LTE 第12版以及演进
简介：
基于LTE无线接入技术的4G移动宽带统的已经进入了大规模的部署阶段，截止2011年末已经有1200万用户，并且预计在2015年达到5亿用户。现在开始部署的LTE是基于3GPP 8/9 版本，也就是LTE的第一个版本。但是为了满足合理的满足运营商和用户的期望，持续的提高运营商和用户的体验，LTE 无线接入技术会不断的向前演进。
LTE的演进中道路中的第一步被称作TLE-A，是作为3GPP Re1-10中的一部分于2010年定案的。版本10在各个方面扩充和提高LTE无线接入技术的性能，包括传输大于20MHZ的带宽和通过载波整合来提高频谱的适应性，加强了基于扩展和更弹性化的参考信号的结构的多天线传输技术。同时介绍了继电保护功能，也意味着不仅可以把LTE应用在网络接入中，还可以作为一种无线回路（wireless backhauling）的解决方案。
最近，3GPP已经进入LTE Re1-11的最后阶段了。除此之外，为了更好的改良Re1-10中的一些部分，LTE Re1-11 包括了CoMP（coordinated multipoint transmission/reception）的一些基本功能，同时为了提高能效和降低干扰而改良了载波结构。满足支持GSM,HSPA和LTE的终端和基站更高
的性能要求，也是Re1-11版本的任务之一。
对于LTE Rel-10/11版本来说另一个主要关注点是加强对于局部地区接入和通信的非均匀部署。虽然这样的部署，既低功率节点部署在大功率节点的覆盖下已经在第一个LTE版本已经实现（已经更早的无线接入技术，包括3G/HSPA和2G的GSM中），10/11版本又引入了额外的功能，以增强异构部署和扩展低功率节点的范围，尤其是广域和局域层运行在同一个载波频率上时。
由于LTE 11版本的规范已经进入尾声，3GPP逐渐把重点转移到下一个主要的步骤上，有时被简称为LTE-B（如图1）。本文的目的是一些LTE进一步演进上的一些关键技术。
图一：LTE的演进
2进一步加强局域接入
改善通信容量和扩展无线接入网可达到数据速率的关键是进一步的密致化的网络，即网络节点的数目增加，从而使用户终端物理上更加接近网络节点。除了直接大规模部署致密化网络，网络的致密化还可以由在现有的宏节点层覆盖下的互补的低功率节点实现。
在这样的异构部署，在本地，低功耗节点提供了非常高的通信能力和服务水平（终端用户吞吐量），例如：当宏层提供全区域覆盖时的室内和户外热点位置。因此除了广域覆盖宏层，低功率节点同样能够提供局部地区的网络接入。
相比更常规的宏层部署，在一般情况下，当考虑本地区域层的部署时，重要的是要理解和考虑到这种部署方面的特点和限制的差异。例如，虽然通常来说低部署量，运行成本和能耗是三个非常重要的方面，但是这些方面应该在局域接入部署中被进一步强调。因为大量的这样部署的网络节点中，每个节点的负载和使用率往往还比较低。
同时，当本地区域层部署在终端随时可以接回的宏层下时，，局部区域层的可靠性和覆盖要相较于非常高的可靠性和覆盖范围要求的宏层而言得到一定程度的降低。
就传输而言，对每个局部区域的节点而言同时处于活跃的用户终端非常少。可以预期，由于非常低的平均负载和非常高的瞬间数据传输率，传输动态范围变化会非常大
最后，与宏层相比，可以预期的是：在局部区域层，用户终端将是静止的或者缓慢的移动。
LTE从第一个版本开始就能够在很宽的范围内拥有良好的表现，包括广域接入和局域接入。然而，随着对搞数据速率的稳定性的关注，针对当地区域的情况进一步优化，应考虑到上述的要求。
2.1离散频率的局域接入
正如上文提到的，在异构部署的3GPP业务包括Rel-11，主要集中在相同的频率操作，即广域和局域层在同一载波频率上运行。主要原因是，特别是对拥有有限的频谱的运营商，他们不必为各层分裂频谱，减少带宽，也可实现的数据速率可在每一层中传输。因此，现在3GPP中功能的焦点主要针对处理中的相同频率的部署的不同层之间的层间干扰。
然而，由于较低的频率已经被蜂窝和非蜂窝服务大量使用，在未来的可用频谱将主要集中在更高的频率（3.5GHZ甚至更高）。在一般情况下，更高的频带不太适合于使用在一个宏内部署。并且，在世界的某些地区，在室外使用3.5 GHz 频段和最大输出功率受到一定的监管和限制。
随着更高的频带在宏层使用上的受限，需要更多地考虑附加在宏层之下的工作在高频并且频率离散的局域接入。这样频率分离的局域部署不仅避免了在Rel-11中提出并讨论过的相同频率的部署的层间干扰问题，相比运行在相同的频率下，它也提供了一些额外的好处。
目前，在3GPP中，许多方面，局域接入节点对RF要求与广域一样严格。其中一个原因是，3GPP一直假设局域和广域部署可以共享相同的频带。对RF 的要求十分严格，例如相邻信道受到抑制时，为避免阻塞靠近本地区域的临近局域节点，会连接到具有高输出功率的并可能在相邻频域的广域层。然而，如果额外的频带只能被用于本地区域访问，它是能够放松局域接入节点的对RF要求的。
离散频率的部署方式，还允许在广域和局域层采取不同的双工方案。总之，相较最新的广域部署，现在对局部地区部署的兴趣正在不断增加，在这种情况下TDD越来越重要。例如，现有的广域的FDD网络可以由局域层使用TDD来补充。为了更好地处理在一个局域内流量的高度动态变化，这时从一个局域接入节点发送或接收数据的终端的数目可以非常小，动态TDD是十分有益并且必要的。在动态TDD中，网络可以动态地使上行链路或下行链路传输的子帧与瞬时流量的情况相匹配，这会让用户终端的性能得到改进。动态TDD要求离散频率的局域部署，以避免层间干扰。例如，如果广域层的下行链路传输干扰到局域层的上行链路传输，可能会严重限制局域层的性能。
2-2广域和局域的交互------软小区
