LTE网络接口种类和主要协议
LTE无线接口协议
LTE无线接口协议篇一：LTE培训材料-7 LTE接口协议分析一、LTE接口概述——LTE系统总体架构EPS通过IP连接是用户通过公共数据网（PDN）接入互联网，以及提供诸如VoIP等业务。
一个EPS承载通常具有一定的QoS。
一个用户可建立多个EPS承载，从而具有不同的QoS等级或连接到不同的PDN。
通过几个承担不同角色的EPS网元可以实现用户的安全性和私密性保护。
整体网络架构如图所示，其包括网元和标准化的接口。
在高层，该网络是由核心网（EPC）和接入网（E-UTRAN）组成的。
核心网由许多逻辑节点组成，而接入网基本上只有一个节点，即与用户终端（UE）相连的eNode B。
所有网元都通过接口相互连接。
通过对接口的标准化可满足众多供应商产品间的互操作性，从而使运营商可以从不同的供应商获取不同的网元产品。
事实上，运营商可以根据商业考虑在他们的物理实现上选择对逻辑网元进行分裂或合并。
——EPC和E-UTRAN间的功能分布如图所示。
下面对EPC和E-UTRAN的网元进行详细描述——eNode B实现的功能——MME实现的功能——S-GW实现的功能——P-GW实现的功能——E-UTRAN地面接口通用协议模型E-UTRAN接口的通用协议模型如图所示，适用于E-UTRAN相关的所有接口，即S1和X2接口。
E-UTRAN接口的通用协议模型继承了UMTS系统中UTRAN接口的定义原则，即控制平面与用户平面相分离，无线网络层与传输层相分离。
除了能够保持控制平面和用户平面、无线网络层与传输层技术的独立演进之外，由于具有良好的继承性，这种定义方法带来的另一个好处是能够减少LTE系统接口标准化工作的代价。
——控制面协议栈结构——用户面协议栈结构二、空中接口协议栈分析无线接口是指终端和接入网之间的接口，简称Uu接口，通常我们也称之为空中接口。
无线接口协议主要是用来建立、重配置和释放各种无线承载业务的。
LTE技术中，无线接口是终端和eNode B之间的接口。
LTE全套协议汇总(收藏)(完整资料).doc
【最新整理，下载后即可编辑】LTE全套协议汇总（收藏）规范编号规范名称内容更新时间射频系列规范TS 36.101UE 无线发送和接收描述FDD和TDD E-UTRA UE的最小射频（RF）特性08-Oct-2010TS 36.104BS无线发送与接收描述E-UTRA BS在成对频谱和非成对频谱的最小RF特性30-Sep-2010TS 36.106FDD 直放站无线发送与接收描述FDD直放站的射频要求和基本测试条件30-Sep-2010TS 36.113BS与直放站的电磁兼容包含对E-UTRA基站、直放站和补充设备的电磁兼容（EMC）评估01-Oct-2010TS 36.124移动终端和辅助设备的电磁兼容的要求建立了对于E-UTRA终端和附属设备的主要EMC要求，保证不对其他设备产生电磁干扰，并保证自身对电磁干扰有一定的免疫性。
定义了EMC测试方法、频率范围、最小性能要求等01-Oct-2010TS 36.133支持无线资源管理的要求描述支持FDD和TDD E-UTRA的无线资源管理需求，包括对E-UTRAN和UE测量的要求，以及针对延迟和反馈特性的点对点动态性和互动的要求08-Oct-2010TS 36.141BS一致性测试描述对FDD/TDDE-UTRA 基站的射频测试方法和一致性要求30-Sep-2010TS 36.143FDD直放站一致性测试描述了FDD直放站的一致性规范，基于36.106中定义的核心要求和基本方法，对详细的测试方法、过程、环境和一致性要求等进行详细说明01-Oct-2010TS 36.171支持辅助全球导航卫星系统(A-GNSS)的要求描述了基于UE和UE辅助FDD或TDD的辅助全球导航卫星系统终端的最低性能21-Jun-2010TS 36.307UE支持零散频段的要求定义了终端支持与版本无关频段时所要满足的要求。
04-Oct-2010物理层系列规范TS 36.201LTE物理层——总体描述物理层综述协议，主要包括物理层在协议结构中的位置和功能，包括物理层4个规范36.211、36.212、36.213、36.214的主要内容和相互关系等30-Mar-2010TS 36.211物理信道和调制主要描述物理层信道和调制方法。
LTE网络架构和协议栈
LTE网络架构和协议栈随着移动通信技术的不断发展，LTE（Long Term Evolution）成为4G移动通信的主流技术。
LTE网络架构和协议栈是构建LTE系统的核心组成部分，下面将对LTE网络架构和协议栈进行详细介绍。
一、LTE网络架构LTE网络架构由两部分组成：E-UTRAN（Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network）和EPC（Evolved Packet Core）。
