网优LTE册知识体系基本概念.docx

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网优LTE册知识体系基本概念

网优LTE册知识体系---------基本概念

1.不同制式移动通信系统架构中有哪些网元？

有哪些关联？

2/3/4G网络架构对比

4G整体网络架构趋于扁平化和简单化，对比于2/3G网络架构的变化如下：

1、接入网部分，LTE接入网仅有eNode组成，3G中的RNC功能被分散到了eNodeB和网关（GW）中，减少了网络节点，降低系统复杂度以及传输和无线接入时延，减小网络部署和维护成本，大大提升用户的移动通信体验。

2、核心网部分，取消了CS（电路域），只保留了PS（分组域）。

EPC（演进型分组核心网）支持各类技术统一接入，实现固网和移动融合（FMC），灵活支持VoIP及基于IMS多媒体业务，实现了网络全IP化;实现了控制与承载的分离，相当于把3G核心网网元SGSN拆成两部分，MME负责控制面功能，S-GW负责用户面功能;

接入网：

接入网是指骨干网络到用户终端之间的所有设备，介于本地交换机和用户之间。

主要完成使用户接入到核心网的任务，接入网由业务节点接口和用户网络接口之间一系列传送设备组成。

核心网：

将业务提供者与接入网，或者将接入网与其他接入网连接在一起的网络。

通常指除接入网和用户驻地网之外的网络部分。

核心网的功能主要是提供用户连接、对用户的管理以及对业务完成承载，作为承载网络提供到外部网络的接口。

三运营商网络制式:

移动:

2G（GSM）、3G（TD-SCDMA）、4G（TD-LTE）;  

联通:

2G（GSM）、3G（WCDMA）、4G（FDD-LTE与TD-LTE融合）;  

电信:

2G（CDMA）、3G（CDMA2000）、4G（FDD-LTE与TD-LTE融合）  

说明：

不同的运营商在各自的制式获得的频段不一样。

同一代而制式相同，卡不一样，其对应使用的频度不一样，手机理论上可做成共用。

 同一代而制式不同，手机不一样。

也就是说，虽然移动、联通、电信都采用TD-LTE的标准组建4g网络（同一制式，理论上基站可以做到兼用），但是彼此使用的频段不同，手机不能通用，如果使用对应运营商的4g还需要购买支持该运营商频谱的手机才能使用。

2G基本概念描述：

MS（MobileStation）移动台，包括：

移动设备ME和SIM卡。

BTS（BaseTransceiverStation）基站收发信机，负责无线信号的收发。

BSC（BaseStationController）基站控制器，处理所有与无线信号有关的工作：

小区切换、无线资源管理等。

MSC（MobileServiceSwitchingCenter）移动业务交换中心，为移动用户提供交换功能，负责移动用户的呼叫建立。

MSC与VLR总是合并在一起。

Um接口：

无线接口，即MS与BTS之间的接口，用于MS与GSM固定部分的互通，传递无线资源管理、移动性管理和接续管理等方面的信息。

Abis接口：

BTS与BSC之间的接口。

该接口用于BTS与BSC的远端互连，支持所有向用户提供的服务，并支持对BTS无线设备的控制和无线频率的分配。

A接口：

MSC和BSC之间的接口。

该接口传送有关移动呼叫处理、基站管理、移动台管理、信道管理等信息。

A接口、Um接口均为开放式接口，Abis为内部接口。

GMSC（GatewayMSC）MSC关口局，连接MSC和其它网络如PSTN。

VLR（VisitorLocationRegister）拜访位置寄存器，临时存放在该地的手机用户的用户数据，是临时的HLR。

HLR（HomeLocationRegister）归属位置寄存器，HLR是一个数据库，其中存放着全部归属用户的信息，负责向VLR发送用户数据。

AUC（AuthenticationCenter）鉴权中心，用于对用户身份的鉴别。

EIR（EquipmentIdentityRegister）移动台设备识别寄存器，用于储存及鉴别移动台的设备身份。

OMC（OperationandMaintenanceCenter）操作维护中心，提供人机界面实现对系统设备的监测和控制功能。

3G基本概念描述：

Uu:

 UE和UTRAN（陆地无线接入网）之间的接口。

UE:

 3G网络中，用户终端就叫做UE包含手机，智能终端，多媒体设备，流媒体设备等。

UTRAN：

陆地无线接入网。

UTRAN由NODE B和无线网络控制器（RNC）构成，NODE B相当于GSM BTS，RNC相当于GSM BSC。

3g由核心网（CN）、UMTS 陆地无线接入网（UTRAN）、用户设备（UE）三大部分组成，CN主要完成用户认证、位置管理、呼叫连接控制、用户信息传送等功能。

UTRAN分为无线不相关和无线相关两部分，前者完成与CN 的接口，实现向用户提供QOS 保证的信息处理和传送以及用户和网络控制信息的处理和传送；无线相关部分处理与UE 的无线接入（用户信息传送、无线信道控制、资源管理等）。

UE 主要完成无线接入、信息处理等。

NodeB：

由控制子系统、传输子系统、射频子系统、中频/基带子系统、天馈子系统等部分组成，即3G无线通信基站; 

Lub：

逻辑单元块 

RNC：

无线网络控制器，用于提供NodeB移动性管理、呼叫处理、链接管理和切换机制，即3G基站控制器;

SGSN：

服务支持节点，SGSN作为GPRS/TD-SCDMA/WCDMA核心网分组域设备重要组成部分，主要完成分组数据包的路由转发、移动性管理、会话管理、逻辑链路管理、鉴权和加密、话单产生和输出等功能;

Lu：

逻辑单元（LU）连接陆地无线接入网（UTRAN）和CN（核心网） 

Lur：

用于呼叫切换的RNC到RNC连接，通常通过OC-3链路实现。

CN：

核心网将业务提供者与接入网，或者，将接入网与其他接入网连接在一起的网络。

通常指除接入网和用户驻地网之外的网络部分。

PCF：

PacketControlFunction分组控制功能：

PCF是无线域中和分组域接口的设备。

A1接口：

承载BSS和MSC之间有关基站管理部分和直接传递部分的信令信息，包括与呼叫处理、移动性管理、无线资源管理、鉴权和加密有关的信令消息；

A2接口：

承载基站侧与MSC侧交换网络之间的PCM数据；

A3接口：

用于支持当移动台处于业务信道状态时所发生的BSS之间的软切换（BSC互连），A3接口被划分成两部分：

A3信令接口和A3业务接口；

A5接口：

承载基站侧与IWF之间电路数据的传输；

A7接口：

支持当移动台处于还没有控制在业务信道状态时所发生的BSS之间的切换，并支持移动台在进行BSS之间软切换时需要建立新的业务时的控制流程。

A8：

承载BSC－PCF间的业务

A9：

承载BSC－PCF间的信令

A10：

承载PCF－PDSN间的业务

A11：

承载PCF－PDSN间的信令

MC：

短消息中心，相对独立的业务实体，和MSC\HLR等配合完成用户短消息的接收、存储和转发，保存用户相关的短消息的数据；

PDSN：

（PacketDataServingNode）分组数据服务节点、分组业务数据节点。

AAA:

Authentication,Authorization,andAccounting鉴权、授权、计费。

HA：

HomeAgent归属地代理。

4G基本概念描述：

eNodeB：

演进型NodeB，LTE中基站，相比现有3G中的NodeB，集成了部分RNC的功能，减少了通信时协议的层次;功能：

无线资源管理、IP头压缩和用户数据流加密、从MME发起的寻呼消息和广播消息的调度和传输、路由用户平面数据到SGW、就移动性和调度进行测量和测量报告的配置。

MME：

移动性管理、会话管理、用户鉴权和密钥管理、NAS层信令的加密和完整性保护、TAList管理、PGW/SGW选择;