传统的局域接入运营方式是局域节点自建独立的小区，这些小区单独运行并且相对独立于叠加在局域层上的宏层。在这种情况下，低功率节点传输与小区相关联的所有的信号，包括特定小区的参考信号和同步信号，以及系统的全套信息。此外，移动装置只能单一地与一个局域节点或一个宏节点连通。
很显然，一个独立的节点不管是否存在广域层都可以运行。然后终端在广域已经覆盖的到的地方，通过一个更综合的方式，既同时连接到广域和局域两个层
获以取更多的好处。如图2中所示，软小区，是一种使所述终端具有双连接的手段：
1广域层通过锚载波（降载波），用于传输系统信息，基本的无线资源控制（RRC）信令和可能的低速率高可靠性的用户数据
2局域层通过升载波，用于大量的高速率用户数据。
此外，升载波传输应该在没有特定小区的参考信号和无系统信息的传输时有非常陡峭的性质以达到最小能量的开销。实际上，升载波应该只在发送信息给终端的子帧的载波中存在。陡峭性能传输（ultra-lean transmissions）不仅造就了一个非常节能的局域层，降低了运营成本，同时也降低了干扰水平。这对非常密集的区域部署起到了十分关键的推动作用，否则，从低到中等负荷都会受到不同程度的干扰。
此外，软小区也将提供了稳定性性和移动性方面的好处。在升连接丢失的情况下，终端仍然通过锚载波连接，从而避免一个完整的无线链接的失败。广域层也可以帮助终端减少复杂性和功耗，例如，通过终端寻找局域节点时提供辅助信息。最后，动态TDD和宽松的RF要求都要作用于升载波上，以实现在上一节所讨论的好处。
B
图2：软小区———广域和局域层的双连接
锚载波和升载波传输的调度分别受广域和局域节点的控制。因此，两个载波有单独的调度器，也没有要求层与层之间的互连低延迟。
显然，在一个软小区部署中当广域和局域层紧密互通时，在局域层之上当有一个覆盖全区域的宏层运行。低功耗的局域节点被部署在偏远地区，那里没有广域覆盖，这时显然需要独立运行的低功耗节点。以现有LTE规格和局域优化已能初步提供特定产品以供选择来看，这样的部署是可能的，例如，在输出功率和容量方面。前一节中提到的增强，即宽松的RF要求和动态TDD，也可以适用于这种独立的情况。
同一个节点可以运行为一个独立节点或作为软小区配置的一部分- 的两者之间的差别仅是传输信号的不同。对不同的终端，节点甚至可以有不同的表现。因此，从单机运行向软小区转移很简单。
3多天线增强
从LTE第一个版本就出现并且在后续版本中得到的进一步增强的不同类型的多天线传输技术已经在LTE的无线接入技术中成为不可分割的一部分。更具体地来说，Rel-10扩展的下行链路的空间复用多达8层，上行链路的空间复用多达四个层。这项工作的一个重要组成部分，是引入更灵活的下行参考信号结构，为新型天线的安排和新的传输技术，铺平了道路,如CoMP。作为一个扩展的Rel-8的参考信号结构——一个用于解调和信道状态报告的单一参考信号类型，Rel-10允许通过解调参考信号（DM-RS）和信道状态信息的参考信号（CSI-RS）来分离这两个功能，对两个功能分别进行了优化。在Rel-11，扩展的参考信号结构也可通过引入增强的物理下行链路控制信道（ePDCCH）用到L1/L2控制信令中。
从REL-11 到REL-12，一个悬而未决的问题是如何增强CSI反馈[3]。由于在REL-11的技术和结果中存在巨大的分歧，第一阶段应是进行协调并统一标准以确保能够介绍相关增强功能。在Rel-12的中CSI反馈增强的候选方案包括：在基站处设四个天线，增强频域中的相邻间隔尺寸。
3.1阵列天线系统和波束成型
相比传统的部署中通过馈线电缆连接到收发器的无源天线，有源阵列天线系统（AAS），RF元件，如功率放大器和收发器集成天线阵列，提供了以下几个好处。不仅电缆损耗减少，从而改善性能和减少能源消耗，而且安装工作得以简化，并减少所需的设备空间。不幸的是，由于缺少相关的RF和电磁兼容性（EMC）要求，用于有源天线阵列系统的支持在3GPP中是有限的。因此还要继续在Rel-11开始研究这些资料，在Rel-12的中定义这些需求和进行相应的测试方法是十分必要的。
空间维度是AAS的关键方面，它会增加问题的复杂度，有可能还要可能需要一些有限的（OTA）测试使用。法规要求应该要考虑并且无线多标准应该被视为基准。为了限制工作的范围，包括载波指定倾斜和可变波束宽度在内的基本功能都应该考虑在内以建立一个基准线方法学和术语，如果需要的话，可以拓展到更先进的功能。相较于建立需要的相关性能，定义更高性能的有效率是有限的，例如仰角波束形成或大规模MIMO。相较于常规带有小区专用的带反馈的扇形天线相比他可以更好的利用高程域，有源天线还可以使用更先进的天线理念例如垂直堆叠天线元素。几个可能的技术是，包括动态的特定终端的下倾，多用户MIMO，和垂直的扇区化。发展过程的一个自然步骤是吧海拔域的水平域的波束形成一起考虑。不同方法的性能是基于信道和传播模型的。其中信道模型是要在开始时候定义的。现有的在Rel-10/11CSI定义的馈机制中应被视为基准，以确定潜在的改进。此外，有灵活的回程需求的CoMP应该成为核心以扩大CoMP的应用。
协作多点的传输和接收
协作多点传输和接受最初是为了减少小区内部干扰，但是同样也可以用于增加覆盖面积。目前为止，3GPP已经考虑到了上行和下行链路。上行CoMP很大程度上是在尽可能的减少需求情况下达到更多的指定的工作，尽管一些增强上行正交性的小的增强的功能是第十一版本的一部分。下行CoMP，另一方面，，主
要在该地区的CSI反馈方面需要一个较大的努力。鉴于此目的，多点CSI反馈网络构架在十一版本里应运而生。由于CoMP中还有很多未解决的问题，这些问题还要使用，所以这些工作在第十二版本中应该还要继续，例如多点CSI和下行控制信道的增强。
精益载波
能量效益在无线通信中变得越来越重要。由于电池的限制，设备端的能量效率更加重要，在网络端的能量效率也越来越被人们关注。除了追求一个更稳定，提高能源效率还可以提供很大的经济效益。
