E-UTRAN接口与功能.ppt

   第9章 E-UTRANE-UTRAN接口与功能9.1 X2接口及协议栈接口及协议栈9.2 S1接口及协议栈接口及协议栈9.3 无线资源管理无线资源管理9.4 移动性管理过程移动性管理过程9.1 X29.1 X2接口及协议栈接口及协议栈9.1.1 X2接口用户平面接口用户平面X2接口用户平面提供eNB之间的用户数据传输功能X2-UP的协议栈结构如图9-1所示，X2-UP的传送网络层基于IP传输，UDP/IP协议之上采用GTP-U来传输eNB之间的用户PDU9.1.2 X29.1.2 X2接口控制平面接口控制平面X2接口控制平面协议栈如图9-2所示9.1.3 X29.1.3 X2接口应用协议（接口应用协议（X2-APX2-AP））（1）X2-AP实现X2接口控制平面的主要功能，主要包括UE在eNB之间的移动性管理功能、多小区之间无线资源管理功能、常规的X2接口管理功能和错误处理功能2）X2-AP应尽量继承和重用3G Iur接口的RNSAP协议的一些应用原则和协议过程，并根据LTE新增加的特定应用层功能来定义新的协议过程3）X2-AP层消息应使用ASN.1编码。

4）X2-AP层与传输网络层所提供的服务应保持独立9.2 S19.2 S1接口及协议栈接口及协议栈9.2.1 S1接口用户平面接口用户平面S1接口用户平面（即S1-UP）的协议栈如图9-3所示，与3G Iu接口用户平面协议结构非常类似9.2.1 S19.2.1 S1接口用户平面接口用户平面1．．GTP-U协议消息类型协议消息类型（1）Echo Request、Echo Response：用于路径管理，检测对端节点是否存活2）Error Indication：向对端指示接收数据出错3）Supported Extension Headers Notification：指明由IP地址标识的GTP实体所支持的扩展包头4）G-PDU：使用GTP-U头封装T-PDU，隧道传送用户数据业务2．．S1用户平面用户平面GTP-U协议的主要特点协议的主要特点（1）GTP-U协议既可以基于 IPv4/UDP传输，也可以基于IPv6/UDP进行传输2）隧道端点之间的数据通过IP地址和UDP端口号进行路由3）UDP头与使用的IP版本无关，两者是独立的9.2.1 S19.2.1 S1接口用户平面接口用户平面3．．S1用户平面无线网络层协议功能用户平面无线网络层协议功能（1）在S1接口的目标节点中指示数据分组所属的SAE接入承载。

2）移动性过程中尽量减少数据的丢失3）错误处理机制4）MBMS支持功能5）分组丢失检测机制9.2.2 S19.2.2 S1接口控制平面接口控制平面S1接口控制平面的协议栈如图9-4所示，与用户平面类似，控制平面也是基于IP传输的，不同的是控制平面在IP层的上面采用SCTP，为无线网络层信令消息提供可靠的传输 9.2.3 S19.2.3 S1接口应用协议（接口应用协议（S1-APS1-AP））1．．S1-AP应遵循的原则应遵循的原则（1）S1-AP实现S1接口控制平面的主要功能2）S1-AP应继承UMTS Iu接口RANAP协议的应用原则和特性3）S1-AP对RANAP协议不做后向兼容性要求4）RANAP中的一些协议单元过程同样适用于LTE S1时，应在进行必要的修改后尽量重用这些过程5）对LTE特有的应用层功能应在S1-AP中定义新的协议过程6）LTE特有的信元需要重新定义7）LTE特有消息的命名应明确易懂，并保持前后一致8）信息单元在进行必要的修改后能够重用的地方应尽量重用9）S1-AP协议层消息应采用ASN.1编码10）应用层协议与传输网络层服务保持独立，以便于各自演进。

11）S1-AP协议应适应面向连接的和无连接的服务9.2.3 S19.2.3 S1接口应用协议（接口应用协议（S1-APS1-AP））2．．S1接口主要功能接口主要功能（1）SAE承载服务管理功能，包括SAE承载的建立、释放2）S1接口UE上下文管理功能，即对于LTE_ACTIVE状态的UE，S1接口上需要建立、释放核心网与eNB中的UE上下文，以支持每个UE在S1接口上各自信令消息的传输3）LTE_ACTIVE状态下UE移动性管理功能4）S1接口的寻呼S1接口的寻呼由MME发起5）NAS信令传输提供UE与核心网之间非接入层的信令的透明传输6）S1接口管理功能如错误指示、S1接口建立等7）网络共享功能8）漫游与区域限制支持功能9）NAS节点选择功能10）初始上下文建立过程11）S1接口的无线网络层不提供流量控制功能和拥塞控制功能9.3 9.3 无线资源管理无线资源管理9.3.1 无线承载控制无线承载控制无线承载控制（Radio Bearer Control，RBC）包括无线承载的建立、保持、释放，是对无线承载相关的资源进行配置当为一个服务连接建立无线承载时，无线承载控制需要综合考虑 E-UTRAN中无线资源的整体状况、正在进行中的会话的QoS需求以及该新建服务连接的QoS需求。

