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相關(guān)專題：
1、概述
一個(gè)富有生命力的移動(dòng)通信系統(tǒng)，需要具備這樣的能力，就是能夠隨著需求的增長(zhǎng)而不斷的增強(qiáng)，為用戶提供更高的數(shù)據(jù)速率、為網(wǎng)絡(luò)提供更好的覆蓋、更大的容量。出于這樣的考慮和技術(shù)的驅(qū)動(dòng)，以WCDMA/TD-SCDMA為基礎(chǔ)的UMTS第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)從它誕生的那一刻起，關(guān)于UTRA（UMTS地面無(wú)線接入技術(shù)）和UTRAN（UMTS地面無(wú)線接入網(wǎng)）的完善和增強(qiáng)，就在3GPP內(nèi)部不斷的進(jìn)行。3GPP Rel.5中的HSDPA（高速下行分組數(shù)據(jù)接入）是其邁出的第一步，隨后HSUPA（增強(qiáng)的上行分組接入）也逐漸在3GPP Rel.6中為大家所了解和熟悉。在2005年，LTE和E-UTRAN這兩個(gè)字眼漸漸進(jìn)入了大家的視線，他們意味著UMTS網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)，進(jìn)入了一個(gè)新的階段。
從2003年以來(lái)，以IEEE 802.16e為代表的寬帶無(wú)線接入技術(shù)，受到了廣泛的關(guān)注。特別是他們更高的數(shù)據(jù)速率、對(duì)移動(dòng)性方面的支持，逐漸對(duì)現(xiàn)有的移動(dòng)通信系統(tǒng)形成了一種競(jìng)爭(zhēng)。為了對(duì)抗這種競(jìng)爭(zhēng)，3GPP在2005年，啟動(dòng)了3G長(zhǎng)期演進(jìn)研究項(xiàng)目（Long Term Evolution），即LTE，以演進(jìn)的接入技術(shù)（E-UTRA，Evolved-UTRA）和接入網(wǎng)絡(luò)（E-UTRAN），為運(yùn)營(yíng)商和用戶不斷增長(zhǎng)的需求提供更好的支持，來(lái)達(dá)到在今后10年甚至更長(zhǎng)的時(shí)間，一直保持UMTS系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)的目標(biāo)。
LTE在系統(tǒng)性能和能力方面的主要研究目標(biāo)，主要有以下幾點(diǎn)：
1）更高的空中接口峰值速率以及頻譜效率，下行100Mbps，頻譜效率5bit/s/Hz；上行50Mbps，頻譜效率2.5bit/s/Hz，系統(tǒng)的最大帶寬為20MHz：
2）更好的覆蓋性能，即小區(qū)覆蓋范圍在5公里內(nèi)；
3）更短的通信時(shí)延和更簡(jiǎn)化的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；
4）以IP網(wǎng)絡(luò)作為承載；
5）更先進(jìn)的無(wú)線資源管理和QoS處理能力；
6）和現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的平滑演進(jìn)及跨系統(tǒng)的移動(dòng)性管理；
7）現(xiàn)有頻譜及其他資源的有效重用等。
目前，已經(jīng)有很多文獻(xiàn)（[1]、[2]、[3]、[4]、[5]等）對(duì)LTE的物理層技術(shù)作了很好的介紹，本文只簡(jiǎn)單提及，供讀者參考。而作為L(zhǎng)TE項(xiàng)目的另一部分，演進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（E-UTRAN）和與之相關(guān)的接口高層協(xié)議，將在本文分別予以介紹。
2、物理層簡(jiǎn)述
在LTE物理層的下行方向，采用了OFDM（正交頻分復(fù)用）技術(shù)，來(lái)滿足100Mbps的數(shù)據(jù)速率和頻譜效率的要求；通過(guò)配置子載波數(shù)量，來(lái)實(shí)現(xiàn)從1.25到20MHz的靈活帶寬配置。0.5ms的最小傳輸時(shí)間間隔（TTI），減小了傳輸時(shí)延；4.7ms的循環(huán)冗余前綴（Cyclic Prefix）在不增加大量系統(tǒng)開(kāi)銷的同時(shí)，保證了時(shí)延擴(kuò)展的處理；利用OFDM的特性，在原有的自適應(yīng)調(diào)制編碼（AMC）機(jī)制中，增加了新的一維——自適應(yīng)頻率調(diào)整，使得資源調(diào)度更為靈活，效率更高。對(duì)于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)單播業(yè)務(wù)（unicast），在基站和基站間不再進(jìn)行下行鏈路的宏分集合并。
