TD-LTE S1接口传输介绍

1、1 NSN-HuaNuoPresentation / Author / DateI insert classification levelTD-LTE S1TD-LTE S1接口传输介绍接口传输介绍2 NSN-HuaNuoPresentation / Author / DateI insert classification levelTD-LTE S1TD-LTE S1接口传输介绍接口传输介绍TD-LTE eNB产品结构TD-LTE S1接口传输估算TD-LTE 传输需求及其方案TD-LTE 网络介绍3 NSN-HuaNuoPresentation / Author / Date Soc Cl

2、assification level TD-LTE网络网络结构结构LTE的系统架构分成两部分，包括演进后的核心网EPC和演进后的接入网E-UTRAN。演进后的系统仅存在分组交换域。 LTE接入网仅由演进后的节点evolved NodeB，组成提供到UE的E-UTRA控制面与用户面的协议终止点。4 NSN-HuaNuoPresentation / Author / Date Soc Classification level S1接口结构接口结构 S1用户面接口（S1-U）是指连接在eNB和S-GW之间的接口， S1-U接口提供eNB和S-GW之间用户平面PDU的非保障传输。S1接口用户平面协议栈

3、如图所示，传输网络层建立在IP层之上，并且位于UDP/IP 之上的GTP-U 用于在eNB和S-GW之间传输用户平面PDU。 S1控制平面接口（S1-MME）是指连接在eNB和MME之间的接口，S1控制平面接口如下图所示。与用户平面类似，传输网络层建立在IP传输基础上；不同之处在于IP层之上增加了SCTP层来实现信令消息的可靠传输。应用层协议S1-AP。5 NSN-HuaNuoPresentation / Author / Date Soc Classification level S1接口功能接口功能 EPS承载业务管理功能： 建立，修改，释放； EMM-Connected状态下针对UE的移

4、动性功能： LTE内部切换，3GPP-RAT间切换； S1寻呼功能； NAS信令传输功能； S1接口管理功能： 错误指示；复位； 网络共享功能； 漫游和区域限制支持功能； NAS节点选择功能； 初始内容建立功能；6 NSN-HuaNuoPresentation / Author / Date Soc Classification level X2接口结构接口结构 X2 用户面接口(X2-U)是指连接在eNB之间的用户面接口， X2-U接口提供非保证的用户面PDU的交付。X2的用户面协议栈如图6所示，传输网络层是建立在IP传输上，GTP-U是在UDP/IP上承载用户面的PDU。X2-UP接口协议

5、栈和S1-UP协议栈是一样的。 X2控制面接口(X2-CP)定义为连接eNB之间接口的控制面， X2接口控制面的协议栈如图7。 传输网络层是建立在SCTP上，SCTP是在IP上。应用层的信令协议表示为X2-AP 。7 NSN-HuaNuoPresentation / Author / Date Soc Classification level X2控制面功能控制面功能 X2-AP协议支持以下所列功能： 支持UE在EMM-Connected状态时的LTE系统内部移动； 上下文从源eNB传达到目的eNB； 控制源eNB到目的的用户面通道； 切换取消； 上行负载管理； 一般性的X2管理和错误 处理功

6、能； 错误指示。8 NSN-HuaNuoPresentation / Author / DateI insert classification levelTD-LTE S1TD-LTE S1接口传输介绍接口传输介绍TD-LTE S1接口传输估算TD-LTE 传输需求及其方案TD-LTE 网络介绍TD-LTE eNB产品结构9 NSN-HuaNuoPresentation / Author / Date Soc Classification level Flexi Multiradio BTS(1)10 NSN-HuaNuoPresentation / Author / Date Soc Cla

7、ssification level Flexi Multiradio BTS(2)11 NSN-HuaNuoPresentation / Author / Date Soc Classification level eNB主要功能主要功能包括空中接口的phy、mac、rlc、rrc各层实体，用户通信过程中的控制面和用户面的建立、管理和释放，以及部分无线资源管理rrm方面的功能。 无线资源管理（RRM）； 用户数据流IP头压缩和加密； UE附着时MME选择功能； 用户面数据向Serving GW的路由功能； 寻呼消息的调度和发送功能； （源自MME和O&M的）广播消息的调度和发送功能；

