LTE网络架构和接口

中兴LTE架构概述LTE网络架构概述<1 网络架构LTE采用扁平化、IP化的网络架构，E-UTRAN用E-NodeB替代原有的RNC-NodeB结构，各网络节点之间的接口使用IP传输，通过IMS承载综合业务，原UTRAN的CS域业务均可由LTE网络的PS域承载。

LTE的网络架构如下图所示:图1 LTE网络架构E-UTRAN由eNB构成;EPC (Evolved Packet Core)由MME(Mobility Management Entity)，S-GW(Serving Gateway)以及P-GW(PDN Gateway)构成。

E-UTRAN主要的开放接口包括:S1接口:连接E-UTRAN与CN，类似于UTRAN的Iu接口;X2接口:实现E-NodeB之间的互联，类似于UTRAN的Iur接口;LTE-Uu接口:E-UTRAN的无线接口，类似于UTRAN的Uu接口;图2 E-UTRAN与UTRAN接口对照2 各网元功能E-UTRAN与EPC之间的功能划分如下图所示，其中浅黄色的方块代表逻辑节点，蓝色长方形条代表逻辑节点中的各层无线协议，白色长方形条代表逻辑节点中的控制平面的功能实体。

图3 LTE网元功能划分逻辑节点E-NodeB、移动性管理实体MME、服务网关S-GW、网关P-GW各自实现的功能如下:2.1 eNB主要功能包括空中接口的phy、mac、rlc、rrc各层实体，用户通信过程中的控制面和用户面的建立、管理和释放，以及部分无线资源管理rrm方面的功能。

具体包括: 无线资源管理(RRM);用户数据流IP头压缩和加密;UE附着时MME选择功能;用户面数据向Serving GW的路由功能;寻呼消息的调度和发送功能;(源自MME和O&M的)广播消息的调度和发送功能; 用于移动性和调度的测量和测量报告配置功能;基于AMBR和MBR的上行承载级速率整型;上行传输层数据包的分类标示;2.2 MMENAS信令，NAS信令安全;认证;漫游跟踪区列表管理;3GPP接入网络之间核心网节点之间移动性信令;空闲模式UE的可达性;选择PDN GW 和 Serving GW;MME改变时的MME选择功能;2G、3G切换时选择SGSN;承载管理功能(包括专用承载的建立);2.3 S-GWeNodeB之间切换时本地移动性锚点和3GPP之间移动性锚点; 在网络触发建立初始承载过程中，缓存下行数据包; 数据包的路由[SGW可以连接多个PDN]和转发;切换过程中，进行数据的前转;上下行传输层数据包的分类标示;在漫游时，实现基于UE，PDN和QCI粒度的上下行计费; 合法性监听;2.4 P-GW基于单个用户的数据包过滤;UE IP地址分配;上下行传输层数据包的分类标示;上下行服务级的计费(基于SDF，或者基于本地策略); 上下行服务级的门控;上下行服务级增强，对每个SDF进行策略和整形;基于AMBR的下行速率整形基于MBR的下行速率整上下行承载的绑定;合法性监听;3 系统接口3.1 S1用户面S1用户面接口(S1-U)是指连接在eNB和S-GW之间的接口， S1-U接口提口用户平面协议栈如供eNB和S-GW之间用户平面PDU的非保障传输。

