LTE基本原理和系统架构
LTE常见知识点汇总
LTE常见知识点汇总LTE（Long Term Evolution）是一种无线通信技术，用于4G移动通信网络。
以下是一些关于LTE的常见知识点：1.LTE的基本原理：LTE使用OFDMA（正交频分复用）和MIMO（多输入多输出）技术，提供高速数据传输和更好的信号质量。
OFDMA将频谱划分为多个子载波，每个子载波可以为多个用户提供独立的传输通道。
MIMO利用多个天线发送和接收多个数据流，提高传输速度和信号可靠性。
2. LTE的网络架构：LTE网络由基站（eNodeB），核心网和终端设备（UE）组成。
基站负责无线信号的传输和接收，核心网处理用户数据和控制信息的传输，终端设备是用户使用的移动设备。
3.LTE的带宽：LTE系统使用不同的频段和带宽，包括1.4MHz、3MHz、5MHz、10MHz、15MHz、20MHz等。
较大的带宽可提供更高的数据传输速度和容量。
4. LTE的速度和性能：LTE网络可以提供高速的数据传输速度，通常在几十兆比特每秒（Mbps）到几百兆比特每秒（Gbps）之间。
LTE-A（LTE-Advanced）还可以提供更高的速度，达到几千兆比特每秒。
5.LTE的传输方式：LTE使用分时传输和分频传输的混合方式。
下行链路使用OFDMA进行频分复用，上行链路使用SC-FDMA（单载波频分多址）进行频分复用。
6.LTE的频段：LTE系统在不同的频段中运行，包括700MHz、800MHz、1800MHz、2600MHz等。
较低频段的信号可以更好地穿透建筑物，较高频段的信号具有更高的容量。
7.LTE的切换：LTE支持平滑的切换，包括小区间切换（频域、时域和小区间的切换）和宏小区—微小区切换等。
切换可以提供更好的网络覆盖和容量管理。
8.LTE的QoS（服务质量）：LTE支持多种QoS级别，以满足不同应用的需求。
QoS包括延迟、带宽、可靠性和优先级等。
9.LTE的安全性：LTE使用多种安全机制来保护用户的数据和通信隐私。
LTE介绍与网络架构
LTE介绍与网络架构LTE（Long-Term Evolution），即长期演进技术，是第四代移动通信标准。
它是3GPP（Third Generation Partnership Project）组织制定的全球统一标准，旨在提供更高的数据传输速率、更低的延迟和更高的系统容量，以满足不断增长的移动通信需求。
LTE网络架构主要由以下几个部分组成：用户终端（UE）、基站子系统（eNB）、核心网络（Core Network）和运营商网络。
首先是用户终端，即智能手机、平板电脑或其他支持LTE技术的设备。
用户终端与LTE网络进行通信，发送和接收数据。
其次是基站子系统（eNB），它由一台或多台基站控制器和一组基站天线组成。
基站子系统用于与用户终端进行通信，传输数据和控制信号。
核心网络是网络的核心部分，它提供网络管理和控制功能。
核心网络包括多个网络元素，如移动交换中心（MSC）和数据网关（SGW）。
移动交换中心负责处理语音通信，数据网关则负责处理数据传输。
运营商网络是LTE网络的运营者，它由多个基站子系统和核心网络组成。
运营商网络提供网络覆盖和服务，并负责管理用户终端的接入和连接。
LTE网络架构中的一个重要概念是分组交换。
与之前的电路交换网络不同，LTE网络采用了分组交换技术，将数据分成小的数据包进行传输。
这种架构有助于提高数据传输速率和系统容量，并降低网络延迟。
在LTE网络中，数据传输的基本单位是无线帧（Radio Frame）。
每个无线帧由多个子帧（Subframe）组成，每个子帧由多个时隙（TimeSlot）组成。
时隙是最小的单位，用于传输数据和控制信号。
在每个时隙中，数据和控制信号可以同时传输，从而实现高效的通信。
此外，LTE网络采用了多天线技术，即MIMO（Multiple-Input-Multiple-Output）。
MIMO技术使用多个天线进行数据传输和接收，可以提高系统容量和数据传输速率，并改善网络覆盖范围。
LTE原理及系统架构
LTE概述
LTE简介和标准进展
• 3GPP在Stage1和Stage2阶段的工作和技术报告汇总图如上所示。 • 现阶段已经进行的Stage3在3GPP的36系列协议中描述，36.300
是E-UTRAN的总体介绍。其他Stage3的标准正在制定中，可参见 36系列的所有协议。
TO_BT08_C1_1 LTE基本原 理
课程内容
•LTE概述 •LTE系统 •LTE主要技术特征 •无线资源管理 •移动性过程 •物理层过程 •LTE关键技术 •中兴通讯LTE系统
背景介绍
LTE概述
2G
2.5G 2.75G 3G
3.5G
3.75G
3.9G
• 无线通讯从2G、3G到
GSM
GPRS
Transport Channels
HARQ
下行链路
BCCH PCCH
层2结构和功能
PDCP
ROHC Securtiy
ROHC Security
Radio Bearers
RLC MAC
Segm. ARQ
...
