LTE各网元接口及协议

lte,sctp协议竭诚为您提供优质文档/双击可除lte,sctp协议篇一：tdd-lte协议栈-下篇-空口协议tdd-lte协议栈-下篇-空口协议协议栈-下篇下篇：1无线侧接口协议2.核心网侧接口协议一、无线侧接口协议1.1s1接口1.2s1篇二：lte各层学习笔记1eps实体与功能划分eps网络结构包括：e-utRan、cn（epc）、ue。

1.1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；1.2核心网（epc）负责ue的控制和承载的建立epc组成结构如下：1.2.1mme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（trackingarea）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】1.2.2p-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】1.2.3s-gw主要功能：所有ip数据包均通过s-gwue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。

LTE课程1.ofdm/mimo2.EPC:核心网3.CS：电路域4.eNB：无线资源管理（基站）5.x2口：eNB与eNB之间的接口6.PDCCCH：下行控制信道7.传统FDM:为避免载波间干扰，需要在相邻的载波间保留一定保护间隔，大大降低了频谱效率。

8.吞吐量：下载速率9.GP：控制信令10.TD-LTE子帧= 1ms = 30720Ts10:2:2 = 21952Ts : 4384Ts : 4384Ts3:9:2 = 6592Ts : 19744Ts : 4384Ts11.TD-SCDMA时隙= 675usDwPTS = 75us GP = 75us UpPTS = 125us扰码：WCDMA是一种码分多址的扩频通信系统，在上行方向用扰码来区分不同的UE，用正交可变扩频因子（OVSF）的信道化码进行扩频。

在下行方向用扰码来识别不同的小区，用正交可变扩频因子的信道化码进行扩频，并用于分离同一小区内不同的下行信道。

WCDMA系统的扩频和加扰过程如下图所示。

WCDMA下行方向共有8192个扰码，分成512组，每组包含1个主扰码和15个辅扰码，每个小区分配1个唯一的主扰码和对应的辅扰码组。

下行公共信道用主扰码加扰，以识别不同的小区。

WCDMA下行方向用正交可变扩频因子（OVSF）的信道化码对信道进行扩频，并利用不同信道化码的正交性来分离不同的下行信道。

OVSF码可以用码树来表示，码树上的码可以表示为C ch,SF,k，其中SF为扩频因子，k为码号，0 ≤k ≤ SF-1。

OVSF码树上同一SF的码相互正交，不同SF且不同码树分支上的码也相互正交，但同一码树上不同SF的码不正交。

由于下行信道要求相互正交，因此，当一个码被分配以后，其所在码树上的下层低速的码节点和上层高速的码节点将不能再被分配，即被阻塞。

由于下行信道化码的这些特性，使得下行信道化码成为一种受限的资源，如果分配不合理，将会降低系统容量，因此下行信道化码的分配和管理是WCDMA系统中码资源管理的核心内容。

目录LTE知识点梳理（一）：LTE网络架构及协议 (2)1.1 移动通信系统的发展 (2)1.2 LTE概述 (2)1.2.1 LTE的主要技术特点 (3)1.2.2 LTE设计目标 (3)1.3 LTE网络架构 (3)1.3.1 E-UTRAN（接入网） (5)1.3.2 EPC核心网 (6)1.3.3 LTE网络特点 (8)1.4 LTE无线接口协议栈 (8)1.4.1 LTE协议栈的三层 (8)1.4.2 LTE协议栈的两个面： (9)1.4.3 协议栈架构 (10)1.5网络接口 (10)LTE知识点梳理（一）：LTE网络架构及协议1.1 移动通信系统的发展在学习LTE技术之前，我们需要简单了解一下移动通信系统的发展过程，第一代移动通信技术（1G）是指采用蜂窝技术组网、仅支持模拟语音通信的移动电话标准，其制定于上世纪80 年代，主要采用的是模拟技术和频分多址技术。

第二代移动通信技术（2G）区别于第一代，使用了数字传输取代模拟传输，根据其特点主要分为两大类，分别是起源于欧洲基于TDMA的GSM系统和起源于美国基于CDMA技术的IS95系统。

在技术的不断推进下，又出现了以GPRS、CDMA20001X为特征的2G升级版2.5G，它的业务包括了语音业务、低速数据业务。

第三代移动通信技术（3G）的最大特点是在数据传输中使用分组交换取代了电路交换，电路交换使手机与手机之间进行语音等数据传输，而分组交换则将语音等转换为数字格式并通过互联网进行包括语音、视频和其他多媒体内容在内的数据包传输。

高度数据业务则是3G的主要特征，它能够在全球范围内更好地实现无线漫游，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。

