LTE概述

LTE设计目标

LTE技术特点

LTE下行采用OFDMA技术,上行采用SC-FDMA技术

LTE网络参考模型

这是一张非常有名的LTE架构图，从图中可以看出，整个网络构架被分为了四个部分，包括由中间两个框框起来的E-UTRAN部分和EPC部分，还有位于两边的UE和PDN两部分。

UE：可以看作是我们的手机终端，
PDN：即公网，如各个网站、游戏、视频的服务器
E-UTRAN：可以看作是遍布城市的各个基站（可以是大的铁塔基站，也可以是室内悬挂的只有路由器大小的小基站），
EPC可以看作是运营商（中国移动/中国联通/中国电信）的核心网服务器，核心网包括很多服务器，有处理信令的，有处理数据的，还有处理计费策略的等等。

UE到eNB这一段是无线的，我们称这一段网络叫空中接入网；eNB之间、eNB和EPC之间都是LTE的内部网络，使用光纤相连接；EPC和PDN这一段叫地面网，使用光纤相连接，是LTE与公网的出入口。啥叫地面网？光纤不都是埋地下吗？

LTE系统结构和主要接口

LTE的系统，确切的应该成为是EPS系统【演进的分组系统】

LTE全网架构

1. UE（手机）和ENB（基站）之间通过LTE-Uu（空中接口，也就是无线）相互连接
2. 从基站出来就有两条路了。

由于打电话的时候会有两个操作:

1. 一个是我要跟我的核心网说我要打电话，我要打给XXX，这么一个控制的信息；
2. 另一个是建立成功之后，我打电话说的内容
   打电话的控制信息传给MME
   电话的内容传给S-GW

3. MME收到信息之后，由于UE（手机）有很多业务请求的需求【例如开机入网、进行业务操作】，
   如果是要入网，就传给HSS（管理用户信息的网元），
   如果是要给另外一个终端打电话，MME就会把信息传给SGW（告诉它现在谁要打电话，要打给谁）
   如果时要访问外网，MME就把信息给了SGW，SGW再把信息传给PGW，PGW再做一个通过外网的接口
   MME和MME用于连接两个LTE网络。这样做的目的是：如果一个山西的用户，走到了北京，保证他在北京也可以入网

LTE网元功能

1、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。

2、E-UTRAN

Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network，演进的通用陆地无线接入网络。LTE的接入网由多个eNB组成，eNB之间通过光纤相连，叫做X2接口。

eNodeB

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。
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。

3、EPC

Evolved Packet Core，演进分组核心网。EPC主要由MME（移动性管理实体），SGW（服务网关）和PGW（分组数据网关）组成。多个EPC的集合称为EPS。EPC和eUTRAN间的接口是S1，由于用户面和控制面的分离，S1接口也可分为用户面接口S1-U和控制面接口S1-MME。

当SGW和PGW属于同一个运营商的时候，之间用S5相连
当SGW和PGW不属于同一个运营商的时候，之间用S8相连

MME负责控制面
SGW负责用户面

SPR

Subscriber Profile Repository的缩写，用户档案库。这个实体为PCRF提供用户的信息，然后PCRF根据其提供的信息来指定相应的规则。

OFCS

Offline Charging System ，离线计费系统，对计费的记录进行保存。

OCS

Online Charging System ，在线计费系统，应该是个用户使用服务的计费的系统。

HSS【归属签约用户服务器】

英文全称：Home Subscriber Server
HSS主要负责管理用户的签约数据以及移动用户的一个位置信息
功能：

储存用户开户信息。例如我们的sim卡都有一个开户所在地，你的sim卡的注册鉴权信息都是存在开户所在地的HSS服务器里面。
QoS配置和漫游接入限制
储存用户可连接的PDN信息
集成鉴权功能。当用户连接到MME的时候，用户提交的资料会和HSS数据服务器中的资料进行比对来进行鉴权。

PCRF 【策略与计费规则功能单元】

英文全称：Policy and Charging Rules Function
负责策略控制：
控制P-GW中的流量计费
提供QoS授权。QoS等级标识和比特率，与开户信息匹配
根据用户套餐和业务需求提供数据业务资源管控。

MME【移动性管理实体】

英文：Mobility Management Entity，
MME负责控制面
MME是处理UE与核心网信令交互的控制节点【协议为NAS】
完成：承载管理（建立、维护和释放），连接管理（安全连接管理）
MME支持激活状态下的会话移动性支持，空闲状态下终端移动性管理、鉴权等功能

S-GW【服务网关】

英文全称：Serving Gateway
SGW负责用户面，负责本地网络和用户的数据处理部分
用户IP包通过SGW转发，提供E-UTRAN和EPC之间的路由
功能包括：

当UE在eNodeB之间移动时充当本地移动性管理实体，收集流量信息，合法监听，提供移动性管理锚链，对下行用户数据进行缓冲，等待MME发起寻呼，建立无线承载

P-GW【PDN网关】

英文全称：PDN Gateway
PGW负责用户数据包和其他网络的一个处理
P-GW提供EPC与PDN路由，进行IP地址分配和QoS管理
根据PCRF规则进行流量计费

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。以后会有关于SDF的更详细的说明）。此外，P-GW还有其他的一些功能，比如根据用户和服务进行不同的计费和不同的策略，这部分对于每个运营商都会有差异，在此不做多的赘述。

PDN Gateway，分组数据网关。是运营商网络和互联网的网关，功能类似传统中的GGSN，主要功能包括

• 分组包深度检查;
• IP地址分配；
• 会话管理；
• 路由选择和数据转发；
• PCRF的选择；
• Qos控制；
• 非3GPP接入；
• 基于业务的计费。

4、PDN

Public Data Network，公用数据网络，即互联网。

接口说明

LTE-Uu【空中接口】

LTE-Uu接口是位于终端与基站之间的空中接口。在这中间，终端会跟基站建立信令连接与数据连接，信令连接叫做RRC Connection，相应的信令在SRB上进行传输，（这里，SRB有三类，分别是SRB0, SRB1和SRB2，SRB可以理解为是传输信令的管道），而数据的连接是逻辑信道，相关的数据在DRB上传输。这两个连接是终端与网络进行通信所必不可少的。

X2（控制面X2-AP）

X2是两个基站之间的接口，利用X2接口，基站间可以实现SON功能（Self Organizing Network），比如PCI的冲突检测等。

S1（控制面S1-AP）

S1是基站与MME之间的接口，相关NAS信令的传输都必须建立在S1连接建立的基础上。

X2（用户面X2-U）

X2用户面的接口是建立在GTP-U协议的基础上，连接两个基站，传输基站间的数据。（X2 handover等）

S1（用户面S1-U）

S1用户面的接口是建立在GTP-U协议的基础上，连接基站与MME，传输基站与MME之间的数据。（S1 handover，上网的数据流等）

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