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UTRAN概述一、UTRAN网络结构 二、UTRAN接口及协议 三、UTRAN关键技术 四、UTRAN无线资源管理樊自甫 重庆邮电大学 下一代网络(NGN)应用技术研究所 E-mail:fanzifu@一、UTRAN网络结构UMTS网络功能 UEUMTS GSM/GPRS Dual mode handsetCircuit Core PSTN NetworkIu-CSUTRANUSIMME Cu Uu Iu-PSPacket core Network IP networkUSIM域移动台 设备域接入网域核心网（CN）域 2用户终端域网络域核心网功能呼叫建立 移动性管理（用户位 置的管理） 用户数据库的管理 提供业务支持 外部网络的互联UTRANCircuit Core Network3G MSC/VLR/TC GMSCPSTNIu-CS Iu-PS3G SGSN GPRS backboneHLRIP Network 3G GGSN 3UuUTRAN功能UTRAN通信功能用户数据传输（业务和多呼叫） 全系统访问控制（由RNC实现） 移动性管理 无线资源管理控制 广播和多播业务管理4UTRAN功能实体UTRAN网元（NE）和接口每个RNS由一个无线网络控制器（RNC）和几个通过Iub 接口连接的Node-B组成 两个RNC之间通过Iur接口连接 RNS通过Iu CS和Iu PS接口连接到CNNode B RNS Node B Iub Iu-PS Iub Node B RNC Iub Iur IP Network5RNCCircuit Core Network Iu-CSUEUuRNSRNC和Node-B的功能UTRANNode BIubRNSIuRNC通过对无线资源的分配和释 放来完成UE与UTRAN之间 的连接Node BIubIurRNCIu区域内无线资源控制 UE连接控制 CN的业务访问点(SAP)UEUuIubRNC Node B RNSNode B无线传输6NodeB功能Node BNode B是WCDMA系统的基站（即无线收发信机） 通过标准的Iub接口和RNC互连，主要完成Uu接口 物理层协议的处理 主要功能：扩频、调制、信道编码及解扩、解调、 信道解码，基带信号和射频信号的相互转换等7RNC功能RNC是无线网络控制器，主要完成连接建立 和断开、切换、宏分集合并、无线资源管理 控制等功能。
1E-UTRAN总体结构E-UTRAN的总体结构如下图所示，由一组eNoBeB组成，为UE提供用户平面（User Plane）协议和控制平面（Control Plan）协议。
用户平面包括PDCP、RLC、MAC、PHY各层协议；控制平面包括RRC、PDCP、RLC、MAC、PHY各层协议。
eNB通过X2接口相互连接；eNB通过S1接口和EPC (Evolved Packet Core)核心网络相连接，其中，S1-MME是eNB和MME (Mobility Management Entity) 之间的接口，而S1-U 是eNB和S-GW （Serving Gateway）之间的接口。
S1接口支持多个MME/多个S-GW和多个eNB之间的多对多的互联互通。
E-UTRAN1.1功能界面Functional Split基站eNodeB的功能包括：RRM（Radio Resource Manegement）功能：无线承载控制Radio Bearer Control、无线准入控制Radio Admission Control、连接移动性控制Connection Mobility Control、上下行链路动态资源分配控制Dynamicallocation of resources to UEs in both uplink and downlink (scheduling)，等等。
IP包头压缩和用户数据流加密。
UE附着过程中选择MME（UE未储存MME信息）。
将用户平面数据路由到S-GW。
调度和传输寻呼消息（由MME发出）。
调度和传输广播信息（由MME或者O&M发出）。
执行测量，并负责测量报告配置。
调度和传输PWS消息（包括ETWS和CMAS消息，由MME发出）。
CSG（Closed Subscriber Group）处理。
在上行链路为传输层的分组包做标记。
在没有UE移动性的情况下对S-GW重定位。
LTE网络架构和协议栈随着移动通信技术的不断发展，LTE（Long Term Evolution）成为4G移动通信的主流技术。
LTE网络架构和协议栈是构建LTE系统的核心组成部分，下面将对LTE网络架构和协议栈进行详细介绍。
一、LTE网络架构LTE网络架构由两部分组成：E-UTRAN（Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network）和EPC（Evolved Packet Core）。
1. E-UTRAN（Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network）E-UTRAN是LTE系统的无线接入网络，包括基站和与之相连的核心网。
基站被称为eNodeB，负责无线信号的传输和接收。
eNodeB通过X2接口相连，用于基站之间的信号传输和协同。
与核心网的连接通过S1接口实现，包括控制面和用户面的传输。
2. EPC（Evolved Packet Core）EPC是LTE系统的核心网络，负责用户数据的传输和控制信息的处理。
EPC由三个主要组成部分构成：MME（Mobility Management Entity）、SGW（Serving Gateway）和PGW（Packet Data Network Gateway）。
MME负责移动性管理和控制平面的处理；SGW负责用户数据的传输；PGW连接到外部数据网络，负责数据分组的处理和路由。
二、LTE协议栈LTE协议栈由各种协议组成，实现系统中不同层次之间的通信和控制。
LTE协议栈按照OSI（Open Systems Interconnection）参考模型分为七层，分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。
1. 物理层物理层负责数据的传输和调制解调。
LTE使用OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）技术进行信号的调制和解调，以提高传输效率和抗干扰性能。
UTRAN和CDMA 2000无线接入网体系结构研究姓名：摘要：UTRAN 是一种全新的接入网，是UMTS 最重要的一种接入方式，适用范围最广，其由NODE B和无线网络控制器（RNC）构成。
另外，UTRAN分为无线不相关和无线相关两部分，前者完成与CN 的接口，实现向用户提供QOS 保证的信息处理和传送以及用户和网络控制信息的处理和传送；无线相关部分处理与UE 的无线接入(用户信息传送、无线信道控制、资源管理等)。