Segm. ARQ
Scheduling / Priority Handling
Logical Channels
LTE网络结构
LTE系统
GERAN
SGSN
UTRAN
HSS
S3
S6a
S1-MME
MME
S10 LTE-Uu ”
UE
E-UTRAN
S1-U
S4 S11
S5
Serving Gateway
LTE网规网优基础知识问答
LTE网规网优基础知识问答目录一、LTE概述与基本原理 (2)1. LTE基本概念及发展历程 (3)2. LTE网络架构与主要组件 (4)3. LTE关键技术及特点 (5)二、网规基础知识 (7)1. 网规概述及重要性 (8)2. 网络规划目标与原则 (10)3. 网络规划流程 (10)4. 基站选址与布局规划 (11)5. 频率规划与干扰协调 (12)三、网优基础知识 (14)1. 网络优化概述及目的 (15)2. 网络优化流程与方法 (16)3. 无线网络性能评估指标 (18)4. 容量优化与负载均衡技术 (19)5. 覆盖优化与信号增强措施 (20)四、LTE系统性能参数与配置优化 (22)1. 系统性能参数介绍 (24)2. 性能参数配置与优化策略 (25)3. 小区间干扰协调与优化方法 (27)4. 基站设备配置与优化建议 (28)五、LTE网络故障排查与处理 (30)1. 网络故障分类与识别方法 (31)2. 常见故障原因分析及处理措施 (32)3. 故障处理流程与案例分析 (32)4. 网络维护与管理技巧分享 (34)六、案例分析与实践经验分享 (35)1. 成功案例介绍与分析角度 (36)2. 实践中的经验教训总结 (38)3. 案例中的优化策略与实施效果评估 (39)七、LTE发展趋势与展望 (40)1. LTE技术发展趋势分析 (42)2. 新技术在LTE网络中的应用前景探讨 (43)一、LTE概述与基本原理LTE（Long Term Evolution，长期演进）是一种标准的无线宽带通信，主要用于移动设备和数据终端，其设计目标是提供一种高速、低延迟、高连接性的无线通信服务。
LTE的发展是为了满足移动通信市场的需求，特别是在3GPP的长期演进计划中，旨在解决3G网络中的瓶颈问题，提高无线通信的速度和质量。
LTE的关键技术包括正交频分复用（OFDM）、多输入多输出（MIMO）、密集波分复用（Dense WDM）、链路自适应技术等。
TDD_LTE基本原理和系统架构
TDD_LTE基本原理和系统架构TDD-LTE（Time Division Duplexing Long Term Evolution）是一种基于时分双工的长期演进技术，是第四代移动通信技术（4G）中的一种。
它具有较高的传输速率、低的延迟和更好的频谱效率，可以满足日益增长的移动宽带数据业务需求。
华为是全球领先的通信技术公司，在TDD-LTE 领域取得了重要的突破和成就。
TDD-LTE的基本原理是利用时分双工技术，在同一频段内实现上下行数据的传输。
与FDD-LTE（Frequency Division Duplexing Long Term Evolution）采用不同的频段分离上下行信号的方式相比，TDD-LTE通过时间上的划分来分离上下行信号。
具体来说，TDD-LTE系统将每个时隙分为上行和下行两个部分，时段的分配由基站动态控制。
TDD-LTE的系统架构主要包括无线接入网（RAN）和核心网（CN）两个部分。
无线接入网负责移动终端和基站之间的通信，而核心网负责数据的传输和处理。
在无线接入网中，TDD-LTE采用的空中接口技术是OFDMA （正交频分多址）和SC-FDMA（单载波频分多址）。
这两种调度方式可以实现多用户之间的资源共享，提高频谱利用率。
在TDD-LTE的系统架构中，基站起到了至关重要的作用。
基站采用了多小区的设计，每个小区都有独立的载波和同步信号，可以同时为多个用户提供服务。
同时，基站还负责对无线资源进行调度和管理，根据用户需求进行动态分配，以保证信道质量和系统吞吐量的最优化。
