LTE原理及系统架构
TD-LTE基本原理、网络架构及关键技术
SA WG3
Security
SA WG4
Codec
SA WG5
Telecom Management
TSG CN
Core Network & Terminals
CT WG1
MM/CC/SM (lu)
CT WG3
Interworking with external networks
CT WG4
MAP/GTP/BCH/SS
CT WG6 Smart
Card Application Aspects
TD-LTE基本原理、网络架构及关键技术
LTE标准化进展
LTE start
Work Item Start
Work Item Stage 3 Finish
2005 2006 2007 2008 2009 2010
Study Item Stage 1 Finish
Work Item Stage 2 Finish
First Market Application
3GPP R8 定义了LTE的基本功能，该版本已于2009年3月冻结，
3GPP R9 主要完善了LTE家庭基站、管理和安全方面的性能，以及LTE微 微基站和自组织管理功能，预计将于2009年年底冻结
目标
中兴通讯是业界唯一支持TD-LTE 20MHz带宽的系统厂商
移动性
TD-LTE基本原理、网络架构及关键技术
E-UTRAN系统应能够支持:
对较低的移动速度 ( 0 - 15 km/h ) 优化 在更高的移动速度下 (15 - 120 km/h ) 可实现较高
的性能 在120 - 350 km/h的移动速度 (在某些频段甚至应该
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技术原理及关键技术PPT课件
S1
X2
S1
MME / S-GW
X2 eNB
eNB
Uu
X2
S1
S1
MME / S-GW eNB
E-UTRAN
LTE的技术特点
• 基于OFDM的上下行多址接入和信号调 制方式
上行：基于CP的SC-FDMA 下行：基于CP的OFDMA
上行峰值速率 (Mbps)
5.76
上行平均频谱效率 （bps/Hz/cell）
0.332
上行小区边缘用户频谱效率 0.009 (bps/Hz/cell）
1.69
0.05
16QAM: 57 64QAM: 86.4 0.735
0.024
LTE的技术特点
• 全IP,扁平化网络架构
E-UTRAN系统只由eNB组成，去掉 RNC网元。
域特性比较
CDMA技术: 每个码道的发射信号都是宽带信号,带宽是码片速率的倒数, 因而多用
户的信号在频谱上是重叠的
需要复杂的联合检测算法分开用户.
发射的CDMA信号频谱
接收的CDMA信号频谱
通过多径信道
f
频域
f
频域
OFDMA技术:每个子载波信号是窄带信号，不同子载波信号经过多径信道后保持正交无
相互干扰
更高的频谱效率
下行比WCDMA R6提高3-4倍 上行频谱效率比R6提高2-3倍
全分组域业务
为传统的电信业务提供QoS传输 不再提供CS域业务
增强的移动性能
0-15公里/小时: 最优的性能 15-120公里/小时:较高的性能 120-350公里/小时:支持实时业务
峰值数据率更高
LTE基本原理及关键技术简介PPT课件
部分三重区域需要更精细的分析和优化调整，人工应对的可靠性更高 部分时间段需要重点保障的场景（如发布会上的嘉宾级用户等），SON的使用要慎重 分场景试验和创建SON功能配置模版 PCI自动重配列表：区分室内、室外、省边界、海域等场景 ANR自动邻区关系：区分郊区、海域、密集城区等场景 MRO自动优化功能：区分高速路、城区等场景 MLB负载均衡：区分地铁、校园、轻/重负载区、重大活动考虑采用不同算法与门限
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LTE与EVDO对比-网管关注指标对比
指标类型
EVDO
指标号成功率
RRC连接建立成功率 E-RAB建立成功率
呼叫保持类指标
EVDO无线掉线 率
E-RAB掉线率 UE上下文掉线率
移动管理类指标
切换成功率 —
同频切换成功率 异频切换成功率 LTE到3G非优化激活切换
成功率
前向RLP层每用 小区下行平均每用户感受
户平均速率
速率
业务流量类指标 反向RLP层每用 小区上行平均每用户感受
户平均速率
速率
上、下行小区吞吐量
资源负荷类指标 前向时隙占用率 上、下行PRB平均利用率
等效用户数
平均用户数
无线质量类指标
DRC申请速率优 良比
—
CDMA关注指标数据来源于： 《网优工作通报-各市无线网 络优化工作评价结果》和《中 国电信运维〔2013〕9号2013 年网络运行维护考核》。 LTE关注指标数据来源于： 《中国电信LTE网络无线指标 体系-网管部分（初 稿）》和 《日常监控模版（讨论稿）》。
CDMA
IP网络 数据通信
