【LTE】LTE轻松进阶学习笔记-扁平化的组网架构（3）

架构演进

       LTE是长期演进的无线通信系统，为了提高系统的处理能力（诸如峰值速率、系统时延等指标），在很多方面需要“演进”，但对组网能力、系统成本影响重大的“演进”（甚至于“革命”）是系统架构的演进（System ArchitectureEvolution, SAE）。

       在3GPP协议中，“SAE”指核心网架构的演进，而无线接入网的演进直接用LTE来表示，即LTE/SAE指包括无线接入网和核心网在内的组网架构变迁，是LTE各项演进技术的重要基础。

       LTE/SAE的组网架构变迁主要包括扁平化、分组域化、IP化、多进制融合化、用户面和业务面分离等工作，目的是提高峰值速率、降低系统时延、简化运营维护、降低系统成本。

       在3G UMTS协议中，规定的组网架构是4层架构：终端（UE）、基站（NodeB）、无线网络控制器（RNC）、核心网（CN），如下图所示：

       LTE/SAE将无线接入网演技为eUTRAN（Evolved UMTSTerrestrial Radio Access Network）,其中eUTRAN 与UTRAN相比，去掉了RNC。在LTE/SAE的组网结构中，减少了一层，减少了基站和核心网之间信息交互的多节点开销，向扁平化的网络迈进了一步，LTE/SAE组网架构如下图所示：

        eNodeB之间实现互连，即一个基站与多个基站相连，任何两点之间的传输故障，不会造成某个基站成为“孤点”，从而增强了网络健壮性。

“胖”基站

       在3G阶段的无线接入网UTRAN，包括基站（NodeB）和无线网络控制器（RNC）两种网元组成。其中NodeB是网络侧直接和终端UE交互信息的设备，主要完成射频处理和基带处理两大类工作。射频处理主要完成发送和接收高频无线信号，以及高频无线信号和基带信号的相互转化功能；基带处理完成信道编/译码、复用/解复用、扩频调制及解扩/解调等功能。

       RNC则主要负责控制和协调基站间配合工作，主要完成系统接入控制、承载控制、移动性管理、宏分集合并、无线资源管理等控制功能。

       LTE的eUTRAN去掉了RNC这个网元之后，将其底层功能分给了eNodeB（eNB），高层功能分给了核心网的AGW（Access Gateway，接入网关，包括服务网关SGW和分组网关PGW）。

核心网EPC

       LTE/SAE核心网的系统架构将演进为EPC（Evolved Packet Core，演进的包交换核心）。LTE的核心网EPC主要有MME（Mobility Management Entity，移动性管理实体），SGW（Serving Gateway，服务网关）和PGW（Packet Data Node Gateway，PDN网关和分组数据节点网关）组成。

EPC演进的表现：

（1）       将CS域业务承载在PS域，取消CS域，减少CS域的网元种类，实现核心网的IP化；

（2）       全网IP化，即各网元节点之间的接口都是用IP传输；

（3）       LTE/SAE的核心网的演进过程中，实现了用户面和控制面的分离，即用户面和控制面分别由不同的网元实体完成，这样会大大降低系统时延，从而提高核心网业务处理效率。MME属于控制平面设备，负责控制面信令传输，而网关SGW（服务网关）和PGW（PDN网关）属于用户面设备，负责用户数据包的过滤、路由和转发。