对于大多数运营商来说，很大一部分网络运行的能量是由整体运行开支消耗的。为了减少运行成本，提高能量效率是非常重要的，因为未来的能量的价格会越来越高。
减少基站的能源消耗可能会开启新的部署方案，例如在没有电站可以介入的地方，提供太阳能供电的大小合适的基站。这对于在农村地区以至于全世界发展移动带宽服务是相当重要的。
网络的能源效率在很大程度上是一个执行问题，然而，特殊功能的实现要么减少要么增加能量效率。很大一部分的能量是在在小区节点的放大器直接或者非直接的消耗的尤其是高能源消耗的节点。此外目前可用的能量放大器的能量消耗与放大的功率输出是远远不成比例的，即使是在低功率输出时候也消耗着不可忽视的能量，例如当只有有限的控制信号在另外一个空的小区内传输的。减少那些一直需要发送的信号显得尤为重要，因为在没有数据要发送的时候他可以让基站关掉发送电路。
在十一版本中，一个修改过的载波结构，在发送当小区指定的参考信号并且删除五个子帧中四个子帧时候和ePDCCH被控制信号使用时被引进。他不但改善网络能量消耗效率，而且减少低到中等链路的干扰，允许更高的最终用户的吞吐量，并提高了系统的效率。
在十一版本中的修改过的载波结构只能在与载波聚合的时候使用，限制了他的使用。为了增加灵活性，在没有在Rel-12的载波聚合的情况下，优选也支持精益载体，和Rel-11精益载体相比，这样的单机载体需要支持空闲模式操作和系统信息的分布。精艺载波的内部，无论是在Rel-11载体聚合有限版本和在Rel-12的一个潜在的单机版，都是向后兼容性的影响。并不是所有的传统终端所期望的信号将被发送伪作为精益载体的一部分，证明了只有心的终端才能访问精艺载波。精艺载波的发展会在实际中受限于载波的限制，这些载波由于，没有合法的终端运行还没有被LTE使用。
机器类型通信
当今世界正在朝着网络化发展，并且所有的设备可以互联还可以通信。因此，很多领域如运输和物流，智能电网，电子医疗等，在各种通信设备和交通的预期会有一个显着增长。所有可以从网络连接获益的设备都会被互联，并且互联的数量会远远超过注入智能手机等的以人为中心的设备。很显然，有很多机器类通信的使用场景和情况例如下图3，定义一个单一的节点是很困难的。例如一个远程监控摄像机对网络提出一个要求相对于货物跟踪应用程序监控一个集装箱位置是相当不同的，后面两个典型的例子中的挑战不是要发送的数据量，却是通信设备的巨大数量和低消费的要求和在终端的非常低的能量消耗。
Figure 1: Examples of machine-type communication.
虽然LTE是能够处理广泛的机器类型通信方案今天已经，应考虑以更好的进一步增强和改进，
1支持低价位和低复杂度的设备类型以匹配低的性能要求
2允许低能量消耗的数据传输，保证长时间的通信
3在每个单元内部处理大量设备
寻找低价位的MTC设备类型的技术在当前是是被认为3GPP中11版本的研究的一部分，这些技术，半双工操作，降低峰值数据速率和减少带宽操作（小于20 MHz）是特别让人感兴趣的。但如果天线被允许（相对于当前对作为基准的双路接受的要求）并且最大上行传输能量被减少的话附加的简化功能是可以实现的。然而，必须保证小区覆盖的丢失和小区频谱效率可以有效的限制。
为了使电池有更高的持续时间，每个设备的数据传输所消耗的能量都要被减少的最小。对于不是很频繁的数据传输，如果DRX周期可以延长的话能量消耗会被很大的减少。这使得设备利用延长睡眠时间，同时在不发送数据时最大限度地减少读取的控制通道和流动性相关的测量。此外，不频繁传输少量的用户数据通常与信令程序是相关的，这些信令程序有时从功耗的角度来看，比数据传输本身更昂贵。因此，偶然的小的数据传输可以简化这些程序提供显着的好处。
由于连接的机器数量回答道一个相当大的数量，机制要处理小区内的相当大的数量的设备，被称为增强的访问限制的下载控制方案正在被LTE中的第十一版本只作为标准以防止由于大量访问引起的RAN的过负载。
通常的来说，每个连接的设备可以导致非常大的控制计划的下载，因此在减少每个通信设备的信令引起的网络压力时候轻量级的信令程序亟待出现。注意一个轻量级的信令方案可能在同一时间提高设备电池消耗。
设备间通信
最近邻近的应用程序和服务社会的技术发展趋势和日益增加的市场利率在短距离通信中引发了研究和发掘潜在的直接设备到设备（D2D）通信的标准化社区，在许可（移动）和无牌（或不使用）谱[5][6][7][8]。因此，3GPP已经开始研究基于邻近的服务相关需求和可能的技术引擎[9]。
3GPP考虑的两个主要直接设备到设备的通信用例是接近为基础的社会网络和国家安全，公共安全（NSPS）
对于这些用力，可以分为两个情况：
1接近检测，其中一个设备在其附近发现另一个设备（及可能也决定了所提供的服务的类型），
2两个设备间的通信
基于邻近的社交网络，首先可实现接近检测，其次是通信阶段，可通过蜂窝网络或通过直接的设备到设备通信链路。在这两种情况下有理由相信基础网络覆盖可以提供网络帮助。该网络可以协助诸如与时间同步，发现信号配置，以及身份和安全管理，相较于一般的技术提供更快更有效的机制。因此，在3GPP的研究应该从调查网络辅助接近检测。
为了公众的安全，另一方面也需要支持通信在没有网络覆盖的情况。设备到设备的直接通信因此也是这种使用情况下的要求。这种强烈的需求非常不同于商业服务，并可能影响的无线接口的设计。鉴于这种原因，寻求在一般公共安全系统的基于3GPP的系统宽度的研究是首选的，而不是在指定设备到设备的通信间直接开始工作。
结论
本文提供了一些可能成为LTE REL-12领域的高层次概述，包括额外的功能，例如针对当地区域的访问和异构部署，多天线增强，能源效率的改进，进一步提高支持机器类型通信，以及不同方面的设备到设备的直接通信。显然，LTE是非常复杂的平台，并将持续的发展以满足更新的要求和更多的情况。
参考
