51、什么是eNodeB?eNodeB有什么主要功能?eNodeB与2G、3G的基站有什么区别?
答:eNodeB(简称为eNB)是LTE网络中的无线基站,也是LTE无线接入网的唯一网元,负责空中接口相关的所有功能:
(1)无线链路维护功能,保持与终端间的无线链路,同时负责无线链路数据和IP数据质监的协议转换;
(2)无线资源管理功能,包括无线链路的建立和释放、无线资源的调度和分配等;
(3)部分移动性管理功能,包括配置终端进行测量、评估终端无线链路质量、决策终端在小区间的切换等。
2G/3G基站只负责了与终端无线链路的连接,而链路的具体维护工作(无线资源管理、不经过核心网的移动性管理等)都是由基站的上一级管理实体(2G中是BSC、3G中的RNC)完成的,此外无线接入网与核心网的桥梁功能也是在BSC或RNC中实现的。
总之,eNB大致相当于2G中BTS与BSC的结合体,或3G中NodeB与RNC的结合体。
52、什么是MME?其主要功能是什么?与SGSN有什么区别?
答:MME是移动管理实体(Mobility Management Entity)的简称,是EPC核心网控制面的网元,其功能类似于2G/3G核心网SGSN设备控制面功能,主要负责接入控制、移动性管理、会话管理和路由选择等功能。功能具体如下:
(1)接入控制,包括鉴权、用户身份识别、加密和许可控制。
(2)移动性管理,支持具有LTE能力的用户接入网络,该功能保证了MME对UE当前位置的跟踪和记录以及MME对UE链接状态的跟踪和记录。
(3)会话管理功能,包括管理EPC承载的建立、修改和释放,以及接入网侧承载的建立和释放;与2G/3G网络互操作时,完成EPC承载与2G/3G PDP上下文制件的有效映射;接入网侧承载的释放和建立;
(4)网元选择功能,根据APN和用户签约数据选择合适路由,切换/重选场景下选择合适的源或目的MME/SGSN设备等。
SGSN是2G/3G核心网分组域的主要网元。具备接入控制、移动性管理等控制面功能,同时还承担了数据转发等用户面功能。
53、什么是S—GW?S—GW有什么主要功能?S—GW与SGSN、GGSN有什么区别?
答:S—GW为LTE核心网的服务网关,功能包括:用作用户在3GPP网间/网内切换的锚定点、数据路由和转发、寻呼触发、计费、合法监听等功能。
S—GW与SGSN、GGSN区别如下:SGSN分为用户面处理网元和信令面处理网元功能,S—GW相当于SGSN的用户面网元;GGSN可以和外界多种不同数据网络连接,在网元功能方面S—GW与GGSN没有相同点。
54、什么是P—GW?P—GW有什么主要功能?P—GW与SGSN、GGSN有什么区别?
答:P—GW即PDN网关,相当于2G/3G网络中的GGSN,充当外部数据连接的边界网关,主要功能包括:承载控制、基于用户的包过滤功能、UE的IP地址分配功能、上下行传输层的分组标记、计费、QoS控制、非3GPP接入等功能。
55、什么是CS域,什么是PS域?LTE为什么取消CS域?
答:CS域指电路交换域(Circuit Switching Domain),PS域指分组交换域(Packet Switching Domain)。
(1)电路域交换:在发端和收端之间建立电路连接,并保持到通信结束的一种交换方式。因此电路交换在通信之前要在通信双方之间建立一条被双方独占的物理通路。
(2)分组域交换:通过标有地址的分组进行路由选择传送数据,使信道仅在传送分组期间被占用的一种交换方式。分组交换采用存储转发传输方式,将一个长报文先分割为若干个较短的分组,然后把这些分组(携带源、目的地址和编号信息)逐个地发送出去。分组域交换加速了数据在网络中的传输、简化了存储管理、减少了出错几率和重发数据量,信道资源采用统计复用的模式,提高了数据交换效率,更适合移动互联网业务突发式的数据通信。从提高整个网络的信道利用率上看,分组交换优于电路交换,尤其适合与终端之间的突发式的数据通信。
3GPP在考虑下一代网络架构方面,要求网络扁平化、IP分组化,从而实现通信网络大容量、高带宽、高效率交换的演进需求,因此LTE系统采用全IP化,只保留分组域进行数据传输,而原来电路域承载的语音业务可以通过VoIP的方式承载,不再需要单独的电路域。
56、S4—SGSN的功能?与SGSN有什么区别?
