第2章-LTE背景与概述

第2章LTE背景与概述,2.1LTE简介,2.2什么是3GPP,2.3LTE的背景,2.4LTE标准化工作的进程,2.5LTE的技术特点,2.6系统架构演进（SAE）项目,2.1LTE简介,2004年，全球微波接入互操作技术迅猛崛起，几乎与此同时第3代合作伙伴计划（3rdGenerationPartnershipProject，3GPP）也着手开始了通用移动通信系统（UniversalMobileTelecommunicationsSystem，UMTS）技术的长期演进（LongTermEvolution，LTE）项目。这项技术和第3代合作伙伴计划2（3rdGenerationPartnershipProject2，3GPP2）的超移动宽带（UltraMobileBroadband，UMB）技术被统称为“演进型3G”（Evolved3G，E3G）。,2.2什么是3GPP,2.2.13GPP的组织结构3GPP的基本组织结构如图2-1所示，主要分为4个技术规范组（TechnicalSpecificationGroup，TSG）。,2.2.13GPP的组织结构,WG中的标准化工作通常通过会议讨论的方式推进，当所有WG成员公司都同意一个技术方案时，该技术方案就会被接受，也可能被接受到正在起草的TR/TS中，还可能以会议记录的方式作为下一步工作的工作假设。,2.2.33GPP技术规范的版本划分,1R99版本R99版本的功能于2000年3月确定，是UMTS标准的第一个正式版本，后续版本将与R99版兼容。3GPPR99版本的主要特征是在网络结构上继承了2G系统的GSM/GPRS核心网结构。2R4版本3GPPR4版本功能于2001年3月确定。3GPPR4与3GPPR99版本相比，在RAN网络结构方面无明显变化，重要的改变是在核心网方面。3R5版本随着数据业务的增长和无线因特网的应用，WCDMA的网络结构逐渐向全IP化方向发展，先是核心网，然后是全网IP化，R5成为全IP的第一个版本。,2.2.33GPP技术规范的版本划分,4R6版本（1）HSUPA技术。（2）多媒体广播和多播业务。（3）扩展工作频段。（4）基于PS和IMS的紧急呼叫业务，改变仅电路域支持紧急呼叫业务的现状，提出IMS紧急呼叫业务，对PS有一定的影响。（5）定位业务增强。（6）RAN功能的完善。（7）IMS第二阶段。（8）基于不同IP连接网的IMS互通。（9）Push业务。（10）在线监测。（11）安全性的增强。（12）无线局域网（WLAN）/UMTS互通。（13）优先业务。（14）网络共享。（15）增强业务质量（QoS）。（16）计费管理。（17）蜂窝一键通（PTToverCellular，PoC）业务。,2.2.33GPP技术规范的版本划分,3GPPUMTS从R99到R6的演进可归结为表2-1和图2-2所示。,2.2.33GPP技术规范的版本划分,3GPPUMTS各版本之间的演进示意图,2.2.33GPP技术规范的版本划分,5R7版本（1）干扰消除技术。（2）下行符号周期减小和高阶调制。（3）延迟降低技术。（4）用于HSDPA的MIMO技术。（5）通过CS域承载IMS话音。（6）支持IMS紧急呼叫对PS域和IMS的影响。（7）采用OFDM增强HSDPA和HSUPA的可行性研究。（8）位置业务的增强。（9）先进全球导航卫星系统（AdvancedGlobalNavigationSatelliteSystem，A-GNSS）的概念。（10）辅助GPS（AssistedGPS，A-GPS）的最小性能。,2.2.33GPP技术规范的版本划分,（11）合并业务（CombinationServices）。（12）端到端QoS的增强。（13）在通用3GPPIP接入系统中支持短信息业务（ShortMessagingService，SMS）和多媒体信息业务（MultimediaMessagingService，MMS）。（14）基于WLAN的IMS话音与GSM网络的电路域的互通。（15）在R7架构中的合法监听。（16）GERAN的进一步增强。（17）MBMS增强。（18）R7安全性增强。（19）通过IMS支持电话会议组与信息组管理。（20）为实时通信增强和优化IMS。,2.2.33GPP技术规范的版本划分,（21）UE在高速火车（最高速度350km/h）场景的性能评估。（22）可视电话（VideoTelephony）业务研究。（23）分组数据用户的连续连接。（24）UTRA塔放（TowerMountedAmplifier）的研究。（25）UTRANMBMS业务的改进。（26）1.28Mchip/s的上行增强。（27）LTE的可行性研究。（28）FDDHSPA演进工作范围研究。,2.2.33GPP技术规范的版本划分,6R8版本（1）3G长期演进（LTE）。（2）3G系统架构演进（SAE）。（3）3G家庭节点B（HomeNodeB）与家庭演进型节点B（HomeeNodeB）。（4）LTE和3GPP2、移动WiMAX系统之间改进的网络控制移动性研究。