上行方向，采用SC-FDMA（單載波頻分復(fù)用）技術(shù)，即在每個(gè)TTI內(nèi)，基站給UE分配一個(gè)單獨(dú)的頻率發(fā)送用戶數(shù)據(jù)，不同用戶的數(shù)據(jù)在頻率和時(shí)間上分開(kāi)，從而保證小區(qū)內(nèi)部上行載波間的正交性，避免頻率間干擾。慢速功率控制用來(lái)抵抗路徑損耗和陰影效應(yīng)。由于上行傳輸?shù)恼恍裕辉傩枰焖俟β士刂苼?lái)處理遠(yuǎn)近效應(yīng)。同時(shí)基站借助循環(huán)冗余前綴的作用，消除上行多徑效應(yīng)產(chǎn)生的干擾。增強(qiáng)的AMC機(jī)制，對(duì)上行依然適用。
在LTE系統(tǒng)中，考慮多天線技術(shù)和波束賦形技術(shù)的采用，來(lái)進(jìn)一步提高空中接口吞吐量，減少小區(qū)內(nèi)用戶間干擾。
3、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
出于達(dá)到簡(jiǎn)化信令流程，縮短延遲的目的，E-UTRAN舍棄了UTRAN的RNC-NodeB結(jié)構(gòu)，完全由eNodeB（基站）組成。網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。
在E-UTRAN中，eNB之間底層采用IP傳輸，在邏輯上通過(guò)X2接口互相連接，也就是我們所說(shuō)的Mesh型網(wǎng)絡(luò)。這樣的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要用于支持UE在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的移動(dòng)性，保證用戶的無(wú)縫切換。而每個(gè)eNB通過(guò)S1接口，和接入網(wǎng)關(guān)Access Gateway（aGW）連接。而S1接口，也是采用了Mesh或部分Mesh型的連接形式，一個(gè)eNB可以和多個(gè)aGW互連，反之亦然。
3.1 UE位置管理——跟蹤區(qū)（TA，Treaking Area）
在UMTS網(wǎng)絡(luò)中，對(duì)于用戶的位置管理，采用了UTRAN登記區(qū)、位置區(qū)（LA）和路由區(qū)（RA）的定義。而在E-UTRAN中，由于不再有電路域和分組域的區(qū)分，統(tǒng)一采用跟蹤區(qū)（TA）的概念，通過(guò)給用戶分配相應(yīng)的標(biāo)識(shí)，在UE處于空閑狀態(tài)時(shí)對(duì)用戶進(jìn)行位置管理。TA通常會(huì)由多個(gè)小區(qū)或基站組成。除此之外，在小區(qū)一級(jí)的范圍上，也會(huì)給UE分配相應(yīng)的標(biāo)識(shí)，來(lái)對(duì)UE進(jìn)行更小范圍內(nèi)的位置管理。
為了避免終端在Tracking Area的邊界移動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生大量的Tracking Area更新信令，可以允許一個(gè)小區(qū)屬于多個(gè)Tracking Area，即不同Tracking Area之間的相互重疊；或者支持給一個(gè)終端同時(shí)指配多個(gè)Tracking Area。
3.2 尋呼
E-UTRAN中，尋呼請(qǐng)求消息由aGW的UPE觸發(fā)，由MME實(shí)體直接在UE所在TA內(nèi)的全部小區(qū)內(nèi)進(jìn)行廣播。另外可以進(jìn)一步研究IP組播技術(shù)，作為廣播尋呼消息在傳輸層的解決方案。
3.3 切換移動(dòng)性
對(duì)UE的移動(dòng)性的支持，是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)最重要的功能之一。實(shí)現(xiàn)UE在不同小區(qū)之間順利的切換，是網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的保證。由于E-UTRAN沒(méi)有了RNC，切換控制是由eNB完成還是由aGW完成，一直是EUTRAN研究中的一個(gè)主要課題。但由eNB完成切換的判決的提案，逐漸得到大多數(shù)公司的支持，成為主流的聲音，在剛剛結(jié)束的RAN3#51bis會(huì)議上，確定aGW不參與切換的判決，在切換結(jié)束后，原基站的資源釋放由目標(biāo)基站來(lái)觸發(fā)。
整個(gè)的切換流程，依然采取了UE輔助網(wǎng)絡(luò)控制的思路，即測(cè)量-上報(bào)-判決-執(zhí)行4個(gè)步驟。當(dāng)原基站根據(jù)UE及eNB的測(cè)量報(bào)告，決定UE向目標(biāo)小區(qū)的切換時(shí)，會(huì)直接通過(guò)X2接口和目標(biāo)基站進(jìn)行信息交換，完成目標(biāo)小區(qū)的資源準(zhǔn)備；之后命令UE往目標(biāo)小區(qū)切換；在切換成功后，目標(biāo)基站通知原基站釋放原來(lái)小區(qū)的無(wú)線資源。除此以外，他還要把原基站尚未發(fā)送的數(shù)據(jù)傳送給目標(biāo)基站，并更新用戶平面和控制平面的節(jié)點(diǎn)關(guān)系。
同基站下的小區(qū)間切換沒(méi)有了信息交換這一流程，同時(shí)，eNB決定切換的機(jī)制減少了切換消息在S1接口的傳輸，簡(jiǎn)化了流程，減少了時(shí)延。