8、用于移动性和调度的测量和测量报告配置功能； 基于AMBR和MBR的上行承载级速率整型； 上行传输层数据包的分类标示； 用于移动性和调度的测量和测量报告配置功能； 基于AMBR和MBR的上行承载级速率整型； 上行传输层数据包的分类标示；12 NSN-HuaNuoPresentation / Author / Date Soc Classification level Transport sub-modules13 NSN-HuaNuoPresentation / Author / DateI insert classification levelTD-LTE S1TD-LTE S1接口传输介绍接

9、口传输介绍TD-LTE 传输需求及其方案TD-LTE 网络介绍TD-LTE eNB产品结构TD-LTE S1接口传输估算14 NSN-HuaNuoPresentation / Author / Date Soc Classification level TDD-LTE帧结构子帧: 1ms时隙0.5ms#0DwPTS特殊子帧: 1ms#2#3#4半帧: 5ms半帧: 5ms帧帧: 10msGPUpPTSTD-LTE帧结构特点： 无论是正常子帧还是特殊子帧，长度均为1ms。FDD子帧长度也是1ms。 一个无线帧分为两个5ms半帧，帧长10ms。和FDD LTE的帧长一样。 特殊子帧 DwPTS +

10、 GP + UpPTS = 1msDL-UL ConfigurationSwitch-point periodicitySubframe number012345678905 msDSUUUDSUUU15 msDSUUDDSUUD25 msDSUDDDSUDD310 msDSUUUDDDDD410 msDSUUDDDDDD510 msDSUDDDDDDD65 msDSUUUDSUUD TD-LTE上下行配比表转换周期为5ms表示每5ms有一个特殊时隙。这类配置因为10ms有两个上下行转换点，所以HARQ的反馈较为及时。适用于对时延要求较高的场景转换周期为10ms表示每10ms有一个特殊时隙。这

11、种配置对时延的保证略差一些，但是好处是10ms只有一个特殊时隙，所以系统损失的容量相对较小2：21：815 NSN-HuaNuoPresentation / Author / Date Soc Classification level Flexi LTE BTS传输容量ParameterValueCommentsBTS radio i/f throughput (UL/DL) Peak (at 20Mhz, 2*2 MIMO, above PDCP)40 Mbps / 149 Mbps -Average (with 10 UEs at 20Mhz, 2*2 MIMO, above PDCP)

12、15 Mbps / 36 Mbps -Max. number of cells per BTS3 (*) (*)6 (*)-Max. number of active users per BTS cell at 20Mhz800 (*)840 (*) (*)RRC_connected users with a DRB establishedMax. number of actively scheduled users per BTS cell at 20Mhz200 (*)250 (*) (*)Users scheduled in the time domain by the RRC sche

13、duler; subset of Active users.Max. number of users per BTS 6500Includes idle and active usersMax. S1_U throughput per single BTS (at 20Mhz, 2*2 MIMO, above PDCP) UL/DL 120 Mbps / 450 MbpsDerived from the peak cell throughputMax. S1_MME throughput per single BTS UL/DL0.4 Mbps / 0.4 MbpsSource: LTE_Ca

14、p_SFSMax. X2 throughput per BTS (UP+CP) UL/DL200 Mbps / 200 MbpsSource: LTE_Cap_SFSMax eNB transport capacity towards the Core1000 MbpsNumber of GbE interfaces at the eNB that can be used towards the Core is limited to 1. (*) for RL10, (*) for RL20 / RL15, (*) for RL30 / RL25 / RL4016 NSN-HuaNuoPres

15、entation / Author / Date Soc Classification level LTE 传输规划范围传输规划范围LTE传输规划包含eNB侧的逻辑接口有:U-Plane S1 (S1_U)C-Plane S1 (S1_MME)U-Plane X2 (X2_U)C-Plane X2 (X2_C)O&M IFSAE-GW SAE gatewayMME mobility management entityeNB evolved Node BEvolved Packet CoreEvolved UTRAN eNB O&M i/f S1_MME S1_U S1_U X2

