LTE相关概念.docx

1、LTE相关概念 LTE 相关概念Contents一.LTE基本概念1. LTE架构2.LTE中的QoSEPS系统中，QoS控制的基本粒度是EPS承载(Bearer)，即相同承载上的所有数据流将获得相同的QoS保障（如调度策略，缓冲队列管理，链路层配置等），不同的QoS保障需要不同类型的EPS承载来提供。在EPS系统中，PDN指的是外部的数据网络（相对于LTE运营商而言），例如Internet，企业专用数据网等。APN（接入点名称）的值作为PDN网络的标识， PDN GW位于EPC和PDN的边界。EPS Bearer存在于UE和PDN GW之间。通常情况下（GTP Based S5/S8），EP

2、S承载可以看作是UE与分组数据网网关(PDN-GW)之间的逻辑电路，（对于基于PMIP的S5/S8接口，一般认为EPS Bearer存在与UE与SGW之间）。EPS承载取代了UMTS网络中的分组数据协议上下文（PDP Context）。根据QoS的不同， EPS Bear可以划分为两大类： GBR(Guranteed Bit Rate) 和 NonGBR。 所谓GBR，是指承载要求的比特速率被网络“永久”恒定的分配，即使在网络资源紧张的情况下， 相应的比特速率也能够保持。MBR(Maximum Bit Rate)参数定义了GBR Bear在资源充足的条件下，能够达到的速率上限。MBR的值有可能

3、大于或等于GBR的值。相反的，NonGBR指的是在网络拥挤的情况下，业务（或者承载）需要承受降低速率的要求，由于NonGBR承载不需要占用固定的网络资源，因而可以长时间地建立。而GBR承载一般只是在需要时才建立。EPS系统中，为了提高用户体验，减小业务建立的时延，真正实现用户的“永远在线”，引入了默认承载（Default Bearer）的概念，即在用户开机，进行网络附着的同时，为该用户建立一个固定数据速率的默认承载，保证其基本的业务需求，默认承载是一种NonGBR承载。一般来说，每个PDN连接都对应着一个Default Bearer和一个IP Address，只有在UE和PDN都支持IPV4，

4、IPV6双协议栈，一个PDN连接才有可能对应两个Default Bearer和IP Address，UE在此PDN连接的有效期内将会一直保持此Default Bearer（IP 地址有可能变化吗？）。如果UE存在与多个PDN的连接，那么UE可以有多个Default EPS Bear和IP地址。默认承载的QoS参数可以来自于从归属用户服务器(HSS)中获取的签约数据，也可以通过PCRF交互或者基于本地配置来改变这些值。为了给相同IP地址的UE提供具有不同QoS保障的业务，如视频通话，移动电视等，需要在UE和PDN 之间建立一个或多个Dedicated EPS Bear。连接到相同PDN的其他EP

5、S承载称为专有承载，运营商可以根据PCRF（Policy And Charging Resource Function）定义的策略，将不同的数据流映射到相应的Dedicated EPS Bear上，并且对不同的EPS Bear采用不同的QoS机制。专有承载可以是GBR承载，也可以是NonGBR承载。专有承载的创建或修改只能由网络侧来发起，并且承载QoS参数值总是由分组核心网来分配。一个EPSBearer要经过不同的网元和接口，如下图所示。包括：PGW到SGW之间的S5/S8接口，SGW到eNodeB之间的S1接口 和eNodeB到UE之间的Uu接口。EPS Bearer在每个接口上会映射到不同

6、的底层承载，每个网络节点负责维护底层承载的标识以及相互之间的绑定关系。From 3GPP 23.401 4.7.2.2 The EPS bearer with GTP-based S5/S8 Figure 1 Two Unicast EPS bearers (GTP-based S5/S8)如上图所示，eNodeB通过创建无线承载与S1承载之间的绑定，实现无线承载与S1承载之间的一一映射；S-GW通过创建S1承载与S5/S8承载之间的绑定，实现S1承载与S5/S8承载之间的一一映射。最终，EPS承载数据通过无线承载、S1承载以及S5/S8承载的级联，实现了UE与PDN之间连接业务的支持。把IP

7、包过滤到不同的承载是基于业务流模板(TFT)。TFT使用IP包头信息(如源和目的IP地址以及TCP端口号)来过滤包，如从网页浏览业务过滤VoIP数据包等，从而使每个业务都可以在具有适合QoS的承载中发送。UE中与每个承载相关的上行业务流模板(TFT)在上行方向把IP包过滤到EPS承载。P-GW中的下行TFT也具有一套类似的下行包过滤器。用户的IP数据包需要映射到不同的EPS Bearer，以获得相应的QoS保障。这样的映射关系是通过TFT（Traffic Flow Template）和其中的Packet Filters来实现的。TFT是映射到相应EPS Bearer的所有PacketFilte