LTE空中接口技术基础LTE（Long Term Evolution）是第4代移动通信技术（4G）的一种标准，为用户提供高速、高质量的移动通信体验。

LTE通过优化空中接口技术，显著提高了数据速率、容量和覆盖范围。

本文将介绍LTE空中接口技术的基础知识，包括LTE的架构、基础频段、多址技术、调制解调技术等。

1.LTE架构LTE采用分层架构，包括用户平面和控制平面。

用户平面负责传输用户数据，控制平面则负责建立和管理用户连接。

LTE的架构包括基站（eNodeB）、核心网（EPC）和用户设备（UE）。

基站是与用户设备进行无线通信的设备，核心网负责用户数据的传输和处理，用户设备则是终端设备，如手机、平板电脑等。

2.基础频段LTE采用了多个频段，以增加系统的容量和覆盖范围。

LTE的频段包括FDD（Frequency Division Duplexing）和TDD（Time Division Duplexing）。

FDD采用不同的频率进行上行和下行通信，而TDD采用同一频率进行上行和下行通信。

LTE还采用了多载波聚合技术（CA），将多个频段的带宽合并在一起，提供更高的数据速率。

3.多址技术LTE采用了正交频分复用（OFDMA）和单载波频分复用（SC-FDMA）两种多址技术。

OFDMA将频谱划分为多个子载波，每个子载波负责传输一个用户的数据。

这样可以同时服务多个用户，提高系统的容量和频谱效率。

SC-FDMA则在上行链路上使用，将窄带信号映射到多个子载波上，降低了功耗和干扰。

4.调制解调技术LTE采用了多种调制解调技术，以提高数据速率和传输效率。

LTE使用了QPSK、16QAM和64QAM等调制方式，QPSK适用于较差的信号环境，而16QAM和64QAM则适用于良好的信号环境。

此外，LTE还引入了空间复用技术，如多输入多输出（MIMO），通过多个天线进行信号传输和接收，提高系统的容量和覆盖范围。

5.其他技术LTE还采用了大规模天线阵列（Massive MIMO）技术，通过增加天线数量来提高系统的容量和覆盖范围。

LTE 的网络架构2014-01-13 10:45:27|分类：LTE |举报|字号订阅1、系统架构：LTE 采用扁平化、 IP 化的网络架构，E-UTRAN 用 E-NodeB 取代原有的RNC-NodeB结构，各网络节点之间的接口使用IP 传输，经过IMS 承载综合业务，原UTRAN 的 CS 域业务均可由LTE 网络的 PS 域承载。

E-UTRAN ，由 eNB 构成；EPC (Evolved Packet Core)，由MME（Mobility Management Entity），S-GW（Serving Gateway ）以及 P-GW （PDN Gateway ）构成。

E-UTRAN 主要的开放接口包括：S1 接口：连接E-UTRAN 与 CN；X2 接口：实现E-NodeB 之间的互联；LTE-Uu 接口： E-UTRAN 的无线接口；2、系统网元：网元功能：2.1 eNB主要功能包括空中接口的phy 、mac 、rlc 、rrc各层实体，用户通信过程中的控制面和用户面的建立，管理和释放；以及部分无线资源管理rrm方面的功能。

无线资源管理（RRM ）；用户数据流IP 头压缩和加密；UE 附着时 MME 选择功能；用户面数据向Serving GW的路由功能；寻呼信息的调换和发送功能（源自 MME 和 O&M 的）广播信息的调换和发送功能；用于搬动性和调换的测量和测量报告配置功能。

基于 AMBR 和 MBR 的上行承载级速率整型。

上行传输层数据包的分类标示2.2 MMENAS 信令， NAS 信令安全；认证；游览追踪区列表管理；3GPP 接入网络之间核心网节点之间搬动性信令；悠闲模式 UE 的可达性；选择 PDN GW和Serving GW；MME 改变时的 MME 选择功能；2G 、3G 切换时选择SGSN ；承载管理功能（包括专用承载的建立）；2.3 S-GWeNodeB 之间切换时当地搬动性锚点和3GPP 之间搬动性锚点；在网络触发建立初始承载过程中，缓存下行数据包；数据包的路由 [SGW 可以连接多个PDN] 和转发；切换过程中，进行数据的前转；上下行传输层数据包的分类标示；在游览时，实现基于UE ， PDN 和 QCI 粒度的上下行计费；合法性监听；2.4 P-GW基于单个用户的数据包过滤；UE IP 地址分配；上下行传输层数据包的分类标示；上下行服务级的计费（基于 SDF ，也许基于当地策略）；上下行服务级的门控；上下行服务级增强，对每个SDF 进行策略和整形；基于 AMBR 的下行速率整形基于MBR 的下行速率整上下行承载的绑定；合法性监听；3、系统接口：3.1 S1 接口S1 用户平面接口位于E-NodeB 和 S-GW 传输网络层建立在IP 传输之上， UDP/IP 之上的之间，用户平面协议伐以以下图所示，GTP-U 用来携带用户平面的PDU 。

LTE网络架构及网元实体LTE网络特点与传统3G网络比较，LTE的网络结更加简单扁平，降低组网成本，增加组网灵活性，主要特点表现在：∙网络扁平化使得系统延时减少，从而改善用户体验，可开展更多业务；∙网元数目减少，E-UTRAN只有一种节点网元E-Node B，使得网络部署更为简单，网络的维护更加容易；∙取消了RNC的集中控制，避免单点故障，有利于提高网络稳定性；LTE-扁平化接入网络架构LTE的主要网元包括：∙E-UTRAN(接入网)：e-NodeB组成∙EPC(核心网)：MME，S-GW，P-GWLTE的网络接口包括：∙X2接口：e-NodeB之间的接口，支持数据和信令的直接传输∙S1接口：连接e-NodeB与核心网EPC的接口∙S1-MME：e-NodeB连接MME的控制面接口∙S1-U： e-NodeB连接S-GW 的用户面接口E-Node B具有现3GPP Node B全部和RNC大部分功能，包括：∙物理层功能∙MAC、RLC、PDCP功能∙RRC功能∙资源调度和无线资源管理∙无线接入控制∙移动性管理MME∙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 GW∙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∙数据包路由和转发∙上下行传输层数据包标记PDN GW∙基于用户的包过滤∙合法监听∙IP地址分配∙上下行传输层数据包标记∙DHCPv4和DHCPv6（client、relay、server）LTE-系统总体架构。

