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文档简介

1、LTE和EPC介绍,1,大纲,1. EPS概念,2. EPS网络架构,3. EPS网元功能,4. 网元之间的关联关系,5. 其他,2,EPS概念,LTE:Long Term Evolution长期演进,是3GPP制定的高数据率、低延时、面向分组域优化的新一代宽带移动通信标准项目 3GPP: The 3rd Generation Partnership Project,第三代合作伙伴计划3GPP的目标是实现由2G网络到3G网络的平滑过渡,保证未来技术的后向兼容性,支持轻松建网及系统间的漫游和兼容性。 其职能: 3GPP主要是制订以GSM核心网为基础,UTRA(FDD为W-CDMA技术,TDD为T

2、D-CDMA技术)为无线接口的第三代技术规范,3,EPS概念,E-UTRA:LTE空中接口 E-UTRAN:LTE接入网=UE+eNB EPC:Evolved Packet Core 4G核心网,3GPP的演进分组核心网,由 MME+SGW+PGW组成 EPS: Evolved Packet System ,3GPP的演进分组系统,由E-UTRAN+EPC组成 SAE:系统架构演进项目,4,EPS概念,5,EPS概念,峰值速率: 下行峰值100Mbps,上行峰值50Mbps 时延: 控制面 IDLE ACTIVE: 100ms 用户面 单向传输: 5ms 移动性:350 km/h(在某些频段甚

3、至支持500km/h) 频谱灵活性: 带宽从1.4MHz20MHz(1.4、3、5、10、15、20) 支持全球2G/3G主流频段,同时支持一些新增频段,6,大纲,7,1. EPS概念,2. EPS网络架构,3. EPS网元功能,4. 网元之间的关联关系,5. 其他,EPS网络架构,8,网络架构更趋扁平化和简单化 减少网络节点,降低系统复杂度以及传输和无线接入时延 减小网络部署和维护成本,EPS网络架构,9,取消RNC,大部分功能下放到eNB,少部分上升到EPC 取消CS域,纯PS域 用户面和信令面分离,SGW(服务网关)和MME(移动性管理) LTE与EPC多对多连接,2G/3G网络架构与L

4、TE/EPC架构的映射关系,10,EPS架构概述,11,真正实现控制和承载分离,用户面 eNodeB -SGW MME(Mobility Management Entity)功能:移动性管理、会话管理,用户接入鉴权; S-GW(Serving Gateway)功能:终结无线接入部分的接口,E-NodeB间切换的锚点,基于用户和承载的计费,服务网关,功能类似于SGSN。 PDN-GW(PDN Gateway)功能:终结面向PDN的SGi的接口,3GPP/非3GPP的铆点,基于业务的计费,连接外网的网关,功能类似GGSN。,EPS新部署,新建EPC网络MME、SGW、PGW、HSS、 PCRF及无

5、线eNB布点,与现网无对接 引入新号段,供LTE试点用户使用,应该是183 建议试点阶段维护、计费与现网独立 目前浙江独立布网,只有宏站,eNodeB,MME,HSS,PCRF,S-GW,P-GW,S1-U,S6a,Gx,S5,S1-MME,S11,SGi,User plane,Control plane,Internet,UE通过eNB连接到EPC核心网, 信令面通过S1-MME接口与MME相连,进行用户注册、鉴权,在HSS判断用户合法性; MME通过S11接口发送默认承载的消息给SGW SGW通过APN在DNS解析出所承载的PGW SGW通过S5接口把消息发送给PGW P-GW通过Gx接口

6、与PCRFi连接,对用户请求进行授权,策略分配、QOS的保证 用户面通过S1-U接口与SGW相连, PGW通过SGI接口接入运营商网络,UE,12,EPS热点区域部署,热点商用部署阶段目标: 实现核心网2G/TD/LTE融合组网 验证核心网统一计费,统一运维 部署方案: 部署Diameter信令网;引入新号段,用于发展LTE用户 现网SGSN升级为SGSN/MME,GGSN升级为S-GW/P-GW 统一进行网管部署 与计费平台对接,13,EPS规模部署,MME POOL,GPRS,TD,LTE,HSS,PCRF,S-GW/P-GW POOL,BTS,BSC/PCU,NodeB,RNC,eNod

