7-LTE接口协议分析优秀PPT.ppt

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1、Copyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.LTE接口协议分析Copyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.培训目标l学完本课程后，您应当能：l了解E-UMTS接口协议的整体架构l了解E-UMTS各接口的特性l了解和协议栈相关的概念Copyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.目 录1.LTE接口概述2.空中接口协议栈分析3.S1接口协议栈分析4.X2接口

2、协议栈分析Copyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.LTE系统总体架构Copyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.E-UTRAN和EPC的分工界面Copyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.eNB实现的功能l无线资源管理：无线承载限制、无线准入限制、连接移动性限制、UE上下行的动态资源支配lIP头压缩和用户数据流加密lUE连接期间，选择MME，当无路

3、由信息可用时，可以依据UE供应的信息来间接确定到达MME的路径l路由用户平面数据到S-GWl调度和传输寻呼消息l调度和传输广播消息l就移动性和调度，进行测量和测量报告的配置。Copyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.MME（移动性管理实体）实现的功能l将寻呼消息发送到eNodeBl跟踪区域的列表管理（UE的IDLE模式和ACTIVE模式）l在3GPP访问网络之间移动时，CN节点之间的信令传输lP-GW（PDN分组数据网关）和S-GW（服务网关）的选择lMME选择，MME变更带来的切换lSGSN（服务GPRS支持

4、节点）选择，为了切换到2G或3G网络lIDLE空闲状态下的移动性管理、漫游、确认等lSAE承载限制（承载建立和管理等）lNAS(非接入层)信令、信令的加密和完整性疼惜Copyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.S-GW实现的功能l为eNB间的切换，进行本地的移动定位l3GPP间的移动性管理，建立移动平安机制l在E-UTRAN的IDLE模式下，下行包缓冲和网络初始化l授权侦听l包路由和前向转移l在上下行进行传输级的包标记l在运营商之间交换用户和QoS类别标识的有关计费信息Copyright 2006 Huawei

5、Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.P-GW实现的动能l用户的包过滤l授权侦听lUE的IP地址支配l传输级的下行包标记l上下行的服务级计费、速率限制l基于最大比特速率的下行速率限制lDHCP v4和DHCP v6功能Copyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.E-UTRAN地面接口通用协议模型l对于S1/X2接口，层与层之间，面与面之间彼此逻辑上独立。所以当有相应须要时，标准实体可以很简洁变更协议栈和其各平面来满足将来的须要Copyright 2006 Huawei

6、Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.限制面协议栈结构Copyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.用户面协议栈结构Copyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.目 录1.LTE接口概述2.空中接口协议栈分析3.S1接口协议栈分析4.X2接口协议栈分析Copyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Uu接口协议结构L

7、3controlcontrolcontrolLogical Channels Transport ChannelsC-plane signallingU-plane informationPHYL2/MACL1RLCDCNtGCL2/RLC MACRLCRLCRLCRLCRLCRLCRLCDuplication avoidanceUuS boundarycontrolPDCPPDCPL2/PDCPDCNtGCRadio BearersRRC无线资源限制controlCopyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.无线

8、空中接口协议架构lE-UMTS无线接口协议栈结构水平方向可分为：lNAS限制协议lL3层：无线资源限制（RRC）层lL2层l媒体接入限制（MAC）子层l无线链路限制（RLC）子层l分组数据集中协议（PDCP）子层lL1层：物理层、传输信道、传输信道与物理信道的映射Copyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.无线空中接口协议架构l无线接口协议栈垂直方向依据用途分为：l用户平面协议栈l限制平面协议栈Copyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserv

9、ed.目 录2.无线空中接口协议架构2.1 物理层2.2 媒体访问限制协议MAC2.3 无线链路限制协议RLC2.4 分组数据汇聚协议PDCP 2.5 无线资源限制（RRC）协议2.6 NAS层Copyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.物理层主要功能l传输信道的错误检测，并向高层供应指示l传输信道的纠错编码/译码、物理信道调制与解调lHARQ软合并l编码的传输信道向物理信道的映射l物理信道功率加权l频率与时间同步l无线特征测量，并向高层供应指示lMIMO天线处理、传输分集、波束赋形l射频处理Copyright

