LTE

• LTE (telecommunication), Long Term Evolution, a telephone and mobile broadband communication standard

E-UTRA   It is a radio access network standard meant to be a replacement of the UMTS, HSDPA and HSUPA technologies specified in 3GPP releases 5 and beyond. Unlike HSPA, LTE's E-UTRA is an entirely new air interface system, unrelated to and incompatible with W-CDMA. It provides higher data rates, lower latency and is optimized for packet data. It uses OFDMA radio-access for the downlink and SC-FDMA on the uplink. Trials started in 2008.

 

 

• SAE : 3GPP System Architecture Evolution, the core network architecture of 3GPP's LTE wireless communication standard

Policy and Charging Rules Function (PCRF) 

 

 MME FUNCTION

    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）

Serving GATEWAY

  支持UE的移动性切换用户面数据的功能

  E-UTRAN空闲模式下行分组数据缓存和寻呼支持  

 

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

 

 

                

The Radio Resource Control (RRC) protocol belongs to the UMTS WCDMA protocol stack and handles the control plane signalling of Layer 3 between the UEs (User Equipment) and the UTRAN. It includes:

• Functions for connection establishment and release,
• Broadcast of system information,
• Radio bearer establishment/reconfiguration and release,
• RRC connection mobility procedures,
• Paging notification and release, 寻呼
• Outer loop power control.

There can only be one RRC connection open to a UE at any one time

 

PDCP is an abbreviation for Packet Data Convergence Protocol. It is one of the layers of the Radio Traffic Stack in UMTS and performs IP header compression and decompression, transfer of user data and maintenance of sequence numbers for Radio Bearers which are configured for lossless serving radio network subsystem (SRNS) relocation.

 

 

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的状态设计为RRC_IDLE和RRC_CONNECTED两类。 

RRC_IDLE

　　NAS配置UE指定的DRX；

　　系统信息广播；

　　寻呼；

　　小区重选移动性；

　　UE将分配一个标识来独立的在一个跟踪区中唯一识别该UE；

　　eNB中没有存储RRC上下文 

RRC_CONNECTED

　　UE建立一个E-UTRAN-RRC连接；

　　E-UTRAN中存在UE的上下文；

　　E-UTRAN知道UE归属的小区；

　　网络可以与UE之间进行数据收发；

　　网络控制移动性过程，例如切换；

　　邻区测量；

　　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在传输的共享数据信道已经被分配给UE；

　　　　„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。

 

 UTRAN - UMTS Terrestrial Radio Access Network - UMTS 陆地无线接入网 is a collective term for the Node B's and Radio Network Controllers (RNCs) which make up the UMTS radio access network. This communications network, commonly referred to as 3G 

UMTS(Universal Mobile Telecommunications System) 通用移动通信系统。

E-UTRA      It is the abbreviation for evolved UMTS Terrestrial Radio Access, also referred to as the 3GPP work item on the Long Term Evolution (LTE)^[1] also known as the Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) in early drafts of the 3GPP LTE specification

E-UTRAN 与UTRAN 架构完全不同，去掉了RNC 这个网络设备，，目的是简化网络架构和降低时延。RNC 功能被分散到了演进的Node B（E-Node B）和接入网关（aGW）中

 

　LTE的状态类型从NAS 协议状态来看有以下三类：

„LTE_DETACHED状态，该状态下没有RRC实体存在。

„LTE_IDLE状态，该状态下RRC处于RRC-IDLE状态，一些信息已经存储在UE和网络（IP地址、安全关联的密钥等、UE能力信息、无线承载等）。

„LTE_ACTIVE状态，该状态下RRC处于RRC_CONNECTED状态。

 

 

 

 

　S1接口定义为E-UTRAN和EPC之间的接口。

　S1接口包括两部分：

„控制面的S1-C接口。

„用户面的S1-U接口。

„S1-C接口定义为eNB和MME功能之间的接口；

„S1-U定义为eNB和SAE网关之间的接口。

　EPC和eNBs之间的关系是多到多，即S1接口实现多个EPC网元和多个eNB 网元之间接口功能。

 

 

 

S1　FUNCTION 

　SAE承载业务管理功能，例如建立和释放

　UE在LTE_ACTIVE状态下的移动性功能，例如Intra-LTE切换和Inter-3GPP-RAT切换。

　S1寻呼功能

　NAS信令传输功能

　S1接口管理功能，例如错误指示等

　网络共享功能

　漫游和区域限制支持功能

　NAS节点选择功能

　初始上下文建立功能

 

 

 

   S1接口的信令过程有：

„SAE承载信令过程，包括SAE承载建立和释放过程。

„切换信令过程

„寻呼过程

„NAS传输过程，包括上行方向的初始UE和下行链路的直传

„错误指示过程

„初始上下文建立过程

 

 

  in Idle-to-Active procedure

 

 

