LTE協(xié)議層與接口原理培訓(xùn)教材-1.ppt

1、LTE基本原理培訓(xùn)教材,中興通訊銷售體系 工程服務(wù)部TD用服部 姓 名 : 杜雨舟 E-mail : ,什么是LTE？,什么是LTE？,LTE=Long Term Evolution，又稱E-UTRA/E-UTRAN，和3GPP2 UMB合稱E3G（Evolved 3G） LTE是以O(shè)FDM為核心的技術(shù)，為了降低用戶面延遲，取消了無線網(wǎng)絡(luò)控制器（RNC）。與其說是3G技術(shù)的“演進(jìn)”（evolution），不如說是“革命”（revolution）。 這場“革命”是系統(tǒng)不可避免的喪失了大部分后向兼容性，也就是說，從網(wǎng)絡(luò)側(cè)和終端側(cè)都要做大規(guī)模的更新?lián)Q代。因此從技術(shù)歸屬上，可以將LTE看作4G范疇。

2、LTE的起因：在2004年WiMAX對UMTS技術(shù)產(chǎn)生挑戰(zhàn)（尤其是HSDPA技術(shù)）時，3GPP急于開發(fā)和WiMAX抗衡的、以O(shè)FDM/FDMA為核心技術(shù)、支持20MHz系統(tǒng)帶寬的、具有相似甚至更高性能的技術(shù)。長期上也可以在IMT-Advanced標(biāo)準(zhǔn)化上先發(fā)制人。,LTE標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀,LTE研究階段（SI）于2004年底開始，于2006年9月結(jié)束。LTE的可行性研究得出了正面的結(jié)論。 2005年6月完成了LTE需求的研究，形成了需求報告TR 25.913。 2006年9月3GPP正式批準(zhǔn)了LTE工作階段（WI），LTE標(biāo)準(zhǔn)的起草正式開始。3GPP已于2007年3月完成第2階段（Stage 2）的

3、協(xié)議，按照目前的工作計劃，3GPP將于2007年9月最終完成第3階段（Stage 3）協(xié)議，測試規(guī)范將于2008年3月完成。 在SI階段，各工作組形成了TR 25.814、TR 25.813、R3.018等研究報告。各工作組的SI結(jié)論被收集在SI總技術(shù)報告TR 25.912。3月完成了Stage 2規(guī)范TS 36.300 3GPP決定將編號36的標(biāo)準(zhǔn)號分給LTE,LTE總體技術(shù)特點(diǎn),LTE系統(tǒng)的設(shè)計主要考慮如下幾個總體目標(biāo)： 降低每比特成本 擴(kuò)展業(yè)務(wù)的提供能力，以更低的成本，更佳的用戶體驗提供更多的業(yè)務(wù) 靈活使用現(xiàn)有的和新的頻段 簡化架構(gòu)，開放接口 實現(xiàn)合理的終端功耗 高數(shù)據(jù)率、低延遲、為分組

4、業(yè)務(wù)優(yōu)化的系統(tǒng)，需完成以下工作： 在空中接口的物理層方面，支持靈活的傳輸帶寬，引入新的傳輸技術(shù)和先進(jìn)的多天線技術(shù) 在空中接口層2/層3方面，對信令設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化 在RAN架構(gòu)方面，確定優(yōu)化的RAN架構(gòu)和RAN網(wǎng)元之間的功能劃分 優(yōu)化的RF設(shè)計。,LTE需求,支持1.25MHz（包括1.6MHz）-20MHz帶寬 峰值數(shù)據(jù)率：上行50Mbps，下行100Mbps 頻譜效率達(dá)到3GPP Release 6的2-4倍 提高小區(qū)邊緣的比特率 用戶面延遲（單向）小于5ms，制面延遲小于100ms 支持與現(xiàn)有3GPP和非3GPP系統(tǒng)的互操作 支持增強(qiáng)型的廣播多播業(yè)務(wù)。在單獨(dú)的下行載波部署移動電視（Mobil

5、e TV）系統(tǒng) 降低建網(wǎng)成本，實現(xiàn)從Release 6的低成本演進(jìn) 實現(xiàn)合理的終端復(fù)雜度、成本和耗電 支持增強(qiáng)的IMS（IP多媒體子系統(tǒng)）和核心網(wǎng) 追求后向兼容, 但應(yīng)該仔細(xì)考慮性能改進(jìn)和向后兼容之間的平衡 取消CS（電路交換）域，CS域業(yè)務(wù)在PS（包交換）域?qū)崿F(xiàn)，如采用VoIP 對低速移動優(yōu)化系統(tǒng)，同時支持高速移動 以盡可能相似的技術(shù)同時支持成對（paired）和非成對（unpaired）頻段 盡可能支持簡單的臨頻共存,LTE基本原理培訓(xùn)教材,中興通訊銷售體系 工程服務(wù)部TD用服部 姓 名 : 杜雨舟 E-mail : ,LTE協(xié)議層與接口原理,第一部分 3GPP LTE協(xié)議概況 第二部分