FDMA/TDMA
LTE基本原理ppt课件
接入网：扁平化，IP化，去掉RNC的物理实体，功能实体分解到基站和核心网元
大部分功能放在了eNodeB，以减少时延和增强调度能力
少部分功能放在了核心网，加强移动性管理
核心网：用户面和控制面分离
原有SGSN实体分解为MME(控制面实体)和Gateway（用户面实体）
GERAN
UTRAN
TD-HSPA+ DL:>25.2Mbps UL:>19.2Mbps
EDGE
HSDPA DL:14.4Mbps
HSPA DL:14.4Mbps UL:5.8Mbps
HSPA+ DL>42M UL>11M
LTE TDD DL:100Mbps UL:50Mbps
LTE FDD DL:100Mbps UL:50Mbps
2017~2020
3GPP 时间
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LTE设计目标
ITU 对4G的要求
3GPP技术实现
带宽灵活配置：支持1.25MHz-20MHz带 宽
支持1.4MHz, 3MHz, 5MHz, 10Mhz, 15Mhz, 20MHz
系统应能为低移动速度终端提供最优服务, 同时也应支持高移动速度终端
能为速度>350km/h的用户提供100kbps的接入服务
应支持系统间切换
支持与现有的3GPP系统和非3GPP规范系统的协同工作
VoIP能力
取消电路交换(CS)域,CS域业务在包交换(PS)域实现, 有 效的支持多种业务类型, 特别是分组域业务(如VoIP等)
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RRC重配置
RRC释放
初始接入Attach时发
场景
起； UE从IDLE态至连接 态时发起：
发起呼叫； 响应寻呼； Attach Request； TAU Request；
Detach Request
RRC连接出现异常 当需要对SRB和DRB
时发起：
进行管理时发起：
切换失败；
E-RAB的建立、修改、 希望解除与UE的
网络控制终端的移动性
RRC_CONNECTED 邻小区测量
存在RRC连接:
UE可以从网络侧收发数据
监听共享信道上指示控制授权的控制信令
UE可以上报信道质量给网络侧
UE可以根据网络配置进行DRX
ppt课件
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五、业务流程介绍-无线网基本信令流程
1、随机接入
实现的基本功能：申请上行资源、与eNodeB间的上行时间同步。
RRCConnectionRequest消息； 4. eNB向UE发送RRCConnectionSetup消息，包含建立SRB1承载信息和无
线资源配置信息； 5. UE完成SRB1承载和无线资源配置，向eNB发送
RRCConnectionSetupComplete消息，包含NAS层Attach request信息； 6. eNB选择MME，向MME发送INITIAL UE MESSAGE消息，包含NAS层
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三、LTE网络结构-接口介绍
X2接口：eNodeB与eNodeB之间的接口 X2接口定义为各个eNB之间的接口。 X2接口包含X2-C和X2-U两部分。 X2-C是各个eNB之间控制面间接口； X2-U是各个eNB之间用户面之间的接口。
X2-C接口支持以下功能： 移动性功能，支持UE在各个eNB之间的移动性，例如切换信令和 用户面隧道控制。 支持多小区的无线资源管理，例如测量报告。 通常的X2接口管理和错误处理功能。 X2-U接口支持终端用户分组在各个eNB之间的隧道功能。隧道协 议支持以下功能： 在分组归属的目的节点处SAE接入承载指示 减小分组由于移动性引起的丢失的方法
lte技术原理-刘光发-PPT精选文档
LCD
...
列车
LCD
交换机 车载服务器
列车
交换机 车载服务器
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第一部分：LTE系统架构图及业务介绍
4、控制中心业务
PIS线路级中心机房部署无线核心网和无线网络网管，并通过PIS传 输网络与各车站、停车场的无线基带单元BBU通信。
车辆地面服务器、PIS视频服务器等应用服务器通过线路级中心核心
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第一部分：LTE系统架构图及业务介绍
3、车地无线通信系统架构图（PIS系统业务）
中 心 服 务 器 中 心 服 务 器 无 线 核 心 网 无线 网管 服务 器 车辆 地面 服务 器 视 频 服 务 器
PIS分线中心
核心交换机
核心交换机
PIS传输网络
光纤 RRU 播 控 器
分配器 ...
