iDEN数字集群通信系统的空中接口协议

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。

第七课：LTE空中接口分层详解前面一课我们了解到，LTE空中接口协议栈主要分为三层两面，三层是指物理层、数据链路层、网络层，两面是指控制平面和用户平面。

从用户平面看，主要包括物理层、MAC 层、RLC层、PDCP层，从控制平面看，除了以上几层外，还包括RRC层，NAS层。

下面我们分别对这些分层进行详解。

一、MAC 媒体接入控制层1. MAC层功能概述不同于UMTS，MAC子层只有一个MAC实体，包括传输调度功能、MBMS功能、MAC控制功能、UE级别功能以及传输块生成等功能块。

MAC层结构如图1图1 MAC层结构图MAC层的各个子功能块提供以下的功能：（1） 实现逻辑信道到传输信道的映射；（2） 来自多个逻辑信道的MAC服务数据单元（SDU）的复用和解复用；（3） 上行调度信息上报，包括终端待发送数据量信息和上行功率余量信息。

基于HARQ机制的错误纠正功能；（4） 通过HARO机制进行纠错；（5） 同一个UE不同逻辑信道之间的优先级管理；（6） 通过动态调度进行UE之间的优先级管理；（7） 传输格式的选择，通过物理层上报的测量信息，用户能力等，选择相应的传输格式（包括调制方式和编码速率等），从而达到最有效的资源利用；（8） MBMS业务识别；（9） 填充功能，即当实际传输数据量不能填满整个授权的数据块大小时使用。

各功能与位置和链路方向的对应关系如图2所示。

图2 MAC功能与位置和链路方向的关系2. MAC层关键过程1. 调度与UMTS不同，LTE完全取消了专用信道，并引入了共享信道的概念。

在不同UE不同逻辑信道之间划分共享信道资源的功能成为调度。

早期的很多接入系统每个用户的业务都有专门的信道，虽然到了HSPA时已经有共享信道的概念，但是主要还是针对数据业务。

LTE的几乎所有的应用与业务都是使用共享信道，由于各个业务与应用的对服务质量（QoS）的要求是不同的，如何为具有不同带宽要求、不同时延保障、不同QOS等级的各种业务合理地分配资源，在满足业务需求的基础上，提高网络的总体吞吐量和频谱效率，是分组调度的核心任务。

TETRA系统的接口TETRA标准是基于数字时分复用无线通信技术的系列标准，它包括一系列已经定义的开放接口、呼叫服务和协议。

TETRA系统对于专网用户而言，是一个理想的平台。

TETRA系统先进的数据业务也为无线通信网络增加了许多功能。

TETRA 系统相比以往的集群通信系统可以提供更高的频率利用率、高稳定的系统覆盖、综合话音和数据通信及高速数据传输。

1. TETRA系统的标准接口TETRA标准描述了一个TETRA系统所具备的9种接口。

TETRA网络被称为交换和管理基础设施（switching and management infrastructure,SwMI），包含控制器（含交换功能）、网关、基站之间的内部接口，而这些接口尚未标准化。

TETRA系统的标准接口仅限于TETRA网络与无线终端及外围设备之间的接口。

由于核心网与基站的接口未统一，因此TETRA系统的标准化程度低于公众网的蜂窝数字移动通信系统，造成了一定的设备垄断性。

（1）系统空中接口（2）直通模式的空中接口（3）人机接口（4）终端设备接口（5）网关接口（6）系统间接口（7）网络管理单元接口（8）本地线路连接的终端接口（9）远端线路连接的接口2. TETRA系统的空中接口（1）工作频段。