6、LTE協(xié)議層介紹 第三部分 LTE網(wǎng)絡(luò)接口介紹,8,第一部分 3GPP LTE協(xié)議概況,第一章 3GPP LTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) 第一節(jié) LTE網(wǎng)絡(luò)整體架構(gòu) 第二節(jié) LTE網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)功能 第二章 3GPP LTE協(xié)議架構(gòu) 第一節(jié) LTE主要協(xié)議 第二節(jié) LTE協(xié)議列表,LTE網(wǎng)絡(luò)整體架構(gòu),S-GW/MME 合稱EPC演進(jìn)型分組域核心網(wǎng) S1接口的用戶面終止在服務(wù)網(wǎng)關(guān)(SGW) S1接口的控制面終止于移動性管理實體（MME） S1接口支持EPC與eNB之間的多對多關(guān)系 X2為eNB之間接口,MME：Mobility Management Entity S-GW：Serving GateWay eNB：Ev

7、olved Node B,LTE網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)功能,11,第一部分 3GPP LTE協(xié)議概況,第一章 3GPP LTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) 第一節(jié) LTE網(wǎng)絡(luò)整體架構(gòu) 第二節(jié) LTE網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)功能 第二章 3GPP LTE協(xié)議架構(gòu) 第一節(jié) LTE主要協(xié)議 第二節(jié) LTE協(xié)議列表,36.2XX：物理層相關(guān)協(xié)議 36.201:物理層協(xié)議整體描述 36.211: 物理信道和調(diào)制 36.212: 復(fù)用和信道編碼 36.213：物理層過程 36.214：物理層測量 36.3XX: 上層相關(guān)，UE等級劃分 36.300:E-UTRAN 整體描述 36.321: MAC 子層規(guī)范 36.322: RLC 子層規(guī)范 36.323

8、：PDCP子層規(guī)范 36.331：RRC規(guī)范 36.4XX：各種網(wǎng)絡(luò)接口協(xié)議 36.41036.414：S1接口相關(guān)標(biāo)準(zhǔn) 36.42036.424：X2接口相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),LTE主要協(xié)議,LTE協(xié)議列表,LTE協(xié)議列表,第一部分 3GPP LTE協(xié)議概況 第二部分 LTE協(xié)議層介紹 第三部分 LTE網(wǎng)絡(luò)接口介紹,15,第二部分 LTE協(xié)議層介紹,第一章 LTE 物理層介紹 第二章 LTE 層2介紹 第一節(jié) MAC子層介紹 第二節(jié) RLC子層介紹 第三節(jié) PDCP子層介紹 第三章 LTE層3介紹 第一節(jié) RRC層介紹 第二節(jié) NAS層介紹,LTE物理層協(xié)議結(jié)構(gòu),無線接口主要指UE和網(wǎng)絡(luò)之間的接口，包括

9、層1、層2和層3。 下圖給出了層1（物理層）周圍的E-UTRA無線協(xié)議結(jié)構(gòu)。物理層與層2的媒體接入控制（MAC）子層和層3的無線資源控制（RRC）層有接口。其中圓圈便是不同層/子層間的服務(wù)接入點(diǎn)（SAP）。物理層向MAC層提供傳輸信道，MAC提供不同的邏輯信道給層2的無線鏈路控制（RLC）子層。,LTE物理層功能,物理層向高層提供數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，可以通過MAC子層并使用傳輸信道來接入這些服務(wù)。為了提供數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，物理層將提供如下功能：,傳輸信道的錯誤檢測并向高層提供指示 傳輸信道的前向糾錯（Forward Error Correction，F(xiàn)EC）編碼解碼 混合自動重傳請求（Hybird Au

10、tomatic Repeat-reQuest，HARQ）軟合并 編碼的傳輸信道與物理信道之間的速率匹配,LTE物理層功能,編碼的傳輸信道與物理信道之間的映射 物理信道的功率加權(quán) 物理信道的調(diào)制與解調(diào) 頻率和時間同步 射頻特性測量并向高層提供指示 對輸入多輸出(Multiple Input Multiple Output，MIMO)天線處理 傳輸分集 波束賦形 射頻處理,物理信道與調(diào)制,LTE物理層概述,LTE下行定義的物理信道包括物理下行共享信道、物理多播信道、物理下行控制信道、物理廣播信道、物理控制格式指示信道和物理HARQ指示信道 LTE上行定義的物理信道包括物理隨機(jī)接入信道、物理上行共享

11、信道和物理上行控制信道。 定義的信號包括參考信號、主/輔同步信號。 下行和上行均支持如下調(diào)制方式：四相移相鍵控（Quate Phase Shift Keying，QPSK）、正交調(diào)幅（Quadrature Amplitude Modulation,16QAM）和64QAM。,復(fù)用與信道編碼,LTE物理層概述,LTE中傳輸塊的信道編碼方案為Turbo編碼，編碼速率為R=1/3，它由兩個8狀態(tài)子編碼器和一個Turbo碼內(nèi)部交織器構(gòu)成。 在Turbo編碼中使用柵格終止（Trellis Termination）方案。在Turbo編碼之前，傳輸塊被分割成多個段，每段的大小要與最大信息塊大小6144bit

