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在整个的E-UTRAN网络中,由于没有了RNC,整个E-UTRAN的空中接口协议结构和原来的UTRAN相比,有了较大的不同,特别是不同功能实体的位置,出现了很多变化。原来由RNC承担的功能,被分散到了eNB和aGW上。
在E-UTRAN网络中,eNB的主要功能除了包括空中接口的PHY、MAC、PLC、RRC各层实体、用户通信过程中的控制面和用户面的建立、管理和释放;还包括了部分无线资源管理(RRM)方面的功能。
而接入网关aGW,主要分为移动性管理实体(MME)和用户面实体(UPE)。其承担的功能主要包括:寻呼的发起;UE空闲状态下的移动性管理;用户面的加密;分组数据的包头压缩;接入承载控制;非接入层信令和用户数据的加密等。
而对于基站之间的无线资源管理,如小区间的干扰消除和协调,不同小区之间的负载平衡等,是否需要引入一个新的网络节点RRM Server来进行协调,目前在3GPP内仍没有最后的结论,但讨论的各方达成的一致意见是,即使在网络没有该实体的情况下,系统仍然能够正常工作。换句话说,就是RRM Server可能会作为一个可选的网络节点,被引入E-UTRAN中。
和UTRAN相比,E-UTRAN最突出的两点变化就是:
没有了RNC,空中接口的用户平面(MAC/RLC)和控制平面(RRC)功能由eNB进行管理和控制,包括完成基站之间的切换。少了一层节点,用户面的数据传送和无线资源的控制,变得更加迅捷;
而接入网关(aGW)承担了接入网用户数据的分组数据汇聚(PDCP)子层的功能,也承担了诸如NAS信令状态管理的部分核心网功能,从整体网络结构的角度看,接入网和核心网的界限开始变得模糊。
2 用户平面和控制平面
E-UTRAN空中接口协议可以分为用户平面和控制平面。控制面负责用户无线资源的管理、无线连接的建立、业务的QoS保证和最终的资源释放,而用户面则主要负责数据的正常传输。
相对UTRAN来讲,E-UTRAN最大的不同就是允许多个用户的数据复用到同一个共享传输信道(SCH,Shared CHannel);同时,在不使用MIMO的情况下,而下行,在每个传输时间间隔(TTI),允许传送多于一个的传输块。另外,安全方面的功能,如RRC层的信令完整性保护和用户面的加密,被拆开分别放在了eNB和aGW两个实体。
1)用户平面
在用户面,协议栈主要分为MAC、RLC、PDCP和安全子层。相比较3GPP Rel.6,MAC、RLC、PDCP子层的功能类似,只是负责相应协议的网元发生了变化。而安全子层,主要完成用户数据和NAS信令的加密。这是由于用户数据加密移到了aGW而新增的一层协议。但目前,对于安全子层的存在必要性3GPP中还在讨论,如果该层最终和PDCP合并的话,这部分功能也将并入PDCP子层。
2)控制平面
控制平面的底层协议,和用户平面相似,而上层的RRC层和非接入子层(NAS)是控制面最重要的部分。在真实网络中,UE既可能处于空闲状态,也有可能正在进行业务。针对UE的不同状态,在RRC和NAS子层都有不同的协议状态与之对应,从而对不同活动状态的UE进行管理。
RRC子层主要承担广播、无线接口寻呼、RRC连接管理、无线承载控制(RBC)、移动性管理、UE测量上报和控制等功能。把RRC在网络侧终结于eNB,是网络的一个重大改变。
和UTRAN相比,E-UTRAN的RRC状态减少为只有两个:
●RRC_IDLE:当UE不发起业务时,通常处于该状态。此时,eNB侧也没有UE的RRC上下文,只进行一些诸如监听寻呼、小区广播消息等操作,在eNB之内不存储RRC上下文;
●RRC_CONNECTED:UE已经建立业务后,进入RRC连接状态,E-UTRAN具有该UE的上下文,并知道UE所在的小区;网络和UE之间进行数据传送;进行切换和邻区测量;以及控制UE进行非连续发送/接收(DTX/DRX)。
非接入层(NAS,Non-Access-Stratum),顾名思义,更多的是完成核心网对用户的移动性、呼叫控制和QoS管理功能,不属于接入网的范畴,这部分终结于aGW。UE的NAS层状态和其所处的RRC状态有相应的关系。
NAS层主要包括3个协议状态:
●LTE_DETACHED:网络和UE侧都没有RRC实体,此时UE通常处于关机、去附着等状态;
●LTE_IDLE:对应RRC的IDLE状态。UE和网络侧存储的信息包括:给UE分配的IP地址、安全相关的参数(密钥等)、UE的能力信息、无线承载。此时UE的状态转移由基站或aGW决定;
●LTE_ACTIVE:对应RRC连接状态;状态转移由基站或aGW决定。
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