LTE的系统架构和特性

LTE系统只存在分组域。分为两个网元，EPC（Evolved Packet Core，演进分组核心网）和eNode B（Evolved Node B，演进Node B）。EPC负责核心网部分，信令处理部分为MME（Mobility Management Entity，移动管理实体），数据处理部分为S-GW（Serving Gateway，服务网管）。eNode B负责接入网部分，也称E-UTRAN（Evolved UTRAN，演进的UTRAN），如图1所示。





LTE系统只存在分组域。分为两个网元，EPC（Evolved Packet Core，演进分组核心网）和eNode B（Evolved Node B，演进Node B）。EPC负责核心网部分，信令处理部分为MME（Mobility Management Entity，移动管理实体），数据处理部分为S-GW（Serving Gateway，服务网管）。eNode B负责接入网部分，也称E-UTRAN（Evolved UTRAN，演进的UTRAN），如图1所示。

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图1 LTE系统架构图




LTE的关键需求
<ul>
• 
  Peak data rate（峰值数据速率）
  
  下行20M频谱带宽内要达到峰值速率100 Mbps，频谱效率达到5 bps/Hz。
  
  上行20M频谱带宽内要达到峰值速率50 Mbps，频谱效率达到2.5 bps/Hz。
  
• 
  Control-plane latency（控制面延时）
  
  空闲模式（如Release 6 Idle Mode）到激活模式（Release 6 CELL_DCH）的转换时间不超过100 ms。
  
  休眠模式（如Release 6 CELL_PCH）到激活模式（Release 6 CELL_DCH）的转换时间不超过50 ms。
  
• 
  Control-plane capacity（控制面容量）
  
  在5 MHz带宽内每小区最少支持200个激活状态的用户。
  
• 
  User-plane latency（用户面延时）
  
  在小IP分组和空载条件下（如单小区单用户单数据流），用户面延时不超过5 ms。
  
• 
  User throughput（用户吞吐量）
  
  下行：每MHz的平均用户吞吐量是Release 6 HSDPA下行吞吐量的3~4倍。
  
  上行：每MHz的平均用户吞吐量是Release 6 HSDPA上行吞吐量的2~3倍。
  
• 
  Spectrum efficiency（频谱效率）
  
  下行：满负载网络下，频谱效率（bits/sec/Hz/site）希望达到R6 HSDPA下行的3~4倍。
  
  上行：满负载网络下，频谱效率（bits/sec/Hz/site）希望达到增强R6 HSDPA上行的2~3倍。
  
• 
  Mobility（移动性）
  
  要求E-UTRAN在0~15 km/h达到最优。
  
  15和120 km/h的更高速度应该达到高性能。
  
  在蜂窝网络中应该要保证120 km/h~350 km/h的性能（甚至在某些频段达到500 km/h）。
  
• 
  Coverage（覆盖）
  
  5 km的小区半径下，频谱效率、移动性应该达到最优。
  
  在30 km小区半径时只能有轻微下降。也需要考虑100 km小区半径的情况。
  
• 
  需要支持Multimedia Broadcast Multicast Service（MBMS）
  
  降低终端复杂性：采用同样的调制、编码、多址接入方式和频段。
  
  需要同时支持专用话音和MBMS业务。
  
  需要支持成对或不成对的频段。
  
• 
  Spectrum flexibility（频谱灵活性）
  
  E-UTRA可以使用不同的频带宽度
  
  包括，上下行的1.4 MHz，2.5 MHz，5 MHz，10 MHz，15 MHz and 20 MHz。
  
  需要支持工作在成对和不成对的频段。
  
  需要支持资源的灵活使用，包括功率、调制方式、相同频段、不同频段、上下行，相邻或不相邻的频点分配等。
  
• 
  Radio Access Technology（RAT）不同系统间的共存。
  
  支持与GERAN/UTRAN系统的共存和切换。
  
  E-UTRAN终端支持到UTRAN和/或GERAN的切入和切出的功能。
  
  在实时业务情况下，E-UTRAN和UTRAN（or GERAN）之间的切换，不能过300 ms。
  
• 
  Architecture and migration（网络结构和演进）
  
  单一的E-UTRAN架构。
  
  E-UTRAN架构应该基于分组的，但是应该支持实时和会话类业务。
  