答:S4—SGSN是EPC架构中2G/3G接入下的控制面网元,相当于LTE接入的MME设备,与SGSN相比,有如下新功能:
(1)新增与MME、S—GW之间的接口;
(2)支持P—GW、P—GW以及MME的选择,UE切换到E—UTRAN网络中,选择目标MME/S4—SGSN;
(3)实现EPS和2G/3G之间安全参数和QoS参数的转换。
57、什么是HSS?HSS有什么主要功能?HSS与HLR的区别是什么?
答:HSS(Home Subscriber Server,归属签约用户服务器)是EPS中用于存储用户签约信息的服务器,是2G/3G网元HLR的演进和升级,主要负责管理用户的签约数据及移动用户的位置信息。
HSS与HLR(Home Location Register,归属位置寄存器)的区别在于:
(1)所存储数据不同:HSS用于4G网络,保存用户4G相关签约数据及4G位置信息,而HLR用于2G/3G网络,保存用户2G/3G相关数据及2G/3G位置信息;
(2)对外接口、协议及承载方式不同:HSS通过S6a接口与MME相连,通过S6d接口与S4 SGSN相连,采用Diameter协议,基于IP承载,而HLR通过C/D/Gr接口与MSC/VLR/SGSN相连,采用MAP协议,基于TDM承载;
(3)用户鉴权方式不同:HSS支持用户4元组、5元组鉴权,而HLR支持3元组和5元组鉴权。
实际部署时,由于HSS与HLR在网络中功能类似,所存储数据有较多重复,故多合设,对外呈现为HSS与HLR融合设备。融合SHH/HLR支持MAP和Diameter协议,分别连接2G/3G与4G网络,提供HSS和HLR的逻辑功能。
58:什么是PCC?在LTE环境下主要应用是什么?
答:PCC(Policy and Charging Control,策略和计费控制),是在现有移动分组核心网上叠加的一套端到端策略和计费控制架构,支持2G/3G/LTE的融合控制。通俗地讲,网络上会预先配置一些“规则”,这些“规则”是结合市场、业务、用户等特性制定的。当用户使用网络时,如果用户特性符合这些“规则”,网络即对用户采取一定的措施,例如提升或限制用户速率。这些“规则”主要通过PCC来实施。
PCC系统是LTE系统的基本组成部分,LTE下PCC将会在“分质服务、分质定价”、“支撑灵活计费”、“开展实时提醒、促进用户更多使用网络等方面发挥更大作用,丰富流量经营策略,增大流量收益。
59、什么是PCRF、PCEF?主要功能是什么?与2G、3G的区别?
答:PCRF(Policy and Charging Rule Fuection,策略和计费控制单元)是PCC系统的“大脑”,是策略的管理单元,根据策略通过判断用户或业务是否符合“规定”,并指挥网络对符合规定的用户或业务采取相应措施。
PCEF(Policy and Charging Enforcement Function,策略和计费执行单元)是PCC系统的“眼”和“手”,是策略的执行单元,主要用于将用户、业务信息准确的传递到PCRF,以及根据PCRF下发的指令对用户或业采取相应的措施。在LTE环境下,该功能位于P—GW/GGSN上,在2G/3G环境下,该功能位于GGSN上。
LTE PCC与2G、3G PCC的功能和流程基本相同,但增加了支持VoLTE的相关功能,并增强了为用户和业务提供差异化服务的功能。
60、TD—LTE所采用的关键技术是哪些?