8、r 的集合，Packet Filter表示将用户的一种业务数据流（SDF，Service DataFlow）映射到相应的EPS Bearer上，Packet Filter通常包括源/目的IP 地址，源/目的IP端口号，协议号等内容。专有的EPS Bearer必须有与之相应的TFT。相反的，缺省的EPS Bear通常并不配置特定的TFT，或者说，配置的是通配TFT，这样所有不能映射到专有EPS Bearer的IP数据包会被映射到缺省的EPS Bearer上。在专有的EPS Bearer被释放的情况下，原来映射到专有EPS Bearer上的数据包也会被重新路由到相应的缺省EPS Bearer上。T

9、FT分为上行和下行两个方向，其中，上行的TFT在UE侧对上行的数据包进行过滤和映射。下行的TFT在PDN侧对下行的数据包进行过滤和映射。 在接入网中，空口上承载的QoS是由eNodeB来控制的， 每个承载都有相应的QoS参数QCI（QoS Class Identifier）和ARP （Allocation And Retention Priority）。QCI同时应用于GBR和Non-GBR承载。一个QCI是一个值，包含优先级，包延迟，以及可接受的误包率等指标 ，每个QCI都与一个优先级相关联，优先级1是最高的优先级别。承载QCI的值决定了其在eNodeB的处理策略。例如，对于误包率要求比较严

10、格的Bearer，ENodeB一般通过配置RLC成AM模式来提高空口传输的准确率。标准中（23。203）定义了九种不同的QCI的值，在接口上传输的是QCI的值而不是其对应的QoS属性。通过对QCI的标准化，可以规范不同的厂家对于相应的QoS业务的理解和处理，方便在多厂商互连环境和漫游环境中不同设备系统间的互连互通。Figure 1 Standardized QCI characteristics ARP是分配和保留优先级(Allocation and Retention Priority)。 ARP同时应用于GBR和Non-GBR承载，主要应用于接入控制，在资源受限的条件下，决定是否接受相应的

11、Bearer建立请求。另外，eNode B可以使用ARP决定在新的承载建立时，已经已经存在承载的抢占优先级。一个承载的 ARP仅在承载建立之前对承载的建立产生影响。承载建立之后QoS特性，应由QCI、GBR、MBR等参数来决定。为了尽可能提高系统的带宽利用率，EPS系统引入了汇聚的概念，并定义了AMBR（Aggregated Maximum Bit Rate）参数。AMBR可以被运营商用来限制签约用户的总速率，它不是针对某一个Bearer，而是针对一组NonGBR的Bearer。当其他EPS承载不传送任何业务时，这些Non-GBR承载中的每一个承载都能够潜在地利用整个AMBR。AMBR参数限制

12、了共享这一AMBR的所有承载能所能提供的总速率。3GPP定义了两种不同的AMBR参数：UE-AMBR和(APN)-AMBR。UEAMBR定义了每个签约用户的AMBR。 APN-AMBR是针对APN的参数，它定义了同一个APN中的所有EPSBearer提供的累计比特速率上限。AMBR对于上行和下行承载可以定义不同的数值。作为UE连接到网络流程的一部分，需给UE分配IP地址并且至少建立一个承载。这就是所谓的默认承载，为保证UE始终以IP方式连接到PDN，它在整个PDN连接过程中都保持建立状态。默认承载的承载级QoS参数值的初始化由MME根据HSS发来的开户信息设定。在与PCRF交互中或根据本地配置

13、PCEF可能改变这些值。另外，所谓的专用承载在连接过程中或连接完成后的任何时候都可以建立。专用承载可以是GBR承载也可以是non-GBR承载(默认承载总是non-GBR承载，因为它一直要保持建立状态)。默认承载和专用承载的区别对于接入网络来说应该是透明的。那么每一个承载都与特定的QoS相关联，如果给一个特定UE建立一个以上的承载，那么每个承载必须有适合的TFT相对应。这些专用承载来自IMS域定的触发或UE的请求连接建立。UE的专用承载可由一个或多个P-GW提供。一个EPS承载是分组数据网网关和UE间满足一定服务质量(QoS)的IP流。一个EPS承载通常具有一定的QoS。一个用户可建立多个EPS

