LTE學習筆記二 扁平化的組網架構

2021-08-28 07:40:25 字數 3577 閱讀 3429

上一筆記的最後說明了層級組網架構和扁平化組網架構的區別,目前,無論是公司管理還是4g組網,都向著更加靈活的扁平化趨勢發展。lte的組網架構發生了革命性的變化,但對外宣稱是「演進」。lte「演進」的工作可以概括為:「四化一分離」。

①扁平化。取消中間級,加強基層職能。

②分組化。取消專用特權通道(cs域),加強分組共享能力。

③ip高速化。取消傳統資訊傳送方式,修建現代ip資訊高速公路。

④多組織融合化。不僅考慮已存在的符合3gpp標準的現有制式,還有考慮非3gpp標準的制式。

⑤一分離:控制面與業務面分離。

lte/sae(system architecture evolution,系統架構演進)包括無線接入網核心網在內的組網架構變遷,是lte各項演進的基礎。lte/sae的組網架構變遷主要包括扁平化、分組域化、ip化、多制式融合、使用者面和業務面分離等工作,目的是提高峰值速率、降低系統時延、簡化運營維護、降低系統成本。

lte/sae的組網架構變遷不僅是層級關係的變化,還包括網元職能的轉變,也就是各網元之間如何分工(功能劃分)、如何配合(介面)、遵循的規矩(協議)問題。

3g umts協議中,組網架構為4層:終端(ue),基站(nodeb),無線網路控制器(rnc),核心網(cn)。rnc位置的網元在2g中稱為基站控制器(bsc),rnc直接由iur介面,不僅僅是基站控制器,還是無線接入網路的控制器。umts 4層網路架構如圖所示

lte/sae的無線接入網叫eutran(evolved umts terrestrial radio access network,演進的通用陸地無線接入網路,3g叫utran),網路架構如下圖

eutran和utran比,去掉了rnc,減少了一層,減少了基站與核心網之間資訊互動的多節點開銷,更加扁平化。帶來的好處是:

(1)節點數量減小,使用者面時延大大縮短

(2)簡化了控制平面從睡眠狀態到啟用狀態的過程,減少了狀態遷移的時間

(3)降低系統複雜性,減少了介面型別,系統內部相應的互動操作也隨之減少。

eutran由若干enodeb組成,enodeb之間增加了乙個x2介面。x2以光纖為載體實現無線側ip化傳輸,使得基站網元之間可以協調工作,以往的基站之間是沒有介面的。

enodeb之間的介面方便lte的無線網組成網狀網(mesh網)。lte乙個基站與多個基站相連,任何兩點間故障還可通過其他通路相連,不會造成某個基站成為孤點,mesh組網最小化了基站稱為孤點的概率,增強了網路健壯性。而utran只有rnc之間有介面,nodeb間無介面,一旦nodeb和rnc之間連線中斷,該nodeb會成為孤點。

3g的無線接入網utran由nodeb和rnc兩種網元組成,nodeb完成射頻處理和基帶處理,rnc主要負責控制和協調基站間配合工作,完成系統接入控制、承載控制、移動性管理、無線資源管理等控制功能。eutran去掉rnc網元後,其底層功能分給了enodeb,高層功能分給了核心網的agw(接入網關,包括服務閘道器sgw和分組資料pdn閘道器pgw)。enodeb的功能主要是由3g階段的nodeb、rnc、sgsn、ggsn四個網元的部分功能演化而來。

enodeb除了上述功能,還包括與lte核心網(epc)進行資訊互動的功能,如為ue選擇移動性管理實體,選擇使用者面資料的服務閘道器的路由等。

epc主要由mme(移動性管理實體),sgw(服務閘道器)和pgw組成。多個epc的集合稱為eps

epc的演進表現在:

取消了cs域,cs域業務承載在ps域,實現了核心網的ip化。語音業務(voice)在以往無線制式中有cs承載,在lte中則完全由ps域承載,即所謂的voip(voice over ip)。

全網ip化,各網元節點之間的介面也都使用ip傳輸。lte全網ip化的關鍵支撐就是端到端的qos保障機制。

lte/sae在核心網演進中實現了使用者面和控制面的分離,即使用者面和控制面功能分別由不同的網元實體完成。可降低系統時延,提公升核心網處理效率。

mme屬於控制面裝置,負責信令傳輸;

sgw和pgw屬於使用者面裝置,負責使用者資料報的過濾、路由、**。

epc和eutran間的介面是s1,由於使用者面和控制面的分離,s1介面也可分為使用者面介面s1-u和控制面介面s1-mme。

lte核心網還支援多網融合,支援包括lte在內的多種無線接入技術,不僅要支援umts網路接入,還支援非3gpp制式的網路接入,如gsm、cdma、wlan、wimax等網路,實現了不同無線制式在epc平台上的大融合。

epc和各種無線制式中都設計有標準介面,方便業務使用時在不同制式的無線系統中無縫切換,如圖所示。

說明:lte制式對應的無線接入網稱為eutran,umts(wcdma/td-scdma)對應的無線接入網稱為utran,gsm和edge對應的無線接入網稱為geran(gsm ede radio access network);cdma對應的無線接入網稱為1xrtt(cdma 1x radio transmission technology);cdma2000對應的無線接入網稱為hrpd(cdma

mme主要功能有尋呼、切換、漫遊、鑑權,對nas(非接入層)信令的加密和完整性保護,對as(接入層)安全性控制、空閒狀態移動性控制等。其中nas信令是指ue和核心網epc直接聯絡使用的,他是接入網eutran(即接入層)不作分析,也不直接使用的信令(所以叫非接入層信令);as信令是接入網eutran分析並使用的信令。

sgw(服務閘道器)是epc和eutran的乙個邊界閘道器,不和其他系統閘道器如ggsn、pdg直接相連,主要功能是lte系統內的分組資料路由及**、合法監聽、計費。

pgw(pdn閘道器)是和運營商外部或內部的分組網路連線的閘道器,功能類似umts或edge中的ggsn,是所有3gpp系統或者非3gpp系統非組網路的統一出口。主要功能包括分組包深度檢查、分組資料過濾及篩選、**、路由選擇等。還負責ue的ip位址分配,速率限制、上下行業務級計費等功能。設計pdn閘道器的目的是為了方便引入lte系統以外的分組網路,使得多系統引入lte的介面數目最小化,eps和外界的介面功能簡單化、清晰化,從而使lte/sae的核心網真正成為乙個多制式融合的平台。

打個比方:mme是負責流動人口管理的公安部門,sgw是乙個負責人員和物資中轉地快遞公司,pgw則是對人員和物資進行出入境檢查的口岸。

epc的三個網元是邏輯上的概念,和物理形態不一定一一對應。mme和sgw可以是乙個物理節點,也可以是分離的兩個物理節點;sgw和pgw可以是乙個物理節點或分離的兩個物理節點。但一般mme和pgw不在乙個物理實體中,更沒有mme、sgw、pgw三位一體的。

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