但是，随着社会的发展，2/3G 网络语音收入下降，网络成本高。

营运商需要在吸引用户、增加收入的同时，大幅度降低网络建设和营运成本。

话费赚钱时代结束，流量经营正成为核心。

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。

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。

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接口S1用户平面接口位于E-NodeB和S-GW之间，用户平面协议伐如下图所示，传输网络层建立在IP传输之上，UDP/IP之上的GTP-U用来携带用户平面的PDU。

LTE 概述及协议架构简介中国移动通信研究院目录LTE概述网络架构及协议简介3G系统发展不尽人意HSPA之前的系统没有体现出相对2G的明显优势由于技术成熟度、IPR等问题，网络部署缓慢新技术，如用于移动通信系统的OFDM逐渐成熟其它移动/准移动通信系统，特别是移动WiMAX（IEEE802.16e）的挑战WiMAX所宣称的最高75Mbps的下行速率指标，远远超过HSDPA内部资料注意保密2004年11月，3GPP决定要发展全新的系统，称为长期演进（Long Term Evolution，简称LTE）规范中的“官方”名称是E-UTRA/E-UTRAN目标是“将来10年或者更长时间内保持竞争力”后向兼容性是高度需求的，但是需要仔细考虑和性能/容量提升的折衷实际上表明可以牺牲后向兼容性内部资料注意保密内部资料注意保密LTE的需求和目标更高的用户数据速率更高的频谱效率（降低每比特成本）更低的时延（包括连接建立时延和传输时延）更灵活的频谱使用简化的网络体系架构无缝切换（包括不同的无线接入技术之间）合理的终端功耗支持最高20MHz带宽，支持1.4MHz到20MHz的可变带宽峰值速率（20MHz带宽，基站2发2收，终端1发2收）下行峰值速率100Mbps，7倍于HSDPA上行峰值速率50Mbps，5倍于HSUPA频谱效率小区边缘：2~3倍于Release 6 HSDPA/HSUPA小区平均频率效率：下行3~4倍于Release 6 HSDPA，上行2~3倍于Release 6 HSUPA控制平面时延大大降低小于100ms（Idle->Active）意味着网络结构和协议的简化和实体的减少内部资料注意保密用户平面端到端单向时延<5ms（IP层以下、系统空载）每5MHz支持200个（以上）的Active状态用户移动性系统对0到15km/h的低速环境优化15到120km/h保持高性能120到350甚至500km/h保持连接覆盖为5km内的小区半径优化5km到30km：可接受的性能下降应支持100km范围的小区内部资料注意保密内部资料注意保密实现LTE需求目标的关键技术多载波技术多天线技术基于分组交换的无线接口新的扁平网络架构内部资料注意保密LTE 标准化进展2004年底LTE 研究项目（SI ）立项2006年6~9月期间，LTE 的SI 阶段结束，进入工作项目（WI ）阶段截止到2009年3月，除了RAN5（终端一致性测试）相关规范外，LTE Release 8的其它规范都已冻结Study Item(技术可行性研究）2004.122006.62009.3Work Item (技术标准制定）LTE Release 8内部资料注意保密目录LTE概述网络架构及协议简介内部资料注意保密网络架构TD-SCDMA 和TD-LTE 网络架构比较LTE 采用了更为扁平的网络架构，不再有RNC ，原来RNC 的功能合并到了eNB 中TD-SCDMA TD-LTE更小的时延更低的网络节点和接口复杂度不再支持宏分集/软切换LTE功能实体划分和协议架构内部资料注意保密内部资料注意保密TD-SCDMA 和TD-LTE 协议栈比较L3 c o n t r o lc o n t r o l c o n t r o l c o n t r o l LogicalChannelsTransportChannelsC-plane signalling U-plane information PHY L2/MACL1RLC L2/RLCMAC RLC RLC RLCRLC RLC RLC RLC BMC L2/BMCcontrol PDCP PDCP L2/PDCPRadioBearersRRC TD-SCDMATD-LTE 用户平面控制平面--TD-SCDMA 中，RRC/PDCP/RLC 和部分MAC 实体位于RNC 中，部分MAC 实体位于NodeB 中；--LTE 中RRC/PDCP/RLC/MAC 都位于eNB 中内部资料注意保密数据处理流程比较TD-SCDMA TD-LTE--TD-SCDMA 中，RLC 层将SDU 固定切割成很小的块，由MAC 根据信道状况再进行切割级联--TD-LTE 中，由于RLC 层也位于eNB 中，可以按照信道状况来动态进行切割和级联；MAC 层不再具有切割和级联功能各层更好地适应无线信道变化更低的处理复杂度和开销内部资料注意保密逻辑信道/传输信道比较BCH PCH DSCH (TDD only) FACH RACH BCCH- SAP DCCH- SAP CCCH- SAP PCCH- SAP DCH DTCH-SAPTransportChannelsMAC SAPsUSCH (TDD only) CTCH- SAP SHCCH- SAP (TDD only) HS-DSCH E-DCH MSCH- SAP MCCH- SAP MTCH-SAP 由于没有CS 域，LTE 上下行都只有共享信道，没有专用信道；传输信道的数量大大减少TD-SCDMA（网络侧）TD-LTE 更少的协议状态协议结构大大简化，只有一个MAC 实体CCCH DCCH DTCH UL-SCH RACH UplinkLogical channelsUplinkTransport channelsTD-SCDMA与TD-LTE协议状态比较TD-LTETD-SCDMA由于传输信道数量的减少，LTE中只包含两个协议状态，相对于3G大大简化协议流程的简化更低的时延内部资料注意保密内部资料注意保密小结LTE网络架构及协议特点扁平的网络结构（不再有RNC，不支持宏分集）全IP ，不再有CS 域，通过PS域来支持语音等实时业务用户面和控制面分离简化的协议状态更低的时延（1ms TTI 、100ms 控制平面时延、5ms 用户平面单向时延）传输信道中不再有专用信道协议流程大大简化、协议实体大大减少。

