第9章 E-UTRAN接口与功能PPT课件.ppt

第9章E UTRAN接口与功能 9 1X2接口及协议栈 9 2S1接口及协议栈 9 3无线资源管理 9 4移动性管理过程 9 1X2接口及协议栈 9 1 1X2接口用户平面X2接口用户平面提供eNB之间的用户数据传输功能 X2 UP的协议栈结构如图9 1所示 X2 UP的传送网络层基于IP传输 UDP IP协议之上采用GTP U来传输eNB之间的用户PDU 9 1 2X2接口控制平面 X2接口控制平面协议栈如图9 2所示 9 1 3X2接口应用协议 X2 AP 1 X2 AP实现X2接口控制平面的主要功能 主要包括UE在eNB之间的移动性管理功能 多小区之间无线资源管理功能 常规的X2接口管理功能和错误处理功能 2 X2 AP应尽量继承和重用3GIur接口的RNSAP协议的一些应用原则和协议过程 并根据LTE新增加的特定应用层功能来定义新的协议过程 3 X2 AP层消息应使用ASN 1编码 4 X2 AP层与传输网络层所提供的服务应保持独立 9 2S1接口及协议栈 9 2 1S1接口用户平面S1接口用户平面 即S1 UP 的协议栈如图9 3所示 与3GIu接口用户平面协议结构非常类似 9 2 1S1接口用户平面 1 GTP U协议消息类型 1 EchoRequest EchoResponse 用于路径管理 检测对端节点是否存活 2 ErrorIndication 向对端指示接收数据出错 3 SupportedExtensionHeadersNotification 指明由IP地址标识的GTP实体所支持的扩展包头 4 G PDU 使用GTP U头封装T PDU 隧道传送用户数据业务 2 S1用户平面GTP U协议的主要特点 1 GTP U协议既可以基于IPv4 UDP传输 也可以基于IPv6 UDP进行传输 2 隧道端点之间的数据通过IP地址和UDP端口号进行路由 3 UDP头与使用的IP版本无关 两者是独立的 9 2 1S1接口用户平面 3 S1用户平面无线网络层协议功能 1 在S1接口的目标节点中指示数据分组所属的SAE接入承载 2 移动性过程中尽量减少数据的丢失 3 错误处理机制 4 MBMS支持功能 5 分组丢失检测机制 9 2 2S1接口控制平面 S1接口控制平面的协议栈如图9 4所示 与用户平面类似 控制平面也是基于IP传输的 不同的是控制平面在IP层的上面采用SCTP 为无线网络层信令消息提供可靠的传输 9 2 3S1接口应用协议 S1 AP 1 S1 AP应遵循的原则 1 S1 AP实现S1接口控制平面的主要功能 2 S1 AP应继承UMTSIu接口RANAP协议的应用原则和特性 3 S1 AP对RANAP协议不做后向兼容性要求 4 RANAP中的一些协议单元过程同样适用于LTES1时 应在进行必要的修改后尽量重用这些过程 5 对LTE特有的应用层功能应在S1 AP中定义新的协议过程 6 LTE特有的信元需要重新定义 7 LTE特有消息的命名应明确易懂 并保持前后一致 8 信息单元在进行必要的修改后能够重用的地方应尽量重用 9 S1 AP协议层消息应采用ASN 1编码 10 应用层协议与传输网络层服务保持独立 以便于各自演进 11 S1 AP协议应适应面向连接的和无连接的服务 9 2 3S1接口应用协议 S1 AP 2 S1接口主要功能 1 SAE承载服务管理功能 包括SAE承载的建立 释放 2 S1接口UE上下文管理功能 即对于LTE ACTIVE状态的UE S1接口上需要建立 释放核心网与eNB中的UE上下文 以支持每个UE在S1接口上各自信令消息的传输 3 LTE ACTIVE状态下UE移动性管理功能 4 S1接口的寻呼 S1接口的寻呼由MME发起 5 NAS信令传输 提供UE与核心网之间非接入层的信令的透明传输 6 S1接口管理功能 如错误指示 S1接口建立等 7 网络共享功能 8 漫游与区域限制支持功能 9 NAS节点选择功能 10 初始上下文建立过程 11 S1接口的无线网络层不提供流量控制功能和拥塞控制功能 