答:相比3G所使用的CDMA技术,TD—LTE采用了OFDM、MIMO、高阶调制、网络架构扁平化等多项关键革新技术,具体如下:
(1)OFDM:即正交频分复用,该技术与GSM网络中的FDM类似,即将一段频谱划分为多个子载波。但与GSM不同的是,OFDM系统中不同子载波间相互正交且重叠,省去了GSM系统中不同子载波间保护带宽的需要,由此可提升系统频谱效率;同时,OFDM系统可将一条高速宽带数据业务流划分为多条并行窄带数据流,以此可较好克服宽带移动通信系统中多径效应和符号间干扰带来的影响。
(2)MIMO:即多天线技术,通过在基站和终端配置多根天线,实现在多个独立的空间传输通道上的多路传输。系统可根据用户信道状态,将MIMO工作模式自动配置为波束赋性、空间复用、空间分集等多种状态,以获得更高的数据业务速率和更高的传输可靠性。
(3)高阶调制:3G系统中最高阶调制方式为16QAM,即每个调整符合可携带4比特信息;而LTE系统最高调制方式为64QAM,即每个调制符合可携带6比特信息,由此可将频谱效率提升50%。
(4)网络架构扁平化:为了提升数据业务的时延性能,4G技术对无线网络进行了革新,去掉了BSC/RNC这个网络层面,从而根本性地改善业务时延。
61、TD—LTE支持多少种带宽配置?
答:TD—LTE支持6种可变的带宽配置:1.4MHz、3MHz、5MHz、10MHz、15MHz、20MHz。基站可根据需求选择支持部分带宽配置,而为了保证终端能接入不同带宽配置的基站,终端必须支持各种带宽配置。目前中国移动TD—LTE试验网络以20MHz配置为主。
TD—LTE还支持载波聚合(CA)技术,当采用2个载波聚合时,可支持40MHz带宽。
62、TD—LTE时隙配比的作用?
答:TD—LTE是一个时分双工(TDD)系统,在一段时间内基站发信息、终端接收(下行),在另一段时间内终端发信息、基站接收(上行)。TD—LTE通过上下行时隙比例的调整,可以改变上行和下行传输资源比例,适应网络对不同的下载数据量和上传数据量的需求。针对不同业务场景,以及未来移动互联网业务发展的特点,TD—LTE规定了7种上下行时隙配比,下行传输时隙比例从40%到90%可调。
另外,为了与TD—SCDMA实现邻频共存,需要在某些频段(如F频段)采用专门的上下行时隙配比,以避免与TD—SCDMA的上下行时隙冲突。
需要特别说明的是,由于上下行时隙转换间隔是毫秒级的,用户对于时分并无感知,不会影响业务体验。
63、TD—LTE是否支持灵活的上下行时隙配置?具体有几种配置方式?
答:与TD—SCDMA类似,TD—LTE也能支持灵活的上下行时隙配置,针对一个10ms的无线帧,目前3GPP共规定了七种配置方式。
设置多种时隙配比的目的在于,可以满足不同业务和场景对于上下行数据传输量的不同需求。如果上下行业务比例比较均衡,我们可以采用配置1,即4个下行子帧,4个上行子帧和2个特殊子帧;而在下行业务比重相对较大的热点区域,我们可以采用配置2,即6个下行子帧,2个上行子帧和2个特殊子帧。
64、TD—LTE和LTE FDD帧结构有何区别?与TD—SCDMA帧结构有何关系?