HSS：

HSS（HomeSubscriberServer）归属用户服务器，存储了LTE/SAE网络中用户所有与业务相关的数据。

S-GW：

服务网关，功能：

分组数据路由和转发、IDLE态终结点，下行数据缓存、ENB间切换的锚点、基于用户和承载的计费、路由优化和用户漫游时QoS和计费策略;

PDNGW：

是连接外部数据网的网关，UE（用户设备，如手机）可以通过连接到不同的PDNGateway访问不同的外部数据网。

功能：

会话和承载管理、UEIP地址分配，接入外部PDN的网关功能、计费和QoS策略执行功能、基于业务的计费；

PCRF：

策略和计费规则功能，提供关于业务数据流检测、门控、基于QoS和基于流计费的网络控制功能。

2.什么是频率复用？

有什么作用、分类？

定义：

处在不同位置（不同小区）上的用户可同时使用相同频率的信道。

在GSM网络中频率复用就是使同一频率覆盖不同的区域（一个基站或该基站的一部分（扇形天线）所覆盖的区域），这些使用同一频率的区域彼此需要相隔一定的距离（称为同频复用距离），以满足将同频干扰抑制到允许的指标以内。

作用：

可以极大地提高频谱利用率，若设计不当，将产生严重干扰。

复用方式：

1）普通复用：

“4×3”复用、“3×3”复用，以及更为紧密的“2×6”复用和“1×3”复用。

2）双重复用：

BCCH和TCH分别采用不同的复用方式。

3）同心圆复用：

常规层和超级层分别采用不同的复用方式。

4）多重复用MRP：

各层频率分别采用不同的复用方式。

GSM最基本的频率复用模式为4×3频率复用。

“4”表示4个站点，“3”表示每个站点有3个小区。

须满足干扰保护比的要求，即：

同频道干扰保护比：

C/I（载波/干扰）≥9dB

邻频道干扰保护比：

C/I（载波/干扰）≥－9dB

载波偏离400KHz时的干扰保护比：

C/I（载波/干扰）≥－41dB

频率复用公式：

（D/R）2=3K（D：

频率复用距离R：

小区半径K：

频率复用模式）。

3.双工技术有哪些？

通信方式：

单工、半双工和全双工通信

单工通信：

消息只能单方向传输的工作方式

半双工通信：

通信双方都能收发消息，但不能同时收发的工作方式

全双工通信：

通信双方可同时进行收发消息的工作方式

LTE中的双工方式：

FDD:

（全双工系统）

频分双工（用频段的不同来区分上下行； ）

上行传输和下行传输在不同的载波频段上进行；

TDD:

（半双工系统）

时分双工（上下行通信采用同一个频段，但以不同的时隙进行收发。

）

上行传输和下行传输在相同的载波频段上进行；

基站/终端在不同的时间进行信道的发送/接收或者接收/发送；

H-FDD:

（半双工系统）

上行传输和下行传输在不同的载波频段上进行；

基站/终端在不同的时间进行信道的发送/接收或者接收/发送；

H-FDD与FDD的差别在于终端不允许同时进行信号的发送与接收，即H-FDD基站与FDD基站相同，但是H-FDD终端相对FDD终端可以简化，只保留一套收发信机并节省双工器的成本。