12、保持一致。使用24bit長的循環(huán)冗余校驗（Cyclic Redundancy Check,CRC）來支持錯誤檢測。,物理層過程,LTE物理層概述,LTE操作中涉及多個物理層過程，這些過程包括小區(qū)搜索、功率控制、上行同步和上行定時控制、隨機(jī)接入相關(guān)過程、HARQ相關(guān)過程。 通過在頻域、時域和功率域進(jìn)行物理資源控制，LTE隱含地支持干擾協(xié)調(diào)。,物理層測量,無線特性在終端和基站進(jìn)行測量，并在網(wǎng)絡(luò)中向高層進(jìn)行報告。這包括用于同頻和異頻切換的測量，用于不同無線接入技術(shù)（Radio Access Technology，RAT）之間切換的測量，定時測量，用于無線資源管理（Radio Resource Man

13、agement，RRM）的測量。 用于不同RAT間切換的測量用于支持向GSM、UTRA FDD和UTRA TDD系統(tǒng)的切換。,LTE物理層概述E-UTRAN系統(tǒng)的傳輸參數(shù),LTE下行物理信道,LTE的下行傳輸是基于OFDMA的。 物理信道 物理下行共享信道（Physical Downlink Shared Channel, PDSCH） 物理廣播信道（Physical Broadcast Channel, PBCH） 物理多播信道（Physical Multicast Channel, PMCH） 物理控制格式指示信道（Physical Control Format Indicator Cha

14、nnel, PCFICH） 物理下行控制信道（Physical Downlink Control Channel, PDCCH） 物理HARQ指示信道（Physical Hybrid ARQ Indicator Channel, PHICH） 物理信號 參考信號（reference signal） 同步信號（synchronization signal）,LTE上行物理信道,LTE的上行傳輸是基于SC-FDMA的 物理信道 物理上行共享信道（Physical Uplink Shared Channel, PUSCH） 物理上行控制信道（Physical Uplink Control Chann

15、el, PUCCH） 物理隨機(jī)接入信道（Physical Random Access Channel, PRACH） 物理信號 參考信號（reference signal）,物理層與傳輸信道,物理層通過傳輸信道為上層提供數(shù)據(jù)傳送服務(wù)。 物理信道: 定義場所 傳輸信道: 按怎樣傳,傳什么特征的數(shù)據(jù)區(qū)分 物理層支持的傳輸信道 BCH（Broadcast CH）: 固定調(diào)制編碼方式,廣播 DL-SCH（Downlink Shared CH）: 支持HARQ,AMC,可以廣播,可以波束賦形,可以動態(tài)或半靜態(tài)資源分配,支持DTX,支持MBMS(FFS) PCH（Paging CH）: 支持DRX(UE省

16、電),廣播 MCH（Multicast CH）: 多播,支持SFN合并,支持半靜態(tài)資源分配(如分配長CP幀) UL-SCH:支持HARQ,AMC,可以波束賦形(可能不需要標(biāo)準(zhǔn)化),可以動態(tài)或半靜態(tài)資源分配 RACH: 有限信息,存在競爭,25,物理信道和傳輸信道之間的映射關(guān)系,DL,UL,27,第二部分 LTE協(xié)議層介紹,第一章 LTE 物理層介紹 第二章 LTE 層2介紹 第一節(jié) MAC子層介紹 第二節(jié) RLC子層介紹 第三節(jié) PDCP子層介紹 第三章 LTE層3介紹 第一節(jié) RRC層介紹 第二節(jié) NAS層介紹,MAC：Media Access Control，即“媒體接入控制”或“媒體訪問

17、控制” 。處于LTE無線協(xié)議的第二層（L2；L2還包括RLC和PDCP）。用于為用戶分配無線資源（時間、頻率（RB數(shù)目及位置）、發(fā)射層數(shù)（Layer）、天線數(shù)和發(fā)射功率 ）。,MAC子層介紹,MAC有兩個實體，一個是在E-UTRAN端，另一個是在UE端。 E-UTRAN和UE中MAC實體對各傳輸信道的處理功能不相同。,MAC子層介紹,MAC子層介紹主要功能,邏輯信道與傳輸信道之間的映射 MAC SDUs復(fù)用/解復(fù)用 MAC PDU 調(diào)度信息報告（BSR） 不同優(yōu)先級UE之間的調(diào)度（動態(tài)調(diào)度、半持久調(diào)度） HARQ 傳輸格式選擇（調(diào)制編碼方式） 同一UE不同邏輯信道之間的優(yōu)先級處理,MAC子層介

