随着移动通信在人们生活中的普及,人们对无线通信的依赖越来越强,已不再仅仅满足于基本的语音通信,对高速率数据业务的要求越来越高。人们对高速率多媒体通信的需求要求移动通信技术的发展应该满足:设备的微型化、低功耗、高带宽、快速接入和多媒体化。
3GPP于2004年底启动的长期演进(LTE,Long Term Evolution)项目的目标就是满足上述要求。目前,LTE技术已经得到了业界的广泛认可,核心技术的标准工作已完成,商业进程已启动,预期最早可在2008年或2009年推出商用产品,有规模的商业应用在2010年前后,进展情况如图1所示。
一、LTE技术简介
LTE系统以正交频分复用(OFDM,Orthogonal Frequency Division Multiplexing)和多天线MIMO(Multiple Input Multiple Output)技术为基础,引入了若干新技术,使得LTE能够提供数倍于3G系统的峰值速率。同时,LTE的网络结构演进趋于扁平化、IP化,使得数据传输速率更快、时延更短、频带更宽、运营成本更少。因此,3GPP LTE的工作主要体现在物理层、空中接口协议和网络架构上。
1. LTE的技术特征
3GPP LTE 具有如下技术特征:
(1)明显增加峰值数据速率。在20MHz带宽上,下行传输速率172.8Mbps(2x2 MIMO)和326.4Mbps(4x4 MIMO);上行传输速率57.6 Mbps(16QAM)和86.4 Mbps(64QAM)。
(2)明显提高频谱效率。下行链路3~5倍于UTRA (Rel.6 );上行链路2.2~3.3倍于UTRA (Rel.6 )。
(3)在保持目前基站位置不变的情况下增加小区边界比特速率,下行链路是UTRA (Rel.6 )的2.3~4.8倍,上行链路是UTRA (Rel.6 )的2~5.5倍。
(4)系统部署灵活,支持多种系统带宽等级:1.4、3、5、10、15、20MHz。
(5)降低无线网络时延:控制面低于100ms,用户面低于10ms。
(6)LTE的信道数量比WCDMA系统有所减少,最大的变化是取消了专用信道,在上行和下行都采用共享信道(SCH)。
(7)以分组域业务为主要目标,系统在整体架构上基于分组交换。
(8)QoS保证,通过系统设计和严格的QoS机制,保证实时业务(如VoIP)的服务质量。
(9)支持与已有的3G系统和非3GPP规范系统互通。
(10)支持进一步增强的MBMS,频谱效率达到3bps/Hz。
(11)以尽可能相似的技术同时支持成对(Paired)和非成对(Unpaired)频段。
2. LTE的网络结构
3GPP LTE采用了图2所示的架构,主要由演进型Node B(eNB)和接入网关(AGW)两部分构成。AGW是一个边界节点,若将其视为核心网的一部分,则接入网主要由eNB一层构成。与传统的3GPP接入网相比,LTE减少了RNC节点。这种由eNB构成的单层结构,有利于简化网络和减小延迟,实现低时延、低复杂度和低成本的要求。
其中,eNB除具有原来eNB的功能外,还承担了以前RNC的大部分功能,如图3所示,黄框代表逻辑节点,白框代表控制面的功能实体,蓝框代表无线协议层。AGW可包含3个功能实体:MME(Mobility Management Entity,移动管理实体)、S-GW(Serving Gateway,服务网关)和P-GW(PDN Gateway,分组数据网网关)。这3个功能实体根据具体应用场景进行分合部署。MME可与一个S-GW联合部署,一个MME可管理多个eNB。P-GW与S-GW分开部署时,一个P-GW可与多个S-GW连接,一个S-GW可连接多个eNB。当P-GW与S-GW分开部署通过PMIP(Proxy MIP)绑定时,可实现基于网络的移动性管理,使UE的移动性切换主要限制于L2和本地,提高移动性管理效率。某一时刻,UE只与1个S-GW连接。
二、演进途径
因LTE技术对基于CDMA技术的3G系统,包括WCDMA和CDMA2000都是革命性的改进,对2G更是如此。从2G/3G向LTE的演进,大家的途径基本是一致的,就是实现系统的互通和无缝切换,同时低成本地实现现有网络的平滑过渡。
对此,3GPP TS 23.402和3GPP2 X.P0057采纳了相同的CDMA2000 HRPD与LTE之间互通的系统架构,如图4所示。
在这些架构当中,为了实现CDMA2000 HRPD与LTE的互通,引入了几个新的接口,包括S101、S103和S2a。为此,对应于LTE的系统架构,PDSN分裂为HRPD SGW(HSGW)和PDN GW,AN/PCF增强为eAN/PCF,以支持引入的3个新接口。此时,称HRPD为evolved HRPD(eHRPD)。其中,新的接口定义如下:
S103——EPC S-GW和HSGW之间的承载接口,用于前转下行链路数据,使从LTE移动到HRPD时的包损失最小。
S101——MME和eAN/PCF之间的信令接口,该接口允许终端在LTE系统上tunnel HRPD空口信令,在实际切换发生之前与目标系统进行预登记和交互切换信令,实现两个系统之间的无缝移动,即快速切换。
S2a——PDN GW和HSGW之间的接口,为用户平面提供相关的控制和移动性支持。
增强/分离出的网元定义为:
HSGW——提供UE与3GPP EPS架构和协议的互通,包括支持LTE和HRPD之间的无缝的移动性、策略控制 (PCC)和漫游。
eAN/PCF——支持通过S101接口tunnel HRPD空口信令,在HRPD系统还没有建立实际的空口连接的情况下,在HRPD系统进行预登记和会话配置,以及交互切换信令。3GPP2目前确定的增强AN/PCF的方案,是在空口协议的连接层中增加一个Signaling Adaptation Protocol(SAP)。当UE与CDMA2000 HRPD连接时,SAP透传HRPD空口信令,与未增强AN/PCF一样。当UE与LTE连接时,SAP封装HRPD空口信令,通过LTE和S101接口隧道传输至HRPD。增加SAP的方案,对原CDMA2000 HRDP空口协议修改不大,可通过软件升级实现,且对现有在用终端和系统没有影响。
三、基于SDR平台的CDMA2000和LTE的多模实现
在2G/3G系统和网络已经商用多年的情况下,现有2G/3G网络向LTE的演进不可能一步到位,2G/3G和LTE共存的局面将会延续相当长一段时间。因此,低成本地实现2G/3G网络向LTE的平滑演进显得相当关键,其中,低成本的基站多模实现是目前的重中之重。对此,中兴通讯基于现有的基站统一SDR平台,通过共享射频单元和基带板,通过软件配置,可实现多模的CDMA2000/LTE基站,以及支持今后CDMA2000向LTE基站的平滑演进。
射频单元支持能力:
- CDMA载频数可达12;
- LTE带宽10M和20M;
- MIMO能力:1×2、2×4、2×2。
基带处理单元支持能力:
四、总结
LTE是一种革命性的技术,CDMA2000通过适当的增强,可平滑地向LTE演进,实现两个系统之间的互通和无缝切换。同时,在2G/3G与LTE长期共存期间,通过中兴通讯目前在用的基站统一SDR平台,可低成本地实现CDMA2000/LTE多模基站,并保证今后向LTE的演进。
[
本帖最后由 smartcat 于 2010-3-5 11:32 编辑 ]