在用戶平面上，為了避免切換中的數(shù)據(jù)丟失，在信令上的切換流程完成之后，目標(biāo)eNB將通知MME/UPE，將aGW到eNB的用戶面路徑從原來(lái)的基站轉(zhuǎn)移到新的基站來(lái)。同時(shí)原eNB陸續(xù)把自己在切換期間收到的給UE的數(shù)據(jù)包通過(guò)X2接口的用戶面隧道，前轉(zhuǎn)給目標(biāo)eNB。這一方式，稱為數(shù)據(jù)前轉(zhuǎn)（data forwarding）。
這一方式，目前只適用于E-UTRAN內(nèi)部的切換流程，對(duì)于不同接入技術(shù)間的移動(dòng)性（如WCDMA和0FDMA），不排除其他的用戶面解決方案。
3.4 無(wú)線資源管理（RRM）
無(wú)線資源管理（RRM）是一系列空中接口資源運(yùn)作、調(diào)度和控制的統(tǒng)稱，其目的是為了在呼叫建立之前和業(yè)務(wù)連接當(dāng)中，為整個(gè)無(wú)線接口和網(wǎng)絡(luò)資源，謀求最大化的利用效率和增益。
1）無(wú)線承載控制（RBC，Radio Bearer Control）
簡(jiǎn)單的說(shuō)，就是要把UE和eNB之間通信所用到的各層（物理層、MAC、RLC等）協(xié)議，在無(wú)線接口兩側(cè)的對(duì)等協(xié)議實(shí)體中進(jìn)行配置，同時(shí)分配相應(yīng)的信道對(duì)不同的承載資源進(jìn)行控制。
2）接納控制（RAC，Radio Admission Control）
RAC用于用戶業(yè)務(wù)申請(qǐng)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)通過(guò)分析業(yè)務(wù)所需的資源和可能對(duì)現(xiàn)有業(yè)務(wù)帶來(lái)的影響，來(lái)決定業(yè)務(wù)請(qǐng)求是否被接受，請(qǐng)求的資源是否被分配。
3）連接移動(dòng)性控制（CMC，Connection Mobility Control）
在空閑模式下，UE進(jìn)行小區(qū)選擇或重選的算法通過(guò)設(shè)定小區(qū)重選參數(shù)和測(cè)量配置進(jìn)行配置。而在UE激活模式下，必須滿足用戶在網(wǎng)絡(luò)中連續(xù)切換，以保證業(yè)務(wù)的連續(xù)性。網(wǎng)絡(luò)通過(guò)獲取UE的測(cè)量報(bào)告，并結(jié)合其他條件對(duì)UE的切換進(jìn)行判決。這就是CMC的主要工作。
4）動(dòng)態(tài)資源分配（DRA，Dynamic Resource Allocation/Scheduling）
也叫動(dòng)態(tài)資源調(diào)度（DRS）。分組交換的采用，使得不同業(yè)務(wù)所用到的物理層資源可以進(jìn)行共享。網(wǎng)絡(luò)會(huì)根據(jù)某個(gè)連接的業(yè)務(wù)流量、無(wú)線信道的質(zhì)量或者調(diào)度的判決，對(duì)物理層資源進(jìn)行實(shí)時(shí)的調(diào)配。
5）小區(qū)間無(wú)線資源管理（ICR，Inter-cell RRM）
無(wú)線信號(hào)的空間傳播，使得不同的小區(qū)間產(chǎn)生相互的干擾，不同小區(qū)的用戶數(shù)量不同，也會(huì)使得小區(qū)間的負(fù)載不均衡。因此ICR就是用來(lái)對(duì)小區(qū)間的干擾和負(fù)載進(jìn)行管理，以達(dá)到干擾的最小和負(fù)載的均衡。
6）無(wú)線配置（RC，Radio Configuration）
RC基于整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的層面，對(duì)整體的無(wú)線資源進(jìn)行配置。例如，空閑狀態(tài)下移動(dòng)性算法的信息、接納控制參數(shù)、小區(qū)可用資源池的大小等，都屬于無(wú)線資源中要進(jìn)行配置的信息。這些資源配置信息通常由OMC-R提供給RNC，再由RNC對(duì)NB進(jìn)行分配。
4、空中接口高層協(xié)議
空中接口高層協(xié)議定義著物理層資源的使用方式，通過(guò)信令消息進(jìn)行通信的控制和管理，是物理層傳輸技術(shù)得以充分發(fā)揮其能力的基礎(chǔ)，其作用不可或缺。對(duì)于E-UTRAN空中接口高層協(xié)議的設(shè)計(jì)，既需要滿足效率，又要將復(fù)雜度控制在一個(gè)合理的水平，從而保證系統(tǒng)的可實(shí)現(xiàn)性和可靠性。
根據(jù)這樣的原則，E-UTRAN對(duì)原來(lái)的UMTS空中接口高層協(xié)議進(jìn)行了重新的設(shè)計(jì)：
●不再使用專用傳輸信道，通過(guò)在上下行鏈路使用共享信道，使多個(gè)用戶共享空中接口的資源；
●和UTRAN相比，不同空中接口的媒體接入控制子層（MAC）的實(shí)體類型應(yīng)該盡可能少，其中用于專用傳輸信道的MAC-d實(shí)體不再保留；
●廣播媒體控制層和UTRAN的公共業(yè)務(wù)信道不再保留；