18、紹,MAC層為RLC層提供的服務(wù)： 數(shù)據(jù)傳輸服務(wù) 無線資源分配 物理層為MAC層提供的服務(wù)： 數(shù)據(jù)傳輸服務(wù) HARQ反饋（ACK/NACK） 調(diào)度請求（SR） 測量（如CQI等）,MAC存在的意義,MAC子層介紹邏輯信道,MAC通過邏輯信道為上層提供數(shù)據(jù)傳送服務(wù) 邏輯信道:按內(nèi)容本身區(qū)分 傳輸信道: 按怎樣傳,傳什么特征的數(shù)據(jù)區(qū)分 MAC 支持的邏輯信道 控制信道： BCCH（Broadcast Control CH）:下行廣播控制信息 PCCH(Paging Control CH):下行尋呼信息 CCCH(Common Control CH):在RRC連接建立前UE與網(wǎng)絡(luò)之間的雙向控制信息。

19、 MCCH(Multicast Control CH):控制一個或者多個MTCH的控制信息,只有支持MBMS才有該信道 DCCH(Dedicated Control CH): RRC連接建立后UE到網(wǎng)絡(luò)之間的雙向控制信息 業(yè)務(wù)信道 DTCH(Dedicated Traffic CH):點(diǎn)到點(diǎn)的雙向業(yè)務(wù)信息 MTCH(Multicast Traffic CH):點(diǎn)到多點(diǎn)的下行業(yè)務(wù)信息,只用于MBMS.,MAC子層介紹邏輯信道與傳輸信道的映射,DL-SCH也支持MBMS業(yè)務(wù),MAC需要處理的傳輸信道包括以下幾種： 廣播信道 (BCH) 下行共享信道 (DL-SCH) 尋呼信道 (PCH) 多播信道

20、 (MCH) 上行共享信道 (UL-SCH) 隨機(jī)接入信道 (RACH),Mapping in Uplink,Mapping in Downlink,RLC子層介紹,RLC(Radio Link Control) 下面的功能有RLC子層提供： 上層PDUs的傳輸 通過ARQ（自動重傳請求）修正錯誤（只有在AM數(shù)據(jù)傳輸中） 連接，拆分和重新組裝RLC SDUs（只在UM 和 AM數(shù)據(jù)傳輸中） RLC數(shù)據(jù)PDUs的再分割（只在AM數(shù)據(jù)傳輸中） 按照順序傳輸上層PUDs（只在UM和AM數(shù)據(jù)傳輸中） 重復(fù)檢測（只在UM和Am數(shù)據(jù)傳輸中） RLC SDU的丟棄（只在UM和Am數(shù)據(jù)傳輸中） RLC重組 協(xié)

21、議錯誤的偵測與恢復(fù),RLC子層介紹整體結(jié)構(gòu),RRC控制RLC的配置。 RLC底層的功能由RLC實體實現(xiàn)。對于一個eNB段的RLC實體，對應(yīng)著UE側(cè)也有這樣一個實體，反之亦然。 RLC接收或者傳遞來自上層（對于CCCH為RRC，其他的為PDCP）的RLC SDUs，并且通過底層MAC發(fā)送或者接收RLC PDUs與對端的實體進(jìn)行交互。 一個RLC PDUs可以是RLC數(shù)據(jù)PDU或者RLC控制PDU。 如果RLC實體接收到來自上層的RLC SDU，它通過與上層的單一的SAP來獲取該SDU，經(jīng)過將這些SDU格式化為RLC PDUs，RLC實體通過邏輯信道將這些PDU發(fā)送給底層。 如果RLC實體通過一個

22、單一的邏輯通道接收到來自底層的PDUs，RLC實體將這些PDUs轉(zhuǎn)換成SDU，然后通過RLC實體與上層之間的單一的SAP發(fā)送給上層。 如果RLC實體接收或者傳輸一個來自底層的RLC控制PDU，他們接收和傳輸?shù)倪壿嬓诺篮蚏LC數(shù)據(jù)PDU是相同的。,RLC子層介紹框架結(jié)構(gòu)說明,RLC實體可以通過配置為下面三種數(shù)據(jù)傳輸方式：TM：透傳模式；UM：非確認(rèn)模式；AM：確認(rèn)模式。RLC實體具體將用來作為TM RLC實體，UM RLC實體或者AM RLC實體是由用戶配置決定的。 一個TM RLC實體可以配置為一個傳輸TM RLC實體或者接收TM RLC實體。一個傳輸 TM RLC實體接收來自上層的SDUs，

23、通過底層發(fā)送RLC PDUs到對端的的接收 TM RLC實體。一個接收 TM RLC實體可以傳遞SDUs到上層，并可以通過底層接收來自對端傳輸TM RLC實體發(fā)送過來的PDUs。 UM RLC實體接收實體和傳輸實體功能和TM相同。 一個AM RLC傳輸實體有傳輸和發(fā)送共同構(gòu)成，AM RLC實體的傳輸側(cè)接收來自上層的SDUs，通過底層發(fā)送RLC PDUs到對端的的AM RLC實體。AM RLC實體的接收側(cè)可以傳遞SDUs到上層，并可以通過底層接收來自對端AM RLC實體發(fā)送過來的PDUs。 大小不定的RLC SDUs是按照字節(jié)排列的，RLC SDUs只有在底層通知有傳輸時機(jī)的時候轉(zhuǎn)換為RLC P