由于H—FDD存在时间资源的浪费，所以运营商只部署TDDLTE和FDDLTE

当前3大运营商的网络，除了移动公司运营的TD-SCDMA和TDD-LTE外，都是使用的频分双工模式（FDD）。

也就是说只有TD-SCDMA和TDD-LTE使用的是时分双工模式（TDD）。

4.调制与编码是怎么实现的？

有哪些分类？

调制编码是把基带信号变换成传输信号的技术。

它将模拟信号抽样量化后，以二进制数字信号“1”或“0”对光载波进行通断调制，并进行脉冲编码（PCM）。

调制分为模拟调制和数字调制，从第二代移动通信开始全部使用数字调制，数字调制的优点是抗干扰能力强，中继时噪声及色散的影响不积累，因此可实现长距离传输。

它的缺点是需要较宽的频带，设备也复杂。

调制（modulation）就是对信号源的信息进行处理加到载波上，使其变为适合于信道传输的形式的过程，就是使载波随信号而改变的技术。

编码（coding）是指按照一定的规则将抽样所得的M种信号用一组二进制或者其它进制的数来表示，每种信号都可以由N个2二进制数来表示，M和N满足M=2N。

例如如果量化后的幅值有8种，则编码时每个幅值都需要用3个二进制的序列来表示。

编码是根据一定的协议或格式把模拟信息转换成比特流的过程。

调制相当于是一种数据压缩技术，调制阶数越高，压缩能力越强，空口速率越高，GSM演进到EDGE引入8PSK，速率最高翻三倍，LTE对比于3G引入了64QAM，速率最高可翻1.5倍

LTE数据信道采用QPSK，16QAM，64QAM ，控制信道采用BPSK，QPSK调制。

数据信道采用的调制方式根据信道质量反馈结果决定，控制信道的调制方式是固定的，除了PHICH采用BPSK，其他信道均采用QPSK。

三大运营商各制式调制方式：

移动通信系统的调制方式情况

类型

调制方式

上行

下行

GSM

GMSK

EDGE

8PSK

CDMAONE 

BPSK

QPSK

CDMA20001X

OQPSK

QPSK

WCDMA

BPSK

QPSK

TDSCDMA

QPSK,16QAM,8PSK

LTE

QPSK,16QAM,64QAM

GMSK：

GaussianFilteredMinimumShiftKeying高斯滤波最小频移键控

OQPSK：

OffsetQuadratureReferencePhaseShiftKeying交错正交四相相移键控

BPSK：

BinaryPhaseShiftKeying二相相移键控,一个符号代表1bit

QPSK：

QuadraturePhaseShiftKeying四相相移键控，一个符号代表2bit

8PSK：

8PhaseShiftKeying八相相移键控，一个符号代表3bit

16QAM：

16QuadratureAmplitudeModulation16正交幅相调制，一个符号代表4bit

64QAM：

64QuadratureAmplitudeModulation64正交幅相调制，一个符号代表6bit

LTE信道编码的作用：

信道编码就是将信息序列变换成离散的编码序列，称之为码，是为了抵抗传输过程中出现的各种干扰，使得系统具有了检错或纠错的能力，由此可知，信道编码是用来控制因噪声在信息序列上引入的错误，所以也可以称为差错控制编码，简称纠错码。

LTE中传输信道编码方式

TrCH

编码方案

码率

上行共享信道UL-SCH

Turbo 编码turbo coding

1/3

下行共享信道DL-SCH

寻呼信道PCH

多播信道MCH

广播信道BCH

咬尾卷积码tail biting convolutional coding

1/3

控制信息编码方式

控制信息

编码方案

码率

下行控制信息DCI

咬尾卷积码tail biting convolutional coding

1/3

控制格式指示CFI

分组编码Blockcode

1/16

HARQ指示HI

重复编码Repetitioncode

1/3

上行控制信息UCI

分组编码Blockcode

可变variable

咬尾卷积码tail biting convolutional coding

1/3

5.多址接入技术有哪些？

许多用户同时通话，以不同的移动信道分隔，防止相互干扰的技术方式称为多址方式。

根据特征，有三种多址方式，即：

频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）、码分多址（CDMA）等方式，后面又增加了空分多址技术。

1频分多址－－以频率来区分信道。

2时分多址－－在一个无线频道上，按时间分割为若干个时隙，每个信道占用一个时隙，在规定的时隙内收发信号。

3码分多址－－采用扩频通信技术，每个用户具有特定的地址码（相当于扩频中的PN码），利用地址码相互之间的正交性（或准正交性）完成信道分离的任务。

4空分多址－－用天线阵列或其他方式产生的有向天线使信号空间增加一个角度维，利用这个维划分信道就是空分多址（SpaceDivisionMultipleAddress，SDMA）

