LTE-SAE體系結構及性能剖析

IP networks：IP網絡

Other access:其它接入技術

LTE接入技術

在仔細研究了各種不同的接入技術之后，3GPP選擇了OFDM（正交頻分復用）技術作為下行方向的接入技術，并選擇了SC-FDMA（單載波頻分多址）技術作為上行方向的接入技術。這兩項技術不僅能夠實現頻譜靈活性，同時也能滿足有關吞吐量和頻譜效率的苛刻指標。

本質而言，LTE物理層只為其上的網絡層提供共享信道，使用的是一個1毫秒的傳輸時間間隔（TTI）。與HSPA中所采用的方法類似，LTE必須采用速率自適應和具有軟合并功能的混合自動重傳請求（HARQ）迅速適應各種信道變化，而采用OFDM和SC-FDMA技術可以探測到頻率和時間域內的變化。LTE物理層中的子載波間距為15kHz。

無線接口協議的體系結構基于HSPA的體系結構。協議的名稱相同，而且功能也相似。不同之處在于LTE和HSPA所采用的多址技術不同，還有就是LTE是一個全分組系統（也就是說，沒有必要支持傳統的電路交換域）。圖2顯示了無線接口協議的體系結構。請注意：除了非接入層（NAS）協議之外，所有無線接口協議都終接于網絡側的eNodeB。

PDCP（分組數據融合協議）負責處理無線接口的報頭壓縮和安全功能。RLC（無線鏈路控制）協議主要負責確保數據的無損耗傳輸。MAC（媒體接入控制）協議負責處理上下行調度和HARQ信令。

與此類似，RRC（無線資源控制）協議負責處理無線承載的建立、激活模式的移動性管理以及系統信息的廣播，而NAS協議負責處理空閑模式的移動性管理和業務建立。

圖2 無線接口協議的體系結構 – 控制平面和用戶平面

User plane:用戶平面

Control：控制平面

LTE-SAE network：LTE-SAE網絡

LTE性能評估

在對LTE的接入性能進行全面評估后，3GPP得出的結論是：LTE接入技術不僅能夠滿足所規定的要求，而且能實現所期望的頻譜靈活性。目前已經進行了很多系統級和鏈路級的性能模擬試驗。下面列出了模擬試驗所達到的頻譜效率和用戶吞吐量。

頻譜效率為：當站間距離（ISD）為500米時，下行方向1.7-2.7bps/Hz/小區，上行方向0.7bps/Hz/小區。

小區邊緣用戶吞吐量為：當使用10個用戶進行模擬而且每個小區的緩存都滿載時，下行方向0.18-0.28bps/Hz/小區，上行方向0.022-0.05bps/Hz/小區。

我們從圖3所示的峰值速率可以看出，LTE滿足并超過了下行100Mbps和上行50Mbps的目標。實際上，如果分配20MHz的頻譜，LTE的下行速率可超過325Mbps，上行速率可超過80Mbps。

往返時間（RTT）約為7毫秒，單向時延為3.5毫秒，HARQ RTT為5毫秒。

圖3 不同頻譜分配情況下的LTE峰值比特率

Peak data rate:峰值數據速率

Uplink：上行

Downlink：下行

Bandwidth：帶寬

操作與維護

對LTE-SAE的一個重要要求是能夠降低運營支出。自我管理在實現這一目標方面扮演了一個關鍵角色。例如，自我配置功能有助于方便快速地安裝、集成和部署基站（包括無線接入網的初期建設），減少準備工作量以及與運營商的交流工作量，從而降低成本，提升LTE-SAE網絡的初期部署速度。同樣，自我優化功能可減少調整和維護LTE-SAE網絡的工作量，這些功能包括：自動優化相鄰小區和自動調整用于控制切換以及其它無線資源管理算法的參數。

終端與設備

LTE從一開始就被設計用于支持小型、高性能、高能效的最終用戶設備。除了手機和筆記本電腦之外，LTE還將支持多種設備：

對上下行速率有著極高要求的設備，如電視機和攝像機

對時延有著極高要求的設備，如網絡游戲機。

LTE-SAE的產品實現

目前全球主流廠家正在正在加緊開發LTE-SAE產品。

無線接入產品

領先的廠家通常把LTE和HSPA產品將基于相同的軟硬件體系結構，首批產品將支持多個頻段以及FDD和TDD。

通過使用插件，運營商可以將LTE添加到現有的基站中，使它們支持雙模式和雙頻段。在這個場景中，運營支撐系統（OSS）將支持網絡遷移和無縫管理。易用特性包括：即插即用型基站、自動調試、關鍵性能指標（KPI）的自動報告功能。

此外還將開發獨立、高性能的宏基站和微型基站產品。“主用單元-遠程單元”的理念將有助于在空間有限和很難獲得合適空間的站點部署新設備。
例如，在今年的巴塞羅那“2008全球移動大會”上，愛立信公布了其下一代無線基站RBS 6000系列產品。該節能型的站點解決方案提供了市場上最小的宏基站，而且同時支持GSM/EDGE、WCDMA/HSPA和LTE等多種技術。該產品實現了開發一個真正多標準的解決方案的長遠目標，而且為客戶提供一個無縫、集成和環保的解決方案。

核心網產品

先進的所有適用核心網產品未來都應該支持SAE功能。基于演進后的核心網產品的網關功能將支持LTE業務，為GSM和WCDMA/HSPA系統提供GGSN功能，并提供對移動IP的支持。MME功能即可以用作一個獨立的LTE移動服務器節點，也可以與GSM和WCDMA/HSPA系統的SGSN功能結合使用。此外， HSS和策略控制器（Policy Controller）也將支持SAE功能。結果就是一個支持所有接入技術的通用核心網。

移動平臺、寬帶模塊和固定無線終端產品

LTE移動平臺再次采用了被實踐證明非常成功的WCDMA移動平臺的體系結構，因此可確保穩定性、縮短產品的上市時間、并降低成本。例如，終端設備廠商將會看到，EMP的LTE移動平臺使用了與WCDMA移動平臺相同的軟件界面。

對首款商用芯片組針對數據業務進行了優化，設計用于緊湊型的移動電子設備，如手機、筆記本電腦的寬帶模塊、電視機、攝像機和固定無線終端設備等。

LTE芯片組的關鍵特性包括：上下行速率分別為100Mbps和50Mbps、多種帶寬、支持4個頻段。

將LTE、GSM和WCDMA/HSPA集成到LTE移動平臺上將可確保LTE受益于WCDMA的規模經濟。因此，LTE從誕生之日起就能實現全國覆蓋和全球漫游。