接入网结构

  • 演化而来的通用地面无线电接入网
  • E-UTRAN是LTE的接入网,由一个eNodeB网络组成,eNodeB网络通过X2接口相互连接,如图4所示。
  • eNodeB还通过S1接口与EPC连接,更具体地说,通过S1-MME接口与MME连接,通过S1- u接口与s - gw连接。

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eNodeB 组件

  • eNodeB是LTE网络的无线基站,控制系统固定部分的所有无线电相关功能。
  • 这些无线电基站分布在整个覆盖区域内,每个基站都位于无线电天线附近。
  • LTE网络与传统移动通信系统3G的最大区别之一是基站。
  • 实际上,eNodeB提供了UE和EPC之间的桥接。
  • 接入链路中使用的所有无线协议都在eNodeB中终止。
  • eNodeB在用户面进行加密/解密,并对IP头进行压缩/解压缩。
  • eNodeB还承担一些控制层面的职责,如管理无线电资源和控制无线电资源的使用。

E-UTRAN 主要功能

  • 无线资源管理
    • RRM的目标是使移动在蜂窝无线网络中可行,使网络在终端的帮助下无需用户干预就能实现移动。
    • RRM涵盖了无线电承载相关的所有功能,如无线电承载控制、无线电接纳控制、无线电移动性控制、上行和下行资源调度和ue动态分配等。
  • IP报文头压缩
    • 这有助于通过压缩IP包报头来确保无线接口的有效使用,否则,IP包报头可能代表一个巨大的开销,特别是对于像VoIP这样的小数据包。
    • PDCP(分组数据收敛协议)的主要功能之一是使用IETF定义的鲁棒报头压缩(ROHC)协议进行报头压缩。
    • 在LTE中,报头压缩非常重要,因为不支持通过电路交换(CS)域传输语音服务。
  • 安全性
    • 安全性是所有3GPP无线接入技术的一个非常重要的特性。
    • LTE以类似于其前身UMTS和GSM的方式提供安全性。
    • 由于eNodeB本身与终端之间或MME与终端之间交换信令消息的敏感性,所有这些信息都被保护起来,不被窃听和更改。
    • LTE安全体系结构的实现主要包括两个功能:控制平面(RRC)和用户平面(RRC)数据加密,以及仅对控制平面(RRC)数据进行完整性保护。
    • 加密是为了保护数据流不被第三方接收,而完整性保护允许接收方检测包插入或替换。
    • RRC总是同时激活这两个功能,要么是在连接建立之后,要么是在移交给LTE时。
  • 与EPC的连接

    • 该功能包括对MME的信令和对S-GW的承载路径。
  • 上述所有功能都集中在eNodeB中,就像LTE中所有射频控制器功能都集中在eNodeB中一样。

  • 这种集中有助于不同协议层之间更好地交互,最终将减少延迟并提高效率。
  • 在网络端,所有这些功能都驻留在eNodeB中,每个eNodeB可以负责管理多个单元。
  • 与之前的一些第二代和第三代技术不同,LTE将无线电控制器功能集成到endeb中。
    • 这使得无线接入网(RAN)的不同协议层之间能够进行紧密的交互,从而减少延迟,提高效率。
    • 这种分布式控制消除了对高可用性、处理密集型控制器的需求,从而有可能降低成本并避免单点故障。
    • 此外,由于LTE不支持软切换,因此在网络中不需要集中的数据合并功能。
    • 缺乏集中控制节点的一个后果是,随着UE移动,网络必须将与UE相关的所有信息(即UE上下文)以及任何缓冲数据从一个eNodeB传输到另一个eNodeB。
    • 因此,需要有机制来避免数据在交接过程中丢失。

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E-UTRAN 网络接口

  • LTE中主模式终端的切换过程涉及两个接口,即X2接口和S1接口
  • 这两个接口都可以在切换过程中使用,但用途不同

    X2 接口

  • X2接口在lte内部切换操作中起着关键作用

  • 源eNodeB将使用X2接口向目标eNodeB发送移交请求消息
  • 如果两个eNodeB之间不存在X2接口,则需要启动程序建立X2接口,然后才能实现切换

  • 切换请求消息发起目标eNodeB来预留资源,如果资源已经找到,它将发送切换请求确认消息

  • 在移交请求消息上提供了不同的信息元素(有些是可选的),例如 :

    • 要求移交的SAE持证人
    • 切换限制列表,该列表可能会限制终端后续的切换
    • 启用历史信息收集功能后,表示终端已连接到最后访问单元。这被认为是有用的,以避免不同蜂窝之间的乒乓效应时,目标eNodeB是如何被提供信息的服务eNodeB过去的变化。因此可以采取行动来限制频繁的X2用户平面。

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S1 接口

  • S1上的无线网络信令包括S1应用部分(S1AP)
  • S1AP协议处理EPC和E-UTRAN之间的所有过程
  • 它还能够在EPC和UE之间透明地传递消息
  • 在S1接口上,S1AP协议主要支持EPC的通用E-UTRAN程序,传输透明的非接入信令,并执行移机功能

  • 如下图所示为S1接口的用户面和控制面协议栈

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