（5）3GPPWLAN和3GPPLTE之间互操作和移动性的可行性研究。（6）GERAN侧对GERAN/LTE互操作的支持。（7）基于SMS的增值业务。（8）地震与海啸报警系统。（9）IMS多媒体电话与补充业务。（10）针对HomeNodeB的与自组织网络（SelfOrganizingNetwork，SON）相关的O&M接口。（11）用于FDDHSDPA的64QAM与MIMO的合并使用。（12）GSM和UMTS系统中的机器间通信（Machine-to-MachineCommunications）等。,2.2.33GPP技术规范的版本划分,7R9版本（1）对移动网络和WLAN网络之间的无缝漫游和业务连续性的需求研究。（2）对WiMAX/LTE移动性的支持。（3）对WiMAX/UMTS移动性的支持。（4）对IMS紧急呼叫的扩展性的支持。（5）对GPRS系统和EPS系统中IMS紧急呼叫的支持。（6）对EPS系统中增强话音业务的需求研究。（7）对HomeNodeB和HomeeNodeB安全性的研究。（8）对LTE-Advanced的研究。,2.3LTE的背景,2.3.1移动通信与宽带无线的融合不论是宽带无线还是移动通信，在市场竞争的同时其目标是基本一致的，那就是“无处不在的移动互联网”，这两种技术发展的两条路线及关系如图2-3所示。,2.3.1移动通信与宽带无线的融合,如图2-4所示，传统通信产业和传统的IT产业不约而同地认识到无处不在的移动因特网市场的重要性，通过移动因特网平台，运营商可以在任何时间、任何地点满足用户对宽带IP多媒体数据业务的需求。,2.3.2移动通信标准化工作,1国际宽带移动通信研究和标准化工作各类移动通信技术与无线宽带技术在移动性和数据速率方面的对比如图2-5所示。,2.3.2移动通信标准化工作,在“十五”（20012005年）期间，我国通过实施以高校为主的国家“863”FuTURE计划，对B3G关键技术进行了广泛的研究，取得了令人瞩目的成果。2006年11月，FuTURE演示系统在上海成功进行了测试，验证了OFDM、广义多载波（GMC）、多天线技术MIMO等4G关键技术，演示系统通过多媒体视频流验证了宽带无线传输能力，在移动环境下可实现100Mbps峰值速率，并支持小区之间的切换。,2.4LTE标准化工作的进程,2.4.1LTE项目的时间进度LTE项目的时间进度如图2-6所示。,2.4.1LTE项目的时间进度,各厂商在此标准的基础上，对LTE的性能进行了大量的仿真实验和实验室测试，部分仿真实验所体现出的LTE性能如图2-7所示。,2.4.2LTE协议结构,至今在该系列下已经设立了70多个LTE技术规范，它们的编号、名称和主要内容见表2-2。,2.5LTE的技术特点,2.5.1LTE基本指标LTE系统将从以下几个主要目标对设计进行考虑。（1）降低每比特成本。（2）扩展业务的提供能力，以更低的成本、更佳的用户体验提供更多的业务。（3）灵活使用现有的和新的频段。（4）简化架构，开放接口。（5）实现合理的终端功耗。（6）尽可能删减标准中选项（Option）的数量。（7）系统架构需要进行较大改变，以实现LTE的高性能要求。在TR25.913中，定义了对LTE系统的需求指标。这些需求可简要总结在表2-3中。,2.5.2LTE系统架构,E-UTRAN架构和E-UTRAN接口的总体原则如下。（1）信令和数据传输网络的逻辑分割。（2）E-UTRAN和EPC的功能完全区分于传输功能。（3）RRC连接的移动性完全由E-UTRAN控制。（4）当定义E-UTRAN接口时，应尽可能减少接口功能划分的选项数量。（5）一个接口应该基于通过这个接口控制的实体逻辑模型来设计。（6）一个物理网元可以包含多个逻辑节点。,2.5.2LTE系统架构,E-UTRAN总体系统架构在TS36.300和TS36.401中描述。如图2-8所示，E-UTRAN由eNodeB构成，eNodeB之间由X2接口互连，每个eNodeB又和演进型分组核心网（EvolvedPacketCorenetwork，EPC）通过S1接口相连。,2.5.3LTE空中接口,LTE空中接口用户面协议栈如图2-9所示，用户面协议包含PDCP子层、RLC子层和MAC子层，这些子层在网络侧终止在eNodeB，分别实现头压缩、加密、自动重传请求（ARQ）和混合自动重传请求（HARQ）功能。,2.5.3LTE空中接口,LTE空中接口控制面协议栈如图2-10所示，将非接入层（Non-AccessStratum，NAS）协议显示在这里，只是为了说明它是UE-EPC通信的一部分。,2.5.3LTE空中接口,图2-11显示了总信道带宽和系统传输带宽（即资源块数量）之间的关系。,2.5.4移动性和无线资源管理,在LTE系统中，UE和eNodeB需要经常测量无线信道的特性，并向网络高层报告。这些测量主要包括切换测量包括同频切换、异频切换和RAT（无线接入技术）间切换、时钟测量和用于无线资源管理（RRM）的测量。RAT间测量需要支持E-UTRA系统和GSM系统、UTRAFDD系统及UT