任务二 认识LTE网路的接口协议
1 无线接口协议
无线接口是指UE和接入网之间的接口，简称Uu接口，通常我们也称为空中接口。无线接口协议主要是用来建立、重配置和释放各种无线承载业务的。LTE技术中，无线接口是终端和eNB之间的接口。无线接口是一个完全开放的接口，只要遵守接口的规范，不同制造商生产的设备就能够互相通信。
无线接口协议栈主要分三层两面，三层主要包括了物理层、数据链路层和网络层，两面是指控制平面和用户平面。
数据链路层主要被分为3个子层，包括媒体接入控制（MAC）、无线链路控制（RLC）、和分组数据汇聚协议（PDCP）3个子层。
数据链路层同事位于控制平面和用户平面：在控制平面负责无线承载信令的传输、加密和完整性保护；在用户平面主要负责用户业务数据的传输和加密。网络层是指无线资源控制（RRC）层，位于接入网的控制平面，负责完成接入网和终端之间交互的所有信令处理。
图5-2-1控制平面无线接口协议栈
无线接口控制平面协议栈如图5-2-1，主要负责对无线接口的管理和控制，包括RRC协议、MAC/RLC/PDCP协议和管理层的协议。将非接入层（NAS）协议显示在这里，只是为了说明它是UE-EPC通信的一部分。
NAS控制协议实体位于终端UE和移动管理实体MME内，主要负责提供对非接入层部分的控制和管理，主要功能包括演进数据包传输系统（EPS）承载管理，鉴权，EPS
连接管理模式的空闲状态下的移动性管理，负责产生ECM-IDLE状态UE的寻呼消息，安全控制等功能。
RRC协议实体位于UE和ENB网络实体内，主要负责对接入层的控制和管理，主要功能包括广播、寻呼、RRC连接管理、无线承载控制、移动性管理以及UE测量报告和测量上报控制功能。
数据链路层的PDCP子层主要负责控制平面RRC协议数据的加解密和完整性保护功能。
数据链路层和物理层提供对RRC协议消息的数据传输功能。NAS消息可以串接在RRC消息内，也可以单独在RRC消息中携带。在切换等情况下NAS消息的丢失和重复有可能会发生，AS将提供对NAS信令在小区内的有序传输功能。
图5-2-2用户平面无线接口协议栈
用户平面无线接口协议栈如图5-2-2所示，主要为数据链路层协议（MAC、RLC、PDCP）和物理层协议。物理层为数据链路层提供数据传输功能。物理层通过传输信道为MAC子层提供相应的服务。MAC子层通过逻辑信道向RLC子层提供相应的服务。
LTE/SAE总体的协议结构如图5-2-3所示。
图5-2-3 LTE/SAE总体的协议结构。
2 S1接口与X2接口协议
与2G/3G系统相比，S1接口和X2接口是两个新增的接口。S1接口是eNB和MME之间的接口，包括控制面和用户面。X2接口是eNB间相互通信的接口，也包括控制面和用户面两部分。
S1接口
S1接口控制平面位于eNodeB和MME之间，传输网络层是利用IP传输，这点类似于用户平面；为了可靠的传输信令消息，在IP层之上添加了SCTP；应用层的信令协议为S1-AP，S1接口控制平面协议栈如图5-2-4所示。
用户平面接口位于eNodeB和S-GW之间，S1接口用户平面（S1-UP）的协议栈结构如图5-2-5所示。S1-UP的传输网络层基于IP传输，UDP/IP之上的GTP-U用来传输S-GW与eNodeB之间的用户平面PDU。
图 5-2-4 S1接口控制平面协议栈结构 图 5-2-5 S1接口用户平面协议栈结构 S1接口控制平面有如下功能：
（1）演进的业务承载业务管理功能（包括建立、修改和释放）； （2）系统连接状态下UE的移动性管理功能；
（3）S1接口管理功能（包括复位、错误指示以及过载指示等）； （4）S1接口的寻呼；
（5）S1 接口UE上下文释放功能； （6）NAS信令传输功能； （7）NAS节点选择功能； （8）网络共享功能；
（9）漫游与区域限制支持功能；
（10）初始上下文建立过程。
S1接口用户平面无线网络层协议具有如下功能：
（1）在S1接口目标节点中指示数据分组所属的SAE接入承载； （2）移动性过程中尽量减少数据的丢失； （3）错误处理机制； （4）MBMS支持功能； （5）分组丢失检测机制。 X2接口
X2接口是eNodeB之间的接口，为开放接口，支持两个eNode B之间的信令交互和PDU前转。eNodeB之间通过X2接口互相连接，形成了网状网络。X2接口支持数据和信令的直接传输，主要用于支持激活模式的手机移动，转发分组数据，也可以用于多小区的无线资源管理功能。X2接口分为控制面接口（X2-C）和用户面接口（X2-U），其协议栈结构如图5-2-6和图5-2-7。
图 5-2-6 X2-C(控制平面)协议栈结构 图 5-2-7 X2-U(用户平面)协议栈结构 X2接口主要有以下功能：
（1）对ECM-Connected状态下的UE提供LTE接入系统内的移动性支持（ 从源eNode B传送UE上下文至目标eNode B、 控制源eNode B和目标eNode B之间用户平面的传输承载、 切换取消、源eNode B中的UE上下文释放等）； （2）负载管理； （3）小区间干扰协调；
（4）X2接口管理和错误处理功能； （5）eNode B之间应用层数据交换； （6）跟踪功能。
任务三 认识LTE网路的关键技术
与3G相比较， LTE在物理层、空口高层协议和网络架构等方面做出了重要技术革新，无线座机，企业商话，无线固话，在系统容量、部署灵活性、传输时延、业务质量和网络成本等方面具备较大优势。主要体现在OFDM、MIMO、下行功率控制技术、小区干扰协调技术、分组交换调度、SON自组织网络等关键技术上。
1 OFDM
（1）OFDM基本原理
OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)，即正交频分复用技术，实际上OFDM是MCM(Multi Carrier Modulation)，多载波调制的一种。
OFDM技术由MCM（Multi-Carrier Modulation，多载波调制）发展而来。OFDM技术是多载波传输方案的实现方式之一，它的调制和解调是分别基于IFFT和FFT来实现的，是实现复杂度最低、应用最广的一种多载波传输方案。
OFDM主要思想是：将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输。正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开，这样可以减少子信道之间的相互干扰(ISI) 。每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每个子信道上可以看成平坦性衰落，从而可以消除码间串扰，而且由于每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的一小部分，信道均衡变得相对容易。FDMA与OFDM对比如图5-3-1。
图5-3-1 FDMA与OFDM的频谱利用率比较
与其他调制方式相比，OFDM具有频谱效率高，接收处理简单，带宽扩展灵活，易于与多天线技术结合，易于与链路自适应技术结合，易于MBMS业务的传输等优点。
OFDM的发射接收原理如图5-3-2。发射端对发送信号进行信道编码并交织，经过串并变换输出的并行数据就是要调制到子载波的数字符号，这一些数据可以堪称是位于频域上的一组数据，经过傅立叶反变换后，输出的数据是离散时间点上的数据，这