一、LTE系统架构1、架构图LTE系统=EPS=终端+E-UTRUN+EPC=终端+eNB（基站）+EPC（核心网）。

●LTE网络由3部分组成：终端、接入网与核心网；●LTE接入网（也称E-UTRAN）由若干eNodeB构成，网络接口：☐S1接口：eNodeB与EPC（基站与核心网接口|传输接口）☐X2接口：eNodeB之间（基站与基站的接口）☐Uu接口：eNodeB与UE （终端与基站接口）☐功能扁平化，去掉RNC的物理实体，把部分功能下移到eNodeB，以减少时延和增强调度能力。

●LTE核心网（也称EPC）分为三部分：☐MME （Mobility Management Entity, 负责信令处理部分）☐S-GW（Serving Gateway , 负责本地网络用户数据处理部分）P-GW（PDN Gateway，负责用户数据包与其它网络的处理) 2、流程图LTE流程如下：1、终端与基站建立连接。

2、基站将终端请求上报核心网3、终端与核心网双向鉴权4、终端与核心网建立连接与承载5、核心网检测终端不活动时间，超过定时器则释放链路6、释放连接后终端进入空闲态二、VOLTE架构1、架构图2、流程图VOLTE流程如下：1、空闲态终端经过接入请求与IMS建立连接，向IMS发起呼叫请求2、IMS根据主叫携带信息寻呼被叫并与被叫建立承载3、主被叫呼叫建立4、主被叫通话5、通话结束，释放链路三、NB架构1、架构图（与LTE类似）☐Cellular IoT (CIoT): Internet of Things using 3GPP technology☐RAN：radio access net☐SCEF:服务能力开放单元☐C-SGN: 由MME/SGW/PGW组成2、流程图NB流程如下：1、终端与基站建立连接。

2、基站将终端请求上报核心网3、终端与核心网双向鉴权4、终端与核心网建立连接与承载5、核心网检测终端不活动时间，超过定时器则释放链路6、释放连接后终端进入空闲态。

LTE逻辑分层和接⼝协议本⽂链接：，感谢作者。

LTE学习笔记三：接⼝协议上⼀笔记说明了LTE⽹络的⽹元组成，⽹元之间的联系是通过标准化的接⼝。

接下来学习LTE终端和⽹络的空中接⼝Uu、基站之间的X2接⼝、基站与核⼼⽹之间的S1接⼝，以及LTE接⼝协议栈和以往⽆线制式相⽐的特点。

1.接⼝协议栈接⼝是指不同⽹元之间的信息交互⽅式。

既然是信息交互，就应该使⽤彼此都能看懂的语⾔，这就是接⼝协议。

接⼝协议的架构称为协议栈。

根据接⼝所处位置分为空中接⼝和地⾯接⼝，响应的协议也分为空中接⼝协议和地⾯接⼝协议。

空中接⼝是⽆线制式最个性的地⽅，不同⽆线制式，其空⼝的最底层（物理层）的技术实现差别巨⼤。

LTE空中接⼝是UE和eNodeB的LTE-Uu接⼝，地⾯接⼝主要是eNodeB之间的X2接⼝，以及eNodeB和EPC之间的S1接⼝。

1.1 三层协议栈的分层结构有助于实现简化设计。

底层协议为上层提供服务；上层使⽤下层的提供的功能，上层不必清楚下层过程处理的细节。

⽐较常见的分层协议有OSI七层参考模型和TCP/IP四层协议。

⽆线制式的接⼝协议也分层，粗略分为物理层（层⼀，L1，PHY)、数据链路层（层⼆，L2，DLL）、⽹络层（层三，L3，NL）。

物理层主要功能是提供两个物理实体间的可靠⽐特率传输，适配传输媒介。

⽆线空⼝中，适配的是⽆线环境；地⾯接⼝中，适配的则是E1，⽹线，光纤等传输媒介。

数据链路层的主要功能是信道复⽤和解复⽤、数据格式的封装、数据包调度等。

完成的主要功能是具有个性的业务数据向没有个性的通⽤数据帧的转换。

⽹络层的主要功能是寻址、路由选择、连接的建⽴和控制、资源的配置策略等。

eUTRAN和UTRAN的分层结构类似，但为了灵活承载业务、简化⽹络结构、缩短处理时延，rUTRAN接⼝协议栈以下功能从层三转移到层⼆：（1）动态资源管理和Qos保证功能转移到MAC（媒介接⼊控制）层。