[1] E. Dahlman, S. Parkvall, J. Sk?ld, “4G – LTE/LTE-Advanced for Mobile
Broadband”, Academic Press, Oxford, UK, 2011
[2]Heavy Reading, “LTE TDD Operator Business Case & Adoption
Forecast”, March 2011
[3]RP-120413, “Further Downlink MIMO Enhancement for
LTE-A dvanced,” 3GPP RAN Plenary, Xiamen, China, Feb. 28 - March 2,
2012
[4]3GPP TR 36.888, “Study on provision of low-cost Machine-Type
Communications (MTC) User Equipments (UEs) based on LTE”
[5]M. Scott Corson, R. Laroia, J. Li, V. Park, T. Richardson and G. Tsirtsis,
“Toward Proximity-Aware Internetworking”, IEEE Wireless
Communications, pp. 26-33, December 2010.
[6] F. H. P. Fitzek, “Cellular Controlled Short-Range Communication for
Cooperative P2P Networking”, Wireless World Research Forum (WWRF)
17 WG5, 2010.
[7]K. Doppler, M. Rinne, C. Wijting, C. B. Riberio, K. Hugl,
“Device-to-Device Communication as an Underlay to LTE-Advanced
Networks”, IEEE Communications Magazine, Vol. 7, No. 12, 2009,
pp42-49.
[8]G. Fodor, E. Dahlman, G. Mildh, S. Parkvall, N. Reider, G. Miklós, Z.
Turányi, ”Design Aspects of Network Assisted D2D Communications”,
IEEE Communications Magazine, March 2012, pp. 170-177.
[9]SP-110638, “Study on Proximity-Based Services”, 3GPP TSG SA
Plenary document, Fukuoka, Japan, 19-21 September 2011.
3GPP长期演进（LTE）安全技术介绍 1.引言 做过一段时间的LTE的安全研究，这里简单介绍了3GPP长期演进（LTE）研究工作的开展背景和网络架构，重点介绍了LTE/SAE的安全架构、密钥架构、安全机制等。希望能对大家研究LTE的安全有所帮助。 随着移动通信的普及，移动通信中的安全问题正受到越来越多的关注，人们对移动通信中的信息安全也提出了更高的要求。在2G（以GSM网络为例）中，用户卡和网络侧配合完成鉴权来防止未经授权的接入，从而保护运营商和合法用户双方的权益。但GSM网络在身份认证及加密算法等方面存在着许多安全隐患：首先，由于其使用的COMP128-1算法的安全缺陷，用户SIM 卡和鉴权中心（AuC）间共享的安全密钥可在很短的时间内被破译，从而导致对可物理接触到的SIM卡进行克隆；GSM网络没有考虑数据完整性保护的问题，难以发现数据在传输过程被篡改等问题。 第三代移动通信系统（3G）在2G的基础上进行了改进，继承了2G系统安全的优点，同时针对3G系统的新特性，定义了更加完善的安全特征与安全服务。R99侧重接入网安全，定义了UMTS的安全架构，采用基于Milenage算法的AKA鉴权，实现了终端和网络间的双向认证，定义了强制的完整性保护和可选的加密保护，提供了更好的安全性保护；R4增加了基于IP的信令的保护；R5增加了IMS的安全机制；R6增加了通用鉴权架构GAA（Generic Authentication Architecture）和MBMS（Multimedia Broadcast Multicast Service）安全机制。 3G技术的出现推动了移动通信网数据类业务的发展，在更大程度上满足了个人通信和娱乐的需求，正在被广泛推广和应用。为了进一步发展3G技术，3GPP于2004年将LTE（Long Time Evolution）作为3G系统的长期演进，并于2006年开始标准制定工作。在开展LTE研究项目的同时，启动了SAE（System Architecture Evolution）的研究项目。LTE/SAE的安全功能也不断得到完善、扩展和加强，本文对LTE/SAE的安全技术进行了简要介绍。 2.LTE/SAE的网络架构