9 3无线资源管理 9 3 1无线承载控制无线承载控制 RadioBearerControl RBC 包括无线承载的建立 保持 释放 是对无线承载相关的资源进行配置 当为一个服务连接建立无线承载时 无线承载控制需要综合考虑E UTRAN中无线资源的整体状况 正在进行中的会话的QoS需求以及该新建服务连接的QoS需求 9 3 2无线接纳控制 无线接纳控制 RadioAdmissionControl RAC 功能用于在请求建立新的无线承载时判断允许接入或拒绝接入 为得到合理 可靠的判决结果 在进行接纳判决时 无线接纳控制需要考虑E UTRAN中无线资源状态的总体情况 QoS需求 优先级 正在进行中的会话的QoS情况以及该请求新建无线承载的QoS需求 9 3 3连接移动性控制 连接移动性控制 ConnectionMobilityControl CMC 功能用于对空闲模式以及连接模式下的无线资源进行管理 在空闲模式下 为小区重选算法提供一系列参数 如门限值 滞后量等 以确定最好小区 使得UE能够选择新的服务小区 还提供用于配置UE测量控制以及测量报告的E UTRAN广播参数 9 3 4动态资源分配 动态资源分配 DynamicResourceAllocation DRA 又称为分组调度 PacketScheduling PS 该功能用于分配和释放控制面与用户面数据包的无线资源 包括缓冲区 进程资源 资源块等 动态资源分配功能包括几个方面 包括无线承载的选择和管理必要的资源 如功率 所使用的无线资源块 9 3 5小区间干扰协调 小区间干扰协调 Inter cellInterferenceCoordination ICIC 功能是指通过对无线资源进行管理 从而将小区之间的干扰水平保持在可控的状态下 尤其是在小区边界地带 需要对无线资源做些特殊的管理 以满足LTE系统小区边缘用户业务质量的提升需求 9 3 6负载均衡 负载均衡 LoadBalancing LB 功能 如图9 5所示 用于处理多个小区间不均衡的业务量 通过均衡小区之间的业务量分配 提高无线资源的利用率 将正在进行中会话的QoS保持在一个合理的水平 降低掉话率 9 3 6负载均衡 1 重复覆盖小区间的负载均衡在实现上 使用不同载波或者属于不同无线接入技术但是覆盖相同地理区域的重复覆盖小区可以由不同的eNB进行管理 2 相邻小区间的负载均衡由于UE的移动性 UE可以驻留在任意一个小区并切换到最优的小区 9 3 7无线接入技术间的无线资源管理 无线接入技术间 Inter RAT 的无线资源管理用于对不同无线接入技术之间连接移动性相关的无线资源进行管理 主要是指无线接入技术之间的切换 9 3 8无线资源管理架构 LTE中无线资源管理的架构设计是为了支持RRM功能 因此如何将RRM功能分配到LTE系统的节点上是定义RRM架构的基础 其中包括节点之间的接口以及需要使用的协议 在3G系统中 由于存在RNC这一UTRAN集中控制节点 RRM的各项功能以及相关测量信息的处理主要在RNC上实现 9 4移动性管理过程 9 4 1移动性管理区域划分1 分层TA这个方案由三星公司提出 如图9 6所示 其特点是将一个UE可以驻留的TA分成多个层次 每个层次的TA所覆盖的范围不同 9 4 1移动性管理区域划分 2 基于距离的TA分配方案如图9 7所示 这个方案的特点是 网络根据UE距离某几个eNodeB的远近 计算如何为UE分配一个合适的TA区域 9 4 1移动性管理区域划分 3 基于速度的TA分配方案网络需要判断UE的移动速度 并根据UE的移动速度决定如何为其分配跟踪区 例如 当网络判断UE的移动速度较快时 将一组TA同时分配给UE 则UE在这一组的TA间进行移动时 不需要进行TA更新 9 4 1移动性管理区域划分 4 重叠TA如图9 8所示 重叠TA方案的特点是TA之间可重叠覆盖 9 4 1移动性管理区域划分 5 多注册TA多注册TA是从多种TA概念方案中综合和总结出的一种TA概念 其特点在于多个TA可组成一个TA列表 这些TA同时分配给一个UE