14、承载，从而具有不同的QoS等级或连接到不同的PDN。例如，一个用户可以同时进行话音通信、浏览网页或FTP下载等。语音承载为语音业务提供必要的QoS保证，而“尽力而为”承载可以满足浏览网页或FTP下载的要求。专用RRC消息通过SRB传输，SRB通过PDCP和RLC层映射到逻辑信道既可以是连接建立时的公共控制信道(CCCH)，也可以是RRC_CONNECTED状态下的专用控制信道(DCCH)。系统信息和寻呼消息各自直接映射到逻辑信道，即广播控制信道(BCCH)和寻呼控制信道(PCCH)。 SRB0用于采用CCCH时的RRC消息，SRB1用于采用DCCH时的RRC消息，SRB2用于采用只包含NAS专

15、用信息的DCCH的RRC消息（优先级低）。所有使用DCCH的RRC消息都被PDCP层进行完整性保护和加密(在安全功能激活之后)，并且使用自动请求重传协议(ARQ)在RLC层可靠地发送。使用CCCH的RRC消息没有进行完整性保护，在RLC层也不使用ARQ协议。二、LTE中的CQI，PMI，RI上报机制LTE中支持两种形式的CQI，PMI和RI上报：周期性的和非周期性的上报。周期性的CQI上报通常是通过PUCCH来进行的。如果UE在发送周期性CQI的子帧上，同时被调度有数据需要发送，那么，周期性的CQI上报将通过PUSCH来进行。此时，UE将在PUSCH中采用和PUCCH中同样的CQI/PMI/R

16、I格式，而相应的PUCCH上的CQI上报资源将会闲置不用【1】。eNodeB还可以触发UE进行非周期性的上报。非周期性的上报是通过PUSCH来进行的。这些上报可以在PUSCH上单独地或者和其他数据一起进行发送。在周期性CQI上报和非周期性CQI上报子帧同时存在的子帧，UE将会只上报非周期性的CQI上报而丢弃周期性的上报。CQI上报的粒度有三个等级：宽带，UE选择的子带和上层配置的子带。宽带CQI上报是指UE针对整个系统带宽上报一个CQI。CQI的取值如下图所示：Table 7.2.3-1: 4-bit CQI TableCQI indexmodulationcode rate x 1024ef

17、ficiency0out of range1QPSK780.15232QPSK1200.23443QPSK1930.37704QPSK3080.60165QPSK4490.87706QPSK6021.1758716QAM3781.4766816QAM4901.9141916QAM6162.40631064QAM4662.73051164QAM5673.32231264QAM6663.90231364QAM7724.52341464QAM8735.11521564QAM9485.5547值得注意的是，类似于HSDPA，CQI的选取准则是UE接收到的传输块的误码率不超过10。因此，UE上报的CQI

18、不仅与下行参考信号的SINR有关，还与UE接收机的灵敏度有关【2】。上层配置的子带上报是指针对整个系统带宽，UE上报一个宽带CQI。除此之外，UE还对每个子带上报一个CQI。在上层配置的子带上报中，每个子带的带宽为K个连续的物理资源块，K的取值大小与系统的带宽有关。子带的数目为，覆盖了整个系统的带宽。其中为下行的物理资源块的数目。最后一个子带的资源块数目可能小于K。Table 7.2.1-3: Subband Size (k) vs. System BandwidthSystem BandwidthSubband Size(k)6 - 7NA8 - 10411 - 26427 - 63664

19、- 1108对于每个子带，上报2个Bit的CQI编号，子带的CQI编号与子带CQI相对于宽带CQI的偏移值有关，如下所示：Subband differential CQI offset level = subband CQI index wideband CQI indexTable 7.2.1-2:Mapping subband differential CQI value to offset levelSubband differential CQI valueOffset level0011223-1对于UE选择的子带上报，在周期性上报和非周期性上报中具有不同的形式，下面将会详细叙述。L

20、TE中的CQI上报，还与UE的传输模式有关。LTE中，定义了八种不同的传输模式，对应相应的多天线技术。不同的传输模式下，上报的CQI中包含不同的内容。Table 7.2.3-0: PDSCH transmission scheme assumed for CQI reference resourceTransmission modeTransmission scheme of PDSCH1Single-antenna port, port 02Transmit diversity3Transmit diversity if the associated rank indicator is 1,

21、 otherwise large delay CDD4Closed-loop spatial multiplexing5Multi-user MIMO6Closed-loop spatial multiplexing with a single transmission layer7If the number of PBCH antenna ports is one,Single-antenna port, port 0;otherwiseTransmit diversity8If the UE is configured without PMI/RI reporting: if the nu

