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LTE Long Term Evolution
为应对ITU的4G标准征集做准备 UL 50Mbps\DL 100Mbps ?
应对来自于WiMAX的市场压力 WiMAX吞吐量> WCDMA\TD-SCDMA
保证3GPP在更长时间内的竞争力 GSM—>WCDMA\TD-SCDMA—>?
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3.99G 4G
LTE成为移动通信技术演进的主流方向 多种技术体制将长期并存，并最终演进到单一网络
2G 2.5G 2.75G 3G 3.5G 3.75G 3.9G
GPRS EDGE eEDGE
HSDPA
R5
HSUPA
R6
MBMS 4G
MBMS
CDMA 2000
1X EV-DO
802.16 e 802.16 m
HSDPA
HSPA+
R7
FDD/
TDD
4G
GSM
TD-
SCDMA
WCDMA
R99
802.16 d
CDMA
IS95
CDMA
2000 1x
LTE
EV-DO
Rev. A
EV-DO
Rev. B
HSUPA
7
分FDD和TDD两种模式
采用OFDM和MIMO技术,用户峰值速率：
DL 100Mbps，
UL 50Mbps
扁平、全IP网络架构减少系统时延
CP：驻留—激活小于100ms，休眠—
激活小于50ms
UP：最小可达到5ms
控制面处理能力：单小区5M带宽内不少
于200用户
频谱利用率：1.4MHz、3MHz、5MHz、
10MHz、15MHz、20MHz
频谱利用率相对于3G提高2-3倍
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R7版本 （1）干扰消除技术。 （2）下行符号周期减小和高阶调制。 （3）延迟降低技术。 （4）用于HSDPA的MIMO技术。 （5）通过CS域承载IMS话音。 （6）支持IMS紧急呼叫对PS域和IMS的影响。 （7）采用OFDM增强HSDPA和HSUPA的可行性研究。 （8）位置业务的增强。 （9）先进全球导航卫星系统（Advanced Global Navigation Satellite System，A-
GNSS）的概念。 （10）辅助GPS（Assisted GPS，A-GPS）的最小性能。 （11）合并业务（Combination Services）。 （12）端到端QoS的增强。 （13）在通用3GPP IP接入系统中支持短信息业务（Short Messaging Service，
SMS）和多媒体信息业务（Multimedia Messaging Service，MMS）。 （14）基于WLAN的IMS话音与GSM网络的电路域的互通。
（15）在R7架构中的合法监听。 （16）GERAN的进一步增强。 （17）MBMS增强。 （18）R7安全性增强。 （19）通过IMS支持电话会议组与信息组管理。 （20）为实时通信增强和优化IMS。
（21）UE在高速火车（最高速度350km/h）场景的性能评估。
（22）可视电话（Video Telephony）业务研究。
（23）分组数据用户的连续连接。
（24）UTRA塔放（Tower Mounted Amplifier）的研究。
（25）UTRAN MBMS业务的改进。
（26）1.28Mchip/s的上行增强。
（27）LTE的可行性研究。
（28）FDD HSPA演进工作范围研究。
R8版本 （1）3G长期演进（LTE）。 （2）3G系统架构演进（SAE）。 （3）3G家庭节点B（Home Node B）与家庭演进型节点B（Home eNode B）。 （4）LTE和3GPP2、移动WiMAX系统之间改进的网络控制移动性研究。 （5）3GPP WLAN和3GPP LTE之间互操作和移动性的可行性研究。 （6）GERAN侧对GERAN/LTE互操作的支持。 （7）基于SMS的增值业务。 （8）地震与海啸报警系统。 （9）IMS多媒体电话与补充业务。 （10）针对Home Node B的与自组织网络（Self Organizing Network，SON）相关
的O&M接口。 （11）用于FDD HSDPA的64QAM与MIMO的合并使用。 （12）GSM和UMTS系统中的机器间通信（Machine -to-Machine Communications）
等。
R9版本
（1）对移动网络和WLAN网络之间的无缝漫游和业务连续性的需求研究。
（2）对WiMAX/LTE移动性的支持。
（3）对WiMAX/UMTS移动性的支持。
（4）对IMS紧急呼叫的扩展性的支持。
（5）对GPRS系统和EPS系统中IMS紧急呼叫的支持。
（6）对EPS系统中增强话音业务的需求研究。
（7）对Home Node B和Home eNode B安全性的研究。
（8）对LTE-Advanced的研究。
LTE关键技术演进
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Release 10 - LTE Advanced 2011年3月冻结 R10属于LTE-A标准。由于ITU IMT-Advanced提出了R8无法实现的更高速率要求，为此，R10提出了很多重要的功能和提升。
ITU IMT-Advanced提出的主要需求包括：
1 Gbps DL / 500 Mbps UL 吞吐率
高频谱效率
全球漫游
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R10主要新增内容包括： 1）增强型上行链路多址（Enhanced Uplink multiple access）： R10引入了分簇单载波频分多址（clustered SC-FDMA）。R8的SC-FDMA只允许频谱连续块，而R10允许频率选择性调度。
2）MIMO增强： LTE_A允许下行高达8×8 MIMO，在UE侧，它允许上行4X4MIMO。
3）中继节点（Relay Nodes）： 在弱覆盖环境下，Relay Nodes或低功率enb扩展了主eNB的覆盖范围，Relay Nodes通过Un接口连接到Donor eNB (DeNB)。
4）增强型小区间干扰协调（eICIC）：eICIC主要应付异构网络（HetNet）下的干扰问题， eICIC使用功率、频率或时域来减小HetNet下的频率干扰。
5）载波聚合（CA）：对于运营商来说，载波聚合是最低成本的办法去利用他们手上的碎片频谱资源来提升终端用户速率。通过合并5个20MHz载波，LTE-A支持最高100MHz载波聚合。
