BASIC CONCEPTS ABOUT 4G

http://en.wikipedia.org/ 原版的维基，远比我认识的强大

http://www.3gpp.org/

http://www.ietf.org/

http://www.wireshark.org/

一句话，4G是移动宽带化和宽带移动化的汇集点。

控制面：　ip/ sctp / s1ap / nas emm/ esm

用户面：ip/ udp /gtp

sctp: rfc2960

s1ap:3ggp 36.413

nas 24.008

gtp-u: 29.060

ue - eNb - epc - internet

2g gsm bts msc Jgsn

3g umts  nodeB coreNetwork

4g lte  eNodeB epc

MCC ->MNC

NAS   no access stratum

gtp  gprs tunneling protocol

ue   user equipment

plmn  public land mobile network

sctp  stream control trans. protocol.

MME Mobility Management Entity

lte = E-UTRAN+EPC

E-UTRAN（4G）=UTRAN(3G)

EPC(4G)=CN(3G).

在 E-UTRAN 中，eNodeB 之间底层采用IP 传输，在逻辑上通过X2 接口互相连接，即形成Mesh 型网络。这样的网络结构设计主要用于支持UE 在整个网络内的移动性，保证用户的无缝切换。而每个eNodeB 通过S1 接口和移动性管理实体/接入网关（Mobility Management Entity (MME)/Serving Gateway(S-GW)）连接，一个eNodeB 可以和多个MME/S-GW 互连，反之亦然。

EPC 核心网主要由移动性管理设备（MME）、服务网关（S-GW）、分组数据网关（P-GW）、存储用户签约信息的HSS、策略控制单元（PCRF）等组成， 其中S-GW 和P-GW可以合设，也可以分设。EPC 核心网架构秉承了控制与承载分离的理念，将分组域中SGSN 的移动性管理、信令控制功能和媒体转发功能分离出来，分别由两个网元来完成，其中，MME 负责移动性管理、信令处理等功能，S-GW 负责媒体流处理及转发等功能，P-GW 则仍承担GGSN 的职能。LTE 无线系统中取消了RNC 网元，将其功能分别移至基站eNodeB 和核心网网元，eNodeB 将直接通过S1 接口与MME、S-GW 互通，简化了无线系统的结构。

3G技术带给人们的高速网络体验是史无前例的。然而网速是没有最快，只有更快的。随后4G(LTE)技术顺势而生。GPP长期演进(LTE)项目是近两年来3GPP启动的最大的新技术研发项目，这种以OFDM/FDMA为核心的技术可以被看作“准4G”技术。3GPP LTE项目的主要性能目标包括：在20MHz频谱带宽能够提供下行100Mbps、上行50Mbps的峰值速率；改善小区边缘用户的性能；提高小区容量；降低系统延迟，用户平面内部单向传输时延低于5ms，控制平面从睡眠状态到激活状态迁移时间低于50ms，从驻留状态到激活状态的迁移时间小于100ms；支持100Km半径的小区覆盖；能够为350Km/h高速移动用户提供>100kbps的接入服务；支持成对或非成对频谱，并可灵活配置1.25 MHz到20MHz多种带宽。

这里简单介绍一下LTE的网络架构，以及各个网元的功能。

LTE体系结构将3GPP Release 6 中的RNC、Node B融合为一体，即图1中所示的eNB。eNB提供E-UTRAN RLC/MAC/PDCP/物理层协议的功能和控制面RRC协议的功能，整个体系趋于扁平化。这种系统结构和体系的改变使LTE与现有UTRAN结构相比，接口减少，降低了成本，对设备进行维护管理更方便，从性能上来说，有利于减少数据传输延迟。

LTE采用的关键技术主要包括：LTE的物理层多址方式下行采用OFDM，上行采用SC-FDMA；链路调制技术支持QPSK、16QAM和64QAM三种调制方式；支持FDD和TDD两种双工方式；支持MIMO，最基本要求2×2，最高可以支持4×4；支持链路自适应功能，下行采用AMC，上行除了AMC还包括传输带宽的自适应调整和发射功率的自适应调整；支持HARQ和ARQ功能；支持小区干扰抑制以提高小区边缘的数据率和系统容量。

LTE的网络架构可以分为E-UTRAN和EPC两大部分。相比于3G技术:E-UTRAN（4G）=UTRAN(3G) EPC(4G)=CN(3G).

1.E-UTRAN（Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network）

E-UTRAN 在系统性能和能力方面的研究目标主要有以下几点：

更高的空中接口峰值速率以及频谱效率。下行100 Mbit/s，频谱效率5 bit（s·Hz）；上行50 Mbit/s，频谱效率25 bit（s·Hz），系统的最大带宽为20 MHz，还支持其它各种系统带宽：1.25MHz、1.6MHz、2.5MHz、5MHz、10MHz 和15MHz 等系统带宽，以及“成对”与“非成对”频段的部署，以保证将来在系统部署上的灵活性；

在 E-UTRAN 中，eNodeB 之间底层采用IP 传输，在逻辑上通过X2 接口互相连接，即形成Mesh 型网络。这样的网络结构设计主要用于支持UE 在整个网络内的移动性，保证用户的无缝切换。而每个eNodeB 通过S1 接口和移动性管理实体/接入网关（Mobility Management Entity (MME)/Serving Gateway(S-GW)）连接，一个eNodeB 可以和多个MME/S-GW 互连，反之亦然。

在 E-UTRAN 网络中，由于没有了RNC，整个E-UTRAN 的空中接口协议结构和原来的UTRAN 相比有了较大的不同，特别是不同功能实体的位置出现了很多变化。原来由RNC承担的功能被分散到了eNodeB 和MME/S-GW 上。

2.EPC（Evolved Packet Core）

EPC 核心网主要由移动性管理设备（MME）、服务网关（S-GW）、分组数据网关（P-GW）、存储用户签约信息的HSS、策略控制单元（PCRF）等组成， 其中S-GW 和P-GW可以合设，也可以分设。EPC 核心网架构秉承了控制与承载分离的理念，将分组域中SGSN 的移动性管理、信令控制功能和媒体转发功能分离出来，分别由两个网元来完成，其中，MME 负责移动性管理、信令处理等功能，S-GW 负责媒体流处理及转发等功能，P-GW 则仍承担GGSN 的职能。LTE 无线系统中取消了RNC 网元，将其功能分别移至基站eNodeB 和核心网网元，eNodeB 将直接通过S1 接口与MME、S-GW 互通，简化了无线系统的结构。