●對(duì)于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)業(yè)務(wù)，不再使用宏分集合并。但并不排除對(duì)于廣播多播業(yè)務(wù)（MBMS）或同一基站下不同小區(qū)之間進(jìn)行下行鏈路的軟合并；
●不再支持用于異頻或異系統(tǒng)測(cè)量的壓縮模式；
●減少RRC狀態(tài)，只保留RRC_IDLE和RRC_Connected兩種狀態(tài)，最大程度簡(jiǎn)化RRC處理。
4.1 整體的協(xié)議結(jié)構(gòu)
在整個(gè)的E-UTRAN網(wǎng)絡(luò)中，由于沒(méi)有了RNC，整個(gè)E-UTRAN的空中接口協(xié)議結(jié)構(gòu)和原來(lái)的UTRAN相比，有了較大的不同，特別是不同功能實(shí)體的位置，出現(xiàn)了很多變化。原來(lái)由RNC承擔(dān)的功能，被分散到了eNB和aGW上。
從圖2可以很清晰的看到在E-UTRAN網(wǎng)絡(luò)中，各個(gè)網(wǎng)元所承擔(dān)的功能。
在E-UTRAN網(wǎng)絡(luò)中，eNB的主要功能除了包括空中接口的PHY、MAC、PLC、RRC各層實(shí)體、用戶通信過(guò)程中的控制面和用戶面的建立、管理和釋放；還包括了部分無(wú)線資源管理（RRM）方面的功能。
而接入網(wǎng)關(guān)aGW，主要分為移動(dòng)性管理實(shí)體（MME）和用戶面實(shí)體（UPE）。其承擔(dān)的功能主要包括：尋呼的發(fā)起；UE空閑狀態(tài)下的移動(dòng)性管理；用戶面的加密；分組數(shù)據(jù)的包頭壓縮；接入承載控制；非接入層信令和用戶數(shù)據(jù)的加密等。
而對(duì)于基站之間的無(wú)線資源管理，如小區(qū)間的干擾消除和協(xié)調(diào)，不同小區(qū)之間的負(fù)載平衡等，是否需要引入一個(gè)新的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)RRM Server來(lái)進(jìn)行協(xié)調(diào)，目前在3GPP內(nèi)仍沒(méi)有最后的結(jié)論，但討論的各方達(dá)成的一致意見(jiàn)是，即使在網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有該實(shí)體的情況下，系統(tǒng)仍然能夠正常工作。換句話說(shuō)，就是RRM Server可能會(huì)作為一個(gè)可選的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，被引入E-UTRAN中。
和UTRAN相比，E-UTRAN最突出的兩點(diǎn)變化就是：
沒(méi)有了RNC，空中接口的用戶平面（MAC/RLC）和控制平面（RRC）功能由eNB進(jìn)行管理和控制，包括完成基站之間的切換。少了一層節(jié)點(diǎn)，用戶面的數(shù)據(jù)傳送和無(wú)線資源的控制，變得更加迅捷；
而接入網(wǎng)關(guān)（aGW）承擔(dān)了接入網(wǎng)用戶數(shù)據(jù)的分組數(shù)據(jù)匯聚（PDCP）子層的功能，也承擔(dān)了諸如NAS信令狀態(tài)管理的部分核心網(wǎng)功能，從整體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的角度看，接入網(wǎng)和核心網(wǎng)的界限開(kāi)始變得模糊。
4.2 用戶平面和控制平面
E-UTRAN空中接口協(xié)議可以分為用戶平面和控制平面�？刂泼尕�(fù)責(zé)用戶無(wú)線資源的管理、無(wú)線連接的建立、業(yè)務(wù)的QoS保證和最終的資源釋放，而用戶面則主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的正常傳輸。
相對(duì)UTRAN來(lái)講，E-UTRAN最大的不同就是允許多個(gè)用戶的數(shù)據(jù)復(fù)用到同一個(gè)共享傳輸信道（SCH，Shared CHannel）；同時(shí)，在不使用MIMO的情況下，而下行，在每個(gè)傳輸時(shí)間間隔（TTI），允許傳送多于一個(gè)的傳輸塊。另外，安全方面的功能，如RRC層的信令完整性保護(hù)和用戶面的加密，被拆開(kāi)分別放在了eNB和aGW兩個(gè)實(shí)體。
1）用戶平面
在用戶面，協(xié)議棧主要分為MAC、RLC、PDCP和安全子層。相比較3GPP Rel.6，MAC、RLC、PDCP子層的功能類似，只是負(fù)責(zé)相應(yīng)協(xié)議的網(wǎng)元發(fā)生了變化。而安全子層，主要完成用戶數(shù)據(jù)和NAS信令的加密。這是由于用戶數(shù)據(jù)加密移到了aGW而新增的一層協(xié)議。但目前，對(duì)于安全子層的存在必要性3GPP中還在討論，如果該層最終和PDCP合并的話，這部分功能也將并入PDCP子層。
2）控制平面
控制平面的底層協(xié)議，和用戶平面相似，而上層的RRC層和非接入子層（NAS）是控制面最重要的部分。在真實(shí)網(wǎng)絡(luò)中，UE既可能處于空閑狀態(tài)，也有可能正在進(jìn)行業(yè)務(wù)。針對(duì)UE的不同狀態(tài)，在RRC和NAS子層都有不同的協(xié)議狀態(tài)與之對(duì)應(yīng)，從而對(duì)不同活動(dòng)狀態(tài)的UE進(jìn)行管理。