10、2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.LTE物理资源定义ConfigurationNormal cyclic prefix127Extended cyclic prefix126l基本定义pResource elementpResource blockCopyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.物理层处理lBit处理p传送来自MAC层的数据块p基准为24bit CRCp信道编码：Turbo 编码Copyright 2006 Huawei Tech

11、nologies Co.,Ltd.All rights reserved.物理层处理l符号处理p调制：QPSK，16QAM，和64QAM(64 QAM UE可选)Copyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.下行物理信道l物理广播信道（PBCH：Physical broadcast channel）l物理下行共享信道（PDSCH：Physical downlink shared channel）l物理组播信道（PMCH：Physical multicast channel）l物理下行限制信道（PDCCH：Physi

12、cal downlink control channel）l物理限制格式指示信道（PCFICH：Physical control format indicator channel）Copyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.下行物理信号lCell-specific下行参考信号p参考信号用于传送下行链路相干解调信息p正交序列有3种，伪随机序列有168种p每个小区通过一个正交序列和一个伪随机序列的组合来识别，因此总共有504种不同的小区ID（168*3=504）l同步信号p主同步信号p从同步信号Copyright 2

13、006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.下行资源支配实例72 center RECopyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.上行物理信道l物理上行共享信道（PUSCH：Physical uplink shared channel）l物理上行限制信道（PUCCH：Physical uplink control channel）l物理随机接入信道（PRACH：Physical random access channel）Copyright 2006 Hu

14、awei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.上行物理信号l上行参考信号p支持2种上行参考信号n解调参考信号，与PUSCH 和PUCCH关联nSounding参考信号，与PUSCH 和PUCCH无关联Copyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.传输层到物理层的映射Copyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.目 录2.无线空中接口协议架构2.1 物理层2.2 媒体访问限制协议MAC2.3

15、无线链路限制协议RLC2.4 分组数据汇聚协议PDCP 2.5 无线资源限制（RRC）协议2.6 NAS层Copyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.MAC层lMAC层功能：l主要实现与调度和HARQ相关的功能.l与WCDMA相比，LTE的MAC实体的特点：每个小区只存在一个MAC实体，负责实现MAC相关的全部功能。l逻辑信道与传输信道的映射：l与WCDMA相比，LTE中的逻辑信道与传输信道类型都大大削减，映射关系变得比较简洁Copyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.A

16、ll rights reserved.逻辑信道功能l广播限制信道BCCH:广播系统限制信息l寻呼限制信道PCCH:寻呼信息，网络不知道UE位置时运用l公共限制信道CCCH:UE与网络间传输限制信息，当UE没有和网络的RRC连接时运用该信道l多播限制信道MCCH:从网络到UE的MBMS调度和限制信息传输运用的点到多点下行信道l专用限制信道DCCH:专用限制信息的点到点双向信道，UE有RRC连接时运用l专用业务信道DTCH:双向p2p信道，专用于一个UE传输用户信息l多播业务信道MTCH:点到多点下行信道Copyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All

17、rights reserved.逻辑信道及映射l下行Copyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.逻辑信道及映射l上行Copyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.目 录2.无线空中接口协议架构2.1 物理层2.2 媒体访问限制协议MAC2.3 无线链路限制协议RLC2.4 分组数据汇聚协议PDCP 2.5 无线资源限制（RRC）协议2.6 NAS层Copyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.A

18、ll rights reserved.RLC层leNB侧配置的RLC实体，与UE侧配置的RLC实体对应lRLC实体通过与高层的接口（SAP），传送或接收RLC SDUlRLC实体通过逻辑信道，传送或接收RLC PDUl存在两类RLC PDUpRLC data PDUpRLC control PDUCopyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.RLC层功能l对上层PDU的传输支持AM、UM、TM模式数据传输l通过ARQ机制进行错误修正(CRC校验由物理层完成,针对AM数据)l依据传输块大小进行动态分段(级联/分段/重

