TD-LTE基本原理与关键技术培训教材.pdf
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1、一级目录标题)白色号运营商二级目录标题)黑色号LTELTE基本原理培训教材基本原理培训教材LTELTE基本原理基本原理与关键技术与关键技术通过本文档的学习,您可以掌握以下技能:通过本文档的学习,您可以掌握以下技能:了解移动通信的发展过程以及了解移动通信的发展过程以及LTELTE的位臵和网络结构的位臵和网络结构了解了解E E-UTRANUTRAN的协议结构和基本原理的协议结构和基本原理了解了解LTELTE应用的相关关键技术应用的相关关键技术LTELTE系统原理系统性认识系统原理系统性认识2一级目录标题)白色号运营商二级目录标题)黑色号第一部分第一部分 LTE前世今生前世今生第二部分第二部分 LT
2、E基础基础原理原理第三部分第三部分 LTE关键关键技术技术第一部分第一部分LTE前世今生前世今生第一章第一章 LTE前世篇前世篇第一节第一节 移动通信的发展移动通信的发展第二节第二节 为什么为什么LTELTE第三节第三节 演进之路演进之路第二章第二章 LTE今生篇今生篇第一节第一节 什么是什么是LTELTE第二节第二节 LTELTE网络结构网络结构4移动通信的发展移动通信的发展移动通信发展的最终目标是实现任何人(移动通信发展的最终目标是实现任何人(whoeverwhoever)可以在任何)可以在任何时候(时候(wheneverwhenever)、任何地方()、任何地方(whereverwher
3、ever)与其它任何人()与其它任何人(whomeverwhomever)以任何方式()以任何方式(whateverwhatever)进行通信。)进行通信。AMPSTACSNMT其它模拟技术GSMCDMA IS95TDMAIS-136PDC需求驱动数字技术语音业务UMTSWCDMACDMA2000需求驱动宽带业务TD-SCDMA第一代 80年代模拟第二代 90年代数字第三代IMT-20005移动通信的发展移动通信的发展第三代移动通信简介第三代移动通信简介在在19851985年,国际电信联盟(年,国际电信联盟(ITUITU)提出了第三代移动通信系统的概)提出了第三代移动通信系统的概念,当时被称为
4、未来公共陆地移动通信系统(念,当时被称为未来公共陆地移动通信系统(FPLMTSFPLMTS)。后来考虑)。后来考虑该系统预计在该系统预计在20002000年左右开始商用,且工作于年左右开始商用,且工作于2000 MHz2000 MHz的频段,故的频段,故19961996年年ITUITU采纳日本等国的建议,将采纳日本等国的建议,将FPLMTSFPLMTS更名为国际移动通信系更名为国际移动通信系统统IMTIMT-20002000。国际上目前最具代表性的第三代移动通信技术标准有三种,它们分国际上目前最具代表性的第三代移动通信技术标准有三种,它们分别是:别是:CDMA2000CDMA2000、WCDM
5、AWCDMA、TDTD-SCDMASCDMA。CDMACDMA技术是技术是3G3G的主流技术,的主流技术,其中,其中,CDMA2000CDMA2000和和WCDMAWCDMA属于属于FDDFDD方式;方式;TDTD-SCDMASCDMA属于属于TDDTDD方式,其方式,其上、下行工作于同一频率。上、下行工作于同一频率。WiMAXWiMAX(IEEE 802.16dIEEE 802.16d-IEEE 802.16e IEEE 802.16e)6移动通信的发展移动通信的发展移动数据业务将主导未来移动数据业务将主导未来Vodafone移动数据业务收入增长移动数据业务收入增长VodafoneVodaf
6、one于于20042004年开始在欧洲提供年开始在欧洲提供3G3G数据业务数据业务2004200420082008年数据业务高速增长年数据业务高速增长数据业务弥补语音数据业务弥补语音ARPUARPU值下滑,成为拉值下滑,成为拉动整体业绩增长的引擎动整体业绩增长的引擎Verizon Verizon 率先推出美国全国性的无线宽带网络,率先推出美国全国性的无线宽带网络,并持续升级并持续升级移动数据收入占移动总收入的比重快速提升移动数据收入占移动总收入的比重快速提升凭借数据业务的提升,凭借数据业务的提升,20082008年年3 3季度季度VerizonVerizon移动通信总收入首次超越移动通信总收入