此外，基站还可以与其他基站进行协同工作，实现无缝切换和软切换，提高系统的可靠性和容量。
在核心网方面，TDD-LTE采用了IP（Internet Protocol）结构，将数据传输的过程分为网络接入和网络核心两个阶段。
在网络接入阶段，用户通过无线接入网连接到核心网，然后进入网络核心阶段进行数据传输。
核心网采用了分布式的架构，由多个网元组成，包括移动接入网元、移动核心网元和服务器网元等。
LTE基础原理及关键技术
LTE的网络架构
• LTE的主要网元
– – LTE的接入网E-UTRAN由e-NodeB组成。 LTE的核心网EPC由MME，S-GW和P-GW组成。
•
LTE的网络接口
–
–
e-NodeB间通过X2接口相互连接，支持数据和信令的直接传输。
S1接口连接e-NodeB与核心网EPC。其中，S1-MME是e-NodeB连接MME的控制面接口，S1U是e-NodeB连接S-GW 的用户面接口与传统3G网络比较，LTE的网络结更加简单扁平，降低 组网成本，增加组网灵活性，并能大大减少用户数据和控制信令的时延。
载波带宽 [MHz]
RE数目 (每个OFDM符号) RB数目 （每个slot）
1.4
72 6
3
180 15
5
300 25
10
600 50
15
900 75
20
1200 100
自适应调制和编码（AMC）
信道质量的信息反馈，即Channel Quality Indicator （CQI） UE测量信道质量，并报告（每1ms或 者是更长的周期）给eNodeB eNodeB基于CQI来选择调制方式，数 据块的大小和数据速率
的低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输。 • 2)MIMO:不相关的各个天线上分别发送多个数据流，利用多径衰落， 在不增加带宽和天线发送功率的情况下，提高信道及频谱利用率，下 行数据的传输质量。 • 3) 高阶调制：16QAM、64QAM • 4) HARQ:下行：异步自适应HARQ • 5) AMC：TD-LTE支持根据上下行信道互易性进行AMC调整
Subframe #4
Subframe #5
Subframe #7
(完整版)LTE网络架构
LTE的网络架构2014-01-13 10:45:27| 分类：LTE|举报|字号订阅1、系统架构：LTE采用扁平化、IP化的网络架构，E-UTRAN用E-NodeB替代原有的RNC-NodeB结构，各网络节点之间的接口使用IP传输，通过IMS承载综合业务，原UTRAN的CS域业务均可由LTE网络的PS域承载。
E-UTRAN，由eNB构成；EPC (Evolved Packet Core)，由MME（Mobility Management Entity），S-GW（Serving Gateway）以及P-GW（PDN Gateway）构成。
E-UTRAN主要的开放接口包括：S1接口：连接E-UTRAN与CN；X2接口：实现E-NodeB之间的互联；LTE-Uu接口：E-UTRAN的无线接口；2、系统网元：网元功能：2.1 eNB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；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2.2 MMENAS信令，NAS信令安全；认证；漫游跟踪区列表管理；3GPP接入网络之间核心网节点之间移动性信令；空闲模式UE的可达性；选择PDN GW 和Serving GW；MME改变时的MME选择功能；2G、3G切换时选择SGSN；承载管理功能（包括专用承载的建立）；2.3 S-GWeNodeB之间切换时本地移动性锚点和3GPP之间移动性锚点；在网络触发建立初始承载过程中，缓存下行数据包；数据包的路由[SGW可以连接多个PDN]和转发；切换过程中，进行数据的前转；上下行传输层数据包的分类标示；在漫游时，实现基于UE，PDN和QCI粒度的上下行计费；合法性监听；2.4 P-GW基于单个用户的数据包过滤；UE IP地址分配；上下行传输层数据包的分类标示；上下行服务级的计费（基于SDF，或者基于本地策略）；上下行服务级的门控；上下行服务级增强，对每个SDF进行策略和整形；基于AMBR的下行速率整形基于MBR的下行速率整上下行承载的绑定；合法性监听；3、系统接口：3.1 S1接口S1用户平面接口位于E-NodeB和S-GW之间，用户平面协议伐如下图所示，传输网络层建立在IP传输之上，UDP/IP之上的GTP-U用来携带用户平面的PDU。