TETRA标准本身没有限制TETRA系统所使用的频率，但要实现国家间TETRA 移动台的漫游，统一频段是必须的。

我国工业和信息化部无线电管理局已规定了数字集群通信系统（包括TETRA和iDEN）的工作频段。

在我国，TETRA系统使用806~821 MHz和851~866 MHz频段，和现有的模拟集群通信系统所使用的频段一致。

这就要求TETRA系统设备制造厂商生产符合该工作频段的TETRA系统产品。

（2）物理信道。

在TETRA系统中，对于每一个无线电载波，无论是上行链路还是下行链路均被划分为4个时隙。

每个时隙都被作为一个物理信道（无线信道）用于承载话音/数据业务、控制信令，或两者混合进行传输（随路信令）。

LTE空口协议及信令流程课程目标：●了解LTE空口协议●了解LTE基本信令流程目录第1章 LTE空口协议 (1)1.1 LTE网络架构 (1)1.2 EPC与E-UTRAN功能划分 (2)1.3 E-UTRAN接口的通用协议模型 (4)1.4 LTE空口协议 (4)1.4.1 控制面协议 (4)1.4.2 用户面协议 (5)1.4.3 空口协议功能介绍 (6)1.5 LTE接口介绍 (11)1.5.1 S1接口 (11)1.5.2 X2接口 (13)1.6 承载相关概念 (15)1.6.1 EPS承载架构 (15)1.6.2 承载概念 (15)1.6.3 连接概念 (17)第2章 LTE信令流程 (19)2.1 小区搜索随机接入 (19)2.1.1 小区搜索 (19)2.1.2 随机接入 (20)2.2 开机附着、去附着流程 (22)2.2.1 开机附着流程 (22)2.2.2 去附着流程 (24)2.3 Service Request流程 (28)2.4 寻呼流程 (30)2.4.1 系统信息改变触发的寻呼 (30)2.4.2 MME触发的寻呼 (30)2.5 TAU流程 (31)2.5.1 IDLE态TAU过程 (31)2.5.2 Connected态TAU过程 (34)2.6 切换流程 (36)2.6.1 Inter-eNB X2 HandOver (36)2.6.2 Inter-eNB S1 HandOver (38)2.7 专用承载流程 (40)2.7.1 专用承载建立流程 (40)2.7.2 专用承载修改流程（通过专有消息） (43)2.7.3 专用承载释放流程 (45)第1章LTE空口协议知识点●LTE网络架构●EPC与E-UTRAN功能划分●E-UTRAN接口的通用协议模型●LTE空口协议●S1、X2接口介绍●承载相关介绍1.1 LTE网络架构LTE的系统架构分成两部分，包括演进后的核心网EPC（MME/S-GW）和演进后的接入网E-UTRAN。

800M数字集群系统介绍一、什么是集群?1、定义是一种共享资源、分担费用、共用信道设备及服务的多用途、高效能的无线调度通信系统，呼叫方式为PTT （Push To Talk）的一种专业移动通信系统，集中控制和管理信道并动态方式分配信道给用户。

2、特点半双工通信方式；呼叫建立速度快;主叫按下PTT键，即可建立通信链路；被叫无需任何操作，即可接听；松开PTT键，系统即可释放链路;呼叫模式为一对一的私密呼叫和一对多的群组呼叫；同一小区下的同一群组内用户使用信道方式;前向业务信道为共享方式;反向业务信道为竞争方式;3、集群通信系统的组成基站：由若干基本无线收发信机、天线共用器、天馈线系统和电源等设备组成。

移动台：用于运行中或停留在某未定地点进行通信的用户台，包括车载台、便携台的手持台。

调度台：是能对移动台进行指挥、调度和管理的设备，分有线和无线调度台两种，无线调度台由收发机、控制单元、天馈线(或双工台)、电源和操作台组成。

控制中心：包括系统控制器、系统管理终端和电源等设备，主要控制和管理整个集群通信系统的运行、交换和接续。

4、集群通信的发展史集群通信系统诞生于20世纪70年代，最早的集群通信是模拟系统，数字集群技术从20世纪90年代中期在全球范围内兴起，90年代末期在中国出现数字集群网络，2003年4月信息产业部批准中国卫通集团在天津、济南、南京三个城市建设并运营数字集群商业共网实验网工程。

5、数字集群的定义数字集群通信系统采用先进的数字技术，数字信令方式，语音数字编码技术，先进的调制解调技术，数字集群系统集多功能于一体，在技术上和系统容量上满足大型共网的建设要求，能提供指挥调度、电话互联、数据传输、短消息收发等多种业务。

