TD—LTE演进型基站标准接口分析.docVIP

TD—LTE演进型基站标准接口分析 【摘 要】TD-LTE的演进型基站eNodeB具有承上启下的关键作用，eNodeB的标准化接口既简化和优化了TD-LTE的网络建设，也降低了TD-LTE的建设成本和运维成本。从整个TD-LTE系统的角度，较为全面地介绍了eNodeB的三大标准接口的相关特性，并分析和总结了它们的协议及功能。 【关键词】TD-LTE eNodeB Uu X2 S1 1 概述 TD-LTE基于OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用）和MIMO（Multiple Input Multiple Output，多输入多输出）核心技术，支持1.4MHz～20MHz带宽分配，可构建高速率、低时延、分组优化、广域覆盖和向下兼容的无线接入系统，提供更高的数据速率和频谱利用率，代表了移动通信技术的发展趋势。由于采用扁平化全IP网络架构，TD-LTE大大降低了用户面和控制面的延迟，减少了系统中的协议转换，尤其是演进型基站eNodeB采用标准化接口，不仅使整个通信网络从宏观上成为分块状，还完全适应IP网络的核心层、汇聚层和终端三大组织结构特点，降低了网络分层的复杂性以及网络安装、管理、维护、优化的成本和难度。 TD-LTE对3G的Node B、无线网络控制器RNC、核心网CN进行了功能整合，系统设备简化为eNodeB和EPC（Evolved Packet Corenetwork，演进型分组核心网）。eNodeB是Node B和RNC功能的合并，由eNodeB节点组成的网络叫E-UTRAN，从而使TD-LTE可简化为EPC、E-UTRAN和UE三部分，如图1所示： 其中，EPC是上连分组网、下连无线网的核心网，对下的部分包括控制处理部分MME和数据承载部分S-GW，S-GW又可分为分组数据网关PGW和服务网关SGW；而E-UTRAN是专门负责无线接入的无线接入网，上连EPC、下连UE，所有空中接口终止于eNodeB，所有终端UE仅通过E-UTRAN唯一进入移动通信网络。 TD-LTE的扁平化设计使得接口也得到简化，eNodeB对外接口改成了不依赖任何核心网设备和终端设备的标准化接口。eNodeB与上层EPC的标准接口是S1，与EPC中MME连接的接口是S1-MME，与S-GW连接的接口是S1-U；eNodeB之间的标准接口是X2；eNodeB与下层UE的空中标准接口是Uu。这三大接口与TD-SCDMA相比，X2类似于Iur，S1类似于Iu，但都有较大简化，其中eNodeB融合减去了Iub接口，而Uu接口基本一样。显然，eNodeB在EPC和UE之间起到了承上启下的关键作用。 若将eNodeB的三大接口细分为四个，则它们分别承担了eNodeB对外的四大功能。eNodeB与EPC的S1-MME接口承担了移动性管理、承载处理和安全设置等功能；eNodeB与EPC的S1-U接口承担了上下行数据传输的用户面通道；eNodeB之间的X2接口主要承担了eNodeB间的切换和切换过程下行数据的前转功能；eNodeB与UE的Uu接口承担了无线资源管理、移动性管理、用户面数据传输和无线接口的安全与优化等功能。 2 eNodeB系统分析[1] 为了研究方便，eNodeB继承了3G接口定义的思想，将其划分为水平分层和垂直平面，水平分层将eNodeB划分为RNL（Radio Network Layer，无线网络层）和TNL（Transport Network Layer，传输网络层）；垂直平面将eNodeB划分为控制平面和用户平面。在水平分层中，E-UTRAN的无线通信功能均在无线网络层实现，所有逻辑节点eNodeB和它们之间的接口也定义在无线网络层；由于S1和X2是标准传输技术，负责提供用户平面传输和信令传输，因此S1和X2接口定义在传输网络层。如图2所示： 为了实现承载与控制分离，在垂直平面中，eNodeB将S1、X2接口协议结构分为控制平面和用户平面，其中，用户平面用于传输用户数据的数据承载；控制平面用于传输应用协议消息的信令承载。由图2可知，在eNodeB中，终端与天线间的信息交互和馈入天线后的信息是先后经过RNL、TNL的，而交互信息中的信令和数据也是分面传输。显然，这种分层结构既可使各层与各平面在逻辑上彼此独立，又能保持无线网络与传输网络层、控制平面与用户平面技术的独立演进，同时还减少了LTE接口标准化的工作量。 其实，TD-LTE的eNodeB系统结构从模块方图上来看是比较简单的，如图3所示，eNodeB系统主要由无线部分和数字基带单元BBU组成。无线部分主要包括拉远、双工射频模块与天线；BBU主要由CCM（Center Control Module，中央控制模块）和CEM（C