LTE技术的演进和发展趋势 摘要:伴随着中国经济的快速发展，通信行业也加快了它行进的脚步，从上世纪80年代的第一代通信终端“大哥大”的产生，到第三代基于移动互联网技术的终端设备3G智能手机的出现，无一不显示出我国的通信技术发展的强势劲头。如今3G已能够在全球范围内更好地实现无线漫游，它将无线通信与国际互联网等多媒体通信相结合，并处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式，提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务。 然而，信息发展永无止境，在这个信息高速带的大环境下，LTE(Long Term Evolution)项目应运而生。LTE(Long Term Evolution，长期演进计划)的目的是进一步改进和增强现有3G技术的性能，以应对WiMAX等新兴无线宽带接入技术的竞争，以及进一步提高3G技术在宽带无线接入市场的竞争力。2004年 底，通过研讨会方式开始了LTE计划，到2008年底规范基本完成。LTE是3G 的演进，由于它用的是4G的关键技术也被俗称为3.9G。LTE技术是移动通信与宽带无线接入的融合，它改进并增强了3G的空中接入技术。从总体上看，LTE 计划极大的改善了目前3G技术的数据业务能力，使得3G技术在今后几年内能够保持对其它无线技术的竞争优势。目前几乎所有的电信运营商、设备商等都加入到了LTE的开发大军中，使得LTE的发展速度大大加快。同时，由于LTE 技术可以为运营商、设备商等电信企业带来更大的技术优势和经济优势。因此，LTE的发展状况受到各方关注。 关键词：LTE 优势演进发展趋势 引言: 随着移动数据业务的大量应用以及新业务种类的出现，对移动通信网络性能和质量方面的要求越来越高。中国移动通信运营商从2001年左右启动GPRS 数据网络的部署工作，经过了短短10年左右的时间，移动通信就迅速从2G商用进入4G试验网建设阶段。对移动通信用户来讲，这意味着网络性能的提高和质量的改善，而对运营商来讲，则意味着面临网络演进方向的选择以及网络运营和融合方面的挑战。
LTE（长期演进技术）怎样继续演进？ LTE是Long Term Evolution（长期演进技术）的缩写。在LTE渐渐普及全球市场的今天，它还会怎样继续演进呢？云计算（CC，Cloud Computing）、软件定义网络（SDN，Software Defined Networks）和网络功能虚拟化（NFV，Network Function Virtualization）都是现在的运营商考虑使用的新兴技术，以便让它们的网络永不过时，确保网络有持续的灵活性和经济优化的环境。 无线接入网（RAN）不断地演进。演进到LTE-A会使其空口的理论吞吐量提高到LTE网络的十倍。我们已经在市场上看到语音腕表，同时还有很多目前还在制图板上的额外应用和业务。这是运营商们面临的下一波经济挑战。根据历史经验，所有的新业务都需要特制的服务器和内置在ASIC硬件上特制处理过程。这些都是昂贵的，其知识产权只属于提供这些功能的设备商。新想法和新业务层出不穷，变化非常快，而这些基于硬件的解决方案的反应速度太慢，没有什么优势。 这导致部分运营商开始尝试新的、注重成本的、主要基于“虚拟化”概念的创新。推动电信网络的未来远景的新兴技术包括：云计算（CC，Cloud Computing）、软件定义网络（SDN，Software Defined Networks）和网络功能虚拟化（NFV，Network Function Virtualization）。 云计算（CC，Cloud Computing）的出现已经有几年了，但是主要被一些大互联网公司（亚马逊、谷歌等）用作在集中式的数据中心处理海量数据流量的工具。凭借周期性的超量配置调度，这些公司就能够设法做到让只在短时间内需要额外网络资源的客户随时使用它们的网络业务。云计算用户能够描述他们自己的需求；在“云”上开通一个“虚拟（基于软件）”服务器；客户任务完成后释放这个虚拟服务器；并且仅仅为使用到的资源和时间付费。有没有可能在一个乡村小镇上，一个类似“夫妻店”的小服务提供商只有少量的eNB基站，但是却能够为用户提供完整的LTE业务？基于云的EPC业务也许就是答案。 尽管SDN和NFV两个是分别定义的，但它们在定义一个新的网络环境时能够相辅相成。两者都基于“虚拟化”。为了理解虚拟化的概念，请考虑下面的示意图（图一）。一个经纪人（虚拟器）拥有一幢大楼。然而，潜在的用户有不同的需求，而这幢大楼不能满足所有这些需求。因此这位经纪人准备让这幢大楼“看上去”有所不同（不需要真的改造它）。对于用户1，虚拟器让这幢大楼呈现为一幢比较小的红色大楼和另外一幢比较小的蓝色大楼。虚拟器提供的这些产品被设计成让真实大楼的一部分“看上去”完全符合用户1的需求。用户2有不同的需求，并且与用户1没有交集。对于用户2，这个建筑以完全不同的方式呈现，但是依然完全满足用户2的需求。每个用户都想租用这幢楼，而不是购买它。因此他们将在他们要求的时期，占用根据他们的需求而剪裁的虚拟建筑，之后把它释放给其他人使用。对虚拟建筑的占用只是暂时的，用户只需要为使用的那段时间付费。
1 LTE技术演进 1.1 LTE概述 移动数据业务的快速增长，已超过语音业务的流量，并将成为未来运营商收入增长的主要来源。为在更大的带宽提供移动宽带数据业务及应对WiMAX的竞争，3GPP推出了新一代的无线技术LTE，并成为了新一代移动通信技术的主流。 1.1.1标准进展 LTE标准主要在3GPP定义，由无线LTE系列标准和核心网EPC系列标准共同组成。3GPP 从R99开始，制定基于CDMA技术的3G标准，包括业界经常提到的WCDMA、HSPA和HSPA+等。3GPP R8是LTE的第一个版本，开始采用OFDMA技术，在2009年3月冻结。R8工作结束时，有些还未完成的工作延续到R9，2010年3月R9版本冻结。3GPP提交给ITU的是R10版本，也叫做LTE-Advanced，是4G的候选标准。LTE在3GPP的标准版本演进如图1所示。 图 1 LTE在3GPP的标准版本演进 3GPP的LTE标准在无线接入侧分为LTE FDD和TD-LTE，后者是中国主导的的LTE标准，是TD-SCDMA的网络演进目标。但业界绝大多数的移动运营商将选择LTE FDD为网络演进目标。 1.1.2网络构架与技术特征 LTE网络的基本架构如图2所示 图 2 LTE网络构架基本框图