  E-UTRAN架构应该减小“single points of failure（单点失败）”的情况出现。
  
  E-UTRAN架构应该支持end-to-end QoS。
  
  骨干网络的协议应该具有很高的效率。
  
• 
  Radio Resource Management requirements（RRM需求）
  
  增强的 end to end QoS。
  
  更高的高层分组效率。
  
  支持不同Radio Access Technologies （RAT）间的负荷分担和政策管理。
  
• 
  Complexity （复杂性）
  
  要求可选项最少。
  
  减小冗余。
  </ul>
  LTE具有巨大的先进性，使得通信进入4G时代。但是，为满足未来几年内无线通信市场的更高需求和更多应用，LTE也需要演进。2008年4月，3GPP在研讨会中讨论了后LTE系统的需求和技术，即“LTE-Advanced”。
  
  LTE中的很多标准接手于3G UMTS的更新并最后成为4G移动通信技术。其中简化网络结构成为其中的工作重点。需要将原有的UMTS下电路交换+分组交换结合网络简化为全IP扁平化基础网络架构。E-UTRA是LTE的空中接口，他的主要特性有：
  
  
  
  • 
    峰值下载速度可高达299.6Mbit/s，峰值上传速度可高达75.4Mbit/s。该速度需配合E-UTRA技术，4x4天线和20MHz频段实现。根据终端需求不同，从重点支持语音通信到支持达到网络峰值的高速数据连接，终端共被分为五类。全部终端将拥有处理20MHz带宽的能力。
    
  • 
    最优状况下小IP数据包可拥有低于5ms的延迟，相比原无线连接技术拥有较短的交接和建立连接准备时间。
    
  • 
    加强移动状态连接的支持如,可接受终端在不同的频段下以高至350km/h或500km/h的移动速度下使用网络服务。
    
  • 
    下载使用http://baike.baidu.com/view/795833.htm, 上载使用http://baike.baidu.com/view/2835373.htm以节省电力。
    
  • 
    支持http://baike.baidu.com/view/2318370.htm（FDD）和http://baike.baidu.com/view/2328031.htm（TD）通信，并接受使用同样无线连接技术的时分http://baike.baidu.com/view/652250.htm。
    
  
  支持所有频段所列出频段。这些频段已被被国际电信联盟无线电通信组用于http://baike.baidu.com/view/982697.htm规范中。可以交互操作已有通信标准（如http://baike.baidu.com/view/7530.htm/http://baike.baidu.com/view/24566.htm , http://baike.baidu.com/view/76277.htm和http://baike.baidu.com/view/6073.htm）并可与他们共存。用户可以在拥有LTE信号的地区进行通话和数据传输，在LTE未覆盖区域可直接切换至GSM/EDGE或基于http://baike.baidu.com/view/65924.htm的http://baike.baidu.com/view/76277.htm甚至是http://baike.baidu.com/view/131575.htm下的http://baike.baidu.com/view/1982703.htm和http://baike.baidu.com/view/6073.htm网络。
  
  六、1.4MHz、3MHz、5MHz、10MHz、15MHz和20MHz频点带宽均可应用于网络。而http://baike.baidu.com/view/65924.htm对5MHz支持导致该技术在大面积铺开时会出现问题，因为旧有标准如2G http://baike.baidu.com/view/7530.htm和cdmaOne同样使用该频点带宽。
  
  七、支持从覆盖数十米的毫微微级基站（如家庭基站和Picocell微型基站）至覆盖100公里的Macrocell宏蜂窝基站。较低的频段被用于提供郊区网络覆盖，基站信号在5公里的覆盖范围内可提供完美服务，在30公里内可提供高质的网络服务，并可提供100公里内的可接受的网络服务。在城市地区，更高的频段（如欧洲的2.6GHz）可被用于提供高速移动宽带服务。在该频段下基站覆盖面积将可能等于或低于1公里。
  
  八、支持至少200个活跃连接同时连入单一5MHz频点带宽。
  
  九、E-UTRA网络仅由eNodeB组成。
  
  十、支持分组交换无线接口
  
  十一、使用ip化管理网络,有效防止现有3G技术的切换问题.
  
