LTE培训材料-7LTE接口协议分析文档格式.docx
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E-UTRAN接口的通用协议模型继承了UMTS系统中UTRAN接口的定义原则,即控制平面与用户平面相分离,无线网络层与传输层相分离。
除了能够保持控制平面和用户平面、无线网络层与传输层技术的独立演进之外,由于具有良好的继承性,这种定义方法带来的另一个好处是能够减少LTE系统接口标准化工作的代价。
——控制面协议栈结构
——用户面协议栈结构
空中接口协议栈分析
无线接口是指终端和接入网之间的接口,简称Uu接口,通常我们也称之为空中接口。
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的。
LTE技术中,无线接口是终端和eNodeB之间的接口。
无线接口是一个完全开放的接口,只要遵守接口的规范,不同制造商生产的设备就能够互相通信。
无线接口协议栈主要分三层两面,三层包括物理层、数据链路层和网络层,两面是指控制平面和用户平面。
数据链路层被分成3个子层,包括媒体接入控制(MAC,MediumAccessControl)、无线链路控制(RLC,RadioLinkControl)和分组数据汇聚协议(PDCP,PacketDataConveragenceProtocol)3个子层。
数据链路层同时位于控制平面和用户平面:
在控制平面负责无线承载信令的传输、加密和完整性保护;
在用户平面负责用户业务数据的传输和加密。
网络层是指无线资源控制(RRC,RadioResourceControl)层,位于接入网的控制平面、负责完成接入网和终端之间交互的所有信令处理。
——无线空中接口协议架构
E-UMTS无线接口协议栈结构水平方向可分为:
NAS控制协议
L3层:
无线资源控制(RRC)层
L2层
媒体接入控制(MAC)子层
无线链路控制(RLC)子层
分组数据集中协议(PDCP)子层
L1层:
物理层、传输信道、传输信道与物理信道的映射
无线接口协议栈垂直方向根据用途分为:
用户平面协议栈
控制平面协议栈
——无线空中接口协议架构-物理层
——物理层主要功能
物理层位于无线接口协议栈最底层,提供物理介质中比特流传输所需要的所有功能
传输信道的错误检测,并向高层提供指示
传输信道的纠错编码/译码、物理信道调制与解调
HARQ软合并
编码的传输信道向物理信道的映射
物理信道功率加权
频率与时间同步
无线特征测量,并向高层提供指示
MIMO天线处理、传输分集、波束赋形
射频处理
——LTE物理层资源定义
——物理层处理-bit处理
——物理层处理-符号处理
——下行物理信道
——下行物理信号
——下行物理资源分配实例
——上行物理信道
——上行物理信号
——传输层到物理层的映射
——无线空中接口协议架构-MAC
——MAC功能
主要实现与调度和HARQ相关的功能.
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。
逻辑信道与传输信道的映射:
与WCDMA相比,LTE中的逻辑信道与传输信道类型都大大减少,映射关系变得比较简单
——逻辑信道功能
MAC层根据传输的信息类型划分了多种逻辑信道类型,并针对不同的数据类型,提供不同传输服务。
一般逻辑信道分为两大类,即控制信道(负责传输控制平面信息)和业务信道(负责传输用户平面信息)
广播控制信道BCCH:
广播系统控制信息
寻呼控制信道PCCH:
寻呼信息,网络不知道UE位置时使用
公共控制信道CCCH:
UE与网络间传输控制信息,当UE没有和网络的RRC连接时使用该信道
多播控制信道MCCH:
从网络到UE的MBMS调度和控制信息传输使用的点到多点下行信道
专用控制信道DCCH:
专用控制信息的点到点双向信道,UE有RRC连接时使用
专用业务信道DTCH:
双向p2p信道,专用于一个UE传输用户信息
多播业务信道MTCH:
点到多点下行信道
——逻辑信道及映射-下行
LTE的映射交UMTS系统有了很大的简化,上行的逻辑信道传输全部映射在上行共享传输信道上传输;
下行的逻辑信道传输中,除PCCH和MBMS逻辑信道有专用的PCH和MCH传输信道外,其他逻辑信道全部都映射到下行共享信道上(BCCH一部分在BCH上传输),具体映射如下
——逻辑信道及映射-上行
——无线空中接口协议架构RLC
——RLC层
——RLC层功能
——RLC层模式
确认模式(AM,AcknowledgementMode)
非确认模式(UM,Un-acknowledgementMode)
透明模式(TM,TransparentMode)
——TM模式
——UM模式
——AM模式
——LTERLC特点
UM模式与TM模式承载的信道较少,功能实现简单
AM模式支持RLCSDU动态分段,现有2G/3G系统只支持固定分段
AM模式支持二次分段,现有2G/3G系统不支持
LTE的RLC不再支持加密功能
LTERLC支持流量控制功能
——RLCPDU结构
——无线空中接口协议架构-PDCP
——PDCP实体
一个UE可以定义多个PDCP实体
每个PDCP实体承载一个RB(Radiobearer)的数据
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)
一个PDCP实体与控制面还是用户面关联,取决于承载数据的RB特性
SRB(SignalingRadioBearer信令无线承载)->
PDCPcontrolPDU
DRB(DataRadioBearer数据无线承载)->
PDCPdataPDU
——PDCP子层
PDCP子层用于用户平面的功能包括:
支持压缩解压缩功能,包括ROHC算法;
在PDCP重建立过程中,支持确认RLC模式下逻辑信道向高层进行按需递交,及对底层SDU数据的重复检测;
切换过程中,支持对确认RLC模式的逻辑信道的PDCPSDU的重传;
加密和解密
业务面数据的传输
上行基于定时器的SDU丢弃基址
PDCP子层用于控制平面的功能包括:
加密和完整性保护;
控制平面数据的传输
——LTEPDCP特点
不支持无损重定位
支持加密,WCDMA加密在RLC和MAC(TM模式时)实现
不再需要无损下行RLCPDU大小的改变?