整个LTE系统由核心网（EPC）、基站（eNB）和用户设备（UE）3部分组成。其中，EPC （Evolved Packet Core）负责核心网部分，EPC信令处理部分称MME（Mobility Management Entity），数据处理部分称为S-GW（Serving Gateway）和P-GW（PDN-GW），HSS保存统一的用户鉴权信息和签约数据，PCRF提供策略和计费控制规则；eNB负责接入网部分，也称E-UTRAN；UE指用户终端设备。 LTE关键技术特征在于更高的空口带宽上，通过更高的调制阶数（64QAM）和更多的天线阵列（MIMO）的应用，从而实现更优的空口吞吐量与频谱效率。LTE系统采用1ms的空口子帧结构和扁平化的网络构架，将无线资源管理功能下放到基站层面，减少了数据传输的节点跳数，从而从根本上降低了系统时延。 LTE主要性能指标如下： ?20MHz情况下，最大可以达到下行326Mbps，上行86Mbps； ?控制面时延小于100 ms，用户面延时小于10 ms； LTE之所以能够较大提升网络性能，无线网主要采用了以下几项关键技术： ?OFDM技术：下行链路采用OFDMA技术，上行链路采用SC-FDMA方式，在保证用户接入方式上的正交性的同时，避免了OFDM技术中高峰均比的不足。 ?MIMO技术：LTE系统可采用下行2×2、上行1×2个天线，同时也考虑了更多的天线配置（如4×4），实现系统口空峰值速率的倍增。 ?高阶调制技术：LTE系统采用高阶调制，上行链路调制方式引入16QAM，下行链路引入64QAM。 ?扁平化网络结构：去除基站控制器（BSC/RNC）网元，减少传输时延，提高网络承载实时业务的能力。 EPC作为LTE的核心网，主要特点与技术包括： ?扁平化的网络结构，减少了数据传输的节点跳数，适配采用了新技术的无线网络，能获得更低用户时延的体验； ?用户面和控制面的分离，使得组网更加灵活，网络升级更加便捷； ?支持多种接入方式，包括3GPP接入（如GSM/GPRS、UMTS）和非3GPP接入（如eHRPD、WLAN等）； ?端到端的QoS控制，支持实时业务。
备注：任务书由指导教师填写，一式二份。其中学生一份，指导教师一份
目录 摘要 (1) 第1章绪论 (2) 第2章LTE的概述 (3) 第3章LTE的技术优势 (5) 3.1更高的用户数据速率 (5) 3.2更少的等待时间 (5) 3.3更强的稳定性和灵活性 (5) 3.4系统容量和覆盖的改善 (5) 3.5LTE基本性能要求 (6) 第4章LTE标准演进过程 (7) 第5章LTE的发展现状 (9) 5.1发展时间表 (9) 5.2LTE成为行业未来发展方向 (10) 5.3LTE标准化情况 (11) 第6章LTE的发展趋势 (13) 6．1 LTE是现有3G技术向B3G／4G演进的必经之路 (13) 6．2 LTE将在与WiMAX等其它无线技术的竞争中发展 (13) 6. 3 运营商决定技术发展路线 (13) 6.4 4G时代的主流标准 (14) 结论 (16) 致谢 (17) 参考文献 (18)
摘要 伴随着中国经济的快速发展，到第三代基于移动互联网技术的终端设备3G 智能手机的出现，无一不显示出我国的通信技术发展的强势劲头，信息发展永无止境，长期演进计划)的目的是进一步改进和增强现有3G技术的性能，以应对WiMAX等新兴无线宽带接入技术的竞争，以及进一步提高3G技术在宽带无线接入市场的竞争力，LTE是3G的演进，由于它用的是4G的关键技术也被俗称为3.9G。如今3G已能够在全球范围内更好地实现无线漫游，它将无线通信与国际互联网等多媒体通信相结合，并处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式，提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务。 本文介绍了LTE标准的技术特点、关键技术,以及标准化的进展。揭示了LTE的发展进程;最后对LTE的发展前景进行了展望。 关键词：LTE 优势演进发展趋势
LTE Backhaul的承载演进之路——高质量、易维护、低代 价 LTE作为下一代无线技术的主导标准，可实现真正的无线宽带化和无线互联网。从2010年开始，全球高端运营商已在紧锣密鼓的计划推出LTE商用服务，LTE目前已获得Vodafone、Verizon、T-Mobile、TeliaSonera、中国移动和NTT DoCoMo等多家全球主流运营商的广泛支持，如下图所示。 无线通信技术的发展路线及基站出口带宽需求 承载网作为电信网络的基础，其规划和建设应先于电信业务网络的发展，才能有效支撑业务网络的发展和演进。因此，在LTE实际商用之前，面向LTE的承载网络的演进就显得重要和紧迫。 一、LTE带来的承载挑战 LTE相对于3G网络，其最大特点是网络扁平化，引入了S1和X2接口。无线技术从3G演进到LTE，网络架构主要由演进型NodeB（eNB）和接入网关（aGW）两部分构成，和3G网络比较，少了RNC。eNB除具有原NodeB功能外，还承担了RNC的大部分功能。aGW作为核心网的一部分，包括3种功能实体：MME（移动管理实体）、SGW（服务网关）和PGW（分组数据网网关）。一个aGW可以管理多个eNB，一个eNB又可以和多个aGW互连，eNB和aGW之间的接口定义为S1接口。相邻的eNB之间的接口定义为X2接口。如下图所示：