  十二、支持群播/广播单频网络（MBSFN: Multicast/Broadcast Single-frequency Network）。这一特性可以使用LTE网络提供诸如移动电视等服务，是http://baike.baidu.com/view/623049.htm广播的竞争者。
  
  
  图1 LTE系统架构图
  
  

LTE的关键需求
<ul>

Peak data rate（峰值数据速率）

下行20M频谱带宽内要达到峰值速率100 Mbps，频谱效率达到5 bps/Hz。

上行20M频谱带宽内要达到峰值速率50 Mbps，频谱效率达到2.5 bps/Hz。

Control-plane latency（控制面延时）

空闲模式（如Release 6 Idle Mode）到激活模式（Release 6 CELL_DCH）的转换时间不超过100 ms。

休眠模式（如Release 6 CELL_PCH）到激活模式（Release 6 CELL_DCH）的转换时间不超过50 ms。

Control-plane capacity（控制面容量）

在5 MHz带宽内每小区最少支持200个激活状态的用户。

User-plane latency（用户面延时）

在小IP分组和空载条件下（如单小区单用户单数据流），用户面延时不超过5 ms。

User throughput（用户吞吐量）

下行：每MHz的平均用户吞吐量是Release 6 HSDPA下行吞吐量的3~4倍。

上行：每MHz的平均用户吞吐量是Release 6 HSDPA上行吞吐量的2~3倍。

Spectrum efficiency（频谱效率）

下行：满负载网络下，频谱效率（bits/sec/Hz/site）希望达到R6 HSDPA下行的3~4倍。

上行：满负载网络下，频谱效率（bits/sec/Hz/site）希望达到增强R6 HSDPA上行的2~3倍。

Mobility（移动性）

要求E-UTRAN在0~15 km/h达到最优。

15和120 km/h的更高速度应该达到高性能。

在蜂窝网络中应该要保证120 km/h~350 km/h的性能（甚至在某些频段达到500 km/h）。

Coverage（覆盖）

5 km的小区半径下，频谱效率、移动性应该达到最优。

在30 km小区半径时只能有轻微下降。也需要考虑100 km小区半径的情况。

需要支持Multimedia Broadcast Multicast Service（MBMS）

降低终端复杂性：采用同样的调制、编码、多址接入方式和频段。

需要同时支持专用话音和MBMS业务。

需要支持成对或不成对的频段。

Spectrum flexibility（频谱灵活性）

E-UTRA可以使用不同的频带宽度

包括，上下行的1.4 MHz，2.5 MHz，5 MHz，10 MHz，15 MHz and 20 MHz。

需要支持工作在成对和不成对的频段。

需要支持资源的灵活使用，包括功率、调制方式、相同频段、不同频段、上下行，相邻或不相邻的频点分配等。

Radio Access Technology（RAT）不同系统间的共存。

支持与GERAN/UTRAN系统的共存和切换。

E-UTRAN终端支持到UTRAN和/或GERAN的切入和切出的功能。

在实时业务情况下，E-UTRAN和UTRAN（or GERAN）之间的切换，不能过300 ms。

Architecture and migration（网络结构和演进）

单一的E-UTRAN架构。

E-UTRAN架构应该基于分组的，但是应该支持实时和会话类业务。

E-UTRAN架构应该减小“single points of failure（单点失败）”的情况出现。

E-UTRAN架构应该支持end-to-end QoS。

骨干网络的协议应该具有很高的效率。

Radio Resource Management requirements（RRM需求）

增强的 end to end QoS。

更高的高层分组效率。

支持不同Radio Access Technologies （RAT）间的负荷分担和政策管理。

Complexity （复杂性）

要求可选项最少。

减小冗余。
</ul>
LTE具有巨大的先进性，使得通信进入4G时代。但是，为满足未来几年内无线通信市场的更高需求和更多应用，LTE也需要演进。2008年4月，3GPP在研讨会中讨论了后LTE系统的需求和技术，即“LTE-Advanced”。