7、首次超越AT&TAT&TVerizon移动数据收入占移动总收入比重移动数据收入占移动总收入比重移动数据业务是未来拉动业绩增长的强劲引擎移动数据业务是未来拉动业绩增长的强劲引擎7移动通信的发展移动通信的发展固网推动移动网络宽带化固网推动移动网络宽带化0.11101001000Cable modemISDNADSLADSL2+FTTHVDSLGPRSEDGE3GHSPAHSPA+LTELTE+TodayFuture Past 固网固网移动网络移动网络移动网络带宽紧随固网移动网络带宽紧随固网固网推动移动网络宽带化固网推动移动网络宽带化Throughput(Mbps)8第一部分第一部分LTE前世今生前
8、世今生第一章第一章 LTE前世篇前世篇第一节第一节 移动通信的发展移动通信的发展第二节第二节 为什么为什么LTELTE第三节第三节 演进之路演进之路第二章第二章 LTE今生篇今生篇第一节第一节 什么是什么是LTELTE第二节第二节 LTELTE网络结构网络结构9为什么要为什么要LTELTE LTE:Long Term Evolution 为什么为什么LTE?基于基于CDMACDMA技术的技术的3G3G标准在通过标准在通过HSDPAHSDPA以及以及Enhanced Uplink Enhanced Uplink 等技术等技术增强之后增强之后,可以保证非来几年内的竞争力。但是,需要考虑如何保可以保
9、证非来几年内的竞争力。但是,需要考虑如何保证在更长时间内的竞争力证在更长时间内的竞争力应对来自于应对来自于WiMAXWiMAX的市场压力的市场压力为应对为应对ITUITU的的4G4G标准征集做准备标准征集做准备10为什么为什么LTELTELTE LTE 使移动业务更丰富使移动业务更丰富移动宽带改变未来生活移动宽带改变未来生活 移动Email 网络会议 高清视频会议 视频点播 在线游戏 高清视频流 手机购物 手机银行 手机证券 视频共享 视频博客 视频聊天 信息服务LTE通过大容量、快速响应、高速率和更好的通过大容量、快速响应、高速率和更好的QoS提升用户体验提升用户体验11第一部分第一部分LT
10、E前世今生前世今生第一章第一章 LTE前世篇前世篇第一节第一节 移动通信的发展移动通信的发展第二节第二节 为什么为什么LTELTE第三节第三节 演进之路演进之路第二章第二章 LTE今生篇今生篇第一节第一节 什么是什么是LTELTE第二节第二节 LTELTE网络结构网络结构12演进之路演进之路无线技术演进路径无线技术演进路径LTE成为移动通信技术演进的主流方向多种技术体制将长期并存,并最终演进到单一网络2G2.5G2.75G3G3.5G3.75G3.9GGPRSEDGEeEDGEHSDPAR5HSUPAR6MBMS4GMBMSCDMA 2000 1X EV-DO802.16 e802.16 mH
11、SDPAHSPA+R7FDD/TDD4GGSMTD-SCDMAWCDMAR99802.16 dCDMAIS95CDMA2000 1xLTEEV-DORev.AEV-DORev.BHSUPA13演进之路演进之路上下行速率演进上下行速率演进14演进之路演进之路协议进展协议进展 3GPP于于2004年年12月开始月开始LTE相关的标准工作,相关的标准工作,LTE是关于是关于UTRAN和和UTRA改进的项目。改进的项目。3GPP标准制定分为提出需求、制定结构、详细实标准制定分为提出需求、制定结构、详细实现、测试验证四个阶段。现、测试验证四个阶段。3GPP以工作组的方式工作,与以工作组的方式工作,与LT
12、E直接相关的是直接相关的是RAN1/2/3/4/5工作组。工作组。2008年年9月月R8 LTE RAN1冻结,冻结,2008年年12月月R8 LTE RAN2、RAN3、RAN4功能冻结,功能冻结,2009年年3月月R8 LTE标准完成。标准完成。3GPP R9 主要完善了主要完善了LTE家庭基站、管理和安全方面的性能,以及家庭基站、管理和安全方面的性能,以及LTE微微基站和自组织微微基站和自组织管理功能。管理功能。LTE标准发展的目前状况如下图所示。标准发展的目前状况如下图所示。15演进之路演进之路TDDTDD频谱频谱频段指示频段指示上行上行下行下行双工模式双工模式331900 MHz 1