6）支持异构网络（HetNet）： 宏蜂窝小区和small cell结合而组成异构网络。 7）增强型SON： 针对网络自修复流程，R10提出了增强型SON。
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Release 11 - 增强型 LTE Advanced 2012年9月冻结 R11主要内容包括： 1）增强型载波聚合：
多时间提前量（TAS）用于上行链路载波聚合
非连续的带内载波聚合
为支持TDD LTE载波聚合，物理层的变化
2）协作多点传输（COMP）：是指地理位置上分离的多个传输点，协同参与为一个终端的数据(PDSCH)传输或者联合接收一个终端发送的数据(PUSCH)。
3）ePDCCH： 为了提升控制信道容量，R11引入了ePDCCH。ePDCCH使用PDSCH资源传送控制信息，而不像R8的PDCCH只能使用子帧的控制区。
4）基于网络的定位： 这是一种上行定位技术，其原理是基于eNB测量的参考信号的时间差来实现。 5）最小化路测（MDT）： 路测费用是昂贵的。为了减少对路测的依赖，R11推出了新的解决方案，它是独立于SON，MDT基本上依赖于UE提供的信息。
6）机对机通信的Ran过载控制（Ran overload control for Machine type communication）：当过多设备接入网络时，网络可以禁止一些设备向网络发送连接请求。
7）In Device Co Existence：移动终端设备通常有多个射频通路，比如LTE，3G，蓝牙，WLAN等， 为了减轻多路并存带来的干扰，R11提出了如下解决方案： 基于DRX时域解决方案
频域解决方案
UE自主否认
8）智能手机电池节能技术： UE可以通知网络是否需要进入省电模式或普通模式，根据UE的请求，网络可以修改DRX参数。
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Release 12 - 更强的增强型 LTE Advanced 2014年6月冻结 1）增强型small cell： 主要内容包括密集区域部署small cell，宏小区和small cell之间的载波聚合等。
2）增强型载波聚合： R12允许TDD和FDD之间载波聚合，还允许3载波聚合。
3）机器对机器通信（MTC）：未来几年内，机器对机器通信可能会爆发性增长，很可能会引起网络信令、容量不足的问题。为了应付这种情况，新的UE category被定义，作为对MTC的进一步优化。
4）WiFi和LTE融合： LTE和WiFi之间融合，运营商可以更好管理WiFi。在R12中，提出了LTE和WIFI之间的流量转移和网络选择机制。
5）LTE未授权频谱（LTE-U）： 丰富的未授权频谱资源，可以增加运营商网络容量和性能。
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Release 13 - 满足不断增长的流量需求 正在进行- 预计2015年12月冻结 1）增强型载波聚合： R13的目标是支持32 CC 载波聚合，而在R10中，仅支持5 CC。
2）增强型机对机通信（MTC）： 更低的UE category，进一步减少物联网设备使用带宽、能耗，延长设备电池使用时间。
3）增强型LTE-U： 为了面向高增长的流量需求，R13的目标是，主小区使用授权频谱，从小区使用未授权频谱。
4）室内定位： R13将致力于提升现有的室内定位技术，也探索新的定位方法，提高室内定位的准确性
5）增强的多用户传输技术： R13将采用叠加编码来提升下行多用户传输技术。
6）增强型MIMO： R13将致力于多达64天线端口的更高阶MIMO系统。
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R10 版本（LTE-Advanced）于 2011 年 6 月冻结发布（Functional freeze），R11 版本已于11年3月发布，13年3月冻结，R12原定于15年3月冻结，R14已经于2017年6月冻结
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http://www.3gpp.org/
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LTE项目的时间进度
3GPP LTE的主要性能指标描述如下。 ① 支持1.25～20MHz带宽，提供上行50Mbit/s、下行100Mbit/s的峰值数据速率。
② 提高小区边缘的比特率，改善小区边缘用户的性能。
③ 频谱效率达到3GPP R6的2～4倍。 ④ 降低系统延迟，用户面延迟（单向）小于5ms，控制面延迟小于100ms。
⑤ 支持与现有3GPP和非3GPP系统的互操作。
⑥ 支持增强型的广播组播（MBMS）业务。 ⑦ 实现合理的终端复杂度、成本和耗电。 ⑧ 支持增强的IP多媒体子系统（IP Multimedia
Subsystem，IMS）和核心网。 ⑨ 取消CS（电路交换）域，CS域业务在PS（分组交换）域实现，如采用VoIP。
⑩ 以尽可能相似的技术同时支持成对和非成对频段。
支持运营商间的简单邻频共存和邻区域共存。
E-UTRAN架构和E-UTRAN接口的总体原则如下。
（1）信令和数据传输网络的逻辑分割。
（2）E-UTRAN和EPC的功能完全区分于传输功能。
（3）RRC连接的移动性完全由E-UTRAN控制。
（4）当定义E-UTRAN接口时，应尽可能减少接口功能划分的选项数量。
（5）一个接口应该基于通过这个接口控制的实体逻辑模型来设计。
（6）一个物理网元可以包含多个逻辑节点。
E-UTRAN总体系统架构在TS 36.300和TS 36.401中描述。如下图所示，E-
UTRAN由eNode B构成，eNode B之间由X2接口互连，每个eNode B又和演进型分
组核心网（Evolved Packet Corenetwork，EPC）通过S1接口相连。
网络结构扁平化
与传统网络互通
E-UTRAN只有一种节点网元—E-Node B
全IP
媒体面控制面分离
RNC+NodeB =eNodeB
网络扁平化使得系统延时减少，从而
改善用户体验，可开展更多业务
网元数目减少，使得网络部署更为简
单，网络的维护更加容易
取消了RNC的集中控制，避免单点故
障，有利于提高网络稳定性
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GERAN
UTRAN
GPRS Core
MME Inter AS
Anchor
hPCRF
Operator IP
services
(including IMS,
PSS, ...)