答:TD—LTE与LTE FDD帧结构最大的差别在于特殊时隙。TDD时分双工方式决定了TD—LTE帧结构的下行子帧到上行子帧转换需要保护间隔,同时为了保证与TD—SCDMA等既有TDD系统共存时的时隙对齐,所以引入了特殊时隙。
TD—LTE继承了TD—SCDMA特殊子帧的特点,由下行特殊时隙(DwPTS)、保护间隔(GP)和上行特殊时隙(UpPTS)组成,网络可以根据不同的部署场景配置三者的长度。同时为了便于实现TLE TDD和FDD共平台共芯片,TD—LTE的每个子帧的长度(1ms)和LTE FDD相同。
65、TD—LTE上、下行的多址方式是什么?有哪些优缺点?
答:TD—LTE的下行多址方式为OFDMA,上行多址方式为SC—FDMA。
OFDMA优点在于频谱资源利用率高以及时频资源调度灵活,缺点在于发射信号的峰均比(幅度最大值与均值的比值)较高,对发射端射频单元的功率放大器的线性范围要求较高,所以对产品的体积、成本、功耗等提出了较高的要求。
SC—FDMA优点在于发射信号的峰均比较低,降低了发射端射频单元的要求,相应的硬件成本也较低;其缺点在于时频资源调度灵活度低于OFDMA,系统性能也有所下降。
相比于终端,基站对体积、成本、能耗的敏感度较低,所以可采用峰均比抑制技术来保障性能,因此TD—LTE下行选择了OFDMA多址方式;而终端对体积、成本、功耗更加敏感,因此上行选择SC—FDMA多址方式。
66、OFDM技术的基本原理是什么?
答:OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)是一种正交频分复用技术,利用相互正交的子载波来实现多载波并行通信的技术。OFDM本质上是一种频分复用系统,但它克服了系统的FDM频谱使用效率低的缺点,将整个符号周期内相互正交的子载波调制在一起发送,各子载波在频率上相互重叠但保持正交,节省了带宽。在接收端,在基带用相应的子载波通过符号周期内的积分把原始信号解调出来,由于其他子载波信号与信号解调所用的子载波在一个符号周期内积分结果为0(相互正交),仍然保持正交,所以不会影响有用信息的提取。同时,通过插入循环前缀(CP),OFDM在牺牲一定传输效率的条件下,可以完全消除符号间干扰和频率选择性衰落的影响,适用于宽带移动通信。
67、OFDM和OFDMA的区别是什么?
答:正交频复用技术(OFDM,Orthogonal Frequency Division Multiplexing)是一种多载波调制技术,用于将宽带频率资源分割为很多个较窄的相互正交的子载波。
正交频分多址(OFDMA,Orthogonal Frequency Division Multiple Access)是一种多址接入技术,用于将OFDM子载波资源分配给不同的用户使用。
68、OFDM相对CDMA有什么优势?OFDM的主要优点和缺点是什么?
答:OFDMA相比于CDMA技术有以下优势:
(1)频谱效率高:OFDM允许各个子载波部分交叠,从而提高了资源的利用效率,提升了系统的容量。
(2)带宽扩展性强:由于OFDM系统的信号带宽取决于使用的子载波的数量,因此OFDM系统具有很好的带宽扩展性。而CDMA系统只能在通过提高码片速率来支持更大的带宽,灵活度不够。
(3)抗多径衰落:由于OFDM将宽带传输转化为很多个窄带子载波的并行传输,每个子载波可以认为是平坦衰落的信道,可以实现简单的接收处理,从而大大减轻多径衰落带来的影响。但是对于CDMA系统,带宽越宽,多径数目越多,所受到的多径影响越严重,无线接收机的设计变得越复杂。
(4)资源分配颗粒度更小:OFDM资源调度的颗粒度更小、更加灵活,可以在不同的子载波上选择不同的调制编码方式、传输方式等。
(5)MIMO技术实现简单:OFDM技术使得每个子载波上的信道可以看成是平坦衰落信道,从而使子载波上MIMO的检测仅需考虑单径信道而不需考虑多径的影响,所以大大简化了MIMO接收端的设计与实现。
OFDM技术有以下缺点:
(1)峰均比高:OFDM的峰均比(峰值功率与系统总平均功率的比值)比CDMA高很多,会影响射频功率放大器的效率,增加硬件的成本。
(2)对同步误差较敏感:时间偏移误差会导致OFDM子载波的相位偏移,而频率偏移误差则会导致子载波间失去正交性,带来子载波间的干扰,影响接收性能,所以OFDM系统对时间和频率的同步误差比较敏感。
69、什么是MIMO?采用MIMO有什么好处?
