LTE网络架构

LTE的高级网络架构由以下三个主要组件组成

• 用户设备 (UE)。

• 演进的UMTS陆地无线接入网 (E-UTRAN)。

• 演进分组核心网 (EPC)。

演进分组核心网与外部世界的分组数据网络（例如互联网、私有企业网络或IP多媒体子系统）进行通信。系统不同部分之间的接口分别表示为Uu、S1和SGi，如下所示

用户设备 (UE)

LTE用户设备的内部架构与UMTS和GSM使用的架构相同，实际上是一个移动设备 (ME)。移动设备包含以下重要模块：

• 移动终端 (MT)：处理所有通信功能。

• 终端设备 (TE)：终止数据流。

• 通用集成电路卡 (UICC)：也称为LTE设备的SIM卡。它运行一个名为通用用户识别模块 (USIM) 的应用程序。

USIM存储用户特定数据，与3G SIM卡非常相似。它保存有关用户电话号码、归属网络标识和安全密钥等信息。

E-UTRAN（接入网）

演进的UMTS陆地无线接入网 (E-UTRAN) 的架构如下图所示。

E-UTRAN处理移动设备和演进分组核心网之间的无线通信，只有一个组件，即演进基站，称为eNodeB或eNB。每个eNB是一个基站，控制一个或多个小区中的移动设备。与移动设备通信的基站称为其服务eNB。

LTE移动设备一次只与一个基站和一个小区通信，eNB支持以下两个主要功能：

• eNB使用LTE空中接口的模拟和数字信号处理功能向所有移动设备发送和接收无线传输。

• eNB通过发送诸如切换命令之类的信令消息来控制其所有移动设备的低层操作。

每个eNB通过S1接口连接到EPC，还可以通过X2接口连接到附近的基站，该接口主要用于切换期间的信令和分组转发。

家庭eNB (HeNB) 是用户购买的基站，用于在家庭内提供微蜂窝覆盖。家庭eNB属于封闭用户组 (CSG)，只有拥有也属于封闭用户组的USIM的移动设备才能访问。

演进分组核心网 (EPC)（核心网）

演进分组核心网 (EPC) 的架构如下图所示。为了简化起见，图中未显示一些其他组件。这些组件例如地震和海啸预警系统 (ETWS)、设备识别寄存器 (EIR) 和策略控制和计费规则功能 (PCRF)。

以下是上述架构中每个组件的简要说明：

• 归属用户服务器 (HSS) 组件是从UMTS和GSM继承过来的，是一个中央数据库，其中包含所有网络运营商用户的相关信息。

• 分组数据网络 (PDN) 网关 (P-GW) 使用SGi接口与外部世界（即分组数据网络PDN）通信。每个分组数据网络都由一个接入点名称 (APN) 来标识。PDN网关的作用与UMTS和GSM中的GPRS支持节点 (GGSN) 和服务GPRS支持节点 (SGSN) 相同。

• 服务网关 (S-GW) 充当路由器，并在基站和PDN网关之间转发数据。

• 移动性管理实体 (MME) 通过信令消息和归属用户服务器 (HSS) 来控制移动设备的高级操作。

• 策略控制和计费规则功能 (PCRF) 是上图中未显示的组件，但它负责策略控制决策，以及控制位于P-GW中的策略控制执行功能 (PCEF) 中的基于流量的计费功能。

服务网关和PDN网关之间的接口称为S5/S8。它有两种略微不同的实现方式，如果两个设备在同一网络中，则为S5；如果它们在不同的网络中，则为S8。

E-UTRAN和EPC之间的功能划分

下图显示了LTE网络中E-UTRAN和EPC之间的功能划分。

2G/3G与LTE

下表比较了2G/3G和LTE中使用的各种重要的网络元素和信令协议。