22、mber of PBCH antenna ports is one, single-antenna port, port 0; otherwise transmit diversityIf the UE is configured with PMI/RI reporting: closed-loop spatial multiplexing下面对周期性CQI上报和非周期性CQI上报分开进行讨论。首先，对于非周期的上报。UE如果在子帧N中，接收到DCI格式0，或者是RAR反馈，其中CQI Request的位设置为1并且未被预留，那么UE会在相应的上行子帧，反馈相应的CQI。LTE中规定，UE需要

23、支持如下几种不同模式的CQI非周期上报机制。Table 7.2.1-1: CQI and PMI Feedback Types for PUSCH reporting ModesPMI Feedback TypeNo PMISingle PMIMultiple PMIPUSCH CQIFeedback TypeWidebandMode 1-2(wideband CQI)UE SelectedMode 2-0Mode 2-2(subband CQI)Higher Layer-configuredMode 3-0Mode 3-1(subband CQI)在不同的传输模式下，UE支持的上报模式如下所

24、示：Transmission mode 1: Modes 2-0, 3-0Transmission mode 2: Modes 2-0, 3-0Transmission mode 3: Modes 2-0, 3-0Transmission mode 4: Modes 1-2, 2-2, 3-1Transmission mode 5: Mode 3-1Transmission mode 6: Modes 1-2, 2-2, 3-1Transmission mode 7: Modes 2-0, 3-0Transmission mode 8: Modes 1-2, 2-2, 3-1 if the U

25、E is configured with PMI/RI reporting; modes 2-0, 3-0 if the UE is configured without PMI/RI reportingRRC信令中的参数cqi-ReportModeAperiodic定义了配置给UE所使用的上报模式。在UE选择的子带上报的模式中，UE在大小为K的子带中，选择M个适合（应该是最好）的子带，计算其CQI的平均值，将其上报给eNodeB。其中K和M的大小与系统的带宽有关，如下表所示：Table 7.2.1-5: Subband Size (k) and Number of Subbands (M)

26、in S vs. Downlink System BandwidthSystem BandwidthSubband Sizek(RBs)M6 7NANA8 102111 262327 633564 11046UE需要上报一个宽带的CQI，而将M个子带的CQI以相对于宽带CQI偏移值的形式由2个Bit来表示。CQI值与偏移值的对应关系如下表所示：Table 7.2.1-4:Mapping differential CQI value to offset levelDifferential CQI valueOffset level01122334由于UE选择的M个子带的CQI要高于整个系统带宽的

27、CQI值，因此上表中的偏移值（一般）不存在负数。除此之外，UE还需要通知eNodeB其所选择的M个子带在系统带宽中所处的位置【1】。除了非周期性的上报，eNodeB还可以通过RRC信令中的参数cqi-FormatIndicatorPeriodic，配置UE进行周期性的上报（包括CQI的上报模式，所使用的PUCCH资源以及上报周期等）。周期性的上报中，支持的上报模式如下表所示：Table 7.2.2-1: CQI and PMI Feedback Types for PUCCH reporting ModesPMI Feedback TypeNo PMISingle PMIPUCCH CQIFe

28、edback TypeWidebandMode 1-0Mode 1-1(wideband CQI)UE SelectedMode 2-0Mode 2-1(subband CQI)在不同的传输模式下，所能够支持的CQI上报模式如下：【1】Transmission mode 1: Modes 1-0, 2-0Transmission mode 2: Modes 1-0, 2-0Transmission mode 3: Modes 1-0, 2-0Transmission mode 4: Modes 1-1, 2-1Transmission mode 5: Modes 1-1, 2-1Transmi

29、ssion mode 6: Modes 1-1, 2-1Transmission mode 7: Modes 1-0, 2-0Transmission mode 8: Modes 1-1, 2-1 if the UE is configured with PMI/RI reporting; modes 1-0, 2-0 if the UE is configured without PMI/RI reporting在周期性上报的情况下，不支持上层配置的子带CQI上报。对于UE选择的子带上报，与非周期性上报的情况也有所不同。在周期性的上报中，全部N个子带被分成J个子带组，其中子带的大小K（单位是

30、RB）和子带组的数目J与系统的带宽有关，如下表所示。Table 7.2.2-2: Subband Size (k) and Bandwidth Parts(J)vs. Downlink System BandwidthSystem BandwidthSubband Sizek(RBs)Bandwidth Parts (J)6 7NANA8 104111 264227 636364 11084对于每个大小为的子带组，UE选择其中的一个子带进行CQI上报，同时UE将上报相应子带在子带组中的位置标号，大小为个比特。CQI/PMI周期性上报的周期（单位是子帧）以及偏移（单位是子帧）取决于RRC中的信令参数cqi-pmi-ConfigIndex，RI周期性上报的周期和偏移取决于RRC中的信令参数ri-ConfigIndex。在只有宽带CQI/PMI上报