IP Access Evolved Packet Core
S5
S2
S3
S4
HSS
S7
S6
Gi
S1-U
Gb
Iu
Rx+ X1
eNB
X1
eNB
X2
Evolved RAN VPCRF
S9
Serving
SAE GW
S11
S10
S1-MME
S7 PDN SAE
GW
S8b
29 MME负责控制面信令管理，SAE-GW负责用户面报文转发。
接口 协议 协议号 相关实体 接口功能
S1-MME S1AP 36.413 eNodeB - MME
用于传送会话管理(SM)和移动性管理(MM)信息
S1-U GTPv1 29.060 eNodeB – S-GW
在GW与eNodeB设备间建立隧道，传送数据包
S11 GTPv2 29.274 MME – S-GW
采用GTP协议，在MME和GW设备间建立隧道，传送信令
S3 GTPv2 29.274 MME – SGSN
采用GTP协议，在MME和SGSN设备间建立隧道，传送信令
S4 GTPv2 29.274 S-GW – SGSN
采用GTP协议，在S-GW和SGSN设备间建立隧道，传送数据和信令
S6a Diameter 29.272 MME - HSS
完成用户位置信息的交换和用户签约信息的管理
S10 GTPv2 29.274 MME - MME
采用GTP协议，在MME设备间建立隧道，传送信令
S12 GTPv1 29.060 S-GW – UTRAN
在UTRAN与GW之间建立隧道，传送数据
S2a PMIPv6/MIPv4 RFC5213
P-GW – Trusted Non-
3GPP IP Accesse 用于传送非3GPP接入的业务接入信息
S5/S8 GTPv2 29.274 S-GW – P-GW
采用GTP协议，在GW设备间建立隧道，传送数据包
MME Serving GW PDN GW
NAS信令处理
NAS信令的安全保护
3GPP内不同节点之间的移动性管理
空闲移动终端的跟踪和可达
TA List管理
PDN GW和Serving GW选择
MME和SGSN的选择
合法监听
漫游控制
安全认证
承载管理
eNodeB之间的切换的本地锚点
E-UTRAN空闲模式下数据缓存以及触发网络侧Service Request流程
合法监听
数据包路由和转发
上下行传输层数据包标记
基于用户和QCI力度的统计（用于运营商间计费）
基于用户、PDN和QCI力度的上行和下行的计费
基于用户的包过滤
合法监听
IP地址分配
上下行传输层数据包标记
PCC
non-GBR的基于AMBR的下行速率控制
GBR的基于MBR的下行速率控制
DHCPv4和DHCPv6（client、server）
上行和下行的承载绑定
上行承载绑定校验
类似SGSN的控制面功能 类似SGSN的用户面功能 类似GGSN的功能
eNodeB负责LTE无线接入，具有3GPP 3G网络中Node B全部和RNC大部分功能，包括：
物理层功能
MAC、RLC、PDCP功能
RRC功能
资源调度
无线资源管理
无线接入控制
移动性管理
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internet
eNB
RB Control
Connection Mobility Cont.
eNB Measurement
Configuration & Provision
Dynamic Resource
Allocation (Scheduler)
PDCP
PHY
MME
SAE Gateway
S1
MAC
Inter Cell RRM
Radio Admission Control
RLC
E-UTRAN EPC
RRC
Mobility Anchoring
SAE Bearer Control
Idle State Mobility
Handling
NAS Security
LTE/SAE的网络结构
图 LTE/SAE的网络结构图 第三代移动通信P311
SAE网络架构 SAE架构中，原有PS域的SGSN和GGSN功能归并后重新进行了划分，成为两个
新的逻辑网元：移动管理实体（MME）和服务网关（Serving Gateway），实现PS域的承载和控制相分离。新增的PDN GW网元实现各种类型的无线接入，如下图所示。
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频分双工(FDD) 和时分双工(TDD) 是两种不同的双工方式。
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FDD是连续控制的系统，TDD是时间分隔控制的系统。在高速移动时，多普勒效应会导致快衰落，速度越高，衰落变换频率越高，衰落深度越深。在目前芯片处理速度和算法的基础上，当数据率为144kb/s时，TDD的最大移动速度可达250km/h，与FDD系统相比，还有一定差距。一般TDD移动台的移动速度只能达到FDD移动台的一半甚至更低。
关于这个问题的原因，重点是高速运动时信道变化快，无论是信道估计还是资源调度都需要快。在FDD中，上下行是同时的，如果手机端发现接收信道质量变差，可以通过上行快速告诉基站做调整。但是，在TDD中，由于分时，手机报告的信道信息就会有延迟。例如，在本次接收发现信道变化后，不能马上通过上行信道反馈信息。 如果用过单工对讲机的人就有体会，在对方讲话时，你不能同时讲话，明明知道那个人在骂你，你不能立即响应，等轮到你讲话时，你可能只记住对方骂你的最后一句话，前面的话都记不清楚了，自然来不及对骂回应。
所以在高铁覆盖上，FDD具有绝对优势。 37
都说TD-LTE适合热点区域覆盖，FDD适合广域覆盖，为什么？关键就是覆盖问题。
早年高通的一份报告显示，在相同频率相同功率的条件下，FDD比TDD能提供更好的覆盖， TDD覆盖比FDD小80% (DL/UL=2:1)/小40%(DL/UL=1:1)。这主要原因是TDD上行链路存在发射功率的时间（一个10ms帧中）要比FDD时间短。
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例：频率资源为F1，F2，F3，F4。所有小区中心用户都使用F1，小区1边缘用户F2，小区2,4,6边缘用户使用频率F3,小区3,5,7小区使用F4。
上行多天线技术
上行传输天线选择(TSTD)
MU-MIMO
下行多天线技术
传输分集：SFBC, SFBC+FSTD，闭环Rank1预编码
空间复用：开环空间复用，闭环空间复用以及MU-MIMO
波束赋形
多天线技术分类
SISO
SIMO
MISO
MIMO
LTE的基本配置是DL 2*2 和UL 1*2 , 最大支持 4*4 40
one slot, Nsymbol个符号