24、DUs，然后發(fā)送到底層。,RLC子層介紹框架結(jié)構(gòu)說明,RLC子層介紹三種傳輸模式,透明模式(TM) 不添加RLC頭 可以分段/級聯(lián) 非確認(rèn)模式(UM) 必須添加RLC頭 兩種傳送數(shù)據(jù)方式:檢測且將沒有出錯的數(shù)據(jù)傳遞到高層;立即傳遞到高層 確認(rèn)模式(AM) 必須添加RLC頭 無錯傳遞(通過重發(fā)機(jī)制保證) 順序傳遞或無序傳遞(僅用于上行切換） 唯一傳遞(相同檢測功能),PDCP (Packet Data Convergence Protocal) 功能 用戶面 頭壓縮和頭解壓縮(ROHC) 從NAS接收PDCP SDU發(fā)送到RLC及其逆過程 順序發(fā)送上層PDUs 對下層SDU進(jìn)行相同檢測 加密/解

25、密 控制面 加密/解密和完整性保護(hù) 從RRC接收PDCP SDU發(fā)送到RLC及其逆過程,PDCP子層介紹,PDCP子層介紹,PDCP子層介紹無線承載（BR）,無線接入承載（RAB） RAB可以看作是UE與CN之間接入層向非接入層提供的業(yè)務(wù)，主要用于用戶數(shù)據(jù)的傳輸。RAB直接與UE業(yè)務(wù)相關(guān)，它涉及接入層各個協(xié)議模塊，在空中接口上，RAB反映為無線承載（RB）。 無線承載(RB) RB是UE與UTRAN之間L2向上層提供的業(yè)務(wù) RRC連接也可以看作承載信令的無線承載(SRB),PDCP，RLC，MAC處理示例,In both uplink and downlink, only one transp

26、ort block is generated per TTI in the non-MIMO case,Layer 2 Structure for UL,Layer 2 Structure for DL,PDCP，RLC，MAC，PHY處理示例,各個子層數(shù)據(jù)包形成示例,45,第二部分 LTE協(xié)議層介紹,第一章 LTE 物理層介紹 第二章 LTE 層2介紹 第一節(jié) MAC子層介紹 第二節(jié) RLC子層介紹 第三節(jié) PDCP子層介紹 第三章 LTE層3介紹 第一節(jié) RRC層介紹 第二節(jié) NAS層介紹,RRC層介紹,RRC（Radio Resource Control） 功能 系統(tǒng)信息廣播 尋呼 RR

27、C連接控制 RRC連接移動性功能 小區(qū)選擇控制 UE測量報告以及對測量報告的控制 安全控制的管理 無線配置控制 DRX的配置和修改 QoS控制 多播/廣播 其它,RRC層介紹LTE系統(tǒng)消息廣播的組成,系統(tǒng)信息廣播的內(nèi)容被劃分為多個系統(tǒng)信息塊(System Information Blocks, SIB)，但是有一個“塊”另外給起了個名字：主信息塊(Master Information Block, MIB)。因此系統(tǒng)廣播信息就被劃分為MIB+ several SIBs。,RRC層介紹 LTE系統(tǒng)消息廣播的組成,MIB在BCH上發(fā)送， MIB上傳輸幾個比較重要的系統(tǒng)信息參數(shù): 1、下行鏈路系統(tǒng)帶

28、寬； 2、PHICH配置信息； 3、系統(tǒng)幀號。 SIBs包含了其它的必要信息，在DL-SCH上發(fā)送。其中SIB1上傳輸與評估一個UE是否被允許接入小區(qū)有關(guān)的信息以及其他系統(tǒng)信息的調(diào)度信息： 1、小區(qū)接入相關(guān)信息； 2、小區(qū)選擇信息； 3、SIB調(diào)度信息； 4、TDD參數(shù)配置； 5、SI窗口長度； 6、ValueTag。,RRC層介紹 LTE系統(tǒng)消息廣播的組成,RRC層介紹 UE狀態(tài),UE狀態(tài) （1）RRC_IDLE 將多播/廣播數(shù)據(jù)傳輸?shù)経E 上層可以配置UE UE移動性管理 UE負(fù)責(zé)偵聽尋呼信道，目的是即時發(fā)現(xiàn)呼入 也負(fù)責(zé)執(zhí)行重選小區(qū)、獲取系統(tǒng)信息 （2）RRC_CONNECTED 到達(dá)/來