6、车载业务
在列车头尾司机室专用通信机柜分别部署一套LTE车载无线终端 （TAU），每台TAU配置两套的车载天线。TAU通过百兆以太网口接 入PIS系统的车载交换机，实现与列车各应用系统的通信。
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第一部分：LTE系统架构图及承载业务介绍
第二部分：LTE关键技术分析
第三部分：LTE设备组成及主要技术指标
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第二部分：LTE关键技术分析
7、MIMO技术
MIMO：Multiple input and Multiple input； “输入”和“输出”指的是无线通道，发射机的多个天线意味着有 多个信号输入到无线信道中，接收机的多个天线是指由多个信号从 无线信道输出；
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第二部分：LTE关键技术分析
车站交换机 播 控 器
分配器
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知识学习之网络架构——无线及核心网组网
LTE知识学习之网络架构——无线及核心网组网LTE (Long-Term Evolution) 是第四代移动通信技术，致力于提供更快的数据传输速度、更低的延迟和更高的网络容量。
它的网络架构分为无线网络和核心网络两部分。
无线网络组网包括基站（eNodeB）、无线控制器（eNB）和用户设备（UE）三个主要组成部分。
基站是LTE网络中的无线接入节点，负责与用户设备的无线通信。
一个基站可以覆盖一个或多个小区，每个小区可以覆盖数百米到几公里的范围。
基站由基站子系统（BSS）和传输子系统（TSS）组成。
BSS包括基站控制器（BSC）和射频单元（RU），负责控制数据传输和接收/发送射频信号。
TSS负责将数据从基站传输到核心网络。
无线控制器是LTE网络中的控制节点，负责控制和管理基站。
它与核心网络和基站之间建立通信连接，并通过无线资源分配和调度控制实现调度用户设备的功能。
用户设备是指使用LTE网络的终端设备，如智能手机、平板电脑等。
用户设备通过与基站之间的无线链路进行通信，可以接收或发送数据。
核心网络是LTE网络中的中央处理单元，负责用户设备的认证和连接管理。
核心网络由多个功能单元组成，如移动管理实体（MME）、家庭环境（HSS）、目录（SLF）等，它们协同工作以提供各种服务和功能。
移动管理实体负责用户设备的用户鉴权、位置管理、基站切换等功能。
它还负责与用户设备进行连接建立和释放，并处理用户设备的位置更新。
家庭环境负责管理用户设备的用户配置文件和用户身份信息。
当用户设备尝试连接到网络时，家庭环境根据用户的身份和配置要求提供相应的服务。
目录是一个全局数据库，用于存储用户身份信息和相关数据。
它提供了用户设备和核心网络之间的数据访问和查询功能。
此外，核心网络还包括服务网络，它提供各种增值服务，如语音通话、短信、互联网接入等。
LTE的网络架构使得数据传输速度更快，延迟更低，并具有更高的网络容量。
无线网络的组网方式以基站、无线控制器和用户设备为主，实现了无线通信。
lte工作原理
lte工作原理LTE（Long Term Evolution）是一种移动通信技术，用于实现高速数据传输和宽带无线接入。
它的工作原理是基于多天线技术、OFDM技术和分组交换技术等几个关键技术进行组合实现。
在LTE系统中，用户设备（如手机）和基站之间进行数据传输，下面将详细介绍LTE的工作原理以及相关参考内容。
1. 多天线技术：LTE系统采用了多输入多输出（MIMO）技术，通过多个发射天线和接收天线的组合，可以实现更高的数据传输速率和更好的频谱效率。
MIMO技术的原理是在多条独立的信道上同时传送数据，通过空间上的分集和编码技术，可以提高系统容量和抗干扰能力。
2. OFDM技术：LTE采用了正交频分复用（OFDM）技术，将频谱资源分成多个频域上的子载波，并在时域上实现并行传输。
OFDM技术具有抗多径衰落、高信道容量和灵活性等优点。
LTE系统中，使用的是基于FFT的OFDM技术，通过变换和调制操作将数字数据转换为复数信号，然后在频域上进行并行传输。
3. 分组交换技术：LTE采用了分组交换技术，将数据分为小的数据包进行传输。
与传统的电路交换方式不同，分组交换更加灵活高效。
LTE系统中，用户数据被分割成小的IP数据包，并且与控制信息一起传输。
在传输过程中，数据包可以在不同的链路上分开传输，这样可以充分利用网络资源。
4. LTE协议架构：LTE系统使用了一种分层的协议架构，包含了物理层、数据链路层、网络层和应用层等几个层次。
物理层负责信号的调制、解调、编码和解码等操作；数据链路层负责数据传输的可靠性和适应性等；网络层负责IP数据包的传输和路由等；应用层负责具体的应用程序，如VoIP和视频流的传输等。
5. LTE资源分配：LTE系统中，将无线资源分成时域资源和频域资源两部分。
时域资源包括子帧、时隙和符号等，在时间上进行复用。
频域资源包括RB（资源块），在频率上进行复用。
通过动态分配时域和频域资源，实现对用户设备的灵活调度和调整，提高系统的容量和效率。