 

 random-access channel (RACH) is a communication mechanism used by mobile phones and other wireless devices on a TDMA-based network. The RACH is used to get the attention of a base station in order to initially synchronize the device's transmission with the base station. It is a shared channel that is used by wireless access terminals to access the access network (TDMA/FDMA, and CDMA based network) especially for initial access and bursty data transmission. RACH is transport-layer channel; the corresponding physical-layer channel is PRACH.^[1]

 

 

 

 

 

 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。

 S1接口和X2接口类似的地方是：S1-U和X2-U使用同样的用户面协议，以便于eNB在数据前向时，减少协议处理。

 

 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。

„多小区RRM功能，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

 

 

 

 

峰值数据速率  控制面延迟时间与控制面容量   用户面延迟时间及用户面流量    频谱效率    移动性　覆盖　　多媒体广播多播业务 (MBMS　　　多带宽　　

 

　CAPEX和OPEX　　　设备成本　和　运营成本

 

 

E-UTRAN物理层技术特征　　　

传输信道的下行链路物理层处理包括以下步骤：CRC插入、信道编码、HARQ、信道交织、加扰、调制和层间映射与预编码以及映射到指定资源和天线口等功能。PDSCH和PUSCH都基本采用24bit的CRC。支持三种调制方式QPSK、16QAM和64QAM。

下行链路的物理层过程有链路自适应（AMC，Link adaptation）、功率控制和小区搜索；上行链路的物理层过程有链路自适应、功率控制和上行链路的定时控制。

 

 

 

 

混合自动重传（HARQ）=  FEC + ARQ 

Hybrid automatic repeat request (hybrid ARQ or HARQ) is a combination of high-rate forward error-correcting coding and ARQ error-control.

 

 LTE 物理层实现　

Orthogonal frequency-division multiple access

 

 

无线承载控制　

 RBC功能体位于eNB，主要用于建立维护和释放无线承载包括配置与其关联的无线资源。

„当为一个业务建立一个无线承载时，无线承载控制要考虑E-UTRAN整体资源状况、正在进行的会话的QOS需求和新业务的QOS需求。

„ RBC 也需要考虑维护正在会话中的无线承载由于移动性或其他原因而改变无线资源环境时的处理。

„ RBC同时需要考虑关联无线承载在会话终止、切换或其他场景时，释放无线资源的处理。

　

RAC功能体位于eNB，主要任务是接纳或拒绝新的无线承载的建立请求。

„RAC需要考虑E-UTRAN的整体资源状况、QOS需求、优先级以及正在进行的会话所提供的QOS和新无线承载请求的QOS需求。

„RAC的目标是确保更好的利用无线资源（只要在无线资源可用时，即可接纳无线承载请求），同时要保证正在进行的会话的服务质量（如果影响到正在进行的会话，则拒绝无线承载请求）。

 

CMC 连接移动性控制功能位于eNB，主要用于管理在空闲模式或激活模式移动性时连接的无线资源。

„在空闲模式，小区选择算法通过设置参数来控制（门限和滞后参数值），定义最好小区或决定UE开始选择一个新小区的时间。同样，E-UTRAN的广播参数配置UE在激活模式下的测量和报告过程，需要支持无线连接的移动性。切换的决策可以通过UE或者是eNB的测量来作为依据。此外，切换决策也可以采用其他的输入，例如邻区的负荷、业务流的属性、传输和硬件资源以及其他运营商定义的策略等。

 

 

分组调度PS-动态资源分配DRA

 

 

 

RAT间的无线资源管理 

 无线接入技术间的无线资源管理主要用于管理无线接入技术间移动，特别是无线接入技术间切换时连接的无线资源。在无线接入技术间切换时，切换决策需要考虑所涉及的无线接入技术的资源状况、以及UE的能力和运营商策略等。

 

　

 LTE的下行采用OFDM技术提供增强的频谱效率和能力，上行基于SC-FDMA（单载波频分多址接入）。OFDM和SC-FDMA的子载波宽度确定为15kHz，采用该参数值，可以兼顾系统效率和移动性。

 

 

 

在没有伪导频设备的情况时，手机漫游在A基站下，使用载频FA2通信。当手机逐渐远离A基站，靠近B基站，B基站却只有载频FA1提供服务。手机收到的A基站FA2的信号越来越弱，而B基站FA1信号逐渐增强，只能采用硬切换的方式进行切换，而且会产生30毫秒的中断。不同基站的异频硬切换的成功率很低，非常容易形成掉话的现象。

如果我们在B基站安装了伪导频设备，当手机处于载频FA2服务之下，从A基站移动到B基站时，手机会不断检测附近基站的导频信号强度。当T_ADD参数超过门限值时，手机会主动向A基站发送PSMM(功率强度测量)消息。A基站收到消息后，查询相邻基站的配置信息，发现B基站的FA2的导频信号实际上是伪导频信号，不具备提供业务信道的可能，但B基站的FA1可以提供服务信道。A基站向手机发送EHDM(增强型切换定向)消息，通知手机切换到载频FA1，同时将切换参数发送给手机。手机立刻先切换到A基站的载频FA1下，然后按照软切换的方式从A基站的载频FA1切换到B基站的载频FA1，从而保证的切换顺利进行。