LTE基本结构（常见接口）
主要介绍LTE基础架构：LTE网络的构成、 每个网络实体的作用、LTE网络协议栈、LTE数据流说明
LTE网络模型：
整个LTE网络架构分为四个部分：
UE ----- E-UTRAN ----- EPC ----- PDN
1. UE
手机或者上网的设备，终端
2. E-TURAN
遍布城市的各个基站（大的铁塔基站，室内的路由器大小的小基站）
3. EPC
运营商（中国移动、联通、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、处理数据的、处理计费策略的等
4. PDN
网络上的服务器
eNodeB
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。在这里注意，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
MME
是Mobility Management Entity的缩写，是核心网中最重要的实体之一，提供以下的功能：
1、NAS 信令传输
2、用户鉴权与漫游管理（S6a）
3、移动性管理
4、EPS承载管理
在这里所述的功能中，NAS信令指的是三层信令，包含EMM, ESM 和NAS 安全
然后移动性管理主要有寻呼，TAI管理和切换
承载主要是EPS 承载（bearer）的建立，修改，销毁等
P-GW
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）
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
HSS
是Home Subscriber Server的缩写，归属用户服务器，这是存在与核心网中的一个数据库服务器，里面存放着所有属于该核心网的用户的数据信息。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
是Policy and Charging Rules Function的缩写，策略与计费规则，它会根据不同的服务制定不同的PCC计费策略
SPR
是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
OCS
是Online Charging System 的缩写，在线计费系统，应该是个用户使用服务的计费的系统
OFCS
是Offline Charging System 的缩写，离线计费系统，对计费的记录进行保存
下面主要说一下LTE主要的几个接口：
LTE-Uu
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）
LTE协议栈
分为用户面和控制面
先从用户面的协议栈说起：
LTE-Uu接口
PDCP
PDCP协议针对传输地数据包执行以下的操作：
1、数据包头压缩（ROHC）
2、AS层的安全（包括加密与完整性检验）
3、包的重排序和重传
RLC
RLC层针对传输地数据包执行以下的操作：
1、在发送端，提供数据包的分段与串联
2、在接收端，提供透明，确认模式与非确认模式三种模式
3、RLC层也执行对RLC PDU的重排序与重传
MAC
MAC层对从高层传来的MAC PDU和从底层传来的包做以下的处理：
1、在物理层和RLC层之间提供逻辑信道的连接
2、逻辑信道的复用与解复用
3、对逻辑信道根据QoS来进行调度和分配优先级
S1-U/S5/X2接口
GTP-U
GTP-U协议主要是用来转发用户的IP数据包，GTP-U协议还有个特点，只要GTP-U连接建立后传输数据，那么在数据结束之后总会有END Marker来标志着数据流的结束。
下面是控制面的协议栈：
LTE-Uu接口
NAS
提供移动性管理和承载管理，比如说eNB的信息的更新，或者MME的配置信息的更新会触发Configuration Update信令的下发或者上载，然后E-RAB的建立，修改，销毁都是属于NAS管理的范围之内
RRC
RRC协议支持传输NAS信令， 同时也提供对于无线资源的管理
1、广播系统消息，例如MIB，SIB1，SIB2 ……
2、RRC连接的建立，重建立，重配置和释放
3、无线承载(RB)的建立，修改与释放
X2接口
X2AP
X2AP协议支持无线网（E-UTRAN）中的UE移动性管理和SON功能。比如通过X2AP的数据转发（在X2 Handover的时候的数据转发），SN status的转发（Handover时），或者时eNB之间的资源状态消息交换等
S1-MME
S1AP
S1AP协议如前所述，是S1 连接建立的时候用来传输信令的协议，该协议负责S1接口的管理，E-RAB的管理，还有NAS信令的传输，以及UE上下文的管理
LTE系统是如何运转的
首先是从终端到Internet的方向传输，也就是我们通常所说的“上行传输”
上面这个例子记述了包从UE是怎么一步一步地通过LTE系统传输到Internet的。
首先，UE发出一个包时，包上面会打上UE的地址作为源地址，要去的因特网上的服务器的地址作为目的地址，传送给基站eNB，然后基站给包封装到GTP 隧道里可以传输的GTP包，每个包的源地址会被换成基站的地址，而目的地址则是被换成将要到达的Serving Gateway，然后，每个包也会包含他们所在传输隧道的隧道ID：UL S1-TEID。当包到达Serving Gateway时，源目地址被分别换成了Serving Gateway和P-GW的地址，同时，传输的隧道也由S1 GTP 隧道变成了S5 GTP隧道，当然隧道ID也会随之变化。最后，当包到达P-GW后，这时P-GW讲GTP解开，查看其真正的目的地址，然后将包送到互联网上。这样子就完成了一个数据包从终端的互联网的上传
下面是“下行传输”：
下行的情况与上行的情况正好相反，经过P-GW，S-GW，eNB时会对数据包打包，在eNB处会解封装，然后直接把数据包传输给UE
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