13、920 MHz1900 MHz 1920 MHzTDD342010 MHz 2025 MHz 2010 MHz 2025 MHzTDD351850 MHz 1910 MHz1850 MHz 1910 MHzTDD361930 MHz 1990 MHz1930 MHz 1990 MHzTDD371910 MHz 1930 MHz1910 MHz 1930 MHzTDD382570 MHz 2620 MHz2570 MHz 2620 MHzTDD391880 MHz 1920 MHz1880 MHz 1920 MHzTDD402300 MHz 2400 MHz2300 MHz 2400 MHzTD
14、D16演进之路演进之路LTELTE产业链一览产业链一览17第一部分第一部分LTE前世今生前世今生第一章第一章 LTE前世篇前世篇第一节第一节 移动通信的发展移动通信的发展第二节第二节 为什么为什么LTELTE第三节第三节 演进之路演进之路第二章第二章 LTE今生篇今生篇第一节第一节 什么是什么是LTELTE第二节第二节 LTELTE网络结构网络结构18LTELTE:3GPP Long Term Evolution3GPP Long Term EvolutionLTELTE采用优化的采用优化的UTRANUTRAN结构结构LTELTE工程目的是确保工程目的是确保3GPP3GPP在未来的持续竞争力在
15、未来的持续竞争力什么是什么是LTELTE分久必合!分久必合!19什么是什么是LTELTE分分FDDFDD和和TDDTDD两种模式两种模式采用采用OFDMOFDM和和MIMOMIMO技术技术,用户峰值速率:用户峰值速率:DL 100MbpsDL 100Mbps,UL 50MbpsUL 50Mbps扁平、全扁平、全IPIP网络架构减少系统时延网络架构减少系统时延CPCP:驻留:驻留激活小于激活小于100ms100ms,休眠,休眠激活小于激活小于50ms50msUPUP:最小可达到:最小可达到5ms5ms控制面处理能力:单小区控制面处理能力:单小区5M5M带宽内不带宽内不少于少于200200用户用户
16、频谱利用率:频谱利用率:1.4MHz1.4MHz、3MHz3MHz、5MHz5MHz、10MHz10MHz、15MHz15MHz、20MHz20MHz频谱利用率相对于频谱利用率相对于3G3G提高提高2 2-3 3倍倍20什么是什么是LTELTE LTELTE关键技术演进关键技术演进21第一部分第一部分LTE前世今生前世今生第一章第一章 LTE前世篇前世篇第一节第一节 移动通信的发展移动通信的发展第二节第二节 为什么为什么LTELTE第三节第三节 演进之路演进之路第二章第二章 LTE今生篇今生篇第一节第一节 什么是什么是LTELTE第二节第二节 LTELTE网络结构网络结构22LTE系统网元名称
17、系统网元名称LTELong Term EvolutionEUTRANEvolved Universal Terrestrial Radio Access NetworkeNodeBEvolved NodeBEPCEvolved Packet CoreEPSEvolved Packet System SAESystem Architecture EvolutionMMEMobile Management EntityS-GWServing GateWayP-GW:PDN GatewaySAE-GW:S-GW and P-GWPDNPublic Data Network HSSHome Subsc
18、riber ServerPCRFPolicy and Charging Rules FunctionLTELTE网络结构网络结构网络结构扁平化网络结构扁平化与传统网络互通与传统网络互通E E-UTRANUTRAN只有一种节点网元只有一种节点网元E E-Node BNode B全全IPIP媒体面控制面分离媒体面控制面分离RNC+NodeBRNC+NodeB=eNodeBeNodeB网络扁平化使得系统延时减少,从而网络扁平化使得系统延时减少,从而改善用户体验,可开展更多业务改善用户体验,可开展更多业务网元数目减少,使得网络部署更为简网元数目减少,使得网络部署更为简单,网络的维护更加容易单,网络的维
19、护更加容易取消了取消了RNCRNC的集中控制,避免单点故的集中控制,避免单点故障,有利于提高网络稳定性障,有利于提高网络稳定性2425LTELTE网络结构网络结构各网元功能各网元功能E-Node BMMEServing GWPDN GW具有现具有现3GPP Node B3GPP Node B全部和全部和RNCRNC大部分功大部分功能,包括:能,包括:物理层功能物理层功能MACMAC、RLCRLC、PDCPPDCP功功能能RRCRRC功能功能资源调度和无线资资源调度和无线资源管理源管理无线接入控制无线接入控制移动性管理移动性管理NASNAS信令以及安全信令以及安全性功能性功能3GPP3GPP接入