LTE原理及系统架构
3
性能提升
LTE不仅提供更快的传输速度，还提升了系统的容量和覆盖范围。
LTE系统的优势和应用场景
高速数据传输
LTE提供了更快的数据传输速度，支持高清视频 流和大型文件下载。
广泛应用
LTE广泛应用于移动通信、物联网、智能交通等 领域，为各行各业提供强大的通信能力。
低延迟
LTE的低延迟使得实时通信和互动应用更加流畅 和可靠。
LTE原理及系统架构
欢迎来到LTE原理及系统架构的介绍！在这个演讲中，我们将探索LTE的基本 原理、系统优势、发展历程以及未来趋势。让我们一起开始这场旅程吧！
LTE的发展历程
1
1 G到4G
长期演进的历程，4G是目前流行的通信标准之一。
2
LTE技术的引入
LTE技术的出现引领了移动通信系统的又一次革命。
LTE系统中的空口协议栈
LTE空口协议栈包含物理层、MAC层、RLC层、PDCP层和RRC层。各层相互配 合，实现了高效的无线通信。
LTE的下行链路和上行链路
1
下行链路
在下行链路上，无线基站向移动设备发送数据。
2
上行链路
在上行链路上，移动设备将数据发送给无了下行链路和上行链路的高效利用。
LTE无线资源调度原理
无线资源调度是一种自适应的机制，用于根据网络负载和用户需求分配无线 资源。调度算法能够提高系统的容量和性能。
大容量支持
LTE系统具备较大的网络容量和连接密度，能够 同时支持大量用户接入。
3 G与LTE之间比较
LTE相比3G技术在速度、容量、覆盖范围和用户体验上有显著提升。LTE系统 支持更高的峰值数据速率和更快的响应时间，同时降低网络拥塞风险。
LTE的网络类型和架构
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24
RRC功能
• • • • • • • • • • • • • • • 广播由非接入层（核心网）提供的信息 广播与接入层相关的信息 建立、维持及释放UE和UTRAN之间的一个RRC连接 建立、重配置及释放无线承载 分配、重配置及释放用于RRC连接的无线资源 RRC连接移动功能 控制所需的QoS UE测量的报告和对报告的控制 外环功率控制 加密控制 慢速动态信道分配 寻呼 初始小区选择和重选 上行链路DCH上无线资源的仲裁 RRC消息完整性保护
One radio frame =10 ms
One half frame =5 ms
1 ms #0 #2 #3 #4 #5 #7 #8 #9
DwPTS GP UpPTS
DwPTS GP UpPTS
31
目
录
LTE网络概述
LTE网络基本架构 LTE关键技术 LTE业务流程
LTE现状
32
LTE网络关键技术
12
目
录
LTE网络概述
LTE网络基本架构 LTE关键技术 LTE业务流程
LTE现状
13
LTE网络基本架构
与3G网络相比，LTE的网络结构更为 简化，其主要特点为： 业务平面与控制平面完全分离化 核心网趋同化,交换功能路由化 网络扁平化,全IP化 不在需要RNC,大部分功能转移到 基站实现 以数据业务为主
8
LTE的引入