二、数字集群通信体制的行业标准：信息产业部2000年12月28日正式发布了我国《数字集群移动通信系统体制》的行业标准： A：TETRA B：iDEN。

为我国新的数字集群通信运营商以较低的成本建网和运营提供了技术基础。

4G移动通信与技术-LTE空中接口4G 移动通信与技术——LTE 空中接口在当今这个信息高速发展的时代，移动通信技术的不断进步为人们的生活带来了翻天覆地的变化。

其中，4G 移动通信技术中的 LTE 空中接口更是扮演了至关重要的角色。

LTE 即 Long Term Evolution，长期演进技术，它是 3GPP 组织制定的 UMTS 技术标准的长期演进。

而空中接口则是移动通信系统中，基站和移动终端之间的无线接口，它负责传输用户数据和控制信息。

LTE 空中接口采用了一系列先进的技术，以实现更高的数据传输速率、更低的延迟和更好的频谱效率。

其中，正交频分复用（OFDM）技术是 LTE 空中接口的核心技术之一。

OFDM 将可用的频谱资源划分成多个正交的子载波，每个子载波可以独立地进行调制和解调。

这种方式有效地对抗了多径衰落，提高了频谱利用率，同时降低了符号间干扰。

与传统的单载波传输方式相比，OFDM 技术具有许多优势。

首先，它能够在宽带信道中实现高速的数据传输，适应了 4G 时代对大带宽的需求。

其次，由于子载波之间的正交性，不同子载波之间的干扰可以忽略不计，从而提高了系统的抗干扰能力。

此外，OFDM 还便于实现动态频谱分配和自适应调制解调，进一步提高了频谱效率。

多输入多输出（MIMO）技术也是 LTE 空中接口的重要组成部分。

MIMO 利用多个发射和接收天线，通过空间复用和空间分集等方式，显著提高了系统的容量和可靠性。

在空间复用模式下，多个数据流可以同时在不同的天线上传输，从而增加了数据传输速率。

而在空间分集模式下，通过在多个天线上发送相同的数据，可以提高信号的可靠性，降低误码率。

LTE 空中接口还引入了自适应调制编码（AMC）技术。

根据无线信道的质量状况，系统可以动态地选择合适的调制方式（如 QPSK、16QAM、64QAM 等）和编码速率，以在保证传输质量的前提下，最大限度地提高数据传输速率。

当信道条件较好时，采用高阶调制和高编码速率，以提高传输效率；当信道条件较差时，则采用低阶调制和低编码速率，保证数据的可靠传输。

窄带集群标准
窄带集群标准是用于规定窄带数字集群通信系统的技术要求和操作规范的一套标准。

这些标准确保了窄带数字集群通信系统能够在特定的频率范围内（通常是800MHz频段）进行高效、可靠的通信。

在我国，窄带数字集群通信系统的专用工作频段是800MHz频段，具体为806MHz~821MHz（上行）和851MHz~866MHz（下行）。

在这个频段内，不同的窄带集群系统，如TETRA系统（体制A）、iDEN 系统（体制B）、GT800系统（基于GSM的体制）和GoTa系统（基于CDMA的体制），都有各自的工作范围和频率保护带要求。

此外，为了加强对数字集群通信频率和台（站）的管理，合理、有效地利用有限的频率资源，我国信产部无线电管理局于2007年发布了《800MHz数字集群通信频率台（站）管理规定》（信部无[2007] 173号）。

该规定详细规定了我国数字集群通信系统的使用频段、频率分配、频率保护带要求以及系统设备的射频技术要求等。

请注意，这些标准和规定可能会随着技术的发展和政策的变化而更新。

因此，在实际应用中，建议参考最新的标准和规定以确保系统的合规性和性能。

欧洲电信标准ETS 300 392-2 2000.11来源：ETSI TC-RES参考：DE/RES-06001-2 ICS：33.020, 30.060.50关键词：TETRA， V+D无线设备与系统（RES）;泛欧集群无线电通信（TETRA）;语音加数据（V+D）;第2部分：空中接口ETSI欧洲电信标准协会前言本技术规范（TS）由欧洲电信标准协会（ETSI）工程陆地集群无线电通信（TETRA）制订。