RRC子層主要承擔(dān)廣播、無(wú)線接口尋呼、RRC連接管理、無(wú)線承載控制（RBC）、移動(dòng)性管理、UE測(cè)量上報(bào)和控制等功能。把RRC在網(wǎng)絡(luò)側(cè)終結(jié)于eNB，是網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)重大改變。
和UTRAN相比，E-UTRAN的RRC狀態(tài)減少為只有兩個(gè)：
●RRC_IDLE：當(dāng)UE不發(fā)起業(yè)務(wù)時(shí)，通常處于該狀態(tài)。此時(shí)，eNB側(cè)也沒(méi)有UE的RRC上下文，只進(jìn)行一些諸如監(jiān)聽(tīng)尋呼、小區(qū)廣播消息等操作，在eNB之內(nèi)不存儲(chǔ)RRC上下文；
●RRC_CONNECTED：UE已經(jīng)建立業(yè)務(wù)后，進(jìn)入RRC連接狀態(tài)，E-UTRAN具有該UE的上下文，并知道UE所在的小區(qū)；網(wǎng)絡(luò)和UE之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送；進(jìn)行切換和鄰區(qū)測(cè)量；以及控制UE進(jìn)行非連續(xù)發(fā)送/接收（DTX／DRX）。
非接入層（NAS，Non-Access-Stratum），顧名思義，更多的是完成核心網(wǎng)對(duì)用戶的移動(dòng)性、呼叫控制和QoS管理功能，不屬于接入網(wǎng)的范疇，這部分終結(jié)于aGW。UE的NAS層狀態(tài)和其所處的RRC狀態(tài)有相應(yīng)的關(guān)系。
NAS層主要包括3個(gè)協(xié)議狀態(tài)：
●LTE_DETACHED：網(wǎng)絡(luò)和UE側(cè)都沒(méi)有RRC實(shí)體，此時(shí)UE通常處于關(guān)機(jī)、去附著等狀態(tài)；
●LTE_IDLE：對(duì)應(yīng)RRC的IDLE狀態(tài)。UE和網(wǎng)絡(luò)側(cè)存儲(chǔ)的信息包括：給UE分配的IP地址、安全相關(guān)的參數(shù)（密鑰等）、UE的能力信息、無(wú)線承載。此時(shí)UE的狀態(tài)轉(zhuǎn)移由基站或aGW決定；
●LTE_ACTIVE：對(duì)應(yīng)RRC連接狀態(tài)；狀態(tài)轉(zhuǎn)移由基站或aGW決定。
4.3 ARQ和HARQ
在移動(dòng)通信的數(shù)據(jù)鏈路層，重傳是進(jìn)行數(shù)據(jù)糾錯(cuò)的重要方法。HARQ被證明在這方面有著良好的性能，并在3GPP Rel.5和Rel.6中得到了應(yīng)用。隨著數(shù)據(jù)速率和誤碼率要求的提高，在LTE中，原有的HARQ反饋重傳算法出現(xiàn)了一些新的問(wèn)題。
現(xiàn)有的HARQ采用N步停等（Stop-And-Wait）算法，根據(jù)接收端的反饋消息，對(duì)TB塊進(jìn)行重傳。由于反饋信息的可靠性不高，通常只能達(dá)到10-3的誤塊率。如果要滿足上層TCP協(xié)議對(duì)數(shù)據(jù)誤塊率的要求，達(dá)到10-5的數(shù)量級(jí)，只能通過(guò)大幅度提高反饋信息的發(fā)射功率來(lái)實(shí)現(xiàn)。而同時(shí)反饋重傳消息每個(gè)TTI都會(huì)發(fā)送，非常頻繁，單純地增大發(fā)射功率將極大的增加網(wǎng)絡(luò)的成本和開(kāi)銷，這對(duì)網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，是不可接受的。
一個(gè)解決的辦法，就是采用兩層的反饋重傳方案，即在RLC層，再增加ARQ功能，來(lái)提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴＿@一方案在Rel.6里面得到了類似的應(yīng)用，但不同的是Rel.6里面的ARQ和HARQ實(shí)體分別位于RNC和NodeB，而在E-UTRAN中，這兩部分功能都位于eNB，層間交互信令的延時(shí)得到縮短。
在E-UTRAN中，下行HARQ支持非同步重傳，傳送參數(shù)可以自適應(yīng)調(diào)整；而在上行，支持同步重傳。ARQ重傳基于RLC狀態(tài)報(bào)告，和HARQ之間進(jìn)行交互控制以提高系統(tǒng)的糾錯(cuò)能力。
4.4 安全
原來(lái)的UMTS系統(tǒng)，RRC的完整性保護(hù)和用戶數(shù)據(jù)加密都放在RNC，在加密條件下，非法用戶或惡意攻擊者很難從Iub接口獲得合法用戶及網(wǎng)絡(luò)的有用信息。而在LTE系統(tǒng)中，為了提高系統(tǒng)性能，RRC功能放在了eNB，相應(yīng)的信令完整性保護(hù)，也就移到了eNB。這就為那些利用eNB地理位置分散性，從S1接口進(jìn)行的惡意攻擊和非法監(jiān)聽(tīng)提供了條件。如果此時(shí)仍將用戶面和高層信令的加密也放eNB的話，S1接口不加密的數(shù)據(jù)將會(huì)很容易被竊取，造成用戶數(shù)據(jù)的私密性被破壞�；诖耍谡麄�(gè)的網(wǎng)絡(luò)安全架構(gòu)設(shè)計(jì)上，要求NAS和用戶面密鑰放在aGW甚至更高層節(jié)點(diǎn)，并且不能從RRC層完整性保護(hù)密鑰中得出，從而保證用戶面數(shù)據(jù)和高層信令的安全。
