移动通信简介PPT

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1. 移动通信简介1
2. 内容大纲移动通信发展概述 2G:GSM GPRS/EDGE ，IS-95(cdmaOne) 3G:WCDMA /TD-SCDMA/cdma2000 LTE的演化 LTE接口协议 LTE L1、L2、L3层相关协议介绍LTE简介
3. GSMGSM是全球移动通信系统(Global System of Mobile communication) 的简称。自90年代中期投入商用以来，被全球超过100个国家采用。它的空中接口主要采用时分多址技术，提供9.6kbps传输速度。复用方式：频分复用（FDM）和时分复用(TDM)01234567200kHz业务信道FCCH,SCH,BCCH,RACH,AGCH,PCHTDMA帧
4. MSC/VLRHLR/AuCBSCBSCBSCBTSBTSBTSBTS用户UmAbisAAAGSM基带单元载频单元控制单元切换，功率控制无线资源管理测量和统计MMSCSC：MSC:网络的核心协调与控制GSM 网络中各个功能实体MMSCSC：VLR:存储进入控制区域内登记的移动用户信息HIRHLR:存储用户入网时登记的一些静态信息，以及动态的用户位置信息AuC: 鉴权和加密
5. MSC/VLRHLR/AuCBSCBSC基站BISBISBIS用户UmAbisAAGPRSPCUSGSNGGSNGbinternet提供端到端，广域的IP连接速率达到150kbps
6. 3G时代主要技术：码分多址（CDMA）技术三大标准：欧洲：WCDMA 中国：TD-SCDMA 美国：cdma2000特点：比2G更大的系统容量，更好的通信质量，为用户提供话音、数据、多媒体业务，并且与2G系统兼容。
7. MSC/VLRHLR/AuCRNCRNC基站NodeBNodeBNodeB用户UuIubIu-CSIu-CSWCDMASDSNGGSNIu-PSinternetR99CDMA
8. WCDMARRC协议层RLCMAC物理层编码、解码、交织、扩频和解扩实现点到点数据可靠传输透明模式（TM）非确认模式（UM）确认模式（AM）接入网无线资源的管理空中接口协议NAS呼叫控制实现，移动管理PDCP控制面用户面仅适用于PS域业务复用、解复用
9. TD-SCDMA智能天线同步码分多址接力切换时分双工频谱的灵活性对不对称业务的支持上下行链路的相关性设备成本低需要精确同步#0#1#2#3#4#5#6下行同步保护时隙上行同步无线子帧1无线子帧210ms5ms动态分配信道软件无线电R4
10. 3GPP三大标准对比标准WCDMAcdma2000TD-SCDMA采用国家和地区欧洲、日本美国、韩国中国继承基础GSMCDMA IS-95GSM核心网GSM MAPANSI-41GSM MAP双工方式FDDFDDTDD多址方式FDMA+CDMAFDMA+CMDAFDMA+CDMA+ TDMA+SDMA载波带宽5MHz1.25MHz1.6MHz码片速率3.84Mchip/s1.228Mchip/s1.28Mchip/s峰值速率14.4Mbit/s(下行) 5.76Mbit/s(上行)3.1Mbit/s(下行) 1.8Mbit/s(上行)2.8Mbit/s(下行) 384kbit/s(上行)基站间同步异步同步（GPS）同步（GPS,北斗）功率控制快速功控（1500Hz）上行：800Hz 下行：慢速、快速功控0~200Hz
11. LTE简介LTE的演化LTE接口协议空口协议 X2口协议 S1口协议L1、L2、L3层介绍
12. LTE演进GSM移动宽带化 WCDMA TD-SCDMA cdma2000802.3 LAN宽带无线化 802.11 WLAN 802.16 WiMAXLTE带宽灵活配置峰值速率更高时延更小支持高速简化结构CDMA 95主导组织3GPP主导组织IEEE
13. LTE系统构架演进从四层到三层核心网UEUEUEUEUEUEUEUERNCRNCNodeBNodeBNodeBNodeBeNodeBeNodeBeNodeBeNodeBX2X2S1Uu节点数目减少，用户面的时延大大缩减简化了控制面从休眠状态到激活状态的过程，减少了状态迁移时间降低了系统复杂性，减少了接口类型