19、装)，针对UM和AM数据l重传时对PDU进行重分段，重分段的数目没有限制，针对AM数据l依次上传上层的PDU（针对UM和AM数据，切换时除外）l重复检测（针对UM和AM数据）l底层协议错误检测与复原leNodeB和UE间的流控lSDU丢弃（针对UM和AM数据）Copyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.RLC层模式l确认(AM,Acknowledgement Mode)模式l用于牢靠性要求很高、分组长度可变的业务。支持ARQ、分组的切割和串接。PDU头须要较长序列号、轮询比特、长度指示。如用于TCP业务、文件传输

20、等，主要关切无错传输l非确认(UM,Un-acknowledgement Mode)模式l用于牢靠性要求不高的业务。支持分组的切割和串接、不支持ARQ。用于实时性要求很高的业务，如VOIP、视频业务。PDU头须要较短序列号、长度指示l透亮(TM,Transparent Mode)模式l用于将高层分组干脆传到下层，不封装RLC协议头。不分段，用于随机接入等Copyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.TM模式l通过BCCH、PCCH、DL/UL CCCH传送/接收RLC PDUCopyright 2006 Huawe

21、i Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.UM模式lUM RLC通过逻辑信道DL/UL DCCH、DL/UL DTCH、MCCH、MTCH传送和接收RLC PDUCopyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.AM模式lAM RLC通过逻辑信道DL/UL DCCH、DL/UL DTCH传送/接收RLC PDUCopyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.LTE RLC特点lUM模式与TM模式承载

22、的信道较少，功能实现简洁lAM模式支持RLC SDU动态分段，现有2G/3G系统只支持固定分段lAM模式支持二次分段，现有2G/3G系统不支持lLTE的RLC不再支持加密功能lLTE RLC支持流量限制功能Copyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.RLC PDU结构lRLC头携带RLC PDU的序列号，与SDU序列号不同Copyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.目 录2.无线空中接口协议架构2.1 物理层2.2 媒体访问限制协议

23、MAC2.3 无线链路限制协议RLC2.4 分组数据汇聚协议PDCP 2.5 无线资源限制（RRC）协议2.6 NAS层Copyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.PDCP实体l一个UE可以定义多个PDCP实体l每个PDCP实体承载一个RB（Radio bearer）的数据l每个PDCP实体与一个或两个RLC实体关联，取决于RB特征（单向或双向）l一个PDCP实体与限制面还是用户面关联，取决于承载数据的RB特性lSRB(Signaling Radio Bearer 信令无线承载)-PDCP control PDU

24、lDRB(Data Radio Bearer 数据无线承载)-PDCP data PDUCopyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.PDCP子层lPDCP子层在用户面的业务及功能主要有:l包头压缩和解压缩l用户数据传送：PDCP接收来自NAS的PDCP SDU，然后转发到RLC子层，反之亦然l在RLC AM切换时依次传送和上层PDU重复检测l在RLC AM切换时PDCP SDU重传l加密lPDCP子层在限制面的业务及功能主要有l加密及完整性疼惜l限制面数据传送Copyright 2006 Huawei Techn

25、ologies Co.,Ltd.All rights reserved.LTE PDCP特点l压缩算法简洁，只支持一种l支持加密，WCDMA加密在RLC和MAC（TM模式时）实现Copyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.PDCP结构lPDCP PDU和PDCP头为整数个字节lPDCP头长度为一个字节或两个字节Copyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.目 录2.无线空中接口协议架构2.1 物理层2.2 媒体访问限制协议MAC2.3

26、 无线链路限制协议RLC2.4 分组数据汇聚协议PDCP 2.5 无线资源限制（RRC）协议2.6 NAS层Copyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.RRC业务及功能l系统信息广播涉及NAS和ASl寻呼lUE和E-UTRAN之间RRC连接的建立，维护和释放包括：lUE和E-UTRAN之间临时标识的支配lRRC连接信令无线承载的配置l平安功能包括密钥管理l点到点无线承载的建立，配置，维护和释放Copyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserve

27、d.RRC业务及功能l移动性功能包括lInter-cell和inter-RAT之间UE的测量报告，和测量报告限制l切换lUE小区选择和重选，以及小区选择和重选的限制l切换时上下文传送lMBMS业务功能lQos管理功能lUE测量报告及报告限制lNAS和UE之间的直传消息传送Copyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.RRC协议状态及状态变换lLTE支持两种RRC状态：RRC_IDLE和RRC_CONNECTEDlRRC_IDLE:pPLMN选择pNAS对DRX的配置p系统消息广播p寻呼peNodeB中没有RRC上下