9.3.2 9.3.2 无线接纳控制无线接纳控制无线接纳控制（Radio Admission Control，RAC）功能用于在请求建立新的无线承载时判断允许接入或拒绝接入为得到合理、可靠的判决结果，在进行接纳判决时，无线接纳控制需要考虑E-UTRAN中无线资源状态的总体情况、QoS需求、优先级、正在进行中的会话的QoS情况以及该请求新建无线承载的QoS需求9.3.3 9.3.3 连接移动性控制连接移动性控制连接移动性控制（Connection Mobility Control，CMC）功能用于对空闲模式以及连接模式下的无线资源进行管理在空闲模式下，为小区重选算法提供一系列参数（如门限值、滞后量等）以确定最好小区，使得UE能够选择新的服务小区，还提供用于配置UE测量控制以及测量报告的E-UTRAN广播参数9.3.4 9.3.4 动态资源分配动态资源分配动态资源分配（Dynamic Resource Allocation，DRA）又称为分组调度（Packet Scheduling，PS），该功能用于分配和释放控制面与用户面数据包的无线资源，包括缓冲区、进程资源、资源块等。

动态资源分配功能包括几个方面，包括无线承载的选择和管理必要的资源（如功率、所使用的无线资源块）9.3.5 9.3.5 小区间干扰协调小区间干扰协调小区间干扰协调（Inter-cell Interference Coordination，ICIC）功能是指通过对无线资源进行管理，从而将小区之间的干扰水平保持在可控的状态下，尤其是在小区边界地带，需要对无线资源做些特殊的管理，以满足LTE系统小区边缘用户业务质量的提升需求9.3.6 9.3.6 负载均衡负载均衡负载均衡（Load Balancing，LB）功能（如图9-5所示）用于处理多个小区间不均衡的业务量，通过均衡小区之间的业务量分配，提高无线资源的利用率，将正在进行中会话的QoS保持在一个合理的水平，降低掉话率9.3.6 9.3.6 负载均衡负载均衡1．重复覆盖小区间的负载均衡．重复覆盖小区间的负载均衡在实现上，使用不同载波或者属于不同无线接入技术但是覆盖相同地理区域的重复覆盖小区可以由不同的eNB进行管理2．相邻小区间的负载均衡．相邻小区间的负载均衡由于UE的移动性，UE可以驻留在任意一个小区并切换到最优的小区9.3.7 9.3.7 无线接入技术间的无线资源管理无线接入技术间的无线资源管理无线接入技术间（Inter-RAT）的无线资源管理用于对不同无线接入技术之间连接移动性相关的无线资源进行管理，主要是指无线接入技术之间的切换。

9.3.8 9.3.8 无线资源管理架构无线资源管理架构LTE中无线资源管理的架构设计是为了支持RRM功能，因此如何将RRM功能分配到LTE系统的节点上是定义RRM架构的基础，其中包括节点之间的接口以及需要使用的协议在3G系统中，由于存在RNC这一UTRAN集中控制节点，RRM的各项功能以及相关测量信息的处理主要在RNC上实现9.4 9.4 移动性管理过程移动性管理过程9.4.1 移动性管理区域划分移动性管理区域划分1．分层．分层TA这个方案由三星公司提出，如图9-6所示其特点是将一个UE可以驻留的TA分成多个层次，每个层次的TA所覆盖的范围不同9.4.1 9.4.1 移动性管理区域划分移动性管理区域划分2．基于距离的．基于距离的TA分配方案分配方案如图9-7所示，这个方案的特点是，网络根据UE距离某几个eNode B的远近，计算如何为UE分配一个合适的TA区域9.4.1 9.4.1 移动性管理区域划分移动性管理区域划分3．基于速度的．基于速度的TA分配方案分配方案网络需要判断UE的移动速度，并根据UE的移动速度决定如何为其分配跟踪区例如，当网络判断UE的移动速度较快时，将一组TA同时分配给UE，则UE在这一组的TA间进行移动时，不需要进行TA更新。

9.4.1 9.4.1 移动性管理区域划分移动性管理区域划分4．重叠．重叠TA如图9-8所示，重叠TA方案的特点是TA之间可重叠覆盖9.4.1 9.4.1 移动性管理区域划分移动性管理区域划分5．多注册．多注册TA多注册TA是从多种TA概念方案中综合和总结出的一种TA概念，其特点在于多个TA可组成一个TA列表，这些TA同时分配给一个UE；UE在这些TA间移动时不需要执行TA更新6．总结．总结上述方案都在一定程度上能够解决UE在不同TA间频繁来回移动所引发的“乒乓效应”并在一定程度上减少TA更新信令，但在网络和UE的实现复杂性上各不相同9.4.2 9.4.2 空闲状态下的移动性管理空闲状态下的移动性管理1．空闲状态．空闲状态（1）UE与网络之间没有信令连接，在E-UTRAN中不为UE分配无线资源并且没有建立UE 上下文2）UE与网络之间没有S1-MME和S1-U连接3）当处于空闲状态的UE在有下行数据到达时，数据应终止在Serving GW，并由MME发起寻呼4）网络对UE位置所知的精度为TA级别5）当UE改变驻留的小区时，应执行小区更新6）当UE进入未注册的新跟踪区时，应执行TA更新。