16、_U X2_C MME SAE-GW eNB O&M SystemS1_MMEO&M i/fScope of LTE Access TransportdimensioningScope of LTE Access Transportdimensioning17 NSN-HuaNuoPresentation / Author / Date Soc Classification level 估算估算U-Plane traffic: S1_U and X2_U interfacesS1_U: U-Plane, eNB SAE-GWLTE Access Transportlast mi

17、le linkX2_U: U-Plane, SeNB TeNB用户平面涉及:18 NSN-HuaNuoPresentation / Author / Date Soc Classification level Dimensioning U-Plane traffic: S1_U and X2_U interfaces 第一种思路第一种思路:基于基于Air Interface throughput计算计算Source: .ppt: LTE Transport, QoS Requirements and Solutions, by Torsten Musiol, RA PLM LTE(recomm

18、ended)19 NSN-HuaNuoPresentation / Author / Date Soc Classification level 第一种思路第一种思路:基于基于Air Interface throughput计算计算传输带宽计算举例传输带宽计算举例假设：每小区平均吞吐量为如下：2:2 19.5Mbps； 3:1 26Mbps 对于峰值:2:2下行最大82Mbps, 3:1最大112Mbps左右 ，每eNB有三个小区用户平面为20%开销, 对 X2 和C/M/S预留10%的开销,如果试验网不需要测试三小区同时达到峰值的情况 (压力测试或极限容量测试), 一般建议，1峰值，2个平均

19、的配置来进行计算。计算结果：2:2时隙配置需要的带宽为= 1.1x 1.2 x(2 x 19.5Mbps+82Mbps)=160Mbps3:1时隙配置需要的带宽为= 1.1x 1.2 x(2 x 26Mbps+112Mbps)=217Mbps20 NSN-HuaNuoPresentation / Author / Date Soc Classification level 第一种思路第一种思路:基于基于Air Interface throughput计算优缺点计算优缺点优点:计算需要的输入值清晰: Peak/Ave 小区容量从无线规划和系统能力上是很容易知道的数据计算方法直截了当不足:不能考虑

20、传输的QoS (i.e. packet loss, delay, call drop)21 NSN-HuaNuoPresentation / Author / Date Soc Classification level Dimensioning U-Plane traffic: S1_U and X2_U interfaces 第二种思路第二种思路:直接基于直接基于 User Traffic 计算计算(具体的计算需要使用具体的计算需要使用LTE_RL10_Access_Dim_tool实现实现)User Traffic Demand EstimationCalculating bandwidt

21、h for Real Time (RT) traffic: VoIP, Conversational Video, StreamingCalculating bandwidth for Non Real Time (NRT) traffic: HTTP, FTP流程如下: 22 NSN-HuaNuoPresentation / Author / Date Soc Classification level 假设话务模型假设话务模型(输入输入)3 cells per eNBNumber of connected users per eNB:600 connected users (200 conn

22、ected users per cell)VoIP traffic assumptions:50 mErl/user (i.e. 1 call/user of 3 min duration in the Busy Hour)Used VoIP codec: G.729 (codec rate: 8 kbps)Voice activity factor: 60%VoIP last mile S1 delay (IP level) = 15 msTransport OH (IP/Eth) VoIP: 137%Data traffic assumptions: xDSL (flat rate) se

23、rvice model: Peak Information Rate (PIR) per user (DL): 1024 kbpsOverbooking factor (DL): 1:30Data last mile S1 delay (TCP level) = 100 msTransport OH (IP/Eth) Data: 5%O&M bandwidth (IP level): 1 Mbps 34 kbps / user23 NSN-HuaNuoPresentation / Author / Date Soc Classification level 估算结果估算结果 (输出输出

