（本科）13 项目五分析4G移动通信技术-学习LTE系统结构设计ppt课件.pptx

课程主讲人：13 项目五分析4G移动通信技术-学习LTE系统结构设计现代移动通信技术第五章：4G移动通信系统 （5）现 / 代 / 移 / 动 / 通 / 信 / 技 / 术项目五 4G移动通信技术讲师 蒋志钊任务五：LTELTE系统结构设计0101任务描述:学习LTE的网络结构及其组成部件的功能 0202学习目标：u 1.LTE系统网络架构u 2.LTE网元及功能u 3.LTE接口及功能5.5.1 LTE系统网络架构任务五：LTELTE系统结构设计R99 UMTS网络的系统结构Node BPSTNMSCRNCSGSNGGSNUEBTSBSC/PCUMS2G话音2.5G数据3G话音3G数据PSTNInternetCS域HLRGMSCMSC/VLRMSC/VLRAuCGGSNInternetPSTNOther PLMNSGSNSGSNBTSBTSNode BNode BIu-CSRNCIu-PSGbBSCAGsGrGnGcCDHEGGpIubAbisUmUuRNCIurPS域Node BIubGiWCDMA R99系统基本结构LTELTE系统网络架构LTE网络结构网络结构扁平化与传统网络互通E-UTRAN只有一种节点网元E-Node B全IP媒体面控制面分离RNC+NodeB=eNodeBLTELTE系统网络架构LTE基于IP网络的扁平化架构MSCSMGWGGSNSGSNHLRNode BNode BeNode BeNode BMME/x-GW集成核心网和部分RNC的功能WCDMA/HSPALTE 平台架构eNode BNodeB的全部功能和RNC的部分功能n 基于IP网络的扁平化架构可以降低LTE网络的投入MMEx-GWEPCHSSPCRF取消RNC投资少维护方便传输时延小可靠性高IP 骨干网RNCRNCLTELTE系统网络架构LTE整体架构LTELTE系统网络架构LTE网络结构SGi S4 S3 S1-MME PCRFGx S6a HSSS10 UEGERAN UTRAN SGSN LTE-Uu eNodeB MMES11 S5/S8 SGW PGW S1-U Operators IP Services(e.g. IMS, PSS etc.)Rx LTELTE系统网络架构名词解释 E-UTRAN EPC EPS SAELTELTE系统网络架构名词解释 E-UTRAN：演进的通用陆地无线接入网。由ENB组成的网络。 EPC：演进分组核心网。MME+SGW+PGW。 EPS：演进分组系统。 E-UTRAN+ EPC。 SAE：系统架构演进。致力于分组网络的演进（演进型分组核心网EPC）。LTELTE系统网络架构LTE网络结构优点 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，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LTELTE系统网络架构5.5.2 LTE网元及功能任务五：LTELTE系统结构设计n LTE网络分为无线接入网（E-UTRAN）和演进核心网（EPC）组成。n E-UTRAN由基站构成，EPC主要由MME、SGW、PGW、HSS构成。LTELTE网元及功能核心网(EPC)LTELTE网元及功能LTE各网元功能 E-Node BMMEServing GWPDN GW具有现3GPP NodeB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 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） 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）LTELTE网元及功能HSS归属签约用户服务器（Home Subscriber Server）nHSS是3GPP在R5引入IMS时提出的概念，其功能与HLR类似但更加强大，支持更多接口，可以处理更多的用户信息。nHSS所提供的功能包括IP多媒体功能、PS域必需的HLR功能及CS域必需的HLR功能。nHSS可处理的信息包括：用户识别、编号和地址信息；用户安全信息，即针对鉴权和授权的网络接入控制信息；用户定位信息，即HSS支持用户登记、存储位置信息；用户清单信息。