14. 基站功能演进“瘦”基站到“胖”基站路由选择附着系统接入控制承载控制移动性管理无线资源管理射频处理信道编、译码复用、解复用调制、解调系统接入控制承载控制移动性管理无线资源管理路由选择附着射频处理信道编、译码复用、解复用调制、解调GGSNSGSNRNCNodeBLTE eNodeB 主要功能UTMS主要网元功能分布
15. LTE接口协议地面接口同级接口X2 上下级接口S1X2接口协议GTP-UIPUDPDLLPHYGTP-UIPUDPDLLPHYL1L2L3X2接口用户面协议SCTPIPDLLPHYSCTPIPDLLPHYL1L2L3X2接口控制面协议用户面PDU用户面PDUX2 APX2 APX2接口用户面是在切换时eNodeB之间转发业务数据的接口。UDP/IP是基于TCP/IP协议族内容，是实时性较差的，不可靠链接的分组数据包传送协议。GTP-U(GPRS用户平面隧道协议)传送用户分组数据单元。eNodeBeNodeBeNodeBeNodeBX2接口控制面主要功能支持在LTE系统内，UE在连接状态下从一个eNodeB到另一个eNodeB的移动性管理。各eNodeB之间的资源状态、负荷状态进行监测，同时还负责X2连接的建立、复位、eNodeB配置更新等接口管理工作。X2接口为用户面提供了业务数据基于IP的不可靠连接，而为控制面提供了信令传输的基于IP的可靠连接。流控制传输协议，为IP分组交换网提供可靠的信令传输
16. LTE接口协议地面接口同级接口X2 上下级接口S1S1接口协议GTP-UUDPIPDLLPHYGTP-UUDPIPDLLPHYL1L2L3S1接口用户面协议SCTPIPDLLPHYSCTPIPDLLPHYL1L2L3S1接口控制面协议用户面PDU用户面PDUS1 APS1 APeNodeBeNodeBeNodeBeNodeBS1用户面主要功能：在S1接口目标节点指示数据分组所属的SAE接入承载；移动性过程中尽量减少数据的丢失；错误处理机制；MBMS处理功能；分组丢失检测机制S1控制面主要功能：EPC承载服务管理功能； S1接口UE上下文释放；助力UE完成系统间切换；S1接口的寻呼；NAS信令传输；NAS节点选择；S1接口管理。
17. LTE接口协议空中接口Uu协议栈——三层两面UEeNodeBUu用户面协议栈PHYPDCPPHYL1L2L1L2压缩/解压缩，加密/解密RLCMACPDCPRLCMAC分段，级联复用/解复用，调度数据流传输（编码，译码，调制，解调）Uu控制面协议栈PHYPDCPPHYL1L2L1L2+控制信令数据完整性保护和验证RLCMACPDCPRLCMACNASRRCRRCMMENAS系统信息的广播、寻呼，RRC连接管理，无线资源控制，移动性管理L3独立于无线接入网相关的功能和流程，主要包括EPS承载管理、鉴权，移动性管理
18. L1-物理层
19. L1-物理层
20. 物理层资源资源单元（RE）一个OFDM或者SC-FDMA符号上的一个子载波组成的资源资源块（RB）一个时隙中，频域上连续宽度为180kHz 的物理资源
21. 帧结构帧结构1：支持全双工、半双工FDD每个无线帧10ms，由10个子帧组成，每个子帧又可以分为两个时隙。所以每个无线帧可以分为20个时隙，标号0-19。
22. 帧结构帧结构2：仅支持TDD每个无线帧10ms，由2个半帧组成，每个半帧由由5个子帧组成。每个常规子帧包含两个时隙，每个时隙0.5ms。每两个时隙组成一组进行调度。特殊时隙由DwPTS,GP,UpPTS组成，共占1ms,长度可调。子帧0和子帧5只能用于下行传输，5ms切换周期配置时子帧1和6用作特殊子帧，10ms切换周期配置时子帧1用作特殊子帧，UpPTS之后的第一个常规子帧只能用于上行传输
23. 物理层信道CRCCRC 校验CRC 校验CodingCodingRate MatchingRate Matching信道编码速率匹配加扰调制层映射预编码RF映射OFDM 符号产生下行物理信道处理过程CRCCRC 校验CodingRate Matching信道编码速率匹配加扰调制传输预编码RF映射SC-FDMA 符号产生上行物理信道处理过程比特级处理符号级处理
24. 物理层信道小区ID等系统消息用于小区搜索过程下行数据业务，所有用户数据都可以使用包括部分广播信息及寻呼信息用户数据资源分配的控制信息 PICH寻呼指示，AICH随机接入响应均在此信道传输传输MBMS（多媒体广播和多播业务）信息HARQ(混合自动重传)的确认/非确认(ACK/NACK)消息指示在一个子帧内用于控制区域的OFDM符号数。参考信号RS 同步信号
