第五课LTE网络结构终稿.docx

1 3GPP系统架构演进（SAE） 3GPP R8（Release 8）在提出LTE的同时，也提出了SAE（Service Architecture Evolution 系统体系结构演进）的概念，SAE由演进分组核心网（EPC Evolved Packet Core）和演进统一陆地无线接入网（E-UTRAN）两大部分构成。SAE采用了全IP的构架，简化了网络结构，使之更加扁平，集成其他非3GPP的接入技术，能支持更加灵活的业务。该体系结构将节点类型从以前的4种（NodeB，RNC，SGSN 和GGSN）缩减到只有2种（eNodeB和GW）。所有接口均支持基于IP的协议，所有的业务，包括语言基于IP（VoIP）的数据连接，节约了运营商的成本。演进系统支持不同的IP版本，并支持没有IP连接的终端的IP地址配置，在终端附着到网络的初始接入阶段就建立IP。 演进分组核心网（EPC）提供通向外部数据网络（例如互联网，公司局域网）和运营商业务（例如彩信，多媒体广播与多播业务）的通道，支持多种不同接入技术（例如，EDGE，WCDMA，LTE，WLAN，CDMA2000等）之间的移动切换。演进统一陆地无线接入网（E-UTRAN）负责所有激活终端（例如传送数据的终端）与无线相关的功能。终端直接接入无线网络的演进基站（eNodeB），然后通过EPC获得相应的服务。EPC包括控制平面和用户平面，移动性管理实体（MMS）是工作在控制平面的节点。用户平面由两个节点服务网关（S-GW）和分组数据网网关（P-GW）组成，分组数据网网关（P-GW）是所有接入技术的通用锚点，为所有用户提供一个稳定的IP接入点，无论他们是在一种接入技术之内移动，还是在多种接入技术之间移动。服务网关（S-GW）是3GPP移动网络内的锚点，负责接入eNodeB，为LTE接入用户的移动提供服务。移动性管理实体功能与网关功能分离，即控制平面/用户平面分离，有助于网络部署、单个技术的演进以及全面灵活的扩容。 SAE是一个同时支持GSM、WCDMA/HSPA和LTE技术的通用分组核心网，实现用户在LTE系统和其他系统之间无缝移动，实现从3G到LTE的灵活迁移，也能够集成采用基于客户端和网络的移动IP，WiMAX等的非3GPP接入技术。  2 LTE系统结构 整个LTE系统由演进型分组核心网（Evolved Packet Core，EPC）、演进型基站（eNodeB）和用户设备（UE）三部分组成，如图1所示。其中，EPC负责核心网部分，EPC控制处理部分称为MME，数据承载部分称为SAE Gateway (S-GW)；eNode B负责接入网部分，也称E-UTRAN；UE指用户终端设备。 图1：LTE网络构架 eNode B与EPC通过S1接口连接；eNode B之间通过X2接口连接；eNode B与UE之间通过Uu接口连接。与UMTS相比，由于NodeB和RNC融合为网元eNodeB，所以LTE少了Iub接口。X2接口类似于Iur接口，S1接口类似于Iu接口，但都有较大简化。 相应的，其核心网和接入网的功能划分也有所变化，如图2所示： 图2 核心网和接入网之间功能划分 MME的功能主要包括：寻呼消息发送；安全控制；Idle状态的移动性管理；SAE承载管理；以及NAS信令的加密与完整性保护等。 S‐GW的功能主要包括：数据的路由和传输，以及用户面数据的加密。 3 空中接口协议栈 空中接口是指终端和接入网之间的接口，通常也称之为无线接口。无线接口协议主要是用来建立、重配置和释放各种无线承载业务。无线接口协议栈根据用途分为用户平面协议栈和控制平面协议栈。 3.1 控制平面协议 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，如图3所示： 控制平面协议栈主要包括非接入层（Non‐Access Stratum，NAS）、无线资源控制子层（Radio Resource Control，RRC）、分组数据汇聚子层（Packet Date Convergence Protocol，PDCP）、无线链路控制子层（Radio Link Control，RLC）及媒体接入控制子层（Media Access Control，MAC）。 控制平面的主要功能由上层的RRC层和非接入子层（NAS）实现。 NAS控制协议实体位于终端UE和移动管理实体MME内，主要负责非接入层的管理和控制。实现的功能包括：EPC承载管理，鉴权，产生LTE‐IDLE状态下的寻呼消息，移动性管理，安全控制等。 RRC协议实体位于UE和eNode B网络实体内，主要负责接入层的管理和控制，实现的功能包括：系统消息广播，寻呼建立、管理、释放，RRC连接管理，无线承载（Radio Bearer