LTE下行使用OFDMA 正交频分多址技术 ，上行使用SC-FDMA单载波频分多址技术。

OFDM（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing）属于调制复用技术，它把系统带宽分成多个的相互正交的子载波，在多个子载波上并行数据传输

OFDM技术通过串/并转换将高速的数据流变成多路并行的低速数据流，再将它们分配到若干个不同频率的子载波上的子信道中传输。

OFDM技术利用了相互正交的子载波，从而子载波的频谱是重叠的，大大的提高了频谱利用率。

OFDM的优点：

抗衰落能力强；频率利用率高；适合高速数据传输；抗码间干扰（ISI）能力强。

缺点：

易受频率偏差的影响；存在较高的峰值平均功率比。

SC-FDMA单载波频分多址技术：

降低PAPR；提高电池寿命。

6.位置更新过程是怎样的？

LTE跟踪区规划有哪些原则？

当移动台由一个位置区移动到另一个位置区时，必须在新的位置区进行登记，也就是说一旦移动台出于某种需要或发现其存储器中的LAI与接收到当前小区的LAl号发生了变化，就必须通知网络来更改它所存储的移动台的位置信息。

这个过程就是位置更新。

根据网络对位置更新的标识不同，位置更新可分为三种：

正常位置更新（即越位置区的位置更新）、周期性位置更新（T3212更新）和IMSI附着分离（对应用户开机）。

LTE中的跟踪区也就是TrackingArea，简称TA，跟踪区编码称为TAC（TrackingAreaCode）。

跟踪区是用来进行寻呼和位置更新的区域。

类似于UMTS网络中的位置区（LAC）的概念。

跟踪区的规化要确保寻呼信道容量不受限，同时对于区域边界的位置更新开销最小，而且要求易于管理。

跟踪区规划作为LTE网络规划的一部分，与网络寻呼性能密切相关。

跟踪区的合理规划，能够均衡寻呼负荷和TA位置更新信令流程，有效控制系统信令负荷。

在LTE/SAE系统中设计跟踪区时，希望满足如下要求：

1、对于LTE的接入网和核心网保持相同的跟踪区域的概念。

2、当UE处于空闲状态时，核心网能够知道UE所在的跟踪区。

3、当处于空闲状态的UE需要被寻呼时，必须在UE所注册的跟踪区的所有小区进行寻呼。

4、在LTE系统中应尽量减少因位置改变而引起的位置更新信令。

寻呼负荷确定了跟踪区的最大范围，相应的，边缘小区的位置更新负荷决定了跟踪区的最小范围，其最重要的限定条件还是MME的最大寻呼容量。

跟踪区的规划需要遵循以下原则：

跟踪区的划分不能过大或过小，TAC的最大值由MME的最大寻呼容量来决定；

城郊与市区不连续覆盖时，郊区（县）使用单独的跟踪区，不规划在一个TA中；

跟踪区规划应在地理上为一块连续的区域，避免和减少各跟踪区基站插花组网；

寻呼区域不跨MME的原则

利用规划区域山体、河流等作为跟踪区边界，减少两个跟踪区下不同小区交叠深度，尽量使跟踪区边缘位置更新成本最低；

LTE的位置更新，就是TAU过程。

主要有两种情况，一是周期性的，一是事件性的。

7.漫游是什么意思？

漫游（roaming）指移动台离开自己注册登记的服务区域，移动到另一服务区后，移动通信系统仍可向其提供服务的功能。

如同大哥大一般，可漫游在不同的基地台之间，无线网络工作站亦可漫游在不同的AP之间，只要AP群的ESSID定义一样，则自然无线网络工作站可自由的漫游于无线电波所能含盖之区域。