CDMA2000是以1.25MHz带宽为基础。
1X使用一个载波，3X使用三个载波，以此类推。
其较大的技术进步包括：反向导频，反向相干解调；前向快速功率控制，传输发射分集（OTD）。
关键字：UTRAN体系结构；CDMA2000；无线网络Abstract：UTRAN is a new access network, is the most important one UMTS access mode, the widest scope, which is composed of NODE B and Radio Network Controller (RNC).Besides,UTRAN is divided into wireless and wireless-related two unrelated parts,wireless completed the interface with the CN，provide information processing and transmission as well as user and network control information to a user processing and transmission for QOS guarantee,wireless relevant part treat with the UE radio access (user information transfer, radio channel control, resource management, etc.) CDMA2000 is a 1.25MHz bandwidth basis. 1X using a carrier, 3X using three carriers, and so on. Great technological advances include: Reverse pilot, reverse coherent demodulation; forward fast power control, transmission transmit diversity (OTD).keywords:UTRAN architecture; CDMA2000; Wi-Fi一、UTRAN体系结构研究1 UTRAN概述UTRAN - UMTS Terrestrial Radio Access Network - UMTS 陆地无线接入网。
第1章 UTRAN接口协议和功能1.1 概述图1-1UTRAN接口如图1-1所示，UMTS系统中UTRAN接口包括Iub/Iur/Iu/Uu接口，接口连接的网元如表1-1所示：表1-1UTRAN接口Iub/Iur/Iu/Uu都为标准的接口，可以连接不同设备供应商提供的设备。
一般将Iub/Iur/Iu接口统称为UTRAN地面接口。
根据RNC连接的CN设备的不同，Iu接口又可以分Iu-CS接口、Iu-PS接口和Iu-BC，其中Iu-CS为RNC和MSC之间的接口，Iu-PS为RNC和SGSN之间的接口，Iu-BC为RNC和CBC之间的接口。
1.2 Uu接口1.2.1 Uu协议结构Uu接口为UE（User Equipment）与UTRAN（UMTS Terrestrial Radio AccessNetwork）之间的接口，是UMTS系统的空中接口，也是最重要的接口。
Uu接口可分为三个协议层：物理层（L1）、数据链路层（L2）和网络层（L3），如图1-2所示。
L1主要用于为高层业务提供传输的无线物理通道。
该层由NodeB实现。
L2包括MAC（Medium Access Control）、RLC（Radio Link Control）、BMC（Broadcast/Multicast Control）和PDCP（Packet Data Convergence Protocol）四个子层。
L3包括接入层中的RRC子层和非接入层的MM（Mobility Management，移动性管理）和CC（Call Control，呼叫控制）。
L2和L3的RRC子层由RNC实现。
图1-2Uu接口协议栈结构Uu接口各协议遵循的规范如图1-3所示。
图1-3Uu接口技术规范1.2.2 RRC层功能RRC层实现的功能包括：●广播由非接入层提供的信息；●广播与接入层相关的信息；●建立、维持及释放UE和UTRAN之间的一个RRC连接，分配、重配置及释放用于RRC连接的无线资源；●建立、重配置及释放无线承载；●RRC连接移动功能管理；●为高层PDU（Protocol Data Unit）选路由；●对请求的QoS进行控制；●UE测量上报和报告控制；●外环功率控制；●加密控制；●慢速动态信道分配；●寻呼；●空闲模式下初始小区选择和重选；●上行链路DCH上无线资源的仲裁；●RRC消息完整性保护；●CBS控制。
E-UTRAN的结构E-UTRAN由五个或者多个网络元素扩充的基站(evolved NodeB，eNB)组成。
eNB之间通过X2接口彼此互联，eNB与CN通过S1接口，而eNB与UE通过LTE-Uu互联。
E-UTRAN 的结构如图3-7所示。
本节将对E-UTRAN的几个接口进行简要的描述，对E-UTRAN接口的进一步介绍将在后几节中介绍。
E-UTRAN主要的开放接口包括：◆S1接口：连接E-UTRAN与CN。
开放的S1接口，使得E-UTRAN的运营商有…可能采用不问的厂商设备来构建E—UTRAN与CN。
由此产生的市场竞争正是GSM成功的原因之一。
◆X2接口：实现eNB之间的互连。
此接口的开放，可能会进一步激发这一领域制造商之间的竞争。
我们也有允分的理由相信由于此接口的开放，基站的“平民化”很快就要到来了(具体内容以后章节将会叙述)。
◆LTE-Uu接口：是E-UTRAN的无线接口。
Uu是UE接入到系统的系统固定部分的接口。
因此，在用户的眼巾Uu可能是E-UTRAN中最重要的接口。
我们知道，现在市场上，UE制造商要比固定网络元素的制造商多得多。
同时，手机也已经突破了以往单一的通信功能，成为大众所关心、所喜爱、所接受的新兴文化传播载体。
手机所能体现的文化是极为丰富的，如科技文化、沟通文化、时尚文化、品牌文化、网络文化、媒体文化以及娱乐文化等，从而实现了“多赢”的目的。
这些收获均得益于开放了Uu接口。
在LTE中，CN也称为演进的包核心(Evolved Packet Core，EPC)。
E-UTRAN和CN均包括一些逻辑网络元素，每个元素都有规定的功能，每个网络元素都是在逻辑级上定义的。
LTE的eNB除了具有原来NodeB的功能外，还承担了传统的3GPP接入网中RNC的人部分功能，如物理层(包括HARQ)、MAC层(包括ARQ)、无线资源控制、调度、无线准入、无线承载控制、移动性管理和小区间无线资源管理等。