个子载波, 180kHzRB
scN
One resource block
resource element RB
symb scN N
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Type1帧结构 每个10ms无线帧，分为20个时隙，10个子帧 每个子帧1ms，包含2个时隙，每个时隙0.5ms 上行和下行传输在不同频率上进行
#0 #1 #2 #3 #19#18
One radio frame, Tf = 307200Ts = 10 ms
One slot, Tslot = 15360Ts = 0.5 ms
One subframe
LTE支持两种无线帧结构：Type 1，适用于FDD；Type 2，适用于TDD
LTE系统中，利用NFFT=2048的采样周期定义基本时间单元：Ts = 1/Fs =
1/(15000x2048) 秒， 所有时域资源均通过时间单元Ts表示
帧结构Type1——FDD
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子帧1包含DwPTS、GP以及UpPTS，子帧6在表5-1所列的配置0、1、2和6中包含DwPTS、GP以及UpPTS。所有其他子帧包含两个相邻的时隙，其中第i个子帧由第2i个和第2i+1个时隙构成，如图5-5所示。
TDD采用2型帧，如上图所示，1个帧周期是10ms，分成10个子帧，1个子帧分成2个时隙，1个时隙0.5ms，每个时隙6 或7 个OFDM 符号，这与FDD1型帧是一致的，差别主要是特殊时隙。
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高通曾发表报告说TDD覆盖仅为FDD的80%，并解释原因，在发射功率相同的情况下，TDD上行链路存在发射功率的时间（一个10ms帧中）要比FDD时间短。通俗点解释应该是在FDD模式下，上下行频率分开，所以上行链路UE可连续占用10ms发射功率，而在TDD模式，时分复用相同频率，所以上行链路UE可发射功率的时长不足5ms，这与与TDD帧结构相关。如下图，当采用配置模式1时，上下行可用子帧比例为4：4，在一个10ms中，上行链路存在发射功率的子帧为4个，即为4ms，相当于上行占用4/10M带宽。而在FDD模式连续占用10ms上行带宽（5M),所以说TDD上行吞吐量相当于FDD的 80%。
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换一个角度，从时域上看，一个10ms中，TDD上行链路可占用4ms（4个子帧），而FDD上行链路占用10ms，所以FDD较TDD模式可使用的RB资源更多，产生吞吐量越大.
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LTE采用OFDMA（正交频分多址：Orthogonal Frequency Division Multiple
Access）作为下行多址方式
LTE采用DFT-S-OFDM（离散傅立叶变换扩展OFDM：Discrete Fourier Transform Spread
OFDM）、或者称为SC-FDMA（单载波FDMA：Single Carrier FDMA）作为上行多址方式
IFFTQAM调制
（QPSK/16QAM/64QAM）串->并 ...
加CP
OFDM调制
子载波映
射
...
...信道编码/
交织/加扰
频 频
频 频
IFFT信道编码/
交织/加扰
QAM调制
（QPSK/16QAM/64QAM）DFT
DFT-SOFDM调制
加CP...
子载波映
射
...
...
频 频
频 频
频 频
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2019/4/18 Thursday
信道分类： LTE系统的信道可以划分为逻辑信道、传输信道与物理信道。
逻辑信道是RLC与MAC层间接口，传输信道是MAC与PHY层间接口，物理信道直接在无线信道中发射。下面两图给出了上行与下行链路各类信道的映射关系。
吴伟陵第二版P356
信道类型 功能
PUSCH (Physical Uplink Shared Channel) 承载上行业务数据
PUCCH (Physical Uplink Control Channel) 承载HARQ信息
PRACH (Physical Random Access Channel) 用于UE随机接入时发送preamble信息
信道类型 功能
PDSCH(Physical Downlink Shared Channel ) 承载下行业务数据
PBCH (Physical Broadcast Channel) 承载广播信息
PMCH ( Physical Multicast Channel) 在支持MBMS业务时，用于承载多小区的广播信息
PCFICH (Physical Control Format Indicator Channel)
用于指示同一子帧中PDCCH占用的符号数信息
PDCCH (Physical Downlink Control Channel) 承载下行调度信息
PHICH (Physical Hybrid ARQ Indicator Channel) 承载HARQ信息
上行物理信道
下行物理信道
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2019/4/18 Thursday
信道分类
逻辑信道
传输信道
物理信道
PCCH BCCH CCCH DTCH DCCH MTCH MCCH
PCH BCH DL-SCH MCH
PBCH PDSCH PDCCH PHICH PCFICH PMCH
DCI
图 LTE下行信道映射关系
2019/4/18 Thursday
信道分类
逻辑信道
传输信道
物理信道
DCCHCCCH DTCH
RACHUL-SCH
PUSCH PUCCH PRACH
图13.42 LTE上行信道映射关系
参考信号接收功率（Reference Signal Received Power，RSRP）
定义
参考信号接收功率，即对于需要考虑的小区，在需要考虑的测量频带上，承载小区专属参考信号的RE的功率贡献（以W为单位）的线性平均值。
按照TS 36.211，可以使用小区专属参考信号R0和R1（如果存在）决定RSRP。
如果UE使用接收分集，则上报的值应该等效于所有分集支路功率值的线性平均
使用范围
RRC_IDLE（空闲）同频；
RRC_IDLE（空闲）异频；
RRC_CONNECTED（连接）同频；
RRC_CONNECTED（连接）异频