4.5 E-UTRA MBMS（E-MBMS）
MBMS（Multimedia Broadcast/Multicast Service）是3GPP Rel.6引入的一項(xiàng)業(yè)務(wù)，是指一個(gè)數(shù)據(jù)源向多個(gè)用戶發(fā)送數(shù)據(jù)的點(diǎn)到多點(diǎn)業(yè)務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)（包括核心網(wǎng)和接入網(wǎng)）資源共享，以盡可能少的資源實(shí)現(xiàn)對(duì)盡可能多的相同需求的多媒體用戶的服務(wù)。在無(wú)線接入網(wǎng)，MBMS業(yè)務(wù)通過(guò)使用公共傳輸信道和公共無(wú)線承載，既能實(shí)現(xiàn)純文本低速率的消息類組播和廣播，也能實(shí)現(xiàn)較高速率（256kbps）的多媒體業(yè)務(wù)的組播和廣播。這項(xiàng)業(yè)務(wù)由Hutchison 3G為代表的3G移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商提出，于2002年啟動(dòng)，在05年凍結(jié)。
在LTE項(xiàng)目中明確的提出，應(yīng)該支持增強(qiáng)的MBMS業(yè)務(wù)（E-MBMS），具體的需求體現(xiàn)在如下的幾個(gè)方面：
●MBMS可以和單播（unicast）業(yè)務(wù)共同使用相同載波，也可以獨(dú)立使用一個(gè)載波，即SFN（Single Frequency Network）模式；
●在廣播模式下，E-UTRA MBMS在小區(qū)邊緣應(yīng)達(dá)到1bit/s/Hz的頻譜利用效率，這個(gè)指標(biāo)，等同于在城市或城郊地區(qū)，達(dá)到在5MHz帶寬內(nèi)每個(gè)信道300kbps的Mobile TV業(yè)務(wù)速率；
●此外，E-UTRA MBMS應(yīng)考慮滿足減少終端復(fù)雜度的需要，基本的調(diào)制、編碼和多址接入機(jī)制應(yīng)該保持和單播業(yè)務(wù)相同；還應(yīng)該支持對(duì)用戶同時(shí)提供單播的語(yǔ)音/數(shù)據(jù)和MBMS業(yè)務(wù)，在非對(duì)稱頻段上，也可以承載MBMS業(yè)務(wù)。
根據(jù)以上需求，確定E-MBMS業(yè)務(wù)應(yīng)遵循的主要原則如下：
●E-UTRA/E-UTRAN應(yīng)能夠?qū)尾ズ蚆BMS業(yè)務(wù)同時(shí)緊密集成，有效地提供給用戶：
●來(lái)自幾個(gè)基站的MBMS傳送應(yīng)相互協(xié)調(diào)；
●為了避免在沒(méi)有MBMS用戶的小區(qū)進(jìn)行不必要的MBMS傳送，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)有機(jī)制（如輪序）保證在一個(gè)小區(qū)里檢測(cè)到是否有MBMS用戶；
●無(wú)論UE是在RRC_IDLE還是RRC_CONNECTED模式，都能夠接收到感興趣的MBMS業(yè)務(wù)；
●調(diào)度機(jī)應(yīng)考慮UE的能力和MBMS的傳送，以滿足UE對(duì)單播業(yè)務(wù)和廣播業(yè)務(wù)的同時(shí)接收；
●應(yīng)支持一個(gè)小區(qū)內(nèi)的全部MBMS業(yè)務(wù)的時(shí)分復(fù)用，盡可能降低UE的工作占空因子；
●PDCP子層進(jìn)行MBMS傳送的包頭壓縮；
●單小區(qū)和多小區(qū)廣播業(yè)務(wù)可以采用不同的傳送機(jī)制；
●MBMS業(yè)務(wù)既可以單獨(dú)在一個(gè)頻率層使用（SFN），也可以和單播業(yè)務(wù)共享一個(gè)頻率層。
顯然原有的MBMS機(jī)制無(wú)法完全滿足上述需求和原則，在LTE中，對(duì)E-MBMS業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)提出了新的系統(tǒng)概念：
E-MBMS繼續(xù)使用點(diǎn)到多點(diǎn)（P-T-M）的無(wú)線承載傳送MBMS業(yè)務(wù)，但點(diǎn)到點(diǎn)方式（P-T-P）是否也保留，仍在研究中。一個(gè)小區(qū)可以只提供MBMS傳送，在操作方式上SFN和非SFN操作可以共存于同一小區(qū)。