本ETS是一个由多个部分组成的标准，包括下列部分：第一部分：“一般网络设计”；第二部分：“空中接口（AI）”；第三部分：“系统间接口（ISI）的互连”；第四部分：“基本业务网关”；第五部分：“外围设备接口”；第六部分：“有线台”；第七部分：“安全性”第九部分：“补充业务的一般要求”；第十部分：“补充业务的第一期”；第十一部分：“补充业务的第二期”第十二部分：“补充业务的第三期”第十三部分：“空中接口特性描述语言（SDL）模型”；第十四部分：“协议实施一致性语句（PICS）形式规范”；第十五部分：“TETRA频带、双工间隔和信道号”。

1 范围当前的文件定义了支持语音加数据（V+D）的陆地集群无线电通信系统。

它规定了空中接口、TETRA系统间的互连和通过网关与其它系统的互连、移动台（MS）的终端设备（TE）接口、有线台与基础设施的连接、TETRA网络的安全性、运营商提供的管理业务、性能指标、以及除基本业务和电信业务之外的补充业务。

这部分适用于TETRA V+D空中接口（AI），并且包括符合ISO模型的物理层、数据链路层和网络层规范。

首先，该标准规定了TETRA无线方面要求（第1层）：-定义并规定了调制；-定义并规定了无线传输和接收要求；-定义并规定了同步要求；-定义并规定了信道编码；-定义并规定了信道复用；-定义并规定了无线链路控制。

然后，该标准规定了语音和电路方式数据传输使用的业务、消息和协议，开始于上层：-定义并规定了电路方式控制实体（CMCE）在空中接口上通信所使用的协议，以便提供呼叫控制（CC）业务、补充业务（SS）和短数据业务（SDS）子实体；-定义并规定了CC子实体提供的业务；-定义并规定了SS子实体提供的业务；-定义并规定了SDS子实体提供的业务；-定义并规定了TETRA网络内和TETRA网络之间用户移动性管理使用的业务和协议，即移动性管理（MM）实体和移动链路实体（MLE）的业务和协议；-定义并规定了数据链路层使用的业务和协议，该数据链路层被分成逻辑链路控制（LLC）和媒体接入控制（MAC）两个子实体。

一、什么是集群通信，它和蜂窝通信通信有什么区别？集群是从英文Trunking或Trunked意译过来的。

Trunk本意为中继或干线，从Trunked 的含义来说，应该是"系统所具有的全部可用信道都可为系统的全体用户共用"，即系统内的任一用户想要和系统内另一用户通话，只要有空闲信道，他就可以在中心控制台的控制下，利用空闲信道沟通联络，进行通话。

所以从某种意义上讲，集群通话系统是一个自动共享若干个信道的多信道中继(转发)通信系统。

它与普通多信道共用的通信系统并无本质的区别。

但是，集群通信系统是多个用户(部门、群体)共用一组无线电信道，并动态地使用这些信道的专用移动通信系统，主要用于指挥调度通信。

所以，集群通信系统是专用指挥调度通信系统。

而且集群通信系统是高级移动指挥调度通信系统，是一种共享资源、分担费用、向用户提供优良服务的多用途、高效能而又廉价的先进的无线电移动通信系统。

对指挥调度功能要求较高的企事业、铁道、交通、民航、水利、电力、工矿、油田、农场、港口、轻轨和地铁、公、检、法、司法、安全、海关以及军队、武警等等部门都需要这种系统。

集群通信系统的特点是：(1)集群通信主要是以单工或半双工方式来工作，故两用户通话只占一对频率(一个信道)：蜂窝通信是无线电话，是有线电话的延伸补充和发挥，它采用全双工工作方式，故两用户通话要占两对频率(两个信道)，所以从频率利用率讲集群通信要高。

而从通话来讲则蜂窝通信要方便一些。

(2)集群通信系统主要采用信道动态分配方式(单工或半双工)，蜂窝通信系统采用信道固定分配方式，即把信道分配给两用户固定使用(全双工)，故当两者具有同样的信道数时，在一个区域内集群通信系统可容纳更多的用户。

(3)集群通信系统主要是大区、小区覆盖；而蜂窝通信系统是小区，微小区，甚至微微小区覆盖。

(4)集群通信系统主要是无线用户对无线用户(包括调度台)，而无线用户与有线用户间通话是少量的。

常用的十项数字通信标准一、PDT（Police Digital Trunking）警用数字集群标准PDT是具有中国自主知识产权的集群通信标准，着眼未来数字对讲机技术发展方向，可满足多数集群通信行业用户的需求。