通俗的理解，可以认为RSRP的功率值就是代表了每个子载波的功率值。
主要用来衡量下行参考信号的功率，和WCDMA中CPICH 的RSCP作用类似，可以用来衡量下行的覆盖。区别在于协议规定RSRP指的是每RE的能量，这点和RSCP指的是全带宽能量有些差别；
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RSSI作为一种传统的信号强度参数，过去一直用于GSM、CDMA网络，它集成了整个信道通带的射频发射功率。换句话说，在LTE网络中，RSSI的测量带宽应该包含所有激活的子载波。如果对LTE的5MHZ下行带宽进行测量，RSSI测量的有效功率就应该是下图的黄色部分。
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Reference Signal Received Power (RSRP)，是LTE网络特有的测量参数，它是通带内所有参考信号射频发射功率的平均值。为了计算RSRP，每一个子载波的功率被平均。因此，RSRP测量的对象相当于一个子载波，如下图的红色标注部分就是RSRP值。
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因为100个子载波相对于1个子载波的对数比为20db(10 × log 100 = 20),所以RSSI的测量值总会比RSRP高20db。或者这么说，RSRP测量值会比我们通常使用的测量信号强度的算法低20db。因此，正如我们从上面几幅图看到的，-102dbm的RSRP信号强度，如果转换成RSSI值,实际上应该是-82dbm左右。
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目前一些LTE终端，由于信号强度显示依据参照2/3G，所以通常在RSRP大于-90dBm时信号强度才显示满格，当RSRP低于-115dBm后就可能显示脱网，而由于前述的差异，此时LTE的信号强度实质上还处于尚可的情形。
这种情况通常可通过终端软件的升级得以改善，以后的LTE定制终端也不会发生类此问题。所以要正确客观地看待。
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另外，这里还有一些关于RSSI和RSRP的一些其它技术描述： ●RSSI测量值会随着下行带宽变化而变化。比如，所有其它因素都一样，10MHZ带宽的RSSI值比5MHZ的RSSI值高3db。但实际上它并没有发射更强的信号到终端。 ●RRRI测量值随着LTE子载波激活数变化而变化。数据传输越大，RSSI值越高。但实际上它并没有发射更强的信号到终端。 ●当小区受到另一个小区干扰时， RSRP可以更好的测量小区的信号功率。 ●RSRP的有效信号范围通常是-75dbm至-120dbm。
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LTE-USIM卡接入3G/4G网络使用五元组鉴权矢量(RAND,AUTN,XRES,CK,IK)。
LTE-USIM卡比现有SIM卡具有更安全的鉴权方式。
LTE-USIM卡向下兼容SIM功能，保证在2、3G手机以及不具备LTE网络的地区可正常使用。
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国际电联在制定LTE标准时候，就明确表示不支持SIM卡的接入， 所有LTE终端必需要使用USIM卡，主要原因就是基于安全性的考虑。 因为SIM卡的技术规范曾经泄露，导致SIM卡可以解KI，也无法辨识伪基站。
所以移动的SIM卡和电信UIM卡，必须换新的USIM卡才能支持LTE。国内的运营商方面：联通因为2009年已经开始使用USIM卡，大部分3G用户并不需要换卡。 移动内部考虑过强制让LTE支持SIM卡，但涉及很多终端厂商的利益作罢。 这样的背景成本远高于让用户跑到营业厅换一次卡。 国际上2002年已经开始转USIM卡，很多外国运营商干脆拒绝SIM卡登录请求。 63
鉴权流程的目的是由HSS向MME提供EPS鉴权向量(RAND, AUTN, XRES, KASME)，并用来对用户进行鉴权。
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EPS鉴权向量由RAND、AUTN、XRES和KASME四元组组成。EPS鉴权向量由MME向HSS请求获取。EPS鉴权四元组：
RAND（Random Challenge）：RAND是网络提供给UE的不可预知的随机数，长度为16 octets。
AUTN（Authentication Token）：AUTN的作用是提供信息给UE，使UE可以用它来对网络进行鉴权。AUTN的长度为17octets
XRES（Expected Response）：XRES是期望的UE鉴权响应参数。用于和UE产生的RES(或RES+RES_EXT)进行比较，以决定鉴权是否成功。XRES的长度为4-16 octets。
KASME 是根据CK/IK以及ASME（MME）的PLMN ID推演得到的一个根密钥。KASME 长度32octets。
ASME从HSS中接收顶层密钥，在E-UTRAN接入模式下，MME扮演ASME的角色。
CK：为加密密钥，CK长度为16 octets。 IK：完整性保护密钥，长度为16 octets。
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1) MME发送Authentication Data Request消息给HSS，消息中需要包含IMSI，网络ID，如MCC + MNC和网络类型，如E-UTRAN
2) HSS收到MME的请求后，使用authentication response消息将鉴权向量发送给MME
3) MME向UE发送User Authentication Request消息，对用户进行鉴权，消息中包含RAND和AUTN这两个参数
4) UE收到MME发来的请求后，先验证AUTN是否可接受，UE首先通过对比自己计算出来的XMAC和来自网络的MAC（包含在AUTN内）以对网络进行认证，如果不一致，则UE认为这是一个非法的网络。如果一致，然后计算RES值，并通过User Authentication Response消息发送给MME。MME检查RES和XRES的是否一致，如果一致，则鉴权通过。
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LTE中的跟踪区也就是Tracking Area，简称TA，跟踪区编码称为TAC(Tracking Area Code)。跟踪区是用来进行寻呼和位置更新的区域。类似于UMTS网络中的位置区（LAC）的概念。跟踪区的规化要确保寻呼信道容量不受限，同时对于区域边界的位置更新开销最小，而且要求易于管理。跟踪区规划作为LTE网络规划的一部分，与网络寻呼性能密切相关。跟踪区的合理规划，能够均衡寻呼负荷和TA位置更新信令流程，有效控制系统信令负荷。