當(dāng)一個(gè)小區(qū)屬于專門用于MBMS傳送的頻率層，即MBMS專屬小區(qū)：MBMS業(yè)務(wù)在傳輸信道MCH上傳送，定義MBMS的業(yè)務(wù)信道和控制信道分別為MTCH和MCCH；不需要上行和計(jì)數(shù)（counting）；不支持小區(qū)內(nèi)的單播業(yè)務(wù)。在該小區(qū)，UE不需要從其他小區(qū)接收任何信息，就可以接收MBMS業(yè)務(wù)；如果UE能力許可，可以在接收MBMS業(yè)務(wù)的同時(shí)，接收鄰小區(qū)的單播業(yè)務(wù)；如果允許在該頻率層產(chǎn)生尋呼消息，UE能在非E-UTRA小區(qū)（如UTRA）進(jìn)行響應(yīng)。
當(dāng)一個(gè)小區(qū)不是MBMS專屬小區(qū)，單播和MBMS業(yè)務(wù)在小區(qū)的共享信道或MCH信道上協(xié)調(diào)共存。
根據(jù)傳送業(yè)務(wù)的范圍，E-MBMS的傳送分為2種傳送機(jī)制：
1）多小區(qū)傳送（SFN操作）
●MBMS業(yè)務(wù)在多個(gè)小區(qū)內(nèi)傳送，MTCH和MCCH承載在MCH上；
●支持多小區(qū)的信息合并；
●組播和廣播業(yè)務(wù)采用P-T-M承載；
●采用同步傳送。
2）單小區(qū)傳送（非SFN操作）
●MBMS業(yè)務(wù)僅在一個(gè)特定小區(qū)內(nèi)傳送，MTCH和MCCH是承載在DL-SCH還是MCH，有待進(jìn)一步研究；
●不支持多小區(qū)MBMS業(yè)務(wù)的合并；
●用于P-T-P/P-T-M相互轉(zhuǎn)化的計(jì)數(shù)機(jī)制是否存在，有待進(jìn)一步研究。
總的來(lái)說(shuō)，對(duì)廣播業(yè)務(wù)，總是采用P-T-M方式，而對(duì)于組播業(yè)務(wù)，則取決于網(wǎng)絡(luò)配置，是采用P-T-M還是P-T-P，由OMC靜態(tài)配置或者基于計(jì)數(shù)機(jī)制（Counting）進(jìn)行動(dòng)態(tài)配置。而小區(qū)是否執(zhí)行SFN操作，也是采用靜態(tài)配置和動(dòng)態(tài)配置兩種方式。
根據(jù)上述對(duì)小區(qū)和承載信道的描述，劃分出4種E-MBMS傳送方式。見(jiàn)圖4。
目前對(duì)于E-MBMS，還有很多的課題沒(méi)有完全明確的結(jié)論。如：是否需要定義一種對(duì)MTCH接收狀況的反饋機(jī)制?是采用靜態(tài)反饋，還是基于TTI的NACK方式或其他方式?是否需要對(duì)單小區(qū)傳送進(jìn)行重傳，這些問(wèn)題，各方都還存在不同的意見(jiàn)，有待進(jìn)一步研究。
5、標(biāo)準(zhǔn)化工作和進(jìn)展
在3GPP中和系統(tǒng)演進(jìn)相關(guān)的研究項(xiàng)目有兩個(gè)：一個(gè)是關(guān)于整體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)演進(jìn)的SAE（System Architecture Evolution）項(xiàng)目，主要側(cè)重核心網(wǎng)的功能和結(jié)構(gòu)演進(jìn)。另一個(gè)是關(guān)注于無(wú)線接口技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的LTE項(xiàng)目。本文中的主要內(nèi)容，都是LTE項(xiàng)目的進(jìn)展。LTE項(xiàng)目的工作主要由TSG RAN工作組發(fā)起，其下的四個(gè)子工作組分別負(fù)責(zé)關(guān)于LTE的具體研究工作。
根據(jù)分工，RAN1、RAN2和RAN3三個(gè)工作組分別負(fù)責(zé)LTE項(xiàng)目的無(wú)線接口物理層、協(xié)議和無(wú)線接入網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及接口三方面的可行性研究工作。三個(gè)工作組的研究報(bào)告，將輸入給TSG RAN作為L(zhǎng)TE研究的階段成果，他們決定了3GPP內(nèi)LTE標(biāo)準(zhǔn)化工作中的空中接口物理層、協(xié)議和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的基礎(chǔ)和方向。
按照3GPP傳統(tǒng)工作流程，將整個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化項(xiàng)目分為兩個(gè)階段：在2004年12月到2006年6月份之間的階段稱為“Study Item”（簡(jiǎn)稱SI），進(jìn)行技術(shù)可行性研究的工作，該階段主要輸出各種技術(shù)研究報(bào)告；在完成技術(shù)可行性研究的基礎(chǔ)上，2006年6月到2007年6月的階段稱為“Work Item”（簡(jiǎn)稱WI），進(jìn)行演進(jìn)系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的具體制定和編寫工作，該階段輸出具體的技術(shù)規(guī)范。在完成標(biāo)準(zhǔn)制定工作后，預(yù)計(jì)在2009年到2010年會(huì)有成熟的商用產(chǎn)品推向市場(chǎng)。