PDT标准充分考虑了中国国情，如频谱资源紧缺，东西部发展不平衡，模拟系统数字化改造迫切等现状，对国际上的成熟技术（如Tetra、P25、DMR、MPT1327等）进行了借鉴及创新设计，遵循高性价比、安全保密、大区制、可扩展和向后兼容的五大原则，有效的解决了多种应急通信融合的问题。

目前，本标准已得到中国公安部认可，并且PDT联盟正积极推动其成为中国国家标准。

PDT由中国公安部牵头，海能达作为总体组组长，并联合国内其他厂商共同制定的。

PDT标准分为集群标准和常规标准两部分，并向下兼容DMR协议。

PDT联盟成员有海能达、优能、四川维德、广州维德、万格通讯、天立通、NTC及迅安网络等23个单位。

PDT标准主要定位于公共安全、公共事业、工商业等专业用户群体。

PDT标准采用TDMA（双时隙）多址方式，12.5kHz信道间隔、4FSK调制方式、数据传输速率为9.6kbps.在满足基本业务的同时，增加了同播、动态频率资源管理等创新功能。

PDT第二阶段标准将着眼于提升数据传输速率，及宽带业务功能的应用。

PDT标准以中国公安市场为基础，兼顾县、市、省、国家的不同级别用户需求及网络实际建设需要，既支持低成本单基站系统通信，也能做到高效的大区制覆盖，满足诸如四级联网的全国范围公安应急通信指挥网的建设要求。

在地震、风灾、社会治安等紧急突发事件中，能迅速接入公安现有GIS制度平台，实现灵活组网，高效率指挥调度、高质量语音及数据传输功能，并具有迅速响应、安全保密的特点。

PDT标准具有高效利用频谱资源，大区制组网方式，从模拟MPT1327平常过渡到数字集群的优点，其业务功能丰富，可扩展，向后兼容，同时系统和终端成本较低，网络建设速度较快，总体运维成本较低。

LTE空口协议1. 引言LTE（Long Term Evolution）是第四代移动通信技术，为了满足日益增长的无线通信需求，提供更高速率、更低延迟和更好的系统容量。

LTE空口协议是指在LTE系统中无线接入部分的协议规范，它定义了移动设备和基站之间的无线通信方式。

2. 系统架构LTE系统的空口协议架构主要包括物理层、数据链路层和网络层。

物理层负责无线信号的调制解调和传输，数据链路层负责分配和管理无线资源，网络层负责移动性管理和数据传输。

2.1 物理层物理层主要包括下行物理信道和上行物理信道。

下行物理信道用于基站向移动设备发送数据，上行物理信道用于移动设备向基站发送数据。

物理层通过正交频分复用（OFDM）技术将频谱划分为多个子载波，提高频谱利用率和抗干扰能力。

2.2 数据链路层数据链路层主要包括下行链路和上行链路。

下行链路负责将网络层数据分组传输到移动设备，上行链路负责将移动设备的数据分组传输到网络层。

数据链路层通过逻辑信道的分配和调度，实现高效的数据传输和资源管理。

2.3 网络层网络层主要负责移动设备的移动性管理和数据传输。

移动性管理包括位置管理和移动性控制，用于跟踪移动设备的位置并控制移动过程中的切换。

数据传输通过IP协议实现，支持移动设备和互联网之间的数据通信。

3. 协议规范LTE空口协议定义了移动设备和基站之间的通信过程和消息格式。

协议规范主要包括RRC（Radio Resource Control）协议、PDCP（Packet Data Convergence Protocol）协议、RLC（Radio Link Control）协议和MAC（Medium Access Control）协议等。

3.1 RRC协议RRC协议是LTE系统中的最高层无线接入控制协议，负责移动设备和基站之间的系统信息交换、无线资源配置和切换等。

RRC协议定义了不同状态的移动设备之间的状态转换和行为。

3.2 PDCP协议PDCP协议是LTE系统中的数据传输层协议，负责数据的压缩和解压缩、加密和解密等。