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跟踪区的规化要确保寻呼信道容量不受限，同时对于区域边界的位置更新开销最小，而且要求易于管理。考虑到我司MME产品的规格，一般的建网区域只需要一个MME管辖（华为MME管辖能力约1－2万个基站）。所以先介绍一个MME管辖场景，对于多个MME场景，可按MME分簇之后再考虑。跟踪区的规划需要遵循以下原则： ●跟踪区的划分不能过大或过小，TAC的最大值由MME的最大寻呼容量来决定； ●城郊与市区不连续覆盖时，郊区（县）使用单独的跟踪区，不规划在一个TA中； ●跟踪区规划应在地理上为一块连续的区域，避免和减少各跟踪区基站插花组网； ●寻呼区域不跨MME的原则 ●利用规划区域山体、河流等作为跟踪区边界，减少两个跟踪区下不同小区交叠深度，尽量使跟踪区边缘位置更新成本最低； 在LTE可使用的多个频段中（后期扩容的需求），跟踪区的划分即可根据频段也可根据地理位置划分； 69
多注册TA是多个TA组成一个TA列表（TA List），这些TA同时分配给一个UE；UE在TA List间移动不需要执行TA更新。当UE附着到网络时，由网络决定分配哪些TAs给UE，UE注册到所有这些TAs中。当进入不在其所注册的TA列表中的新TA区域时，需要执行TA Update,网络给UE重新分配一组TAs。还可以对位于同一个TA的UEs分配不同的TA List。
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fdd频段分布
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tdd频段分布
2013年12月4日，工信部给中国移动、电信、联通发放TD-LTE牌照，其中移动获得130Mhz带宽频谱用于4G网络建设： ●1880-1900MHz（Band39 F频段）--宏站广覆盖 ●2575-2635MHz（Band38 D频段）--宏站热点覆盖 ●2320-2370MHz（Band40 E频段）--室分
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B40
联通 移动 电信
2300 2320 2370 2390 2400
B39
移动 ？
1880 1900 1920
B41
联通 移动 电信
2500 2555 2635 2655 2690 2575
B38
4G TDD-LTE
中国移动 带宽：130MHz 1880-1900（B39） 2320-2370（B40） 2575-2635（B41）
中国联通 带宽：40MHz 2300-2320（B40） 2555-2575（B41）
中国电信 带宽：40MHz 2370-2390（B40） 2635-2655（B41）
4G FDD-LTE
中国移动 带宽：无 中国联通 带宽：25MHz UL:1955-1980（B1） DL:2145-2170（B1,2100）
中国电信 带宽：30MHz UL:1755-1785（B3） DL:1850-1880（B3,1800）
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lte支持的最大带宽为20M，采用20M同频组网，如果一家运营商在一个band上的频段只有20M，这就意味着后期扩容将会更麻烦。载波聚合可以将不同band聚合，但技术上还不是太成熟。载波聚合分为同频连续载波聚合和跨频非连续载波聚合。截止3gpp
r11 里还没有TDD跨频非连续载波聚合技术标准。即使以后有，成本也会更高。
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电信和联通的FDD频段，移动和联通的GSM1800频段都在band3上。联通的GSM1800频段刚好和FDD试验网频段连续，对于手上的这段GSM1800频段，联通随时可以清理出来给FDD用，对于后期扩容就有一个很大余地。
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电信联通不想在TDD上发力，两家的4G布局都一样，用FDD来做广覆盖，TDD来做热点覆盖。
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手机网络制式
什么是五模
什么是13频 13/17频区别
五模就是一个芯片支持TDD-LTE、FDD-LTE、TD-SCDMA、WCDMA、GSM五种不同的通信模式。
十三频就是对前面手机支持的五模的细分，可以理解为每个模式里面有分为不同的频段，下面是2G、3G、4G所支持的不同频段。 2G网络 GSM：850/900/1800/1900 3G网络 WCDMA：2100MHz/1900MHz/850MHz (中国联通3G) TD-SCDMA:1880-1920MHz/2010-2025MHz (中国移动3G) 4G网络 TDD-LTE：1900MHz/2300MHz/2600MHz (中国移动4G) FDD-LTE：1800MHz/2600MHz(中国联通和中国电信的4G)
双4G其实和五模十三频是一个意思，支持五模十三频的手机，即支持中国移动和中国联通的2G、3G和4G网络，也就是双4G。
网络制式的频率，指的是每种网络频段的不同，国家都划分了几个不同的频段，让他们运行在不同的频段上，互相不干扰。通俗点讲，就像收音机一样，调不同的频率就是不同的台。手机网络就像不同频段的收音机一样，运行不同的频段上。
五模十三频的频率方面，分别为： TDD-LTE Band38/39/40 LTE FDD Band7/3 TD-SCDMA Band34/39 WCDMA Band1/2/5 GSM Band2/3/8
十七频，比十三频要多五个频段，分别为： TDD-LTE Band38/39/40/41 LTE FDD Band1/3/7 TD-SCDMA Band34/39 WCDMA Band1/2/5/8 GSM Band 2/3/5/8
MGCF/
MGW
SCC AS
IMS
CSCF
EPC
PSTN/PLMN
RAN/GERAN
MSCS
MGW
MME SAE-PGW
CS
INTRENET
SGs
eNodeB
EPC
PSTN/PLMN
RAN/GERAN
MSCS
MGW
MME SAE-PGW CS
INTRENET
Sv
eNodeB
EPC