?
——PDCP结构
PDCPPDU和PDCP头为整数个字节
PDCP头长度为一个字节或两个字节
——无线空中接口协议架构-RRC
——RRC业务及功能
RRC协议模块功能包括:
系统信息广播(NAS层相关和AS层相关)、寻呼、RRC连接建立/维护/释放、安全功能秘钥管理、无线承载管理、
——移动性管理(包括UE测量上报和控制、切换、UE小区选择和重选、切换时候上下文传输)、MBMS服务通知、MBMS服务承载管理、QoS管理、UE测量报告和控制、NAS直传消息传输。
——RRC协议状态和状态变换
在LTE中,RRC的协议状态从原来UTRAN的5个减少为LTE的2个,即RRC_IDLE和RRC_CONNECTED状态,每个状态的特征如下:
RRC_IDLE:
PLMN选择
NAS对DRX的配置
系统消息广播
寻呼
ENodeB中没有RRC上下文存储
——
RRC_CONNECTED
UE有E-UTRAN-RRC连接
UE在E-UTRAN中有上下文信息
E-UTRAN知道UE属于哪一个小区
网络可以传送或接收到达或来自UE的消息
移动性网络控制(切换,inter-RAT小区变更GERAN和NACC)
——E-UTRAN状态及interRAT移动性过程
——无线空中接口协议架构-NAS层
——NAS控制协议
NAS消息的传输
如果传输块大小允许,初始消息和RRC连接请求链接在一起
当NAS和RRC过程同步时,其他NAS消息可以与RRC消息链接
NAS消息的完整性保护由RRC完成
NAS消息的加密由PDCP完成
NAS的协议状态
LTE_DETACHED
LTE_IDLE
LTE_ACTIVE
——NAS的协议状态-LTE_DETACHED状态
在该状态下,没有RRC实体,通常是刚开机时的状态。
网络侧还没有该用户的RRC通信上下文。
分配给用户的标识只有IMSI。
网络不知道用户的位置信息。
没有上行或者下行的活动。
可以执行PLMN/CELL选择。
——NAS的协议状态-LTE_IDLE状态
UE处于RRC_IDLE状态。
网络侧保存用户的信息,如IP地址、安全相关的信息(密钥等)、用户的能力信息、无线承载等。
状态的跃迁由eNodeB或EPC来决定。
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。
分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。
网络知道终端在哪个跟踪区中。
终端被分配了非连续接收的周期,可以根据此周期进行下行的接收。
在这种状态下,终端可以执行小区重选的过程。
——NAS的协议状态-LTE_ACIIVE状态
UE处于RRC_CONNECTED状态。
网络侧保留UE的RRC通信上下文,包含所有满足通信的必要信息
分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。
网络可以知道UE处于哪个小区。
在上行和下行方向上用户都可以进行非连续发送和接收。
移动性可以通过执行切换过程来达到。
——E-UTRAN协议状态转换
终端开机的时候进入LTE_DETACHED状态。
终端执行注册过程,进入LTE_ACTIVE状态,获得C-RNTI、TA-ID、IP地址等,并通过鉴权过程建立安全方面的联系。
如果没有其他业务,终端释放C-RNTI,获得分配给该用户的用于接收寻呼信道的非连续接收周期后进入LTE_IDLE状态。
当用户有了新的业务需求时,可以通过RRC连接请求(随机接入过程)获得C-RNTI,终端从LTE_IDLE状态跃迁到LTE_ACTIVE状态。
在LTE_ACTIVE状态下,终端移动到无法识别的PLMN区域或者执行了注销过程,用户的C-RNTI、TA-ID、IP地址被回收,终端就进入LTE_DETECHED状态。
对于处于LTE_IDLE
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