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LTE网络架构

LTE（Long-Term Evolution）是4G标准，最重要特点：全网IP化（取消电路交换）。

网络架构图

                       S1-MME接口
UE（手机）             ┌──────────── MME（移动性管理实体）
  │                   │              控制面：鉴权、移动性管理、寻呼
  │ 空口无线链路       │
  ▼                   │
eNB（基站）─X2接口─eNB
  │                   │
  │ S1-U接口          │S11接口
  ▼                   ▼
 S-GW（服务网关）──── S-GW ─── P-GW（PDN网关）──→ 互联网
  （用户面数据转发）          （分配UE IP地址，
                              连接互联网）

三大核心组件： - eNB（演进基站）：无线接入，eNB间可通过X2接口直接通信（LTE扁平化的关键） - MME（移动性管理实体）：控制面，负责UE鉴权、位置管理、寻呼 - S-GW/P-GW（网关）：数据面，负责IP分组转发

GTP隧道机制

LTE使用GTP（GPRS隧道协议）在核心网传输UE的IP分组：

UE发送IP分组（目的=百度服务器BD，源=UE的IP）：

  UE → [PDCP封装] → eNB
  eNB → [GTP封装, TEID1, 源=eNB, 目的=S-GW] → S-GW
  S-GW → [GTP封装, TEID2, 源=S-GW, 目的=P-GW] → P-GW
  P-GW → [解封装] → 互联网（目的=BD）

TEID（隧道端点标识符）：唯一标识每条GTP隧道，用于区分不同UE的流量。

UE空闲态节能

当UE一段时间无数据业务时： - 释放：空口链路（UE-eNB）和 eNB-S-GW 间GTP隧道 - 保持：S-GW-P-GW 隧道和 UE的IP地址

当有数据到达时（由百度服务器发来）： 1. P-GW缓存分组，通知S-GW 2. S-GW通知MME 3. MME在跟踪区列表TAL内寻呼UE 4. UE响应 → 重建空口链路和eNB-S-GW隧道 5. 继续传输

跟踪区与TAL

  • TA（跟踪区）：由若干小区组成，位置管理基本单位
  • TAL（跟踪区列表）：1-16个TA，UE在TAL内漫游无需向MME报告
  • MME寻呼时只在UE所在TAL内广播，减少信令负荷

切换过程

  1. UE测量并上报邻近小区信号强度
  2. eNB决定切换目标小区
  3. 新小区建立空口链路，释放旧空口链路
  4. eNB-S-GW的GTP隧道从旧eNB切换到新eNB
  5. S-GW-P-GW隧道通常不重建（覆盖范围大）
  6. 切换过程中通信不中断

LTE协议栈（用户面）

应用数据
  ↓
PDCP（分组数据汇聚协议）：IP首部压缩
  ↓
RLC（无线链路控制）：ARQ重传，三种可靠性模式
  ↓
MAC（媒体接入控制）：HARQ、调度
  ↓
PHY（物理层）：AMC（自适应调制编码），OFDMA

参见

  • [[09-无线网络]] — LTE完整介绍
  • [[09-无线网络|移动IP]] — 与LTE的移动性管理对比
  • [[04-网络层]] — GTP隧道对上层透明