29、自UE的傳輸數(shù)據(jù) 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行移動性管理 UE負(fù)責(zé)偵聽與共享信道相關(guān)的控制信道，即時發(fā)現(xiàn)屬于自己的數(shù)據(jù)，也負(fù)責(zé)提供信道質(zhì)量和反饋信息。UE也負(fù)責(zé)執(zhí)行臨近小區(qū)的量以及獲取系統(tǒng)信息。,RRC層介紹SRB(信令無線承載),當(dāng)無線承載（Radio Bearers ,RB）用于RRC消息和NAS消息的傳輸時，就被定義為信令的無線承載（Signalling radio bearers，SRB ） SRB0 映射到CCCH傳送的RRC消息 SRB1 NAS消息，大部分RRC消息都屬于這一類，映射到DCCH SRB2 高優(yōu)先級的RRC消息，也映射到DCCH,RRC連接建立涉及SRB1的建立，E-UTRAN在S1連

30、接建立完成之前會完成RRC的連接建立. 接入層安全機(jī)制是由RRC信令的完整性保護(hù)、RRC信令和用戶數(shù)據(jù)的加密組成的。 接入層提供三種不同的security keys：一個是為RRC信令的完整性保護(hù)，一個為是RRC信令的加密，還有一個是為用戶數(shù)據(jù)的加密。這三個Keys都源自于一個接入層的base-key. RRC連接建立觸發(fā)條件：UE呼叫開始，請求與網(wǎng)絡(luò)側(cè)建立連接關(guān)系（處于IDLE狀態(tài)的UE有業(yè)務(wù)需求 ）。,RRC層介紹連接控制,流程描述： 隨機(jī)接入 UE觸發(fā)RRC連接建立（initial UE identity PLMN ID) DCM創(chuàng)建用戶面實例（GID），調(diào)用CRM函數(shù)接口，由DRM分配

31、無線專用資源，并進(jìn)行接納處理（板號，DSP號，服務(wù)CID，發(fā)射分集模式，SRB所需RLC/PDCP/功控參數(shù)等） 請求建立UE上下文（USM/MULSD/MDLSD/BPG） 建立用戶面上下文（USM/MULSD/MDLSD/BPG）, 配置成功后，向DCM返回響應(yīng) DCM向UE發(fā)送RRC Connection Setup （建立的SRB信息，C_RNTI, UE identity) UE收到消息，同樣進(jìn)行UE側(cè)的RRC建立的過程。 UE返回RRC建立完成響應(yīng)，消息中包含了發(fā)送到MME的NAS信息 提取NAS信元，DCM通過S1口向MME發(fā)送INITIAL UE MESSAGE消息（NAS信息

32、） MME eNB發(fā)送INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST消息,該消息有可能包含有安全信息，UE能力信息，業(yè)務(wù)信息以及在MME給UE分配的MME_S1AP_UEID等并進(jìn)行響應(yīng)的處理（如果存在SAE Bearer Setup要求，發(fā)起SAE Bearer Setup Procedure）。 UE和eNB間的RRC連接重配過程（消息中包含安全信息，RB信息建立，測量信息和調(diào)整信息等）。 eNodeB組織S1口消息INITIAL CONTEXT SETUP RESPONSE發(fā)送給MME，過程結(jié)束。,RRC層介紹RRC連接建立過程,RRC連接建立,UE處于RRC_IDLE狀態(tài)，

33、當(dāng)上層要求建立RRC連接時，UE就會啟動這個過程。該過程的目的是建立一個RRC連接，包括SRB1的建立，也用于從UE向E-UTRAN發(fā)送初始NAS專用信息。,RRC層介紹RRC過程,RRC連接重配,該過程的目的是修改一個RRC連接，如建立/修改/釋放無線承載以完成切換或配置/修改測量。NAS專用信息可能會從E-UTRAN傳輸?shù)経E。 UE收到RRC CONNECTION RECONFIGURATION后，要根據(jù)該消息中是否包含NAS專用信息，無線資源配置消息單元，測量配置消息單元，移動性控制信息，分別向上層轉(zhuǎn)發(fā)NAS專用信息或執(zhí)行相應(yīng)的配置過程或切換過程。 若重配失敗向E-UTRAN發(fā)送RRC

34、 CONNECTION RECONFIGURATION FAILURE消息。,RRC層介紹RRC過程,RRC連接重建,該過程的目的是重建RRC連接，包括SRB1操作恢復(fù)和安全重激活。UE只有在安全被激活后才初始該過程。 UE設(shè)置RRC CONNECTION RE-ESTABLISHMENT REQUEST消息內(nèi)容為：設(shè)置Re-establishment UE identity消息單元為變量UE_CONTENTION_RESOLUTION_IDENTITY的值。 UE收到RRC CONNECTION RE-ESTABLISHMENT后做相關(guān)操作。 若重建請求被拒絕，UE向上層指示釋放信號/令連接

