(jì)是為了解決TCP/IP網(wǎng)絡(luò)在傳輸實(shí)時信令和數(shù)據(jù)時所面臨的不可靠傳輸、時延等問題。每個X2-C接口實(shí)例應(yīng)使用單個SCTP關(guān)聯(lián)，并為X2-C通用過程使用一對流標(biāo)識符。3.2.3LTE無線接口

X2接口控制面協(xié)議棧（eNB-eNB）X2接口功能：（1）ECM（EPS連接管理）連接中UE的內(nèi)部LTE接入系統(tǒng)的移動性管理具體包括：從源eNB到目標(biāo)eNB的上下文傳輸；控制源eNB和目標(biāo)eNB之間的用戶面隧道管理；切換取消。（2）負(fù)載管理即對各eNB之間的資源狀態(tài)、負(fù)載狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，用于eNB負(fù)載均衡、負(fù)荷控制或者準(zhǔn)入控制的判斷依據(jù)。（3）通用X2管理和錯誤處理功能具體包括：錯誤指示；設(shè)置/重置X2；更新X2配置數(shù)據(jù)。3.2.3LTE無線接口2）上下級接口S1

S1用戶面接口位于eNB和EPC之間。在eNB和S-GW之間定義了S1用戶平面接口（S1-U），此接口和X2用戶面接口協(xié)議棧一致。S1-U接口提供eNB和S-GW之間的用戶平面PDU的無保證交付。S1接口的用戶平面協(xié)議棧如圖3-10所示。3.2.3LTE無線接口S1接口用戶面協(xié)議棧（eNB-S-GW）2）上下級接口S1在eNB和MME之間定義了S1控制平面接口（S1-MME）。S1接口的控制平面協(xié)議棧如圖3-11所示。傳輸網(wǎng)絡(luò)層建立在IP傳輸上，類似于用戶平面，但是為了信令消息的可靠傳輸，在IP之上添加了SCTP。應(yīng)用層信令協(xié)議稱為S1-AP（S1應(yīng)用協(xié)議）。3.2.3LTE無線接口S1接口控制面協(xié)議棧（eNB-MME）S1接口功能：（1）E-RAB服務(wù)管理功能：設(shè)置、修改、發(fā)布；（2）ECM中UE的移動功能連接：LTE系統(tǒng)內(nèi)切換；3GPP系統(tǒng)間的RAT切換；（3）S1尋呼功能；（4）NAS信令傳輸功能；（5）S1接口管理功能：錯誤指示；復(fù)位；（6）網(wǎng)絡(luò)共享功能；（7）漫游和區(qū)域限制支持功能；3.2.3LTE無線接口（8）NAS節(jié)點(diǎn)選擇功能；（9）初始上下文建立功能；（10）UE上下文修改功能；（11）MME負(fù)載平衡功能；（12）位置報(bào)告功能；（13）PWS（包括ETWS和CMA）消息傳輸功能；（14）過載功能；（15）RAN信息管理功能；（16）配置傳遞函數(shù)；（17）S1cdma2000隧道功能。2.EPC接口協(xié)議3.2.3LTE無線接口EPC的接口組成EPC