24、)使用第二种思路计算使用第二种思路计算:直接基于直接基于 User Traffic 计算计算(具体通过工具进行具体通过工具进行)10 MHz DOWNLINKClutter typeDense urban(ISD: 500m)User Traffic Loads MbpsTraffic load per eNB VoIP 0.144Traffic load per eNB Data 23.552Transport bandwidth per logical interface kbpsBandwidth S1_MME1.022Bandwidth S1_U38.219Bandwidth O&am

25、p;M1.160Bandwidth X2_C0.020Bandwidth X2_U0.569Total transport capacity per eNB kbpsCommited Information Rate (CIR)40.990Excessive Information Rate (EIR)024 NSN-HuaNuoPresentation / Author / Date Soc Classification level 第二种思路第二种思路:直接基于直接基于 User Traffic 计算之优缺点计算之优缺点优点:能够考虑到QoS的影响 (i.e. data transfer

26、delay 和 call drop).容量精确地按照业务的需要计算,而不是通过空口吞吐量粗略地计算 缺点:收集输入业务数据难度大;通常运营商也只能提供一部分,其余部分在不能提供的情况下使用NSN LTE的缺省业务模型计算25 NSN-HuaNuoPresentation / Author / Date Soc Classification level Dimensioning C-Plane traffic: S1_MME and X2_C interfacesS1_MME: C_Plane, eNB MMELTE Access Transportlast mile linkX2_C: C_P

27、lane, SeNB TeNB控制平面包括两部分:26 NSN-HuaNuoPresentation / Author / Date Soc Classification level 影响信令带宽的因素有哪些影响信令带宽的因素有哪些?两个或两个以上网元相关的用于提供终端正常服务的行为都会对信令带宽有影响. 但我们主要考虑: Attach Detach Tracking Area Update State transition Handover Paging27 NSN-HuaNuoPresentation / Author / Date Soc Classification level 信令带

28、宽计算步骤 (1/2)每个事件用信令信息的字节大小和发送次数来描述,以下的值来自于Trial和Test的LogTotal signaling load without overheadTotal number of messagesTotal load bytesTotal number of messagesTotal load bytesS1 (DL)S1 (UL)S1 (DL)S1 (UL)X2 (DL)X2 (UL)X2 (DL)X2 (UL)Attach to LTE_Active state 46356520-Attach to LTE_Idle state 58396594-De

29、tach 2282108-Tracking Area Update 119260-LTE_Idle to LTE_Active 12120132-LTE_Active to LTE_Idle 124078-Inter eNB handover 11728822320136Paging 10600-注意:Selective acknowledgement messages (SACK) 需要额外考虑计算,以上的表格没有包括SACK28 NSN-HuaNuoPresentation / Author / Date Soc Classification level 信令带宽计算步骤 (2/2)事件频

30、率 (Fevent Hz) 基于业务模型参数计算,每个事件有不同的公式总的信令带宽为：将各事件加和后乘以用户数 (#UE):eventeventTUEsbitsT#/29 NSN-HuaNuoPresentation / Author / Date Soc Classification level 举例举例No. of UE: 130030 NSN-HuaNuoPresentation / Author / Date Soc Classification level 估算估算 M-Plane业务带宽业务带宽 : O&M 接口接口O&M i/f:推荐使用额外的1Mbps用于eNB

31、侧的O&M接口带宽M-Plane。31 NSN-HuaNuoPresentation / Author / DateI insert classification levelTD-LTE S1TD-LTE S1接口传输介绍接口传输介绍TD-LTE 网络介绍TD-LTE eNB产品结构TD-LTE S1接口传输估算TD-LTE 传输需求及方案32 NSN-HuaNuoPresentation / Author / Date Soc Classification level 传输规划需求分配资源前请确认下面主要几点：eNodeB接入结构，是采用单独PTN+CE方式承载S1/X2，还是其他方

32、式；eNodeB 的控制面、媒体面和网管是否分流，在其他trail项目只分业务（控制、媒体）和网管分流；PTN CE上能否做VLAN汇聚功能，采用Super VLAN技术有效节约IP地址数量；是否采用IP TOP时钟同步方式；确定好上面几点才能准确申请资源：VLAN ID：如果采用各个平面分离，每个eNodeB需4个VLAN ID(信令面、用户面、网管、同步)；IP地址： 如果不采用VLAN 汇聚功能，每个eNodeB需1/8C（信令面、用户面、网管、同步），或每个eNodeB需1/16C（业务、网管）； 如果采用VLAN 汇聚功能，根据基站数量和物理位置按/27或/26划分地址段，把相关eN