在今年6月初剛剛結(jié)束的3GPP RAN第32次全會(huì)上，對(duì)于LTE是否進(jìn)入Stage2，也就是“Work Item”階段，與會(huì)代表的意見(jiàn)分歧很大。作為L(zhǎng)TE項(xiàng)目的積極推動(dòng)者，NTT DoCoMo和部分系統(tǒng)廠商，都認(rèn)為目前LTE在“Study Item”階段，各工作組已廣泛研究了可能的技術(shù)，并達(dá)成了相當(dāng)?shù)墓沧R(shí)；可行性研究報(bào)告TR25.912已經(jīng)涵蓋了達(dá)成共識(shí)的系統(tǒng)概念，通過(guò)評(píng)估認(rèn)為，可以滿足LTE需要達(dá)到的性能需求；目前還沒(méi)有達(dá)成一致的問(wèn)題，如小區(qū)間RRM問(wèn)題、QoS問(wèn)題，都不足以影響LTE進(jìn)入下一階段的規(guī)范制定工作。因此，項(xiàng)目的報(bào)告人在全會(huì)上認(rèn)為該“Study Item”已100%完成，可以關(guān)閉SI并開(kāi)始WI，應(yīng)通過(guò)并凍結(jié)25.912和RAN1與RAN2的TR。
然而，來(lái)自運(yùn)營(yíng)商的卻是另外一種聲音，在一封由Vodafone、中國(guó)移動(dòng)、02、法國(guó)電信和KPN聯(lián)名提交給全會(huì)的一封名為《Way Forward for LTE Study Item》的文稿中，表達(dá)了他們對(duì)目前LTE研究進(jìn)展的擔(dān)憂。在運(yùn)營(yíng)商看來(lái)，定義LTE項(xiàng)目需求的TS25.913中明確指出，LTE的可行性研究報(bào)告TR25.912應(yīng)具有stage 2的水平，以實(shí)現(xiàn)向Work Item的平滑過(guò)渡。但目前，就各工作組的研究進(jìn)展來(lái)看，并未達(dá)到這一目標(biāo)，很多方面也沒(méi)有獲得廣泛共識(shí)，還有很多技術(shù)方案沒(méi)有明確，以這樣的狀態(tài)進(jìn)入Work Item階段，風(fēng)險(xiǎn)較大。各工作組應(yīng)繼續(xù)研究，以盡快達(dá)到stage 2的水平，以便順利進(jìn)入規(guī)范制定階段。
會(huì)上，兩方面的代表就此展開(kāi)了較激烈的討論，經(jīng)過(guò)協(xié)調(diào)，會(huì)上終于達(dá)成了如下妥協(xié)：對(duì)于某些特定的方向，繼續(xù)評(píng)估，保持SI狀態(tài)；通過(guò)但不凍結(jié)TR25.912，通過(guò)并凍結(jié)RAN1和RAN2的可行性研究報(bào)告——TR25.813/814；同時(shí)各工作組在未來(lái)3個(gè)月繼續(xù)研究目前系統(tǒng)概念的性能和復(fù)雜度、完善目前還不充分的課題、著手開(kāi)始準(zhǔn)備stage 2的工作；對(duì)于后續(xù)的WI工作，由RAN2牽頭，將建立RAN層面的stage 2工作并制定具體的工作計(jì)劃，制定各層面的LTE WI階段的工作描述（WID），發(fā)往各工作組審議和修改。在下次RAN#33次全會(huì)上，補(bǔ)充每一塊的工作模塊細(xì)節(jié)，同時(shí)對(duì)WID增加新的細(xì)節(jié)和milestone。如果需要，進(jìn)一步討論各工作組研究報(bào)告和stage3的規(guī)范結(jié)構(gòu)
從目前的情況看，接下來(lái)幾個(gè)月的工作進(jìn)入了一個(gè)過(guò)渡階段，兩個(gè)階段的工作混合在了一起，這是3GPP組織內(nèi)部妥協(xié)的結(jié)果。這樣做一方面可以加快整個(gè)項(xiàng)目的進(jìn)度，但另一方面，不明晰的階段劃分，會(huì)增加項(xiàng)目管理的復(fù)雜度，分散精力，加大項(xiàng)目的難度。
6、總結(jié)
LTE是目前3GPP內(nèi)最重要的研究工作之一。實(shí)現(xiàn)下行100Mbps上行50Mbps的數(shù)據(jù)速率、獲得更高的頻譜利用效率，更加優(yōu)化的信令流程和更短的信令時(shí)延、基于IP承載的更加簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，更強(qiáng)大的QoS管理機(jī)制等等，都是LTE需要達(dá)到的目標(biāo)，也是第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)在未來(lái)10年甚至更長(zhǎng)時(shí)間之內(nèi)，能夠持續(xù)保持競(jìng)爭(zhēng)力的基礎(chǔ)。本文主要介紹了LTE項(xiàng)目中關(guān)于空中接口高層協(xié)議和無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)的研究進(jìn)展，以及目前仍未解決的課題。筆者希望這方面的研究，能夠得到業(yè)界更多的關(guān)注和投入，使我國(guó)在新的一輪的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地。
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