7、eB,S1-U,Gx,Gb,Iu,S1-MME,S12,S11,SGi,S9,User plane,Control plane,Internet,S6a,规模部署阶段目标: 全网G/T/L融合组网 用户数据全面融合 部署方案: SGSN/GGSN全部升级为MME及S-GW/P-GW,多种制式共接入,简化网络结构 2/3G用户逐渐向4G用户迁移; MME及S-GW/P-GW组POOL,提升网络安全并实现设备间的负载均衡,14,LTE引入模式,模式一:小范围引入,孤岛式组网,进行技术试验 此模式适用于当前阶段,主要由于LTE网络设备和终端推出时间较短,技术成熟度低,需要通过试验来验证产品、业务、组

8、网、计费等个环节的成熟度。可选择少量城市进行小范围的现场试验,EPC核心网与LTE无线网自成系统,与现网不互联。组网架构如图:,15,由于支持语音业务的LTE手机终端推出进程慢于数据卡类业务终端,因此该模式只为试验用户提供数据业务,只能在本地LTE实验网内漫游,不提供至2G/3G网络的漫游和切换,LTE引入模式,模式二:全网引入并独立组网,不与现有的2G/3G网络互连,只提供数据业务 此模式适用于LTE及EPC网络设备较成熟的阶段,具备全网部署的条件,并可联网实现LTE用户在网内的漫游,由于LTE手机终端成熟较晚,且VOIP业务的支持程度较弱,因此只为用户提供数据业务,考虑到该阶段LTE网络仍

9、需进行相关实验,验证大范围组网特性,避免对现网改造和影响,也是单独组网,架构如图:,16,模式二要求EPC网络除具备模式一的功能外,还要求不同省SGW间通过S5接口进行通信,全网MME与HSS间需全互联,需确定Diameter IP信令网组网方式。,LTE引入模式,模式三:全网引入,与现有的2G/3G网络混合组网,只提供数据业务 此模式适用于LTE及EPC网络设备已成熟的阶段,具备商用条件,可与现网互联、互操作,实现LTE用户在LTE网及现有2G/3G网中均可使用业务。该模式要求LTE用户使用LTE/2G/3G多模终端,由于手机终端的成熟时间相对网络设备较晚,所以只提供数据业务,组网架构如图:

10、,17,大纲,18,1. EPS概念,2. EPS网络架构,3. EPS网元功能,4. 网元之间的关联关系,5. 其他,EPS网元功能,MME,E-UTRAN,MME是核心网唯一控制平面的设备,主要功能有: 移动性管理 接入控制 会话管理 网元SGW/PGW选择 存储用户信息 业务连续性,E-UTRAN的实体eNode: 无线资源管理无线承载控制、无线许可控制,上行和下行资源动态分配/调度 头压缩及用户面加密 UE附着时的MME选择 根据用户QoS签约信息,进行上行和下行的承载级别的速率调整,对承载级别的准入控制。,移动性管理: 附着/去附着、跟踪区更新、切换和寻呼 接入控制: MME通过鉴权

11、功能实现网络和 用户之间的相互鉴权和密钥协商,确保用户请求的业务在当前网络可用。 会话管理: 对建立会话所必须的承载的管理,默认承载和专用承载。 网元选择:PGW和SGW的选择。 信息存储: MME要保存用户的状态,MM上下文和EPS承载上下文信息。包括,用户标识、跟踪区信息、鉴权信息、安全算法、网元地址、QOS参数。 业务连续性: MME还能支持EPS与2G/3G建的业务互通。,19,EPS网元功能,Serving Gateway,PDN Gateway,SGW位于用户面,对每个接入LTE的UE,一次只能有一个SGW为之服务,功能有: 会话管理: SGW能对承载进行建立、修改和释放,能存储E

12、PS承载上下文 路由选择和数据转发: eNodeB间切换时,SGW做为本地锚定点在路径转发后,像源eNodeB发送结束标记,从新排序功能。 3.QoS控制:支持EPS主要承载的主要QoS参数. 4.计费 5.存储信息,PGW位于用户面,是面向PDN终结与SGi接口网关,功能有: IP地址分配:用户UE的IP地址是由PGW来分配的,静态和动态。 会话管理:支持EPS承载管理功能,建立、修改、释放,能根据APN进行域名解析并寻址到外网。 PCRF选择 路由选择数据转发 QoS控制 计费 策略和计费执行,20,EPS网元功能,PCRF,HSS,Policy and Charging Function

13、 策略计费控制功能,功能有: 策略控制决策。 对用户请求的业务授权、策略分配。 基于流计费控制功能 反馈网络堵塞的情况 获取计费系统信息,反馈话费使用情况等。,Home Subscriber Servers是存储用户签约信息数据库,与2G/3G中的HLR类似功能有: 用户标识、编号和路由信息 用户安全信息,用于鉴权和授权的网络接入控制信息 用户位置信息 HSS用于鉴权、完整性保护和加密的用户安全信息 HSS负责与不同域和子系统的呼叫控制和会话挂你蓝实体进行联系。,21,大纲,22,1. EPS概念,2. EPS网络架构,3. EPS网元功能,4. 网元之间的关联关系,5. 其他,网络主要接口,