25. 物理层信道上行用户数据HARQ的ACK/NACK SR(调度请求)随机接入前导参考信号RSCPpreambleTG开机UE从空闲状态到连接状态切换
26. L2层MAC层简介 RLC层简介 PDCP简介
27. L2结构特点的下行：BCH(广播信道)，PCH（寻呼信道），DL-SCH(下行共享信道)，MCH(多播信道)上行：RACH(随机接入信道)，UL-SCH(上行共享信道)控制信道：BCCH(广播控制信道)，PCCH（寻呼控制信道），CCCH(公共控制信道) DCCCH(专用控制信道)，MCCH(多播控制信道) 业务信道：DTCH(专用业务信道)，MTCH(多播业务信道)
28. 信道映射CCCH DCCH DTCH BCCH PCCH MCCH MTCH RACH DL/UL-SCH BCH PCH MCHPUCCH PRACH PUSCH PDSCH PBCH PMCH PDCCH PCFICH PHICH 逻辑信道传输信道物理信道
29. MAC层功能概述实现逻辑信道到传输信道的映射来自多个逻辑信道的MAC服务数据单元（SDU）复用与解复用上行调度信息上报，包括终端待发送数据量信息和上行功率余量信息基于HARQ机制的错误纠正功能。同一个UE不同逻辑之间的优先级管理通过动态调度进行UE之间的优先级管理传输格式的选择，通过物理层上报的测量信息，用户能力等，选择相应的传输格式（调制方式和编码速率），从而达到最有效的资源利用MBMS业务识别填充功能，实际传输的数据不能填满整个授权的数据块大小时使用
30. MAC层之调度动态调度DS：调度：LTE取消了专用信道，并引入共享信道的概念。不同UE不同逻辑信道之间划分共享信道资源的功能成为调度MAC层（调度器）实时动态地分配时频资源和允许传输的速率，灵活性高，但控制信令开销大，适合突发特征明显的业务。动态调度过程： eNodeB在控制信道上发布调度信令，包括资源分配信息，传输块格式信息和相关的HARQ信息。 UE检测控制信道，如果发现针对自己的资源调度信令，按照信令中的信息进行数据传输。PDCCHUL-SCHPDCCH+DL-SCH上行动态调度下行动态调度UEUEeNodeBeNodeB
31. MAC层之调度半持续调度SPS：LTE中一些小数据量的应用，例如VoIP，制约系统容量的不再是带宽，而是控制信道的容量。
32. 随机接入过程小区搜索过程：完成精确定时和频率同步，实现下行同步， PBCH收听广播获得下行系统带宽，天线配置，系统帧号。随机接入过程：目的：获得上行同步获取上行发送资源场景： 1、RRC_IDLE状态下的初始接入; 2、重建RRC连接； 3切换； 4、RRC_CONNECTED状态下，下行数据到达而上行失步而触发RACH； 5、RRC_CONNECTED状态下，UE上行数据发送时处于上行失步状态。分类：竞争随机接入，可用于1~5 非竞争随机接入，用于3~4
33. RLC功能和传输模式RLC 功能传输高层PDU 通过ARQ进行检错（仅AM）对RLC SDU 进行串接，分段和重组（AM和UM） RLC数据PDU重分段（仅AM）对高层PDU的顺序递交（AM和UM）重复检测（AM和UM） RLC SDU丢弃（AM和UM） RLC 重配置
34. RLC功能和传输模式RLC 实体传输数据模式：透明模式（TM）: 提供单向数据传输，不执行任何操作，不附加任何RLC开销. 广播消息，寻呼消息，SRB0采用TM模式。用户面数据不能使用TM模式无确认模式（UM）: 提供单向数据传输。主要用在时延敏感和容忍差错的实时应用上，如VoIP,MBMS. RLC SDU 分块、串接、增加RLC报头，重排序、重复检测、重组等。发送处理过程接受处理过程确认模式（AM）: 提供双向数据传输。主要用在错误敏感、时延容忍的非实时应用上，如WEB浏览。为了保证信令的可靠性，大多数RRC消息均采用AM模式。
35. PDCP协议层序列号（SN）头压缩（仅用于用户面）与某个PDCP SDU 相关联的分组完整性保护（仅用于控制面）加密添加PDCP头不与PDCP SDU 相关联的分组去掉PDCP头解密完整性验证（仅用于控制面）解头压缩（仅用于用户面）按序递交和重复检测（仅用于用户面）与某个PDCP SDU 相关联的分组不与PDCP SDU 相关联的分组无线接口UuUE/E-UTRANUE/E-UTRAN发送PDCP实体接受PDCP实体