LTE网络的体系结构和基本架构 LTE对承载需求的最大变化，是如何满足因扁平化所带来的S1和X2业务的承载需求上，这也是面向LTE的承载网演进的方向和目标。 S1接口：eNB-aGW之间。负责用户UE的高清视频点播、高清视频监控、实时RGB 在线游戏、音乐下载和移动电视、高速上网等用户业务的连接承载。 X2接口：相邻的基站eNB之间。与2G/3G Backhaul网络的星形架构不同，LTE Backhaul增加了对X2接口的承载需求，要求支持部分Mesh架构，需要在相邻基站之间建立逻辑连接，以负责用户在不同eNB间漫游时，用户数据可以在eNB间直接进行交换。如下图： LTE无线网络的S1和X2接口 S1接口承载需求：由于给每个基站建立多条单独的路径归属到不同a-GW会导致连接数量的急剧增加，导致高昂成本。因此需要在承载网中引入IP路由转发功能（L3 VPN），由承载网中的IP路由转发功能完成不同基站到不同a-GW的灵活转发。
LTE入门教材一 （背景与演进过程） 目录 1背景介绍 (1) 1.1移动通信演进过程概述 (1) 1.2WCDMA、TD-SCDMA与CDMA2000制式对比 (2) 1.3WCDMA技术演进过程 (2) 1.4TD-SCDMA技术演进过程 (3) 1.5CDMA2000技术演进过程 (3) 2LTE简介和标准进展 (4) 1 背景介绍 1.1 移动通信演进过程概述 移动通信从2G、3G到3.9G发展过程，是从低速语音业务到高速多媒体业务发展的过程。3GPP正逐渐完善R8的LTE标准：2008年9月R8 LTE RAN1冻结，2008年12月R8 LTE RAN2、RAN3、RAN4功能冻结，2009年3月R8 LTE标准完成。并且移动通信技术的发展更加注重运营商的需求—譬如NGMN组织提出系统的发展目标。 无线通信技术发展和演进过程如下图所示
图1 无线通信技术发展和演进图 1.2 WCDMA 、TD-SCDMA 与CDMA2000制式对比 图2 3种制式对比 1.3 WCDMA 技术演进过程 WCDMA 的技术发展路标如下图所示： 2G 2.5G 2.75G 3G 3.5G 3.75G 3.9G GPRS EDGE eEDGE HSDPA HSUPA MBMS 4G HSPA+ MBMS cdma 2000 EV-DO 802.16 e 802.16 m HSPA HSPA+ TDD FDD 4G GSM TD- WCDMA 802.16 d cdma 1X cdma 2000 UMB LTE EV-DO
图3 WCDMA技术发展路标 1.4 TD-SCDMA技术演进过程 中兴无线网络设备支持TD近期演进软件平滑升级。 TD 演进可分为两个阶段，CDMA技术标准阶段和OFDMA技术标准阶段。 CDMA技术标准阶段可平滑演进到HSPA+ 。频谱效率接近LTE。 长期演进版本(4G) 第一阶段第二阶段第三阶段 CDMA技术标准OFDMA技术标准 图4 TD-SCDMA技术演进过程 1.5 CDMA2000技术演进过程 cdma one是基于IS-95标准的各种CDMA产品的总称，即所有基于cdma one技术的产品， 其核心技术均以IS-95作为标准。 CDMA2000 1x 在1.25MHz频谱带宽内，单载扇提供307.2K高速分组数据速率，1xEV-DO Rev.0提供2.4M下行峰值速率，Rev.A提供3.1M下行峰值速率。
LTE演进及其标准化 前言 随着移动数据业务的大量应用以及新业务种类的出现，对移动通信网络性能和质量方面的要求越来越高。LTE就是面向长期演进的体系和网络，它实际上并不是一个标准，但是它导致了3G标准的全面演进。目前3G网络已经普遍引入了HSDPA和HSUPA，下一步将面临HSPA+与LTE演进方向选择的问题，分析LTE的演进路线和标准化的过程以及它与HSPA+的异同，无疑有助于更深入地了解目前和未来网络的演进方向。 介绍了LTE技术的演进过程和LTE标准的主要性能指标。通过LTE技术与HSPA+技术的分析比较，阐述了LTE技术的性能和优点。并在此基础上，展望了LTE-A的4G演进方向。 1 LTE标准演进过程 GSM网络是最早出现的数字移动通信技术，它基于FDD和TDMA技术来实现，由于TDMA的局限性，GSM网络发展受到容量和服务质量方面的严峻挑战，从业务支持种类来看，虽然采用GPRS/EDGE引入了数据业务，但是由于采用的是GSM原有的空中接口，因此其带宽受到限制，无法满足数据业务多样性和实时性的需求。在技术标准发展方面，针对GPRS提出了EDGE以及EDGE+的演进方向，但是基于CDMA接入方式的3G标准的出现使得EDGE不再进入人们的视线。 CDMA采用码分复用方式，虽然2G时代的CDMA标准成熟较晚，但是它具有抗干扰能力强、频谱效率高等技术优势，所以3G标准中的WCDMA、TD-SCDMA和CDMA2000都普遍采用了CDMA技术。 演进到3G网络时，GSM系统可以采用WCMDA或者TD-SCDMA的路线，而CDMA则使用CDMA2000的途径。WCDMA和TD-SCDMA早期标准为R99，后来在R4版本中引入IMS，R5版本中引入HSDPA，R6版本中引入HSUPA，R7版本中引入HSPA+，R8版本则面向LTE，CDMA系列的演进经由CDMA2000到CDMA1x再到UWB的方向发展，演进路径如图1所示。
LTE 第12版以及演进 简介： 基于LTE无线接入技术的4G移动宽带统的已经进入了大规模的部署阶段，截止2011年末已经有1200万用户，并且预计在2015年达到5亿用户。现在开始部署的LTE是基于3GPP 8/9 版本，也就是LTE的第一个版本。但是为了满足合理的满足运营商和用户的期望，持续的提高运营商和用户的体验，LTE 无线接入技术会不断的向前演进。 LTE的演进中道路中的第一步被称作TLE-A，是作为3GPP Re1-10中的一部分于2010年定案的。版本10在各个方面扩充和提高LTE无线接入技术的性能，包括传输大于20MHZ的带宽和通过载波整合来提高频谱的适应性，加强了基于扩展和更弹性化的参考信号的结构的多天线传输技术。同时介绍了继电保护功能，也意味着不仅可以把LTE应用在网络接入中，还可以作为一种无线回路（wireless backhauling）的解决方案。 