33、odeB归纳在这个IP地址段，根据实际eNodeB数量申请IP地址数量，同时考虑信令面、用户面、网管、同步是否分流；33 NSN-HuaNuoPresentation / Author / Date Soc Classification level 宁夏移动 TD-LTE 试验网传输拓扑 eNodeB的S1/X2接口通过PTN网络以二层方式回传至LTE EPC，并连接S1/X2 CE，CE为S1/X2提供IP网关和三层路由功能。 eNodeB与EPC核心网共用一对CE，核心网新增加2台CE;3个室分站，每个eNodeB业务需求155M传输带宽，业务150M,网管5M，通过用户PTN传输设备汇聚

34、到CE01/CE02。 传输建议需新增加或利用原有PTN设备2套，1套在LTE基站侧，1套在LTE核心网CE侧。34 NSN-HuaNuoPresentation / Author / Date Soc Classification level 传输方案基本说明 PTN以点到点以太专线回传S1/X2接口； PTN在LTE EPC方应尽量以双节点方式连接一对CE； CE之间运行VRRP为eNodeB提供冗余网关； CE之间链路作为VRRP心跳线； 不同eNodeB属于不同VLAN； 业务和网管使用不同VLAN分离； 每个VLAN需配置独立的VRRP组； CE与PTN之间通过802.ah检测对接链

35、路故障；35 NSN-HuaNuoPresentation / Author / Date Soc Classification level 宁夏移动 TD-LTE 试验网基站网管连接 eNodeB网管数据与业务数据共用物理传输，网管路由如紫色虚线条所示； eNodeB业务和网管独立分开，使用VLAN隔离； 对于网管数据，每个eNodeB提供5M带宽； 网管分为南向和北向两个方向，南向是eNodeB到OSS，北向是OSS可连接到用户DCN网，接入用户网管中心；36 NSN-HuaNuoPresentation / Author / Date Soc Classification level T

36、D-LTE传输规划输出(广州LTE测试项目)eNodeB CP&UPeNodeB IDSite NameeNodeB NameLocation AreaInterfaceSubnet MaskP/LBBU1 IP addressBBU2 IP addressBBU3 IP addressDestination addressNext Hop Gateway2639360116_广州光谱西路HE0116_GZ_GuangPuXiLu_HE广州-科学城GE /LCL0 default002639370118_广州新塘农工商综合

37、楼HE0118_GZ_XinTangNongGongShangZongHeLou_HE广州-科学城GE /LCL1 default002639380031_广州广汕凌塘段HE0031_GZ_GuangShanLingTangDuan_HE广州-科学城GE /LCL2 default002639390128_广州科学城光宝路HE0128_GZ_KeXueChengGuangBaoLu_HE广州-科学城GE /LCL3 defa

38、ult002639400129_广州科学城京信HE0129_GZ_KeXueChengJingXin_HE广州-科学城GE /LCL4 default002639410130_广州科学城新飞仕HE0130_GZ_KeXueChengXinFeiShi_HE广州-科学城GE /LCL5 default002639420151_广州光谱中路HE0151_GZ_GuangPuZhongLu_HE广州-科学城GE /LCL172.18

39、.38.46 default002639430154_广州光宝路口HE0154_GZ_GuangBaoLuKou_HE广州-科学城GE /LCL7 default002639440157_广州广东软件科学园HE0157_GZ_GuangDongRuanJianKeXueYuan_HE广州-科学城GE /LCL8 default002639450161_广州岭南学院校区HE0161_GZ_LingNanXueYuanXiaoQu_HE广州-科学城GE /LCL9 default002639460163_广州岭南学院HE0163_GZ_LingNanXueYuan_HE广州-科学城GE /LCL0 default00eNodeB O&MeNodeB IDSi