1. E-UTRAN（Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network）E-UTRAN是LTE系统的无线接入网络，包括基站和与之相连的核心网。
基站被称为eNodeB，负责无线信号的传输和接收。
eNodeB通过X2接口相连，用于基站之间的信号传输和协同。
与核心网的连接通过S1接口实现，包括控制面和用户面的传输。
2. EPC（Evolved Packet Core）EPC是LTE系统的核心网络，负责用户数据的传输和控制信息的处理。
EPC由三个主要组成部分构成：MME（Mobility Management Entity）、SGW（Serving Gateway）和PGW（Packet Data Network Gateway）。
MME负责移动性管理和控制平面的处理；SGW负责用户数据的传输；PGW连接到外部数据网络，负责数据分组的处理和路由。
二、LTE协议栈LTE协议栈由各种协议组成，实现系统中不同层次之间的通信和控制。
LTE协议栈按照OSI（Open Systems Interconnection）参考模型分为七层，分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。
1. 物理层物理层负责数据的传输和调制解调。
LTE使用OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）技术进行信号的调制和解调，以提高传输效率和抗干扰性能。
LTE网络无线侧接口
LTE⽹络⽆线侧接⼝2.3 LTE⽹络⽆线侧接⼝协议2016-4-30⼴东省电信⼯程有限公司⽹优维护分公司以上所有信息均为⼴东省电信⼯程有限公司⽹优维护分公司所有，不得外传All Rights reserved, No Spreading abroad without Permission of GDTEC 第 1页⼀、 LTE ⽹络⽆线接⼝协议概述1. LTE interfaces LTE ⽹络接⼝协议S1-MME : Reference point for the control plane protocol between E-UTRAN and MME.S1-U : Reference point between E-UTRAN and Serving GW for the per bearer user plane tunnelling and inter eNodeB path switching during handover.S3: It enables user and bearer information exchange for inter 3GPP access network mobility in idle and/or active state.S4: It provides related control and mobility support between GPRS Core and the 3GPP Anchor functionof Serving GW. In addition, if Direct Tunnel is not established, it provides the user plane tunnelling.S5: It provides user plane tunnelling and tunnel management between Serving GW and PDN GW. It is used for Serving GW relocation due to UE mobility and if the Serving GW needs to connect to a non-collocated PDN GW for the required PDN connectivity.S6a : It enables transfer of subscription and authentication data for authenticating/authorizing user access to the evolved system (AAA interface) between MME and HSS.Gx : It provides transfer of (QoS) policy and charging rules from PCRF to Policy and Charging Enforcement Function (PCEF) in the PDN GW.S8: Inter-PLMN reference point providing user and control plane between the Serving GW in the VPLMN and the PDN GW inthe HPLMN. S8 is the inter PLMN variant of S5.S9: It provides transfer of (QoS) policy and charging control information between the Home PCRF and the Visited PCRF in order to support local breakout function.S10: Reference point between MMEs for MME relocation and MME to MME information transfer.S11: Reference point between MME and Serving GW.S12: Reference point between UTRAN and Serving GW for user plane tunnelling when Direct Tunnel is established. It is based on the Iu-u/Gn-u reference point using the GTP-U protocol as defined between SGSN and UTRAN or respectively between SGSN and GGSN. Usage of S12 is an operator configuration option.S13: It enables UE identity check procedure between MME and EIR.SGi: It is the reference point between the PDN GW and the packet data network. Packet data network may be an operator external public or private packet data network or an intra operator packet data network, e.g. for provision of IMS services. This reference point corresponds to Gi for 3GPP accesses.Rx: The Rx reference point resides between the AF and the PCRF in the TS 23.203 [6].SBc: Reference point between CBC and MME for warning message delivery and control functions与UMTS系统相⽐，LTE/SAE⽹络中⽆线传输技术、空中接⼝协议和系统结构等⽅⾯都发⽣了⾰命性的变化。
LTE网络架构和接口
LTE基本原理技术支持中心目录一、LTE发展历程二、网络架构及接口、协议栈LTE概述无线网络演进Release 10 LTE-Advanced 是我们通常提到的4GRel-8 Rel-9 Rel-10 Rel-11 Rel-12• LTE/SAE初始版本•支持LTE HomeeNodeB, LCS(位置服务), MBMS(多播组播)•对SON(自组网),跨制式互操作等增强• LTE-Advanced 初始版本✓载波聚合✓高阶MIMO✓协同多点CoMP✓异构网HetNet✓Relay•对载波聚合(CA)进一步增强•增强的HetNet峰值: >100Mbps 频谱效率:1.7bps/Hz 峰值: >1Gbps频谱效率:3.7bps/Hz•LTE-Hi•3D Beamforming•MTC (Machine TypeCommunication)峰值: >10Gbps频谱效率:10bps/HzLTE的设计目标⏹三高●高峰值速率：下行峰值100/150 Mbps，上行峰值50Mbps●高频谱效率：频谱效率是3G的3～5倍●高移动性：支持350km/h（在某些频段甚至支持500km/h）⏹两低●低时延：控制面IDLE->ACTIVE：<100ms,用户面传输：<10ms●低成本：SON（自组织网络），支持多频段灵活配置⏹一平●以分组域业务为主要目标，系统在整体构架上基于分组交换的扁平化构架（取消CS域）LTE的业务提升业务类型GPRS/EDGE UMTS LTESMS ★★★MMS ★★★Web 浏览★★★Email ★★★高速web浏览★★视频电话★★普通网络游戏★★企业VPN ★★高清视频点播★基于MBMS的移动视频广告★Mobile Web2.0 ★高端网络游戏★目录一、LTE发展历程二、网络架构及接口、协议栈SGSN2GTDLTEHSSBTSBSC/PCU NodeBRNCeNodeBS1-US6aGxGbIuS1-MMES11SGiMMEPCRFS9Internet PS Service Serving GWPDN GWS5/8SAE GWS6dS10BOSSCGS4S3AFRxUEE-UTRANEPC EPS负责无线资源管理负责移动性管理功能负责用户面接入功能 提供承载控制、计费、地址分配和非3GPP 接入等功能根据用户特点和业务需求提供数据业务资源管控 提供鉴权和签约等功能 用户设备(UE)接入网 (E-UTRAN)核心网(EPC)整个LTE 系统由3部分组成S5/S8接口在S-GW 和PDN-GW 之间，如果S-GW 和PDN-GW 属于同一个PLMN ，它们之间是S5接口，若不同PLMN 网络是S8接口。
LTE网络概述及原理
S1 MME NAS安全 空闲态移动性管理
EPS承载控制
EPC通过MME、S-GW和 PSW等控制面节点和用户面节 点完成NAS信令处理和安全管 理、空闲的移动性管理、EPS 承载控制以及移动锚点功能、 UE的IP地址分配、分组过滤等 功能。
S-GW
P-GW
移动锚点
UE IP地址分配
S1
分组过滤
带宽灵活配置，能够支持1.4MHz，3MHz，5MHz， 10MHz，15MHz，20MHz等不同系统带宽，并支 持成对(paired)和非成对(unpaired)的频谱分配，系 统部署更灵活。
移动性： 能为低速移动（0~15km/h）的移动用户提供最优的 网络性能； 能为15~120km/h的移动用户提供高性能的服务； 对120~350km/h（甚至在某些频段下，可以达到 500km/h）速率移动的移动用户能够保持蜂窝网络的 移动性。
3G：第三代移动通信技术，移动多媒体蜂窝通讯技术，实现无线通信和国际互联网融合，提供语音、图像、音 乐、视频等各种多媒体数据业务，要求提供2Mbps标准用户速率（室内）或144Kbps速率（高速移动）。目前 3G标准有4个：WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA（由中国制定的3G标准），以及WiMAX（802.16系列 标准）
4G： 第四代移动通信技术，宽带大容量的高速蜂窝系统，支持100Mbps~150Mbps下行网络带宽，提供交互多 媒体业务，高质量影像，3D动画和宽带互联网接入等业务，用户体验最大能达到20Mbps下行速率。
LTE：长期演进LTE（Long Term Evolution）是3GPP组织主导的新一代无线通信系统，也称之为演进的UTRAN （Evolved UTRA and UTRAN）的研究项目，全面支撑高性能数据业务，“未来10年或者更长时间内保持竞争 力”，3GPP的LTE标准在无线接入侧分为LTE FDD和TD-LTE。
LTE逻辑分层和接口协议
LTE逻辑分层和接⼝协议本⽂链接：，感谢作者。
LTE学习笔记三：接⼝协议上⼀笔记说明了LTE⽹络的⽹元组成，⽹元之间的联系是通过标准化的接⼝。
接下来学习LTE终端和⽹络的空中接⼝Uu、基站之间的X2接⼝、基站与核⼼⽹之间的S1接⼝，以及LTE接⼝协议栈和以往⽆线制式相⽐的特点。
1.接⼝协议栈接⼝是指不同⽹元之间的信息交互⽅式。
既然是信息交互，就应该使⽤彼此都能看懂的语⾔，这就是接⼝协议。
接⼝协议的架构称为协议栈。
根据接⼝所处位置分为空中接⼝和地⾯接⼝，响应的协议也分为空中接⼝协议和地⾯接⼝协议。
空中接⼝是⽆线制式最个性的地⽅，不同⽆线制式，其空⼝的最底层（物理层）的技术实现差别巨⼤。
LTE空中接⼝是UE和eNodeB的LTE-Uu接⼝，地⾯接⼝主要是eNodeB之间的X2接⼝，以及eNodeB和EPC之间的S1接⼝。
1.1 三层协议栈的分层结构有助于实现简化设计。
底层协议为上层提供服务；上层使⽤下层的提供的功能，上层不必清楚下层过程处理的细节。
⽐较常见的分层协议有OSI七层参考模型和TCP/IP四层协议。
⽆线制式的接⼝协议也分层，粗略分为物理层（层⼀，L1，PHY)、数据链路层（层⼆，L2，DLL）、⽹络层（层三，L3，NL）。
物理层主要功能是提供两个物理实体间的可靠⽐特率传输，适配传输媒介。
⽆线空⼝中，适配的是⽆线环境；地⾯接⼝中，适配的则是E1，⽹线，光纤等传输媒介。
数据链路层的主要功能是信道复⽤和解复⽤、数据格式的封装、数据包调度等。
完成的主要功能是具有个性的业务数据向没有个性的通⽤数据帧的转换。
⽹络层的主要功能是寻址、路由选择、连接的建⽴和控制、资源的配置策略等。
