LTE学习笔记
12页1、1 EPS 系统架构EPS 由 LTE 和 SAE 组成LTE:致力于无线接入网的演进(E-UTRAN ) 。SAE:致力于分组网络的演进(演进型分组核心网 EPC) 。LTE 网络结构图如下所示:EPS 网络结构图如下:2 EPS 实体与功能划分EPS 网络结构包括: E-UTRAN、CN(EPC ) 、UE。2.1 接入网(E-UTRAN )eNodeB 通过 X2 接口连接,构成 E-UTRAN(接入网)eNodeB 通过 S1 接口与 EPC 连接UE 通过 LTE-Uu 接口与 eNodeB 接口连接EPS 网络节点示意图如下:eNodeB 的主要功能: 头压缩和用户平面加密; 在无法根据 UE 提供的信息路由到一个 MME 的情况下,选择一个合适的 MME; 上行和下行的准入控制 上行和下行承载级别的速率调整 在上行链路中,进行数据包传送级标记;2.2 核心网(EPC )负责 UE 的控制和承载的建立EPC 组成结构如下:2.2.1 MME 的主要功能: 处理 UE 与 CN 之间的控制信令(通过 NAS 协议实现) 。 寻呼和控制信息分发 承载控制 保证 NAS 信令安全
2、和移动性管理【主要负责用户及会话管理的所有控制平面功能,包括 NAS 信令及其安全,跟踪区(Tracking Area)列表的管理,PDN-GW 和 S-GW 节点的选择;跨MME 切换时对新 MME 的选择;在向 2G/3G 系统切换时, SGSN 的选择、鉴权、漫游控制以及承载管理;移动性管理等】2.2.2 P-GW 主要功能: UE 的 IP 地址分配 QoS 保证 计费 IP 数据包过滤【主要负责非 3GPP 接入部分,包括用户数据报的过滤、 对数据报进行 Qos 级别分类、对数据报进行门限控制和速率控制等,根据 计费策略进行计费 ,同 时作为非 3GPP 接入用户的锚点处理切换流程】2.2.3 S-GW 主要功能: 所有 IP 数据包均通过 S-GW UE 在小区间切换时,作为移动性控制锚点 下行数据缓存LTE 与其它 3GPP 技术互连时作为移动性锚点(通过该节点进行数据包路由)【主要负责用户面数据的传输、转发和路由切换等, 终结来自无 线接入网的用户数据包。它是2G3GLTE 用户在3G系统之间切换时的锚点,也是用户在本地eNodeB 之间 切换的锚点。Serving G
3、W 执行 PCEF 功能,负责对数据报进行 QoS 级别分类,根据用户或者业务的 QoS 级别进 行计费】3 无线接口与协议无线接口协议按用途分为: 用户面协议栈 控制面协议栈用户面主要执行头压缩、调度和加密等功能【数据的正常传输】控制面主要执行系统信息广播、RRC 连接管理、RB 控制、寻呼、移动性管理、测量配置及报告【主要负责用户无线资源的管理、无线连接的建立、 业务 QoS 保证以及最终资源的释放】。3.1 用户面协议栈如下:用户平面协议的主要功能:实现相关接口的数据流传输。3.1.1 UE 与 PDN-GW 之间的用户平面如下图所示:S1-U 接口用户平面的 GTP-U 协议主要负责 eNodeB 与 S-GW 之间用户数据的隧道传输,实现两个节点之间数据封装和传输;下层的 UDP 协议用于用户数据的传送。3.1.2 X2 接口的用户平面协议栈:与 S1 接口的用户平面协议栈相同,如下图所示:3.1.3 其它接口的用户平面S12 接口、S4 接口等都与 S1-U 接口的用户平面相似。但 S5/S8 接口不一样3.2 控制面协议栈如下:3.2.1 UE 与 MME 之间的控制平面
4、LTE-Uu 接口的控制平面的协议栈 NAS 层:非接入层,支持移动性管理功能以及用户平面激活、修改和释放功能。主要执行 EPS 承载管理、鉴权、IDLE 状态下的移动性处理、寻呼及安全控制功能。 RRC 层:主要执行广播、寻呼、RRC 连接管理、无线承载(RB )管理、移动性管理、密钥管理、UE 测量报告与控制、MBMS 控制、NAS 消息直传、QoS 管理等功能 PDCP 层:执行头压缩、数据传输、加密以及完整性保护 RLC 层:负责分段与连接、重传处理,及对高层数据的顺序传送。 MAC 层:负责处理 HARQ 重传与上下行调度 PHY 层:负责处理编译码、调制解调、多天线映射以及其它典型物理层功能S1-MME 接口的控制平面在 IP 层之上采用了比 TCP 协议功能更强大的 SCTP 协议。SCTP:用于保护 MME 与 eNodeB 之间信令消息的发送,是一种在网络连接两端之间同时传输多个数据流的协议。可用于无线网络的连接管理以及多媒体数据管理。S1-AP 协议:是 eNodeB 与 MME 之间的应用层协议,主要用于处理 S1-MME 接口控制平面的各种信令控制。3.2.2
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