2G,3G,4G网络架构浅谈——4G(LTE)
原文章地址:http://blog.sina.com.cn/s/blog_64827e4c010105nl.html
3G技术带给人们的高速网络体验是史无前例的。然而网速是没有最快,只有更快的。随后4G(LTE)技术顺势而生。GPP长期演进(LTE)项目是近两年来3GPP启动的最大的新技术研发项目,这种以OFDM/FDMA为核心的技术可以被看作“准4G”技术。3GPP LTE项目的主要性能目标包括:在20MHz频谱带宽能够提供下行100Mbps、上行50Mbps的峰值速率;改善小区边缘用户的性能;提高小区容量;降低系统延迟,用户平面内部单向传输时延低于5ms,控制平面从睡眠状态到激活状态迁移时间低于50ms,从驻留状态到激活状态的迁移时间小于100ms;支持100Km半径的小区覆盖;能够为350Km/h高速移动用户提供>100kbps的接入服务;支持成对或非成对频谱,并可灵活配置1.25 MHz到20MHz多种带宽。
这里简单介绍一下LTE的网络架构,以及各个网元的功能。
LTE体系结构将3GPP Release 6 中的RNC、Node B融合为一体,即图1中所示的eNB。eNB提供E-UTRAN RLC/MAC/PDCP/物理层协议的功能和控制面RRC协议的功能,整个体系趋于扁平化。这种系统结构和体系的改变使LTE与现有UTRAN结构相比,接口减少,降低了成本,对设备进行维护管理更方便,从性能上来说,有利于减少数据传输延迟。
LTE采用的关键技术主要包括:LTE的物理层多址方式下行采用OFDM,上行采用SC-FDMA;链路调制技术支持QPSK、16QAM和64QAM三种调制方式;支持FDD和TDD两种双工方式;支持MIMO,最基本要求2×2,最高可以支持4×4; 支持链路自适应功能,下行采用AMC,上行除了AMC还包括传输带宽的自适应调整和发射功率的自适应调整;支持HARQ和ARQ功能;支持小区干扰抑制以提高小区边缘的数据率和系统容量。
LTE的网络架构可以分为E-UTRAN和EPC两大部分。相比于3G技术:E-UTRAN(4G)=UTRAN(3G);EPC(4G)=CN(3G).
1.E-UTRAN(Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network)
E-UTRAN 在系统性能和能力方面的研究目标主要有以下几点:
- 更高的空中接口峰值速率以及频谱效率。下行100 Mbit/s,频谱效率5 bit(s·Hz);上行50 Mbit/s,频谱效率25 bit(s·Hz),系统的最大带宽为20 MHz,还支持其它各种系统带宽:1.25MHz、1.6MHz、2.5MHz、5MHz、10MHz 和15MHz 等系统带宽,以及“成对”与“非成对”频段的部署,以保证将来在系统部署上的灵活性;
- 在 E-UTRAN 中,eNodeB 之间底层采用IP 传输,在逻辑上通过X2 接口互相连接,即形成Mesh 型网络。这样的网络结构设计主要用于支持UE 在整个网络内的移动性,保证用户的无缝切换。而每个eNodeB 通过S1 接口和移动性管理实体/接入网关(Mobility Management Entity (MME)/Serving Gateway(S-GW))连接,一个eNodeB 可以和多个MME/S-GW 互连,反之亦然。
- 在 E-UTRAN 网络中,由于没有了RNC,整个E-UTRAN 的空中接口协议结构和原来的UTRAN 相比有了较大的不同,特别是不同功能实体的位置出现了很多变化。原来由RNC承担的功能被分散到了eNodeB 和MME/S-GW 上。
2.EPC(Evolved Packet Core)
EPC 核心网主要由移动性管理设备(MME)、服务网关(S-GW)、分组数据网关(P-GW)、存储用户签约信息的HSS、策略控制单元(PCRF) 等组成, 其中S-GW 和P-GW可以合设,也可以分设。EPC 核心网架构秉承了控制与承载分离的理念,将分组域中SGSN 的移动性管理、信令控制功能和媒体转发功能分离出来,分别由两个网元来完成,其中,MME 负责移动性管理、信令处理等功能,S-GW 负责媒体流处理及转发等功能,P-GW 则仍承担GGSN 的职能。LTE 无线系统中取消了RNC 网元,将其功能分别移至基站eNodeB 和核心网网元,eNodeB 将直接通过S1 接口与MME、S-GW 互通,简化了无线系统的结构。
至此,2G-3G-4G就先草草介绍了一下网络架构和其中的各个网元。最后,送给大家一张Moto官方ppt里的一张说明图,千言万语不如下面这张图片来的明白:
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