eUTRAN和UTRAN的分层结构类似，但为了灵活承载业务、简化⽹络结构、缩短处理时延，rUTRAN接⼝协议栈以下功能从层三转移到层⼆：（1）动态资源管理和Qos保证功能转移到MAC（媒介接⼊控制）层。
（2）DTX/DRX（不连续发射/接收）控制转移到MAC层。
LTE架构及各个接口和协议类型
Interrogating Call Session Control Function
协商会话控制功能
I-CSCF是一个运营商网络内部的接触点，所有与这个网络运营商的用户连接都要经过这个实体。在一个网络中可以有多个I-CSCF
MGCF
Multimedia Gateway Control Function
多媒体网关控制功能
在IP多媒体子系统(IMS)的一个组成部分，与CSCF通信和控制媒体信道在一个IMS-MGW中的连接。它在ISDN部分(ISUP)和IMS呼机控制协议之间执行协议转换。
IM-MGW
IP Multimedia Gateway
IP多媒体网关
IM-MGW负责IMS与PSTN/CS域之间的媒体流互通，提供CS CN网络和IMS之间的用户面链路，支持PSTN/电路域TDM承载和IMS用户IP承载的转换。主要功能是承载和媒体处理。在IMS终端不支持CS端编码时IM-MGW完成编解码的转换工作。IM-MGW也可以在MGCF的控制下完成呼叫的连续。
一、 VOLTE网络架构
VOLT网络架构有很多种，协议中介绍较为典型的如下
IMS架构&接口
二、VOLTE接口
功能域
接口名称
接口类型
连接网元
承载协议
分组域
S1-MME
信令
MME-eNodeB
GTP-C
S1-U
数据
SAE GW-eNodeB
GTP-U
S11
信令
MME-SAE GW
GTP-C
SGi
数据
SAE GW-VoLTE SBC
XCAP
用户数据
Cx
信令
三合一HSS-xCSCF
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S13
MME –EIR
用于MME和EIR中的UE认证核对过程
GTPV2-C
Gx(S7)
PCRF – PGW
提供QoS策略和计费准则的传递，属于控制面信息
Diameter
Rx
PCRF –IP承载网
用于AF传递应用层会话信息给PCRF，传送控制面数据
Diameter
SGi
PGW –外部互联网
建立隧道，传送用户面数据
DHCP/Radius
/IPSEC/L2TP/GRE
SGs
MME - MSC
传递CSFB的相关信息
SGs-AP
Sv
MME - MSC
传递SRVCC的相关信息
GTPv2-C
Gy
P-GW - OCS
传送在线计费的相关信息
Diameter
LTE网络接口种类和主要协议
与3G网络相比，LTE网络结构更加扁平化、网络结构功能却更加复杂。省去了RNC一层，原有RNC部分功能上移至EPC设备，而另外一部分功能则下移至eNodeB设备。这种架构使得eNodeB承担了原有RNC的部分控制功能，网络资源分配，网络切换直接由eNodeB完成，并定义了几个新的接口。
X2-AP
X2-U
eNodeB - eNodeB
基站间用户面信息
GTP-U
S3
SGSN - MME
在MME和SGSN设备间建立隧道，传送控制面信息
GTPV2-C
S4
SGSN – SGW
在S-GW和SGSN设备间建立隧道，传送用户面数据和控制面信息
GTPV2-C
GTP-U
S5
SGW – PGW
在GW设备间建立隧道，传送用户面数据和控制面信息（设备内部接口）
GTPV2-C
GTP-U
S6a
MME – HSS
完成用户位置信息的交换和用户签约信息的管理，传送控制面信息
Diameter
S8
SGW – PGW
漫游时，归属网络PGW和拜访网络SGW之间的接口，传送控制面和用户面数据
GTPV2-C
GTP-U
S9
PCRF-PCRF
控制面接口，传送QoS规则和计费相关的信息
Diameter
S10
MME - MME
在MME设备间建立隧道，传送信令，组成MME Pool，传送控制面数据
GTPV2-C
S11
MME – SGW
在MME和GW设备间建立隧道，传送控制面数据
GTPV2-C
S12
RNC –SGW
传送用户面数据，类似Gn/Gp SGSN控制下的UTRAN与GGSN之间的Iu-u/Gn-u接口。
接口名称
连接网元
接口功能描述
主要协议
S1-MME
eNodeB - MME
用于传送会话管理(SM)和移动性管理(MM)信息，即信令面或控制面信息
S1-AP
S1-U
eNodeB - SGW
在GW与eNodeB设备间建立隧道，传送用户数据业务，即用户面数据
GTP-U
X2-C
eNodeB - eNodeB
基站间控制面信息