LTE中的很多标准接手于3G UMTS的更新并最后成为4G移动通信技术。其中简化网络结构成为其中的工作重点。需要将原有的UMTS下电路交换+分组交换结合网络简化为全IP扁平化基础网络架构。E-UTRA是LTE的空中接口，他的主要特性有：

• 
  峰值下载速度可高达299.6Mbit/s，峰值上传速度可高达75.4Mbit/s。该速度需配合E-UTRA技术，4x4天线和20MHz频段实现。根据终端需求不同，从重点支持语音通信到支持达到网络峰值的高速数据连接，终端共被分为五类。全部终端将拥有处理20MHz带宽的能力。
  
• 
  最优状况下小IP数据包可拥有低于5ms的延迟，相比原无线连接技术拥有较短的交接和建立连接准备时间。
  
• 
  加强移动状态连接的支持如,可接受终端在不同的频段下以高至350km/h或500km/h的移动速度下使用网络服务。
  
• 
  下载使用http://baike.baidu.com/view/795833.htm, 上载使用http://baike.baidu.com/view/2835373.htm以节省电力。
  
• 
  支持http://baike.baidu.com/view/2318370.htm（FDD）和http://baike.baidu.com/view/2328031.htm（TD）通信，并接受使用同样无线连接技术的时分http://baike.baidu.com/view/652250.htm。
  

支持所有频段所列出频段。这些频段已被被国际电信联盟无线电通信组用于http://baike.baidu.com/view/982697.htm规范中。可以交互操作已有通信标准（如http://baike.baidu.com/view/7530.htm/http://baike.baidu.com/view/24566.htm , http://baike.baidu.com/view/76277.htm和http://baike.baidu.com/view/6073.htm）并可与他们共存。用户可以在拥有LTE信号的地区进行通话和数据传输，在LTE未覆盖区域可直接切换至GSM/EDGE或基于http://baike.baidu.com/view/65924.htm的http://baike.baidu.com/view/76277.htm甚至是http://baike.baidu.com/view/131575.htm下的http://baike.baidu.com/view/1982703.htm和http://baike.baidu.com/view/6073.htm网络。

六、1.4MHz、3MHz、5MHz、10MHz、15MHz和20MHz频点带宽均可应用于网络。而http://baike.baidu.com/view/65924.htm对5MHz支持导致该技术在大面积铺开时会出现问题，因为旧有标准如2G http://baike.baidu.com/view/7530.htm和cdmaOne同样使用该频点带宽。

七、支持从覆盖数十米的毫微微级基站（如家庭基站和Picocell微型基站）至覆盖100公里的Macrocell宏蜂窝基站。较低的频段被用于提供郊区网络覆盖，基站信号在5公里的覆盖范围内可提供完美服务，在30公里内可提供高质的网络服务，并可提供100公里内的可接受的网络服务。在城市地区，更高的频段（如欧洲的2.6GHz）可被用于提供高速移动宽带服务。在该频段下基站覆盖面积将可能等于或低于1公里。

八、支持至少200个活跃连接同时连入单一5MHz频点带宽。

九、E-UTRA网络仅由eNodeB组成。

十、支持分组交换无线接口

十一、使用ip化管理网络,有效防止现有3G技术的切换问题.

十二、支持群播/广播单频网络（MBSFN: Multicast/Broadcast Single-frequency Network）。这一特性可以使用LTE网络提供诸如移动电视等服务，是http://baike.baidu.com/view/623049.htm广播的竞争者。

楼主辛苦了！