35、和已建立的EPS承載及所有無線資源，并轉(zhuǎn)入RRC空閑狀態(tài)。,RRC層介紹RRC過程,RRC連接釋放,在該過程中UE無需向E-UTRAN發(fā)應(yīng)答消息。UE向上層指示釋放信號/令連接和已建立的EPS承載及所有無線資源，并轉(zhuǎn)入RRC空閑狀態(tài)，此外，若消息中有空閑模式移動性控制信息，保存該信息，如果小區(qū)重選優(yōu)先級過期，則啟動計時器T320。,RRC層介紹RRC過程,NAS層介紹,NAS（Non-Access Stratrum） NAS消息的傳輸 在E-UTRAN中，NAS消息或者鏈接在RRC消息中或者沒有跟RRC消息鏈接。 如果傳輸塊的大小允許，則初始直傳消息與RRC連接請求鏈接在一起。 當(dāng)NAS和RR

36、C過程同步的時候，其他NAS消息可以與RRC消息鏈接。 除了NAS完成的完整性保護(hù)和加密外，NAS消息的完整性保護(hù)是由RRC來完成的，加密由PDCP完成。,NAS層介紹,NAS的協(xié)議狀態(tài)包括 LTE_DETACHED LTE_IDLE LTE_ACTIVE NAS的協(xié)議狀態(tài)描述以及狀態(tài)躍遷 LTE_DETACHED:在該狀態(tài)下，沒有RRC實體，通常指剛開機(jī)的狀態(tài)。此時在網(wǎng)絡(luò)側(cè)還沒有改用戶的RRC通信上下文。分配給用戶的只有IMSI，網(wǎng)絡(luò)不終端用戶的位置信息，沒有上下行活動，可以執(zhí)行PLMN/CELL選擇。,NAS層介紹,NAS的協(xié)議狀態(tài)描述以及狀態(tài)躍遷 LTE_IDLE：在該狀態(tài)下，UE處于R

37、RC_IDLE狀態(tài)。在網(wǎng)絡(luò)側(cè)會保存用戶的一些消息，如IP地址、安全相關(guān)信息（密鑰）、用戶能力消息、無限承載等。狀態(tài)的躍遷由eNodeB或者EPC來決定。網(wǎng)絡(luò)側(cè)有該用戶的通信上下文，此時可以使用戶快速躍遷到LTE_ACTIVE狀態(tài)。分配給該用戶的標(biāo)識信息有IMSI、在跟蹤區(qū)域（TA）中唯一標(biāo)識一個用戶的ID，一個或者多個IP地址。網(wǎng)絡(luò)知道終端在那個TA，終端被分配了非連續(xù)接收的周期，可以根據(jù)此周期進(jìn)行下行的接收，可以執(zhí)行小區(qū)重選。 LTE_ACTIVE：UE處于RRC_CONNECTED狀態(tài)。狀態(tài)的躍遷由eNodeB或者EPC來決定。在網(wǎng)絡(luò)側(cè)會保留有UE的通信上下文，包含了所有滿足通信的必要信息

38、，分配給用戶的標(biāo)識信息有IMSI、在TA內(nèi)唯一標(biāo)識一個用戶的ID、在一個小區(qū)內(nèi)唯一標(biāo)識C-RNTI以及一個或者多個IP地址。網(wǎng)絡(luò)可以終端UE處于哪個小區(qū)，在上下行方向用戶都可以進(jìn)行非連續(xù)發(fā)送和接收。移動性可以通過執(zhí)行切換過程來達(dá)到。,第一部分 3GPP LTE協(xié)議概況 第二部分 LTE協(xié)議層介紹 第三部分 LTE網(wǎng)絡(luò)接口介紹,62,第三部分 LTE網(wǎng)絡(luò)接口介紹,第一章 LTE網(wǎng)絡(luò)接口介紹 第二章 LTE S1接口介紹 第一節(jié) LTE S1接口協(xié)議 第二節(jié) LTE S1接口例程 第三章 LTE X2接口介紹 第一節(jié) LTE X2接口協(xié)議 第二節(jié) LTE X2接口例程 第四章 LTE X1接口介紹

39、,GERAN,UTRAN,GPRS Core,MME,Inter AS Anchor,hPCRF,Evolved Packet Core,S5,S2,S3,S4,HSS,S7,S6,Gi,S1-U,Gb,Iu,Rx+,LTE網(wǎng)絡(luò)接口介紹,X1,eNB,X1,eNB,X2,Evolved RAN,VPCRF,S9,Serving SAE GW,S11,S10,S1-MME,S7,PDN SAE GW,S8b,LTE網(wǎng)絡(luò)接口介紹,LTE網(wǎng)絡(luò)接口介紹,66,LTE網(wǎng)絡(luò)接口介紹S1/X2的引入,LTE網(wǎng)絡(luò)接口介紹協(xié)議棧架構(gòu),信令流,數(shù)據(jù)流,68,第三部分 LTE網(wǎng)絡(luò)接口介紹,第一章 LTE網(wǎng)絡(luò)接口介紹