PSTN/PLMN
RAN/GERAN
MSC
MME
SAE-PGW
CS
INTRENET
eNodeB
CSFB- UE speech fall back to 2/3G, No VoIP on LTE
UE发起MO和接收MT呼叫时，需首先切换回CS无线网络。
适用于 2/3G电路域与LTE无线网络重叠部署的场景。
需要升级所有与LTE有重叠无线覆盖区域的VMSC，以支持类似Gs接口的SGs接口联合位置更新、寻呼、短消息等功能。
网络结构简单，不需要部署IMS。
SRVCC- LTE VoIP with IMS control
基于LTE实现语音和多媒体业务，LTE无线覆盖可以作为2G/3G无线的补充。
基于SCC AS和SRVCC增强MSC的控制，LTE 语音能够切换到CS网络。
需要部署IMS网络作为多媒体业务统一控制平台。
可以部署独立的 SRVCC 增强 MSC，支持Sv接口和SIP接口，避免所有MSC的升级。
GANC - LTE VoIP with CS control
基于LTE实现语音和多媒体业务， LTE无线覆盖可以作为2G/3G无线的补充，支持向CS的平滑切换。
部署IWF模拟 BSC/RNC，向传统CS网络发起呼叫和切换，CS网络不需要升级。
需要UE支持基于LTE承载的CC/MM/SS协议栈能力。
不需要部署IMS网络。
方案尚未标准化，3GPP正在讨论。
SGi
A/Iu
handover handover
MSCS
MGW
MGW
MSCS
SGs
GANC
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双待方案存在以下主要问题
产业环境
双待方案主要依靠GSM实现
语音业务的国际漫游，而目前
国际上主流运营商已经开始考
虑GSM的退网，这将给中国
移动用户的国际漫出带来很大
问题
GSM退网还会导致产业链的
断裂，GSM的维护成本将大
幅增加
双待方案未来要求同时维护
GSM、TD、LTE和WiFi四张无
线网络，维护成本和难度很大
终端实现
双待终端同时占用GSM和TD
的频段，GSM/TD现有的频段
将无法用于LTE，频谱资源浪
费
双待终端需支持双收双发，需
要两套射频，成本较高
由于国际上均采用单待终端，
双待终端的产业链很难形成规
模，在成本控制、新产品研发
等方面存在较大困难
业务能力
双待方案只在电路域承载语音
，无法利用LTE和IMS提供高质
量的视频通话、视频会议等多
媒体业务
无法支持数据业务在LTE和
2G/TD之间的连续性
双待方案是LTE话音的过渡方案
VoLTE是基于IMS（IP 多媒体子系统）的语音业务，而不是基于传统的IP网络（比如因特网），构架于运营商的网络之上，这就意味着运营商能够为VoLTE提供更高级别的控制和管理。
VoLTE是GSMA定义的标准LTE语音解决方案，并制定了标准协议。在标准中，规定了VoLTE4大技术特征，这4大技术特征保障了VoLTE提供高标准的QoS：
1.半持续调度(SPS)
2.TTI bundling
3.不连续接收
4.包头压缩RoHC 95
IMS域： 升级扩容或新建IMS Core, 新建VoLTE AS等业务平台
电路域：MSC: 改造支持eSRVCC功能
用户数据：HLR/EPS-HSS/IMS-HSS融合的数据库
信令网：建设可靠的DRA信令网
分组域：EPC：支持IMS APN、SRVCC切换等
PCC：PCRF支持VoLTE的QoS控制
4G无线接入网：支持RoHC头压缩，半持续调度等
承载网：支持IPv6/IPv4双栈
支撑系统：计费、业务发放系统的改造
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Over-The-Top Content (OTT)意指互联网企业越过运营商（system operator），发展基于开放互联网的各种视频和数据服务业务
根据诺基亚西门子移动宽带业务全球市场经理，Gerald Reddig，在他的博客中声称，诺基亚西门子通信Smart Labs 实验室分别对OTT VoIP 和 VoLTE进行了测试。基于话务模型和用户体验，他们定义4项指标：
1.电池耗电量 2.数据连接 3.数据流量 4.信令负荷 并使用标准化的MOS测试方法对语音质量进行测试，这一测试方法可以准确地反映语音经过压缩编码和传输之后的用户真实感知。 98
测试结果表明，VoLTE和OTT均可获得基本相同的MOS值，但在相同的语音质量下，OTT VoIP 比OTT更耗电，且需要更高的传输速率。同时，两者的MOS值均大大优于传统3G语音业务。
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另一个影响客户感知的重要因素是时延，测试结果表明，VoLTE时延比OTT VoIP低94%。
具体测试结果如下： 1.电池耗电量
VoLTE比OTT VoIP省电40%。
2.数据连接 在一通电话中，OTT VoIP比VoLTE多产生10倍多的数据连接。
3.数据流量 在相同的语音质量前提下，大多数的OTT VoIP 应用在通话过程中比VoLTE 多耗流量20%至40%。在通话和待机状态综合测试中发现，VoLTE比OTT VoIP至少少耗流量50%，这说明VoLTE不管在待机还是通话状态下，都比OTT VoIP更省流量。
4.信令负荷 OTT VoIP在接通和保持通话的过程中产生的信令负荷比VoLTE多100%到200%。在一个案例中发现，一个未优化过的OTT VoIP应用仅在待机过程中就产生了比VoLTE多1000%的信令负荷。
测试证明，在技术上，VoLTE明显胜出OTT VoIP，它不仅给用户带来更好的感知，而且更省电，更省流量，更高效。随着越来越多的运营商开始商用VoLTE，相信VoLTE有望担当起这场运营商OTT反击战的主角。
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微信电话本，和其它OTT VoIP一样，是一种叠加式的依靠Internet来交付数据包的VoIP技术。问题在于，Internet交付数据包时秉持着一贯的“尽力而为”的态度：您所能做的只是将数据包送入云中，剩下的就只能靠祈祷了。
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2014年年中，中国移动开始在杭州、南京、广州等地启动VoLTE外场试点
2015年8月17日杭州打响VoLTE商用第一枪，目前中国移动在大多数省份已开通VoLTE商用/试商用服务
今年2月底于巴塞罗那举行的世界移动大会（MWC2016）期间，中国移动董事长尚冰表示，中国移动当前已经实现100城市VoLTE商用，今年上半年要实现260城市商用，全年要发展3000万VoLTE用户。