LTELTE网元及功能5.5.3 LTE接口及功能任务五：LTELTE系统结构设计 LTE接口及功能接口名称 连接网元接口功能描述主要协议S1-MME eNodeB - MME用于传送会话管理（SM）和移动性管理（MM）信息，即信令面或控制面信息S1-APS1-UeNodeB - SGW在GW与eNodeB设备间建立隧道，传送用户数据业务，即用户面数据GTP-UX2-CeNodeB- NodeB基站间控制面信息X2-APX2-UeNodeB- odeB基站间用户面信息GTP-US3SGSN - MME在MME和SGSN设备间建立隧道，传送控制面信息GTPV2-CS4SGSN SGW在S-GW和SGSN设备间建立隧道，传送用户面数据和控制面信息GTPV2-CGTP-U LTE接口及功能S5SGW PGW在GW设备间建立隧道，传送用户面数据和控制面信息（设备内部接口）GTPV2-C GTP-US6aMME HSS完成用户位置信息的交换和用户签约信息的管理，传送控制面信息DiameterS8SGW PGW漫游时，归属网络PGW和拜访网络SGW之间的接口，传送控制面和用户面数据GTPV2-CGTP-US9PCRF-PCRF控制面接口，传送QoS规则和计费相关的信息DiameterS10MME - MME在MME设备间建立隧道，传送信令，组成MME Pool，传送控制面数据GTPV2-CS11MME SGW在MME和GW设备间建立隧道，传送控制面数据GTPV2-CS12RNC SGW传送用户面数据，类似Gn/Gp SGSN控制下的UTRAN与GGSN之间的Iu-u/Gn-u接口。GTP-US13MME EIR用于MME和EIR中的UE认证核对过程GTPV2-CGx（S7）PCRF PGW提供QoS策略和计费准则的传递，属于控制面信息Diameter LTE接口及功能RxPCRF-IP承载网用于AF传递应用层会话信息给PCRF，传送控制面数据DiameterSGiPGW-外部互联网 建立隧道，传送用户面数据DHCP/Radius/IPSEC/L2TP/GRESGsMME - MSC传递CSFB的相关信息SGs-APSvMME - MSC传递SRVCC的相关信息GTPv2-CGyP-GW - OCS传送在线计费的相关信息Diameter LTE接口及功能Uu口n LTE的Uu空中接口是实现UE和EUTRAN的通信，可支持1.4MHz、3MHz、5MHz、10 MHz、15 MHz、20MHz的可变带宽。 n Uu接口实现的交互数据分为两类：用户面数据：用户业务数据，如上网、语音、视频等；控制面数据：主要指RRC（无线资源控制）消息，实现对UE的接入、切换、广播、寻呼等有效控制。 LTE接口及功能S1接口n S1接口是eNodeB与EPC之间的接口。S1控制平面接口位于E-NodeB和MME之间，传输网络层是利用IP传输，这点类似于用户平面；为了可靠的传输信令消息，在IP曾之上添加了SCTP；应用层的信令协议为S1-AP。n用户平面接口位于E-NodeB和S-GW之间，S1接口用户平面（S1-UP）的协议栈如下图所示。S1-UP的传输网络层基于IP传输，UDP/IP之上的GTP-U用来传输S-GW与eNB之间的用户平面PDU。 LTE接口及功能S11接口n MME与S-GW之间的接口用于创建/删除会话、建立/删除承载消息S5/S8接口nS5接口是本地S-GW连接到本地PDN-GW时使用的接口nS8是与外地PDN-GW连接使用的接口。 LTE接口及功能S6a接口n MME与HSS之间的接口n 签约数据：包括用户标识（IMSI、MSISDN等）、签约业务APN、服务等级Qos、接入限制ARD、用户位置、漫游限制等信息，该类信息通过S6a接口的位置更新、插入用户数据等操作进行交互。n 认证数据：包括鉴权参数（Rand、Res、Kasme、AUTN四元组），该类信息通过S6a接口的鉴权操作进行交互。 LTE接口及功能 在本次任务学习中，通过学习任务知识和网络搜索，掌握LTE网络拓扑结构、LTE网络架构特点、LTE主要网元及功能，以及LTE接口及功能。任务小结 1、画出E-UTRAN的网络结构图并标注其接口？ 2、解释LTE 网络结构中各单元的功能？ 项目思考