36. L3-无线资源控制(RRC)RRC层简介连接移动性管理RRC状态RRC连接建立与释放空闲状态连接状态PLMN(开机时选择网络)小区选择小区重选系统内切换跨系统切换
37. RRC层简介无线资源控制（RRC）层属于LTE协议栈L3，是整个控制平面的核心。位于接入网控制平面，负责完成接入网和终端的所有信令处理。功能划分：系统广播：空闲状态UE接受系统广播信息获取测量配置和小区选择、重选的门限，迟滞、时延等移动性参数以及空闲状态和连接状态都需要的一些信息，如公共信道参数配置。连接控制：完成RRC连接的建立、修改和释放；寻呼； RB的建立、修改和释放。测量：建立、修改、释放测量配置参数；测量上报其他： NAS消息传输；底层协议实体提供参数配置。
38. RRC状态
39. RRC连接建立
40. RRC连接释放
41. 切换当正在使用网络服务的用户从一个小区移动到另一个小区，或由于无线传输业务负荷量调整、激活操作维护、故障设备等原因，为了保证通信的连续性和服务的质量，系统要将该用户与原小区的通信链路转移到新的小区上，这个过程就是切换。系统内切换基站内小区切换(基于内部接口) 基站间小区切换(基于X2接口) MME/SGW小区切换(基于S1口切换)与WCDMA/TD-SCDMA间的切换与GSM间的切换与cdma2000的切换切换：切换三步走：测量判决执行空闲状态连接状态PLMN(开机时选择网络)小区选择小区重选跨系统切换移动性管理
42. (本页无文本内容)
43. 非接入层-NASEMM ESM
44. NASNAS(Non-Access Stratum): 非接入层。位于终端UE和移动实体MME内，负责与接入无关独立于无线接入相关的功能和流程，主要包括EPS承载管理，鉴权， EPS连接管理模式的空闲状态下的（IDLE）的移动性管理。 NAS消息可以分为EMM(EPS移动性管理)消息和ESM(EPS会话管理)消息 EMM 即EPS移动性管理，一般包括GUTI(全球唯一临时标识)重分配、鉴权安全模式命令、标识过程以及attach、Detach等几个模块功能。 ESM即EPS会话管理，建立和维护UE和PDN GW之间的IP连接。包括1）网络侧激活、去激活和修改EPS承载上下文；2)UE请求资源(跟PDN的IP连接)，以及专用承载资源 NAS消息和和RRC消息在空口共用同一传输块，比如在核心网建立成功的消息中可以同时附加核心网测下发到UE的NAS消息。
45. NAS过程-EMM消息Attach:为了从网络得到非接入层服务，网络中非接入节点必须知道有关UE的信息因此需要UE主动发起附着过程，向网络注册UE信息，完成鉴权，身份验证，以及EPC对该UE默认承载的建立，附着过程开机时和初始接入网络时必须执行。Detach：UE关机，USIM卡被拔掉，异常处理或者网络侧长时间没有获得UE信息则发起去附着过程，完成UE在网络侧的注销和所有EPS承载的删除。 UE和网络侧均可发起TUA(Tracking Area Updating):UE位置发生改变时，需要将最新的位置信息通知给核心网；UE的能力信息比如支持的算法、DRX寻呼周期长度发生改变时也可以通过位置更新通知核心网。Service Request:UE在空闲模式下，有上行数据需要发送或者有下行数据到达时，发起服务请求。SMC(Security Mode Control):为UE和网络侧之间的信令交互提供加密和完整性保护。
46. NAS过程-ESM消息Activate Default EPS Bearer Context: 网络侧激活默认EPS承载上下文。由网络侧触发，作为对PDN connectivity request的响应。同时，可作为attach的一部分。Activate Dedicated EPS Bearer Context ：网络侧激活专用EPS承载上下文。Modify EPS Bearer Context：网络侧修改EPS承载上下文。Deactivate EPS Bearer Context ：网络侧去激活EPS承载上下文。PDN Connectivity：UE请求资源(跟PDN的IP连接)。由UE发起请求，如果网络侧接收，网络侧则发起Activate Default EPS Bearer ContextPDN Disconnect：UE请求和PDN断开过程
47. 谢谢！

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