UE在这些TA间移动时不需要执行TA更新 6 总结上述方案都在一定程度上能够解决UE在不同TA间频繁来回移动所引发的 乒乓效应 并在一定程度上减少TA更新信令 但在网络和UE的实现复杂性上各不相同 9 4 2空闲状态下的移动性管理 1 空闲状态 1 UE与网络之间没有信令连接 在E UTRAN中不为UE分配无线资源并且没有建立UE上下文 2 UE与网络之间没有S1 MME和S1 U连接 3 当处于空闲状态的UE在有下行数据到达时 数据应终止在ServingGW 并由MME发起寻呼 4 网络对UE位置所知的精度为TA级别 5 当UE改变驻留的小区时 应执行小区更新 6 当UE进入未注册的新跟踪区时 应执行TA更新 7 UE在小区间移动时自动执行小区选择和重选以及PLMN选择过程 8 E UTRAN在EPC的辅助下执行区域限制功能 9 应具有节省电力的功能 例如使用非连续接收功能 9 4 2空闲状态下的移动性管理 2 信令缩减图9 9所示为UE从SAE系统进入2G 3G系统时的信令流程示意图 9 4 2空闲状态下的移动性管理 3 寻呼与控制面建立对于空闲状态的UE 当下行数据到达核心网时 要对UE进行寻呼 寻呼通过S1接口下发到相关的eNodeB 寻呼请求将发送到相关TA的所有小区 如图9 10所示 9 4 2空闲状态下的移动性管理 图9 11所示为寻呼和初始上下文建立过程 显示了UE从空闲状态转移到连接状态的信令过程 9 4 3连接状态下的移动性管理 1 连接状态 1 UE与网络之间有信令连接 这个信令连接包括RRC连接和S1 MME连接两部分 2 网络对UE位置所知精度为小区级 3 在此状态的UE移动性管理由切换过程控制 4 当UE进入未注册的新跟踪区时 应执行TA更新 5 S1释放过程将使UE从ECM CONNECTED状态迁移到ECM IDLE状态 9 4 3连接状态下的移动性管理 2 LTE接入系统内的移动性管理LTE接入系统内的移动性管理 处理在连接状态下UE的移动 包括核心网节点的重定位和UE切换过程 这些过程应包括源系统的切换决策 目标系统中的资源准备 指挥UE接入新的无线接入网以及最终释放在源系统中的资源等功能 9 4 3连接状态下的移动性管理 3 不涉及EPC节点重定位的移动性管理 1 控制平面的处理过程 2 用户平面的处理过程 9 4 3连接状态下的移动性管理 4 涉及EPC节点重定位的移动性管理源侧发起的重定位信令流程如图9 13所示 通常发生于切换过程中 9 4 3连接状态下的移动性管理 目标侧发起的重定位信令流程如图9 14所示 通常用于UE从空闲状态迁移到连接状态的过程中 如执行跟踪区更新 9 4 3连接状态下的移动性管理 5 路径切换路径切换的4种基本方案如图9 15所示 9 4 4不同无线接入系统间的移动性管理 1 UMTS GPRS到LTE SAE的3GPP系统间切换UMTS GPRS到LTE SAE的3GPP系统间切换信令流程如图9 16所示 9 4 4不同无线接入系统间的移动性管理 2 LTE SAE到UMTS GPRS的3GPP系统间切换LTE SAE到UMTS GPRS的3GPP系统间切换信令流程如图9 17所示 9 4 4不同无线接入系统间的移动性管理 3 切换触发在LTE SAE系统引入MME池区 PoolArea 的概念后 认为在一个MMEPoolArea内的所有eNodeB之间应该有X2接口连接 这样的全连接方式一方面保证了E UTRAN中各eNodeB间执行小区干扰协调功能 另一方面使得通过X2接口进行切换准备成为可能 如图9 18和图9 19所示 9 4 4不同无线接入系统间的移动性管理 4 数据转发和双播如图9 20所示的系统间切换的数据转发过程 下行数据到达源eNodeB后 源eNodeB将数据复制并通过ServingGW的数据通道 将到达但未能成功发送给UE的下行数据转发至目标侧SGSN 再由SGSN发送给目标RNC 最终由目标RNC发送给UE 9 4 4不同无线接入系统间的移动性管理 双播机制的使用示意如图9 21所