（2）DTX/DRX（不连续发射/接收）控制转移到MAC层。

LTE关键知识点总结LTE（Long Term Evolution）是一种4G网络技术，提供了高速、低延迟的无线通信服务。

下面是关于LTE的一些关键知识点总结：1.网络架构：LTE采用了分布式的网络架构，包括以下几个关键组成部分：- eNodeB（Evolved NodeB）：eNodeB是无线基站的新一代，负责无线信号的发射和接收。

- EPC（Evolved Packet Core）：EPC是LTE网络的核心部分，包括MME（Mobility Management Entity）、SGW（Serving Gateway）和PGW （Packet Data Network Gateway）等组件，负责用户鉴权、移动性管理和数据传输等功能。

2. 多址技术：LTE采用了OFDMA（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）技术，将无线频谱分为多个子载波，在同一时间和频段上可同时传输多个用户的数据。

3.频段和带宽：LTE可在多个频段上运行，常见的频段包括700MHz、800MHz、1800MHz、2100MHz和2600MHz等。

每个频段的带宽可以是1.4MHz、3MHz、5MHz、10MHz、15MHz或20MHz等不同大小。

4.MIMO技术：LTE支持多输入多输出（MIMO）技术，可以通过发送和接收多个天线上的信号来提高数据传输的稳定性和吞吐量。

6. QoS（Quality of Service）：LTE支持多种QoS类别，可以根据不同应用的需求提供不同的网络资源。

通过定义不同的QoS类别，可以满足语音、视频、数据等不同应用对网络性能的要求。

7.LTE高级功能：- Voice over LTE（VoLTE）：VoLTE是LTE网络上的语音通话服务，可以实现高质量的语音通话。

- LTE-Advanced：LTE-Advanced是对LTE的改进和扩展，引入了更高的数据传输速率和更好的网络容量管理能力。

L T E网络结构、网元功能及接口说明-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1网络结构图：网元功能MMEl 控制面功能实体，临时存储用户数据的服务器，负责管理和存储UE相关信息，比如用户标识，移动性管理状态，用户安全参数等；l 为用户分配临时标识；l 当UE驻扎在该跟踪区域或者该网络时负责对该用户进行鉴权，处理MME和UE之间的所有非接入层消息E-UTRAN可以提供更高的上下行速率，更低的传输延迟和更加可靠的无线传输。

E-UTRAN中包含的网元是eNodeB（Evolved NodeB，演进的NodeB），为终端的接入提供无线资源UTRAN第三代移动通讯网络的无线接入网络，由RNC和NodeB组成，为终端的接入提供无线资源GREANGPRS/EDGE的无线接入系统，由BSC和BSS组成，为终端的接入提供无线资源HSS HLR的演进，存储用户签约信息和鉴权数据HLR 归属位置寄存器，存储用户签约信息和鉴权数据EIR 设备标识寄存器，对UE进行设备鉴权SGW服务网关，该网关是一个用户面实体，负责用户面数据路由处理，终结处于空闲状态的UE下行数据；管理和存储UE的SAE承载上下文，是3GPP系统内部用户面的锚点。

一个用户在一个时刻只能有一个SGWGGSN网关GPRS支持节点，提供网络接入控制功能、网络管理功能、运行支撑功能、透明和非透明方式的IP网接入功能、数据业务传送和服务质量控制等功能PGW分组数据网网关，负责UE接入PDN（Packet Data Network，分组数据网）的网关，分配用户IP地址，同时是3GPP和非3GPP接入系统的移动性锚点。

用户在同一时刻能够接入多个PGW。

PGW中内嵌GGSN功能MSC/VLR CS域处理网元，负责CS域业务的处理SMS-GMSC 、MSIWMSC短消息网关，通过Gd接口与SGSN相连，实现短消息功能SCF 智能业务控制功能，实现CAMEL功能CG 计费网关，完成计费信息的处理LIC 警用监听中心，完成监听业务功能接口说明：S1-MMEMME与eNodeB间的控制面接口，实现承载在SCTP基础上的S1AP S3MME与S3/S4 SGSN间的接口，实现系统间重接入或系统间切换时两个移动性管理网元间的信息交互，使用GTP V2协议S10MME与MME间的接口，实现MME重选时两个移动性管理网元间的信息交互，使用GTP V2协议S11 MME与SGW间的接口，使用GTP V2协议Gn/GpMME与Gn/Gp SGSN间的接口，实现系统间重接入或系统间切换时两个移动性管理网元间的信息交互，使用GTP V1协议S6a MME与HSS间的接口，使用Diameter协议S13 MME与EIR间的接口，使用Diameter协议。