3GPP LTE无线接口协议及体系结构2 LTE无线接入网体系结构3GPP在考虑LTE技术时，演进型接入网EUTRAN（Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network）采用只有演进型Node B（eNB）构成的单层结构，以便简化网络和减少时延，这种结构实际上已经趋近于典型的IP宽带网结构，其无线接入网体系构架如图1所示。

图1 E-UTRAN 体系结构每个eNB都具有一系列功能和相应物理接口，其中包括演进型UTRA用户面（U-plane）（PDCP/RLC/MAC/PHY）和控制面（C-plane）（RRC）协议，多个eNBs通过X2接口相互连接。

就外部连接而言，eNB通过S1接口连接到演进型分组核心EPC（Evolved Pocket Core），具体来说就是通过S1-MME接口连接到移动性管理实体MME（Mobility Management Entity）和通过S1-U接口连接到SAE网关，其中S1接口支持在eNBs和MME/SAE网关之间多对多的链接。

如图2所示，S1接口是EUTRAN和EPC之间的接口，该接口包含两部分：控制面和用户面。

控制面接口S1-MME 是eNB和MME之间的接口，用户面接口S1-U是eNB和SAE网关之间的接口，它在eNB和SAE网关之间提供了非保证的用户面分组数据单元PDU（Packet Data Unit）传送。

图2 3GPP LTE无线接口协议结构S1接口具有以下主要功能：◆SAE业务承载管理功能，包括承载业务的设置和释放等；◆用户设备在激活状态下的移动性管理功能，包括LTE内部的小区切换以及和 3GPP内其它无线接入技术之间的切换；◆寻呼功能，包括发送寻呼请求到所有UE注册的小区；◆非接入层NAS信令传送功能；◆S1接口管理功能，包括差错指示等；◆网络共享功能；◆漫游与地区限制功能；◆NAS节点选择功能；◆初试化用户设备UE的信息内容设置功能，其中包括SAE承载内容、安全性内容、漫游限制、UE容量信息、UE的S1信令连接ID等等。

LTE--⽹络架构和协议栈⼀、LTE⽹络参考模型整个TD-LTE系统由3部分组成：核⼼⽹（EPC，Evolved Packet Core），接⼊⽹（eNodeB），⽤户设备（UE）UE：全称是User Equipment，⽤户设备，就是指⽤户的⼿机，或者是其他可以利⽤LTE上⽹的设备。

eNB：是eNodeB的简写，它为⽤户提供空中接⼝（air interface），⽤户设备可以通过⽆线连接到eNB，也就是我们常说的基站，然后基站再通过有线连接到运营商的核⼼⽹。

在这⾥注意，我们所说的⽆线通信，仅仅只是⼿机和基站这⼀段是⽆线的，其他部分例如基站与核⼼⽹的连接，基站与基站之间互相的连接，核⼼⽹中各设备的连接全部都是有线连接的。