答:MIMO(Multiple—Input and Multiple—Output,多输入多输出),是LTE系统的重要技术,它是指在发送端到接收端同时采用多根天线。MIMO能够更好地利用空间维度的资源、提高频谱效率。使信号在空间获得阵列增益、分集增益、复用增益和干扰抵消增益等,从而获得更大的系统容量、更广的覆盖和更高的用户速率。其原理在于,利用基站端和终端的多根天线产生多个空间传输通道,类似于多路传输“管道”,数据可以在这些“管道”中并行传输。MIMO技术的好处在于,它可以在不增加系统带宽和发送功率的情况下,显著提升传输性能。
MIMO发送端同时发送的信息内容是不同。其中“管道”的数量也就是能够支持的并行数据流数(rank),(rank)可分为两类:空间发分集技术(rank=1)和空间复用技术(rank≥1),“管道”的口径也就是每个子信道的传输能力。为了更好的使用这些“管道”达到不同的增强效果,MIMO可以采用如下的不同传输方式:
(1)空分复用(Spatial Mutiplexing):用并行的“管道”传输并行的数据,传输速率可获的成倍提升。
(2)波束赋形(Beamforming):利用智能天线技术,将功率集中在最好的“管道”传输。
(3)空间分集(Spatial Diversity):用并行的“管道”传输冗余的信息。
随着MIMO技术的普及和成熟,MIMO技术不仅仅被LTE、也被其它多个标准接受为基本传输技术,如IEEE 802.11n、802.11ac、802.11ad等无线局域网标准和IEEE 802.16e、802.16m等无线广域网标准支持空分复用和间分集两种MIMO技术,WCDMA在后续演进版本Release7已经支持2天线的空分复用和空间分集MIMO技术,TD—SCDMA支持多天线波束赋形技术。
70、TD—LTE多天线传输模式有哪几种?
答:LTE Release—8针对不同的应用场景,为下行多天线技术定义了7种不同的传输模式(TM,Transmission Mode),包括TM1—TM7。LTE Release—9为了进一步提高频谱利用率,新增了TM8,即双流波束赋形。
在实际网络中,为保证可靠性,LTE中提供了传输方案回退模式的设计。每种传输模式可以指定一种传输回退模式,即当某个传输模式本身由于信道环境变化等因素不能正常工作时,网络侧将触发用户终端切换更可靠的传输方案下。TM2—TM6的回退模式都是发送分集传输方案,即TM2。TM1的回退模式仍然是TM1。对于TM7和TM8,当物理广播信道采用单天线端口传输时,回退模式是TM1;除此之外,回退模式是TM2。
71、波束赋形和MIMO的关系是什么,TD—LTE是否支持波束赋形?
答:MIMO可分为广义和狭义两种:广义MIMO指接收/发端使用多个天线进行传输,而不管天线间距的大小。狭义MIMO则要求收/发端都配置多个天线,且天线单元间距大于电磁波半波长,利用无线信道非相关特性,实现信号多路并行传输,提高通信传输速率。
波束赋形(也叫智能天线)属于广义MIMO,但仅发端需支持多天线,接收端并不一定需配置多天线。波束赋形通过小间距天线阵(通常天线间距与电磁波波长相比较小,如半波长)实现信号的方向性发送,提高目标用户的接收信号强度、降低对其它方向用户的干扰的多天线传输技术。
TD—LTE的MIMO传输模式7和8就是波束赋形,分别是单流波束赋形和双流波束赋形。
72、载波聚合是什么?与MIMO有什么区别?