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目前全球共有13个Cat.9网络在部署及试商用/测试阶段，分布在安哥拉、澳大利亚、芬兰、日本、葡萄牙、卡塔尔、土耳其、韩国、芬兰、阿联酋及英国，参与运营商包括Telstra、中国移动、SK Telecom、EE等。
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Cat.0是被写入3GPP Rel.12标准，支持更低速率、更低功耗版本的LTE终端等级。Cat.0 和 Cat.1都是指向广阔的物联网市场，实现更低功耗、更低成本物联网设备连接到LTE网络。支持更低Category，对可穿戴设备、智慧家庭和智慧电表等物联网应用非常关键。不过，一直以来，无论是网络还是终端芯片，LTE与物联网之间总是存在一条难以跨越的鸿沟，不过，随着这些年一些通信设备公司和芯片公司的积极投入，可望改变市场局势，为LTE网络连接物联网提供更广阔的前景。比如，前不久，Sequans与Altair相继宣布近期将推出Cat.0和Cat.1芯片组。
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LTE-Advanced(LTE-A)是LTE的演进版本，其目的是为满足未来几年内无线通信市场的更高需求和更多应用，满足和超过IMT-Advanced的需求，同时还保持对LTE较好的后向兼容性。LTE-A采用了载波聚合(Carrier Aggregation)、上/下行多天线增强(Enhanced UL/DL MIMO)、多点协作传输(Coordinated Multi-point Tx&Rx)、中继(Relay)、异构网干扰协调增强(Enhanced Inter-cell Interference Coordination for Heterogeneous Network)等关键技术，能大大提高无线通信系统的峰值数据速率、峰值谱效率、小区平均谱效率以及小区边界用户性能，同时也能提高整个网络的组网效率，这使得LTE和LTE-A系统成为未来几年内无线通信发展的主流
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载波聚合是能满足LTE-A更大带宽需求且能保持对LTE后向兼容性的必备技术。 目前，LTE支持的最大带宽是20MHz，LTE-A通过聚合多个对LTE后向兼容的载波可以支持到最大100MHz带宽。接收能力超过20MHz的LTE-A 终端(User Equipment，UE)可以同时接收多个成员载波，而对LTE Rel.8的终端，也可以正常接收其中一个成员载波。
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频谱聚合的场景可以分为3种：带内连续载波聚合(Intra-Band，Contiguous)、带内非连续载波聚合(Intra-Band，Non-contiguous)、带外非连续载波聚合 (Inter-Band，Contiguous)。具体参见图
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图 典型CA场景
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从上图可知，从Rel.10开始采用载波聚合（2*20MHZ）技术
诺基亚官方网站宣布，2014 年世界电信展上，诺基亚通信、中国移动、Ooredoo 共同展示了通过 TDD-FDD LTE实现的、创纪录的 4.1 Gbps 速度。在全球 TD-LTE 发展倡议（GTI）的支持下，三家公司通过结合 TDD 和 FDD-LTE 频谱并聚合 10 个载波和 200 MHz 带宽实现了这一速度。
三家公司联合通过以下技术实现了这一破纪录的速度： •诺基亚通信的商用 Single RAN Advanced 硬件 •可提供大容量吞吐的Flexi Multiradio 10 基站 •可聚合 TDD- 和 FDD-LTE 频谱载波的软件 •LTE-Advanced 多输入多输出 (MIMO) 技术
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2015-06-17广州移动联合高通公司与中兴通讯三方联手启动4G LTE-A
Cat.9三载波聚合技术试验。据悉，Cat.9标准的LTE-A网络的理论最高下行峰值速率最高可达到330Mbps，现场演示的最高下行速率达到了292Mbps。
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近日，华为对外首次提出了4.5G概念。华为高管表示，4.5G网络将在带宽、网络容量、时延等方面获得提升。具体来说，可以实现随时随地100Mbps连接速度，网络时延将从目前4G的几十毫秒缩短到10毫秒，并能支撑300亿量级的连接数，从而支撑人与物之间的连接，以及部分物与物的连接，是万物互联的初级阶段。
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4.5G时代会引入5GHZ频段。目前在5GHZ上，有大量的频谱资源，这些频段属于Free License，并没有所谓使用授权的限制。在这个频段上，目前全球各国已分配的未授权频谱资源总计超过500MHz。 比如，我们现在使用的WLAN 802.11a就工作于5GHz频段。现在这些频段已经被LTE瞄上了，这就是我们说的LTE-U（Unlicensed LTE，未授权频段LTE）解决方案，该方案通过Unlicensed频段与Licensed频段的有效聚合，可扩大移动宽带网络容量和市场空间。说简单点，就是可以实现LTE和WIFI聚合（当然，不仅仅是Wi-Fi，还有很多其它东东）。
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阿尔卡特朗讯的4.5G概念提出以下技术特征： 在无线面，阿尔卡特朗讯提出了三个技术特征：
1.载波聚合
2.站点聚合
3.LTE小区和WLAN的聚合。 在网络面，也提出了三个功能特征：
1.基于VoLTE和WebRTC的语音和多媒体解决方案。
2.聚合LTE小区和WLAN
3.基于策略的网络：ANDSF 和PCRF 在平台方面向网络虚拟化迈进。
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LTE技术概述 LTE的演进LTE-Advanced 4.5G
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