⼀台基站(eNB)要接受很多台UE的接⼊，所以eNB要负责管理UE，包括资源分配，调度，管理接⼊策略等等。

MME：Mobility Management Entity的缩写，提供：NAS 信令传输，⽤户鉴权与漫游管理（S6a），移动性管理，EPS承载管理。

移动性管理主要是有寻呼，TAI管理和切换。

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他⽹络的处理。

是PDN Gateway的缩写，其中PDN是Packet Data Network 的缩写，通俗地讲，可以理解为互联⽹，这是整个LTE架构与互联⽹的接⼝处，所以UE如果想访问互联⽹就必须途径P-GW实体， 从另外⼀⽅⾯说，如果想通过P-GW⽽访问互联⽹的话，必须要有IP地址，所以P-GW负责了UE的IP地址的分配⼯作，同时提供IP路由和转发的功能。

此外，为了使互联⽹的各种业务能够分配给不同的承载，P-GW提供针对每⼀个SDF和每⼀个⽤户的包过滤功能。

（也就是说在P-GW处，进出的每⼀个包属于哪个级别的SDF和哪⼀个⽤户都已经被匹配好了。

这⾥的SDF是服务数据流Service Data Flow的缩写，意思就是P-GW能区分每⼀个⽤户的不同服务的数据包，从⽽映射到不同的承载上去。

LTE核⼼⽹中，SGW、PGW、PCRF都有计费的功能，请问这⼏个⽹元的计费功能有什么区别。

LTE核⼼⽹中，SGW、PGW、PCRF都有计费的功能，请问这⼏个⽹元的计费功能有什么区别与联系呢？
tubulvxing 的答案
PCRF是策略和计费控制单元，起的是制定规则的功能，不负责具体计费。

S-GW负责跨运营商漫游⽤户的计费，基于⽤户和承载计费。

PDN-GW负责跨运营商漫游⽤户的计费和⽹内⽤户基于业务流的计费。

跨运营商漫游⽤户的计费和漫游⽹络结构有关，见协议23.401,4.2.2节。

PCRF是业务数据流和IP承载资源的策略与计费控制策略决策点，它为PCEF（策略与计费执⾏功能单元）选择及提供可⽤的策略和计费控制决策。

在3GPP Release8中，当使⽤Gxx接⼝时，PCRF维护GW（⽹关）控制会话及IP-CAN（IP连接访问⽹络）会话之间的关联。

PCRF也是BBERF（承载绑定及事件报告功能）及PCEF之间的信息交换点，它⾏使BBERF及PCEF之间的事件触发器的转发，事件触发器不能在BBERF及PCEF之间直接传输。

PCEF（Policy and Charging Enforcement Function）策略和计费执⾏功能，主要包含业务数据流的检测、策略执⾏和基于流的计费功能。

该功能实体位于⽹关，例如GPRS的GGSN⽹关、 EPC的P-GW、WLAN中是PDG，也可独⽴部署。

E-UTRAN架构E．UTRAN(Evolved UTRAN)由eNBs构成，如图1所示。

eNBs为E—UTRA 提供用户平面(PDCP／RLC／MAC／PHY)协议和控制平面(RRC)协议。

eNB之间通过接口X2互相关联，同时eNBs也可以通过连接到EPC(evolved packet core)的S 1接口相互建立联系。

每个LTE基站eNB都通过Sl接口和MME以及SAE网关相连接。

eNB功能有无线资源管理功能，用户平面数据服务网关的选择，调度和传输寻呼信息、广播信息，上下行资源分配RB控制、配置信息的测量及结果报告，调度和传输ETWS信息等。

接口s1功能有：SAE承载业务的设置和释放，在激活状态下的移动性管理功能，LTE小区切换以及与不同RAT系统间切换，寻呼功能，非接人层NAS信令传送功能，s1接口管理功能，漫游与地区限制功能等…。

协议栈层次结构LTE的Uu接口按照协议栈的功能和任务来区分，包括以下几层：物理层（PHY)、数据链路层（Layer 2）和无线资源控制层（RRC）。

而其中数据链路层又分为媒体接入控制层（MAC），无线链路控制层（RLC）和分组数据汇聚协议层（PDCP）。

LTE的空中接口又可以分为用户平面和控制平面，用户平面通过空中接口传输通道为上层协议栈提供用户数据传输服务，同时为控制平面和NAS 信令提供传输通道。

控制平面负责用户无线资源的管理、无线连接的建立、业务的Qos 保证和最终的资源释放。

RRC 层和非接入子层（NAS）是控制平面最主要的功能实体数据链路层中各子层接口都有对等通信业务接入点SAP（Service Access Point），在物理层和MAC层之间的SAP提供传输信道，MAC层和RLC 层之间的SAP 提供逻辑信道，RLC层和PDCP 层之间提供无线承载。

根据分层结构，低层通过SAP向高层提供服务，这些服务通过原语来实现。

对于控制SAP，可以跨过不同的层或子层来向高层提供服务。