40、 第二章 LTE S1接口介紹 第一節(jié) LTE S1接口協(xié)議 第二節(jié) LTE S1接口例程 第三章 LTE X2接口介紹 第一節(jié) LTE X2接口協(xié)議 第二節(jié) LTE X2接口例程 第四章 LTE X1接口介紹,UP: 用戶平面接口位于E-NodeB和S-GW之間，傳輸網(wǎng)絡(luò)層建立在IP傳輸之上，UDP/IP之上的GTP-U用來攜帶用戶平面的PDU。 CP： S1控制平面接口位于E-NodeB和MME之間，傳輸網(wǎng)絡(luò)層是利用IP傳輸，這點(diǎn)類似于用戶平面；為了可靠的傳輸信令消息，在IP曾之上添加了SCTP；應(yīng)用層的信令協(xié)議為S1-AP。,用戶面,控制面,LTE S1接口協(xié)議,用戶面,控制面,LTE

41、S1接口協(xié)議,控制面功能 SAE承載管理功能（包括SAE承載建立、修改和釋放）； 連接狀態(tài)下UE的移動性管理功能（包括LTE系統(tǒng)內(nèi)切換和系統(tǒng)間切換）； S1尋呼功能； NAS信令傳輸功能； S1 UE上下文釋放功能； S1接口管理功能（包括復(fù)位、錯誤指示以及過載指示等）； 網(wǎng)絡(luò)共享功能； 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)選擇功能； 初始上下文建立功能； 漫游和接入限制支持功能,71,LTE S1接口例程E-RAB Setup,目的：在CN和eNB上為UE建立業(yè)務(wù)通道。 E-RAB Setup Request主要信元：MME和eNB為UE分配的ID號，需要建立的SAE承載列表（具體包括SAE承載ID，承載的Qos參數(shù)信

42、息，承載的傳輸?shù)刂返龋琋AS-PDU等。 E-RAB Setup Response主要信元：MME和eNB為UE分配的ID號，建立成功的SAE承載列表以及沒有建立成功的承載列表。,72,LTE S1接口例程 Initial Context Setup,目的：在eNB中建立UE的初始上下文。 Initial Context Setup Request主要信元：MME和eNB為UE分配的ID號，需要建立的SAE承載列表（具體包括SAE承載ID，承載的Qos參數(shù)信息，承載的傳輸?shù)刂返龋琋AS-PDU，安全信息，切換限制列表，UE無線能力等。 Initial Context Setup Respo

43、nse主要信元：MME和eNB為UE分配的ID號，建立成功的SAE承載列表以及沒有建立成功的承載列表。,73,LTE S1接口例程 Handover Resource Allocation,目的：通知目標(biāo)eNB為即將切換過來的UE分配資源。 Handover Request主要信元：MME和eNB為UE分配的ID號，切換類型，切換原因，需要為UE建立的SAE承載列表（具體包括SAE承載ID，承載的Qos參數(shù)信息，承載的傳輸?shù)刂返龋?Handover Request ACK主要信元：MME和eNB為UE分配的ID號，切換類型, 成功建立的SAE承載列表以及沒有建立成功的承載列表。,74,LTE

44、 S1接口例程 Paging,目的：MME通過尋呼與處于IDLE狀態(tài)的UE建立信令連接。 Paging主要信元：要尋呼的UE的ID，尋呼原因，要尋呼的跟蹤區(qū)列表。,75,LTE S1接口例程 S1 Setup,目的：為了eNB和MME之間交換應(yīng)用層數(shù)據(jù)。 S1 Setup Request主要信元：eNB的ID，eNB的name，所支持的TAs，所屬的PLMN等。 S1 Setup Response主要信元：MME的name，所屬的PLMN，MME的能力信息等。,76,LTE S1接口例程 UE Capability Info Indication,目的：eNB向MME提供UE的無線能力信息。

45、UE Capability Info Indication主要信元：MME和eNB為UE分配的ID號，UE Radio Capability。,77,第三部分 LTE網(wǎng)絡(luò)接口介紹,第一章 LTE網(wǎng)絡(luò)接口介紹 第二章 LTE S1接口介紹 第一節(jié) LTE S1接口協(xié)議 第二節(jié) LTE S1接口例程 第三章 LTE X2接口介紹 第一節(jié) LTE X2接口協(xié)議 第二節(jié) LTE X2接口例程 第四章 LTE X1接口介紹,UP: X2用戶平面接口是E-NodeB之間的接口，用戶平面協(xié)議伐如下圖所示，E-UTRAN的傳輸網(wǎng)絡(luò)層是基于IP傳輸?shù)模琔DP/IP之上是利用GTP-U來傳送用戶平面PDU。 CP： X2控制平面接口是E-NodeB之間的接口，控制平面協(xié)議伐如下圖所示。傳輸網(wǎng)絡(luò)層是利用IP和SCTP協(xié)議，而應(yīng)用層信令協(xié)議為X2接口應(yīng)用協(xié)議X2-AP。 控制面功能 連接狀態(tài)下UE的移動性管理功能（針對LTE系統(tǒng)內(nèi)切換） 上行負(fù)荷管理功能 X2接口管理功能（包括復(fù)位和錯誤指示）,LTE X2接口協(xié)議,用戶面,控制面,79,LTE X2接口例程UE Context Release,目的：切換完成后，目標(biāo)eNB通知源eNB釋放