28、文存储Copyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.RRC协议状态及状态变换lRRC_CONNECTEDlUE有E-UTRAN-RRC连接lUE在E-UTRAN中有上下文信息lE-UTRAN知道UE属于哪一个小区l网络可以传送或接收到达或来自UE的消息l移动性网络限制（切换，inter-RAT小区变更GERAN和NACC）Copyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.RRC协议状态及状态变换lE-UTRAN状态及inter RAT移动性

29、过程CCO：Cell Change OrderCopyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.目 录2.无线空中接口协议架构2.1 物理层2.2 媒体访问限制协议MAC2.3 无线链路限制协议RLC2.4 分组数据汇聚协议PDCP 2.5 无线资源限制（RRC）协议2.6 NAS层Copyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.NAS限制协议lNAS消息的传输l假如传输块大小允许，初始消息和RRC连接恳求链接在一起l当NAS和RRC过程同步

30、时，其他NAS消息可以与RRC消息链接lNAS消息的完整性疼惜由RRC完成lNAS消息的加密由PDCP完成lNAS的协议状态lLTE_DETACHEDlLTE_IDLElLTE_ACTIVECopyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.NAS的协议状态-LTE_DETACHED状态l在该状态下，没有RRC实体，通常是刚开机时的状态。l网络侧还没有该用户的RRC通信上下文。l支配给用户的标识只有IMSI。l网络不知道用户的位置信息。l没有上行或者下行的活动。可以执行PLMN/CELL选择。Copyright 2006

31、 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.NAS的协议状态-LTE_IDLE状态lUE处于RRC_IDLE状态。l网络侧保存用户的信息，如IP地址、平安相关的信息（密钥等）、用户的实力信息、无线承载等。l状态的跃迁由eNodeB或EPC来确定。网络侧有该用户的通信上下文，这样可以使得用户能够快速的跃迁到LTE_ACTIVE状态。l支配给该用户的标识信息有IMSI、在跟踪区(TA)中唯一标识一个用户的ID、一个或多个IP地址。l网络知道终端在哪个跟踪区中。l终端被支配了非连续接收的周期，可以依据此周期进行下行的接收。l在这种状态下，终端可以

32、执行小区重选的过程。Copyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.NAS的协议状态-LTE_ACTIVE状态lUE处于RRC_CONNECTED状态。l状态的跃迁由eNodeB或EPC来确定。l网络侧保留UE的RRC通信上下文，包含全部满足通信的必要信息l支配给该用户的标识信息由IMSI、在跟踪区中唯一标识一个用户的ID、在一个小区内唯一标识C-RNTI以及一个或多个IP地址。l网络可以知道UE处于哪个小区。l在上行和下行方向上用户都可以进行非连续发送和接收。l移动性可以通过执行切换过程来达到。Copyright

33、2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.EUTRAN协议状态转换Copyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.完整的数据封装流程Copyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.目 录1.LTE接口概述2.空中接口协议栈分析3.S1接口协议栈分析4.X2接口协议栈分析Copyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights r

34、eserved.S1接口结构lS1功能：lS1 UE context管理功能l建立释放 SAE bearer context,security context,UE S1 signalling connection ID(s)等lSAE承载管理lGTP-U隧道管理lS1信令链路管理l不同LTE之间的切换lInter-3GPP RAT切换l寻呼功能l网络共享功能lNAS节点选择功能l平安功能Copyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.S1协议栈Copyright 2006 Huawei Technologies C

35、o.,Ltd.All rights reserved.目 录1.LTE接口概述2.空中接口协议栈分析3.S1接口协议栈分析4.X2接口协议栈分析Copyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.X2接口功能l支持UE在LTE_ACTIVE状态下的Intra LTE-Access-System 移动性l从源eNB到目标eNB的context传送l源eNB和目标eNB之间的用户面隧道限制l切换取消l负载管理l小区间干扰协调l上行链路干扰负载管理Copyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.X2协议栈结构谢谢