为了能和可以支持20MHz的WiMAX技术抗衡，LTE带宽也 必须从5MHz扩展到20MHz，为此3GPP不得不放弃长期采用 的CDMA技术（CDMA技术在5MHz以上大带宽时复杂度过高 ），而采用了新的核心复用技术，即OFDM，这和WiMAX采 用了相同的方式。此外还有一个原因就是，高通在CDMA上 收取的专利费过高。同时为了在RAN侧降低用户面的时延， LTE取消了一个重要的网元——无线网络控制器RNC。此外， 在整体系统架构方面，核心网侧也在同步演进，推出了崭新 的演进型分组系统（EPS，Evolved Packet System）。这称之 为系统框架演进（SAE，System Architecture Evolution）。无 线网和核心网都有这样大的动作，这使得LTE不可避免地丧失 了大部分与3G系统的后向兼容性。
LTE网络基本架构
LTE相关的节点接口 • S1-MME E-UTRAN和MME之间的控制面协议参考点 • S1-U E-UTRAN和发Serving-GW之间的接口 每个承载的用户面隧道和eNodeB间路径切换（切换过程中） • X2 eNodeB之间的接口，类似于现有3GPP的Iur接口 • LTE-Uu 无线接口，类似于现有3GPP的Uu接口
网 络 层
18
LTE网络基本架构—协议架构
LTE总体的协议结构
19
UE–eNodeB的空口协议栈
20
L2 --- PDCP层
用户面和控制面数据传送 头压缩功能(仅数据面) 加密 完整性保护(仅控制面) 切换时的处理
21
L2 --- RLC层
无线链路控制协议RLC层位于MAC层之上 ，为用户和控制数据提供分段和重传业务。 每个RLC实体由RRC配置，并且根据业务类型 有三种模式：透明模式（TM）、非确认模式 （UM）、确认模式（AM）。在控制平面， RLC向上层提供的业务为无线信令承载（SRB ）；在用户平面，当PDCP和BMC协议没有被 该业务使用时，RLC向上层提供无线承载（RB ）；否则RB业务由PDCP或BMC承载。
LTE的引入—被称为3.9G
最初LTE/SAE(System Architecture Evolution系统 架构演进)是3GPP体系为应对Wimax（全球微波互联 接入，可以理解为Wi-Fi的广覆盖版）压力，保证 3GPP体系的竞争力而推出 随着WIMAX的衰落、高通停止UMB，LTE成为下一代无 线网的第一选择 TD-SCDMA HSPA (HSPA+) LTE WCDMA HSPA HSPA+ LTE CDMA 1xRTT DORA (DORB) LTE
无线通讯系统的发展趋势
4
移动网络架构的演进
5
传统网络中数据如何在用户间传递？
传统网络中的数据传递
网络或子网络的目的：把数据从一个点传递到 另一个点 “点”不一定是最终用户； 网络具有迭代性； 从另一个角度看，整个网络可以划分为接入网 和核心网 接入网 – 负责所谓的“最后一公里”，连 接核心网和最终用户； 核心网 – 骨干网；
多载波 技术
• 下行：OFDMA(正交频分多址接入Orthogonal Frequency Division Multiple Access) • 上行：SC-FDMA(单载波频分多址接入Single Carrier Frequency Division Multiple Access) • 分集增益 • 阵列增益 • 空间复用增益
22
L2 --- MAC层
逻辑信道到传输信道的映射 逻辑信道数据的复用/解复用 空口调度 是L2的核心协议层和发动机 每用户一个数据MAC 调度器每小区一个
23
RRC功能划分
LTE中RRC子层功能与原有UTRAN系统中的RRC功能 相同，包括有系统信息广播、寻呼、建立释放维 护RRC连接等。RRC的状态为RRC_IDLE和 RRC_CONNECTED两类 UMTS的RRC状态CELL_DCH ，CELL_FACH ，CELL_PCH，URA_PCH，IDLE
14
LTE网络基本架构—EPS网元及接口
15
LTE网络基本架构
MME功能
NAS信令以及安全性功能 3GPP接入网络移动性导致的CN节点间信令
空闲模式下UE跟踪和可达性
漫游 鉴权
承载管理功能（包括专用承载的建立）
支持UE的移动性切换用户面数据的功能
Serving GW
E-UTRAN空闲模式下行分组数据缓存和寻呼支持
9
LTE要解决什么问题，达到什么目标
速率提升：下行100M/上行50M目标的提出 时延降低：