7）UE在小区间移动时自动执行小区选择和重选以及PLMN选择过程8）E-UTRAN在EPC的辅助下执行区域限制功能9）应具有节省电力的功能，例如使用非连续接收功能9.4.2 9.4.2 空闲状态下的移动性管理空闲状态下的移动性管理2．信令缩减．信令缩减图9-9所示为UE从SAE系统进入2G/3G系统时的信令流程示意图9.4.2 9.4.2 空闲状态下的移动性管理空闲状态下的移动性管理3．寻呼与控制面建立．寻呼与控制面建立对于空闲状态的UE，当下行数据到达核心网时，要对UE进行寻呼寻呼通过S1接口下发到相关的eNode B，寻呼请求将发送到相关TA的所有小区，如图9-10所示9.4.2 9.4.2 空闲状态下的移动性管理空闲状态下的移动性管理图9-11所示为寻呼和初始上下文建立过程，显示了UE从空闲状态转移到连接状态的信令过程9.4.3 9.4.3 连接状态下的移动性管理连接状态下的移动性管理1．连接状态．连接状态（1）UE与网络之间有信令连接，这个信令连接包括RRC连接和S1-MME连接两部分2）网络对UE位置所知精度为小区级3）在此状态的UE移动性管理由切换过程控制。

4）当UE进入未注册的新跟踪区时，应执行TA更新5）S1释放过程将使UE从ECM-CONNECTED状态迁移到ECM-IDLE状态9.4.3 9.4.3 连接状态下的移动性管理连接状态下的移动性管理2．．LTE接入系统内的移动性管理接入系统内的移动性管理LTE接入系统内的移动性管理，处理在连接状态下UE的移动，包括核心网节点的重定位和UE切换过程，这些过程应包括源系统的切换决策，目标系统中的资源准备、指挥UE接入新的无线接入网以及最终释放在源系统中的资源等功能9.4.3 9.4.3 连接状态下的移动性管理连接状态下的移动性管理3．不涉及．不涉及EPC节点重定位的移动性管理节点重定位的移动性管理（1）控制平面的处理过程（2）用户平面的处理过程9.4.3 9.4.3 连接状态下的移动性管理连接状态下的移动性管理4．涉及．涉及EPC节点重定位的移动性管理节点重定位的移动性管理源侧发起的重定位信令流程如图9-13所示，通常发生于切换过程中9.4.3 9.4.3 连接状态下的移动性管理连接状态下的移动性管理目标侧发起的重定位信令流程如图9-14所示，通常用于UE从空闲状态迁移到连接状态的过程中，如执行跟踪区更新。

9.4.3 9.4.3 连接状态下的移动性管理连接状态下的移动性管理5．路径切换．路径切换路径切换的4种基本方案如图9-15所示9.4.4 9.4.4 不同无线接入系统间的移动不同无线接入系统间的移动性管理性管理1．．UMTS/GPRS到到LTE/SAE的的3GPP系统间切换系统间切换UMTS/GPRS到LTE/SAE的3GPP系统间切换信令流程如图9-16所示9.4.4 9.4.4 不同无线接入系统间的移动不同无线接入系统间的移动性管理性管理2．．LTE/SAE到到UMTS/GPRS的的3GPP系系统间切换统间切换LTE/SAE到UMTS/GPRS的3GPP系统间切换信令流程如图9-17所示9.4.4 9.4.4 不同无线接入系统间的移动不同无线接入系统间的移动性管理性管理3．切换触发．切换触发在LTE/SAE系统引入MME池区（Pool Area）的概念后，认为在一个MME Pool Area内的所有eNode B之间应该有X2接口连接，这样的全连接方式一方面保证了E-UTRAN中各eNode B间执行小区干扰协调功能，另一方面使得通过X2接口进行切换准备成为可能，如图9-18和图9-19所示。

9.4.4 9.4.4 不同无线接入系统间的移动不同无线接入系统间的移动性管理性管理4．数据转发和双播．数据转发和双播如图9-20所示的系统间切换的数据转发过程，下行数据到达源eNode B后，源eNode B将数据复制并通过Serving GW的数据通道，将到达但未能成功发送给UE的下行数据转发至目标侧SGSN，再由SGSN发送给目标RNC，最终由目标RNC发送给UE9.4.4 9.4.4 不同无线接入系统间的移动不同无线接入系统间的移动性管理性管理双播机制的使用示意如图9-21所示，在3GPP系统间切换中，在UE从LTE系统源eNode B移动到UMTS系统的目标RNC的过程中，下行数据到达Serving GW后，Serving GW对数据进行复制，同时发送给源eNode B以及目标系统的SGSN；当切换结束后，Serving GW将只发送下行数据至目标系统的SGSN9.4.4 9.4.4 不同无线接入系统间的移动不同无线接入系统间的移动性管理性管理如果切换发生在LTE系统内部，则源eNode B将切换准备过程中缓冲的下行数据通过X2接口转发给目标eNode B，如图9-22所示。