14、S1-MME eNB和MME之间的接口,S1-AP/SCTP/IP S1-U eNB和S-GW之间的接口,GTPv1-U. S3 MME和R8 SGSN之间的接口(或者R8 SGSN之间的接口),GTPv2-C. S4 R8 SGSN和S-GW之间的接口,控制面GTPv2-C,用户面GTPv1-U. S5 Serving GW和PDN-GW之间的接口,两网元属于同一PLMN, GTPv2-C. S6a MME和HSS之间的接口,基于Diameter/SCTP/IP.,23,网络主要接口,Gx PCRF和P-GW(PCEF)之间的接口,Diameter/SCTP,TCP/IP S8 S-GW(漫

15、游地)和P-GW(归属地)之间的接口,类似于Gp接口. S9 归属地PCRF和漫游地PCRF之间的接口. S10 MME间接口,GTPv2-C S11 MME和S-GW之间的接口,GTPv2-C,24,S1接口,S1接口分为用户面和控制面,控制面协议为S1-MME,用户面协议为S1-U,如下图:,25,eNodeB,MME,S-GW,S1-U,S1-MME,User plane,Control plane,eNodeB,S-GW,MME,一个eNodeB可以连接多个MME和SGW; S1用户面S1-U协议栈为GTP-U/UDP/IP,主要传输eNodeB和SGW之间的用户数据; S1控制面S1

16、-MME协议栈为S1-AP/SCTP/IP支持eNodeB和MME之间一系列的信令功能; S1-AP信令过程有CLASS1和CLASS2俩类 CLASS1:有应答,成功或失败的应答 CLASS2:无应答,X2接口,X2接口是eNodeB间的协议,如下图:,26,eNodeB,X2-U,eNodeB,X2用户面接口: X2-U接口用于在eNodeB之间传输用户数据,这个接口只在UE从一个eNodeB移动到另一个eNodeB时使用,实现数据转发,X2-U用户面使用GTP-U协议。,X2-C,User plane,Control plane,X2控制面接口: X2-C接口支持eNodeB之间信令,与

17、用户移动有关,目的是在eNodeB建传递用户上下文信息。 X2-C接口支持负载指示,向相邻的eNodeB发送负载状态指示信令,支持负载平衡管理或是最优切换门限和切换判决。,GTP协议,概念: GTP-GPRS Tunnelling Protocol GPRS隧道协议,功能就是提供网络节点之间的隧道的建立。 分类: GTP-C:GTP控制面,主要用于核心网承载的建立维护以及核心网节点之间的其他信息交互。 GTP-U:GTP用户面,用来为每个承载在核心网节点之间的传输用户数据。 协议版本不同: GTP的控制面GTP-C使用GTPv2。 GPT的用户面GTP-U使用GTPv1。,27,OFDMA,2

18、8,OFDMA OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)即正交频分复用技术,实际上OFDM是MCM Multi-CarrierModulation,多载波调制的一种。其主要思想是:将信道分成若干正交子信道,将高速数据信号转换成并行的低速子数据流,调制到在每个子信道上进行传输。正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开,这样可以减少子信道之间的相互干扰 ICI 。每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽,因此每个子信道上的可以看成平坦性衰落,从而可以消除符号间干扰。而且由于每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的一小部分,信道均衡变得相对

19、容易。,优点: 频谱分配方式灵活,能适应1.4MHz-20MHz的带宽配置,不需要保护带,频谱利用率高。 合理配置循环前缀CP,能有效克服无线环境中多径干扰引起的ISI,保证小区内用户的相互正交,改善小区边缘覆盖。 支持频率维护的链路自适应和调度,对抗信道的频率选择性衰落,获得多用户分集增益,提高系统性能。 子载波带宽在15KHzd 数量级,每个子载波经历的是频谱的平坦衰落,使接收机在均衡容易实现。 与MIMO技术相结合,利用MIMO在空间中产生独立的并行信道同时传输多路数数据流,又克服MIMO不抗频率选择性深衰落的弱点。 缺点: 对时域和频域的同步要求高,子载波间隔小,系统对频率偏移敏感,收发二端晶振的不一致也会引起ICI,频偏估计不精确会导致信号检测性能下降。 移动场景中多普勒

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