U-plane单向5ms C-plane：从idle接入100ms，从睡眠态接入50ms
更高的频谱效率 更灵活的带宽部署 „
10
LTE网络特征
传输时延
降低传输时延 用户面时延小于5ms 控制面时延小于100ms
建网成本
带宽需求
1.4MHz~20MHz 可变带宽
数据速率
上行峰值速率50Mbps 下行峰值速率100Mbps 提高小区边缘用户的数据传输速率
移动性支持
对0～15km/h的低速环境优化 对15～120km/h保持高性能 对120～350甚至500km/h保持连接
11
LTE-TDD与FDD差异性
#0 slot Sub-frame One radio frame = 10ms #1 #2 #18 #19
30
LTE网络基本架构—帧结构
对于TDD，一个无线帧10ms，每个无线帧由两个半帧构 成，每个半帧长度为5ms。每一个半帧由8个常规时隙和 DwPTS(Downlink Pilot Timeslot)、GP(Guard Period)和UpPTS (Uplink Pilot Timeslot)三个特殊时隙构成，总长度为1ms。
34
OFDM原理
将数据进行串并转换，得到N路并行的数据流，并将它们调制到相互正交 的子载波上，各个子载波的频谱相互交叠 OFDM系统的发射信号中，各个载波之间是完全正交的 OFDM系统的子载波间隔为OFDM符号周期的倒数，每个子载波的频谱均 为SINC函数，该函数以子载波间隔为周期周期性地出现零值，这样恰好 在其他子载波的峰值位置处贡献为零
（1）TD-LTE是时分多址的LTE，FDD-LTE是频分多址的LTE。简单的说， 时分就是不同的用户占用不同的时间，而频分是不同的用户占用不同的 频率。LTE是3GPP标准化组织给他的下一代无线通信标准取的名字。这个 标准分为TDD和FDD （2）目前全球来看，绝大部分国家的运营商都采用FDD-LTE的模式。只 有中国的CMCC和日本SoftBank Mobile宣布采用TD-LTE。印度的部分运营 商可能会采用TDD模式 （3）TDD和FDD各有千秋，并不能说TDD就比FDD的好，但相对FDD来说， TDD具有如下一点最大的优势：灵活的带宽配比，频谱利用率较高（尤其 是非对称业务） （4）CMCC已确定采用TD-LTE模式，已开始布局。目前正处于外场测试， 预商用阶段。China Unicom和 Telecom目前没有布局LTE的计划，可能采 用各自现有技术的升级的方式来布局抗衡CMCC
LTE网络基本架构—协议架构
接口协议主要分三层两面，三层主要包括了物理层、数据
链路层和网络层，两面是指控制平面和用户平面。
数据链路层同时位于控制平面和用户平面：在控制平面负
责无线承载信令的传输、加密和完整性保护；在用户平面 主要负责用户业务数据的传输和加密。
数 据 链 路 层
网络层是指无线资源控制（RRC）层，位于接入网的控制 平面，负责完成接入网和终端之间交互的所有信令处理。
在PDCP/RLC/MAC级：:
UE可以与网络之间收发数据； UE监测控制信令信道来判定是否正
UE报告信道质量信息和反馈信息给eNB； eNB控制实现按照UE的激活级别来配置DRX/DTX周期，以便于UE省电和有 效利用资源。
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LTE网络基本架构—信道类型
LTE基本原理和系统架构
目
录
LTE网络概述
LTE网络基本架构 LTE关键技术 LTE业务流程
LTE现状
2
无线通讯系统的发展
1G的模拟时代。最早的移动商用系统；语音业务 2G数字时代。安全性极大提升；从小众走向大众；数据业务开 始出现 不同制式，GSM / CDMA / PHS… 2G是一个难以置信的巨大成功，实现了难以想象的便利通讯， 带来了全新机会和巨量财富，造就了一批世界级企业 3G宽带时代。 数倍的速率提升。 寄予厚望。 3.5G：3G的重生。 HSDPA HSUPA HSPA+ … 数据业务的极大发展