漫游是移动电话用户常用的一个术语。

指的是蜂窝移动电话的用户在离开本地区或本国时，仍可以在其他一些地区或国家继续使用他们的移动电话手机。

漫游只能在网络制式兼容且已经联网的国内城市间或已经签署双边漫游协议的地区或国家之间进行。

TD-LTE的核心网架构称为SAE（SystemArchitectureEvolution）。

在SAE中，涉及国际漫游流程的关键接口包括S6a、S8接口：

（1）S6a是HSS和MME之间的接口，其协议分层为Diameter/SCTP/IP；其目的是获取用户数据，完成登记及TAU过程（含鉴权、承载、APN等信息）；其功能类似2/3G的Gr接口，但在NAS协议、底层承载模式上有所不同。

（2）S8接口是SGW和PGW之间的接口，其协议分层为GTP/UDP/IP；其目的是传输用户业务数据；其功能类似之前的Gp/Gn接口，两者在NAS、底层传输模式上都相同。

LTE三种漫游架构：

1、用户面由归属网络路由；

漫游网络VPLMN的SGW会将终端请求的数据转发到HPLMN的PGW上，数据出口在HPLMN网络中，目前国内三大运营商网络架构基本都是这样。

2、用户面由本地疏导，业务由归属网络提供；

HPLMN负责移动性管理、鉴权计费，但数据业务出口都是在VPLMN下

3、用户面由本地疏导，漫游用户使用拜访网络业务。

8.切换是什么？

有什么作用？

有哪些分类？

当处于连接态的UE从一个基站覆盖区移动到另一个基站覆盖区，或者由于外界干扰而造成业务质量下降时，必须改变原占用的小区而转接到一个新的小区信道上去，以继续保持业务的过程。

切换是移动通信系统中一项非常重要的技术，切换失败会导致掉话，影响网络的运行质量。

因此，切换成功率（包括切入和切出）是我们网络考核的一项重要指标，如何提高切换成功率，降低切换掉话率是我们网络优化工作的重点之一。

切换的目的

指示UE可与比当前服务小区信道质量更好的小区通信

为UE提供连续的无中断的通信服务

切换方式：

Ø按切换过程中存在分支数目分类：

•硬切换：

先断后建

当切换发生时，手机总是先释放原基站的信道，然后才能获得新基站分配的信道，是一个"释放-建立"的过程。

LTE中使用的切换方式

•软切换：

先建后断

在切换过程中，移动用户与原基站和新基站都保持通信链路，只有当移动台在目标基站的小区建立稳定通信后，才断开与原基站的联系。

WCDMA使用的切换方式。

更软切换（softerhand-off）实际上是软切换的一种特殊形式，指移动台同时和一个基站的不同扇区保持通信联系。

此时，反向信道的合并在基站。

•接力切换是一种改进的硬切换技术，利用终端上行预同步技术，预先取得与目标小区的同步参数。

在切换过程中，终端从源小区接收下行数据，向目标小区发送上行数据，即上下行通信链路先后转移到目标小区。

TDSCDMA中使用的切换方式。

Ø按切换控制方式分类：

•网络控制切换（NCHO）

网络周期测量上行链路功率，当信号下降到一定的门限以后，网络开始执行切换过程。

主要优点是降低了信令负荷和终端复杂度，但是切换判决可靠性低。

•终端控制切换（MCHO）

终端测量下行链路的信号电平，同时也测量相邻小区的信号电平，根据此信息选择最佳切换小区。

优点是可以快速进行切换，减小切换时延。

但是增加了终端的复杂度，并不是可靠的切换判决。

•网络辅助切换（NAHO）

终端进行切换判决，此判决基于上行链路和下行链路的信号质量，网络通知终端上行链路的信号质量。

优点是增加了切换的可靠性，但是增加了移动设备的复杂性和当前无线链路的信令负荷。

•终端辅助切换（MAHO）

网络和终端都对无线链路参数（上行和下行）进行测量。

终端周期性地向网络报告下行链路测量报告，网络根据上下行链路的测量结果执行切换判决。

优点是较低的信令负荷且较低的切换延时。

Ø按发起切换基站分类:

•后向切换

终端和网络之间的、与切换有关的信息通过旧的路径进行交换，一般由源基站发起切换过程并负责将终端的上下文信息发送到目标基站。

优点是