20、网络移接入网络移动性导致的动性导致的CNCN节点节点间信令间信令空闲模式下空闲模式下UEUE跟跟踪和可达性踪和可达性漫游漫游鉴权鉴权承载管理功能承载管理功能(包括专用承载的(包括专用承载的建立)建立)支持支持UEUE的移动性切的移动性切换用户面数据的功能换用户面数据的功能E E-UTRANUTRAN空闲模式空闲模式下行分组数据缓存和下行分组数据缓存和寻呼支持寻呼支持数据包路由和转发数据包路由和转发上下行传输层数据上下行传输层数据包标记包标记基于用户的包过滤基于用户的包过滤合法监听合法监听IPIP地址分配地址分配上下行传输层数据上下行传输层数据包标记包标记DHCPv4DHCPv4和和DHCPv6
21、DHCPv6(clientclient、relayrelay、serverserver)eNodeB基本功能基本功能26eNodeBeNodeB负责负责LTELTE无线接入,具有无线接入,具有3GPP 3G3GPP 3G网网络中络中Node BNode B全部和全部和RNCRNC大部分功能,包括:大部分功能,包括:物理层功能物理层功能MACMAC、RLCRLC、PDCPPDCP功能功能RRCRRC功能功能资源调度资源调度无线资源管理无线资源管理无线接入控制无线接入控制移动性管理移动性管理interneteNBRB ControlConnection Mobility Cont.eNB Meas
22、urementConfiguration&ProvisionDynamic Resource Allocation(Scheduler)PDCPPHYMMESAE GatewayS1MACInter Cell RRMRadio Admission ControlRLCE-UTRANEPCRRCMobility AnchoringSAE Bearer ControlIdle State Mobility HandlingNAS SecurityMME基本功能基本功能27MMEMME负责控制面信令管理负责控制面信令管理,具有,具有3GPP 2G3GPP 2G 3G3G网络中网络中SGSNSGSN的
23、控制的控制面功能,包括:面功能,包括:NASNAS信令处理信令处理NASNAS信令的安全保护信令的安全保护3GPP3GPP内不同节点之间的移动性管理内不同节点之间的移动性管理空闲移动终端的跟踪和可达空闲移动终端的跟踪和可达TA ListTA List管理管理PDN GWPDN GW和和Serving GWServing GW选择选择MMEMME和和SGWSGW的选择的选择漫游控制漫游控制安全认证安全认证承载管理承载管理合法监听合法监听28Serving GW基本功能基本功能Serving GWServing GW 负责用户面报文转发负责用户面报文转发,具有,具有3GPP 2G3GPP 2G 3
24、G3G网网络中络中SGSNSGSN的用户面功能,包括:的用户面功能,包括:eNodeBeNodeB之间的切换的本地锚点之间的切换的本地锚点3GPP3GPP内不同接入技术之间的移动性锚点内不同接入技术之间的移动性锚点E E-UTRANUTRAN空闲模式下数据缓存以及触发网络侧空闲模式下数据缓存以及触发网络侧Service RequestService Request流程流程合法监听合法监听数据包路由和转发数据包路由和转发上下行传输层数据包标记上下行传输层数据包标记基于用户和基于用户和QCIQCI力度的统计(用于运营商间计费)力度的统计(用于运营商间计费)基于用户、基于用户、PDNPDN和和QCI
25、QCI力度的上行和下行的计费力度的上行和下行的计费基于用户和基于用户和QCIQCI力度的统计(用于运营商间计费)力度的统计(用于运营商间计费)基于用户、基于用户、PDNPDN和和QCIQCI力度的上行和下行的计费力度的上行和下行的计费29PDN GW基本功能基本功能PDN GWPDN GW 负责用户面处理负责用户面处理,具有,具有3GPP 2G3GPP 2G 3G3G网络中网络中GGSNGGSN的控制的控制面功能,包括:面功能,包括:基于用户的包过滤基于用户的包过滤合法监听合法监听IPIP地址分配地址分配上下行传输层数据包标记上下行传输层数据包标记上行和下行的承载绑定上行和下行的承载绑定上行承
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