4G蜂窝移动通信系统
第四代(4G)蜂窝移动通信系统
2008年,名称确定为国际移动通信高级系统(IMT-)(-)。
IMT一个最重要的特点就是取消了电路交换,无论传输数据还是语音,都采用分组交换技术,或者称之为全IP网络。
IMT——目标峰值数据速率:固定和低速移动通信为1 Gbit/s,高速移动通信(如火车和公共汽车)为100 Mbit/s。
长期演进 LTE
在当时的技术条件下,这很难实现。
LTE 标准:
3GPP R8版本。
·显示为“4G”,但并非真正的4G,是俗称的3.9G或者3.95G。
当信道带宽为20MHz时,下行速率可达/s,上行速率可达/s。
LTE 架构
它由三部分组成:用户设备(UE)、演进的UTRAN(-UTRAN)和演进的分组核心(EPC)。
·LTE网络不再保留电路交换,采用全IP网络是LTE网络结构的重大变化。
提高 LTE 数据速率的一些方法
无线接入网的下行通道(eNB→UE)和上行通道(UE→eNB)采用不同的复用方式。
下行信道采用正交频分多址(OFDMA)。
-OFDM技术采用多个子载波并行传输的方式,利用子载波间的正交性,使得各子信道的频谱可以互相重叠,但在解调时却不发生子载波间的干扰,大大提高了频谱利用率。
-OFDM降低每个子信道的数据速率,有效降低多径效应带来的符号间干扰,降低误码率。采用高阶调制64QAM,1个码元携带6比特信息。
·采用多天线多输入多输出MIMO技术。
·E-UTRAN:取消无线网络控制器RNC,基站称为演进节点B(eNB)。eNB同时具备3G中基站NB和无线网络控制器RNC的功能,是LTE中最复杂的设备。
·核心网EPC:全IP网络,分为用户层、控制层。
eNB:主要由三个部件组成。(1)天线。(2)无线模块:对空中接口发送或接收的信号进行调制或解调。(3)数字模块:作为空中接口与核心网之间的接口,处理所有经过此模块的信号。
·控制面:基站eNB连接MME和HSS,处理UE的注册、切换、呼叫、寻呼等信令消息。
数据平面:基站eNB在用户设备UE和核心网之间传输IP数据报。
分组数据网络网关P-GW(Data):是核心网到的网关路由器或者边界路由器,是与3GPP或者非3GPP外部数据网络的接口,也是核心网通向外界的锚点,负责给所有用户设备UE分配IP地址,保证QoS的实施。UE数据报由eNB在用户层面封装在GPRS隧道协议(GTP-U隧道)中,从eNB经S-GW到达P-GW。
· 服务网关S-GW():是无线接入网与核心网之间的网关路由器,负责用户层数据包的转发和路由,起到路由器的作用,还负责从eNB到S-GW、从S-GW到P-GW的隧道管理。S-GW是数据平面移动性的锚点,S-GW和P-GW可以实现在同一个物理节点上,也可以实现在不同的物理节点上。
归属用户服务器(HSS):是网络运营商保存的存储基本用户数据的中央数据库。
移动性管理实体(MME):是信令实体,负责基站与核心网、用户与核心网之间的所有信令交互。大型核心网需要多个MME来处理大量的信令交互。MME必须从HSS获取用户信息。
LTE 必须向后兼容 3G 和 2G
·4G/3G/2G:如果LTE手机所在地尚未被4G网络覆盖,手机仍可使用原有的3G/2G网络功能。
· 初期采用电路交换,后回落至CSFB(),即回落到3G/2G电路交换网络来处理电话通信业务。
2012年,基于IP的VoLTE(Voice over LTE)推出。
– 能够提供高质量的电话通讯;
-但它依赖于连接到P-GW的IP多媒体子系统IMS(IP)。
-IMS不属于LTE,而是属于IP业务的范畴,是LTE之外的另一种分组交换网络体系。
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