答:载波聚合是在LTE增强版本Release10中引入的新功能,通过多个载波的捆绑使用来提升传输的速率,特别是峰值速率。该功能与LTE基础版本兼容(Release8/9),即:不支持载波聚合的终端(Release8/9)可接入载波聚合的基站(Release10/11);支持载波聚合的终端(Release10/11)也可接入不支持载波聚合的基站(Release8/9)。
对于不支持载波聚合的Release8/9终端1/2/3,最多能使用20MHz的传输资源;而对于支持载波聚合的Release10终端4/5,最多可使用40MHz甚至更高带宽的传输资源。因此,相比终端1/2/3,终端4/5的速率可获得数倍提升。
载波聚合是聚合频率资源提升数据传输速率,MIMO是通过充分利用空间维度提升数据传输速率。载波聚合与MIMO之间没有任何的必然联系,二者的共同点是均可成倍提升用户速率,网络侧可根据用户实际需求,灵活配置用户使用MIMO和载波聚合技术。终端1/2/3仅可使用MIMO技术,但终端4/5可同时使用MIMO和载波聚合技术,以获得更高峰值速率。
73、LTE中的物理资源特点及分配方式是什么?
答:LTE下行采用正交频分复用(OFDM)调制,上行采用单载波频分多址(SC—FDMA)调制,可以提供比2G、3G更灵活的资源分配方式。LTE定义频域上连续12个子载波(频域占180KHz)和时域上一个时隙(0.5ms)构成的时频资源为一个资源块(RB,Resource Block)。时域上两个连续的RB构成一个RB对(RB pair),RB对是LTE系统资源调度的最小单位。LTE物理资源的特点是,资源颗粒度小,可灵活配置,调度周期短。
LTE系统有两种资源分配方式:一种是集中式的资源分配;一种是分布式的资源分配。集中式资源分配,可以通过选择一段较优的连续资源分配给用户,获得频域上的调度增益,多个用户各自选择自己较优的频段传输,也能获得多用户分集增益。分布式资源分配,用户的资源均匀分配在整个带宽上,能够避免用户的所有数据传输都经历深度衰落等,可以获得频率分集的增益。LTE下行传输既支持集中式资源分配,也支持分布式资源分配,上行传输只支持集中式的资源分配。
74、LTE有哪些物理信道?分别是什么功能?与TD—SCDMA是否有对应关系?
答:TD—LTE由于只有PS域,没有CS域,所以只有共享信道而没有专用信道,信道的数量大大减少。
LTE定义了六种下行物理信道,包括:物理下行控制信道PDCCH、物理下行共享信道PDSCH、物理广播信道PBCH、物理控制格式指示信道PCFICH、物理HARQ指示信道PHICH以及物理多播信道PMCH。
LTE定义了三种上行物理信道,包括:物理随机接入信道PRACH、物理上行共享信道PUSCH以及物理上行控制信道PUCCH。
75、LTE中的终端测量量都有哪些?RSRP是什么、RSRQ是什么,两者有什么区别?
答:LTE中的终端测量量包括RSRP、RSSI、RSRQ。
(1)RSRP(Reference Signal Received Power)是终端接收到的测量带宽内小区公共参考信号功率的线性平均值,反映的是本小区有用信号的强度。
(2)RSSI(Received Signal Strength Indicator)是终端接收到的所有信号(包括同频的有用和干扰信号、邻频干扰信号、热噪声等)功率的线性平均值。
(3)RSRQ(Reference Signal Received Quality)是N倍的RSRP与RSSI的比值,RSRQ=N*RSRP/RSSI,其中N表示RSSI的测量带宽内包含的RB数目,能反映出信号和干扰之间的相对大小。
RSRP与RSRQ的区别在于:RSRP仅反映了有用信号的强度,而RSRQ反映了有用信号的质量。
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