最近，3GPP已经进入LTE Re1-11的最后阶段了。除此之外，为了更好的改良Re1-10中的一些部分，LTE Re1-11 包括了CoMP（coordinated multipoint transmission/reception）的一些基本功能，同时为了提高能效和降低干扰而改良了载波结构。满足支持GSM,HSPA和LTE的终端和基站更高 的性能要求，也是Re1-11版本的任务之一。 对于LTE Rel-10/11版本来说另一个主要关注点是加强对于局部地区接入和通信的非均匀部署。虽然这样的部署，既低功率节点部署在大功率节点的覆盖下已经在第一个LTE版本已经实现（已经更早的无线接入技术，包括3G/HSPA和2G的GSM中），10/11版本又引入了额外的功能，以增强异构部署和扩展低功率节点的范围，尤其是广域和局域层运行在同一个载波频率上时。 由于LTE 11版本的规范已经进入尾声，3GPP逐渐把重点转移到下一个主要的步骤上，有时被简称为LTE-B（如图1）。本文的目的是一些LTE进一步演进上的一些关键技术。
实用标准文案 LTE 第12版以及演进 简介： 基于LTE无线接入技术的4G移动宽带统的已经进入了大规模的部署阶段，截止2011年末已经有1200万用户，并且预计在2015年达到5亿用户。现在开始部署的LTE是基于3GPP 8/9 版本，也就是LTE的第一个版本。但是为了满足合理的满足运营商和用户的期望，持续的提高运营商和用户的体验，LTE无线接入技术会不断的向前演进。 LTE的演进中道路中的第一步被称作TLE-A，是作为3GPP Re1-10中的一部分于2010年定案的。版本10在各个方面扩充和提高LTE无线接入技术的性能，包括传输大于20MHZ的带宽和通过载波整合来提高频谱的适应性，加强了基于扩展和更弹性化的参考信号的结构的多天线传输技术。同时介绍了继电保护功能，也意味着不仅可以把LTE应用在网络接入中，还可以作为一种无线回路（wireless backhauling）的解决方案。 最近，3GPP已经进入LTE Re1-11的最后阶段了。除此之外，为了更好的改coordinated multipoint （包括了CoMP良Re1-10中的一些部分，LTE Re1-11 transmission/reception）的一些基本功能，同时为了提高能效和降低干扰而改良了载波结构。满足支持GSM,HSPA和LTE的终端和基站更高 的性能要求，也是Re1-11版本的任务之一。 对于LTE Rel-10/11版本来说另一个主要关注点是加强对于局部地区接入和通信的非均匀部署。虽然这样的部署，既低功率节点部署在大功率节点的覆盖下已经在第一个LTE版本已经实现（已经更早的无线接入技术，包括3G/HSPA和2G 的GSM中），10/11版本又引入了额外的功能，以增强异构部署和扩展低功率节点的范围，尤其是广域和局域层运行在同一个载波频率上时。 由于LTE 11版本的规范已经进入尾声，3GPP逐渐把重点转移到下一个主要的步骤上，有时被简称为LTE-B（如图1）。本文的目的是一些LTE进一步演进上的一些关键技术。 精彩文档． 实用标准文案
谈谈从GSM-R向LTE-R演进【华为技术有限公司】GSM—R作为全球铁路无线通信的主流技术，承担了铁路列车语音调度和列车控制数据承载的重要责任。但GSM—R无法满足大量铁路非安全数据业务需求，如视频监控、与高速数据相关的旅客服务、列车日志传送等，无线技术发展日新月异，被GSM—R作为基础技术的GSM已逐步从产品项峰向生命周期末期走下坡路，GSM—R从长远考虑必然向新技术演进。 1 GSM—R向LTE-R演进的原由按照无线技术的演进线路从GSM到UMTS，再到LTE，短短几年时间就实现了产品的催熟，并开始更新换代。这种演进速度并不适合铁路稳定和长期的服务要求，GSM—R演进更应该是通过跨越式的演进路线来保障一代技术更长久地满足铁路通信服务。业界移动厂商的融合通信技术(Single RAN和Single Core技术)为这种演进方式铺平了道路，从GSM—R直接演进到LTE—R成为目前业界的主流思路(见图1)。融合通信技术的实现将GSM—R和LTE—R看作一个通信平台上的不同软件特性应用，以达到演进过程中铁路业务的延续性。 图1 GSM-R向LTE-R演进路径图 GSM—R向LTE—R演进后给铁路运输带来的好处： (1)LTE以更小的端到端传输时延，进一步缩短列控传输时延，提升列控安全性，支撑信号系统向ETCS3／CTCS一4级移动闭塞迈进。 (2)更大的数据传输速率，为旅客提供丰富的数据体验。 (3)代表未来的技术方向，可以获得业界主流厂商的支持，保证产品成熟度和产业链完善，保障了铁路通信的稳定发展和长期服务。 GSM—R与LTE—R的技术参数对比见表1。
表1 GSM-R和LTE-R技术参数比较 2 GSM—R向LTE-R演进条件 铁路通信产品第一要求是安全可靠，方案成熟。因此LTE产品的成熟稳定是首要条件，只有经过运营商网络的规模商用技术才会被应用到铁路领域。按照无线技术发展历程，2014年，LTE走向大规模商用，产业链成熟后，将是GSM—R向LTE—R演进的时机。 铁路通信系统另一特点体现在端到端产业链，因此打造一条成熟的产业链至关重要，特别是通信系统配套产品完善，如IP化调度台、车载台和手持台。 GSM—R向LTE—R演迸必然要有一个过渡阶段，需要依据铁路通信业务数据要求进行频率申请。GSM—R的4 MHz频率已无法满足铁路业务使用，欧洲已经申请7 MHz频率供GSM—R使用。如果过渡到LTE—R，最好分配5 MHZ以上频率给LTE—R使用，保障业务较Single RAN+Single Core 3 如何向LTE-R演进 GSM—R向LTE—R演进需要同时考虑网络与业务的演进，并保证演进的平滑过渡(见图2)。GSM—R与LTE—R长期共存被认为是一个必然阶段。