LTE基础:LTE之S1接口与X1接口介绍

  与2G/3G系统相比，S1接口和X2接口是两个新增的接口。S1接口是eNB和MME之间的接口，包括控制面和用户面。X2接口是eNB间相互通信的接口，也包括控制面和用户面两部分。

S1接口

    S1接口是MME/S-GW网关与eNB之间的接口，S1接口与3G UMTS系统Iu接口的不同之处在于，Iu接口连接包括3G核心网的PS域和CS域，S1接口只支持PS域。

  1. S1接口控制面

    S1控制平面接口位于E-NodeB和MME之间，传输网络层是利用IP传输，这点类似于用户平面；为了可靠的传输信令消息，在IP曾之上添加了SCTP；应用层的信令协议为S1-AP。S1接口控制面协议栈如下图所示：

  控制面功能：

1）  SAE承载服务管理功能（包括SAE承载建立、修改和释放）；

2）  S1 接口UE上下文释放功能；

3）  LTE_ACTIVE状态下UE的移动性管理功能（包括Intra-LTE切换和Inter-3GPP-RAT切换）；

4）  S1接口的寻呼；

5）  NAS信令传输功能；

6）  S1接口管理功能（包括复位、错误指示以及过载指示等）；

7）  网络共享功能；

8）  漫游于区域限制支持功能；

9）  NAS节点选择功能；

10）初始上下文建立过程；

11） S1接口的无线网络层不提供流量控制和拥塞控制功能。 

  2.S1接口用户面

  用户平面接口位于E-NodeB和S-GW之间，S1接口用户平面（S1-UP）的协议栈如下图所示。S1-UP的传输网络层基于IP传输，UDP/IP之上的GTP-U用来传输S-GW与eNB之间的用户平面PDU。

    GTP-U协议具备以下特点：

1）  GTP-U协议既可以基于IPv4/UDP传输，也可以基于IPv6/UDP传输；

2）  隧道端点之间的数据通过IP地址和UDP端口号进行路由；

3）  UDP头与使用的IP版本无关，两者独立。

    S1用户面无线网络层协议功能：

1）  在S1接口目标节点中指示数据分组所属的SAE接入承载；

2）  移动性过程中尽量减少数据的丢失；

3）  错误处理机制；

4）  MBMS支持功能；

5）  分组丢失检测机制；

X2接口

    X2接口是eNB与eNB之间的接口。X2接口的定义采用了与S1接口一致的原则，体现在X2接口的用户平面协议结构与控制平面协议结构均与S1接口类似。

    X2口用户面：

    X2接口用户平面提供eNB之间的用户数据传输功能。X2-UP的协议栈结构如下图所示，X2-UP的传输网络层基于IP传输，UDP/IP协议之上采用GTP-U来传输eNB之间的用户面PDU。

 X2口用户面协议栈

    X2口控制面：

    X2接口控制平面协议栈如下图所示，LTE系统X2接口的定义采用了与S1接口一致的原则，其传输网络层控制平面IP层的上面也采用了SCTP，为信令提供可靠的传输。应用层信令协议表示为X2-AP。

 X2口控制面协议栈

    X2接口的主要功能有：

     移动性管理，包括切换资源的分配、SN Status的迁移、UE上下文的释放。

     负荷管理，用于eNB之间互相传递负荷信息、资源状态。

     错误指示，用于指示eNB之间在交互过程出现的一些未定义的错误信息。

     复位，用于对eNB之间的X2接口进行复位。

     X2接口建立，用于eNB之间互相交换小区信息。

     eNB配置更改，为了eNB之间正确交互信息，需要将发生更改的配置信息发送给对方，以达到信息的统一。

     eNB之间通过X2 Setup过程，来实现eNodeB间的小区信息交互，建立邻接小区关系。在X2间交互的信息主要有两大类：与负荷和干扰相关的信息，与切换相关的信息

     与负荷和干扰相关的信息

     此类信息主要用于小区间干扰协调中，如用于上行ICIC的HII (高干扰指示) 以及 OI(负载指示)，用于下行ICIC的RNTP(相对窄带发射功率)。

     与切换相关的信息

     基于X2口切换的目的是达到快速的切换，所以X2口的切换为无缝切换或无损切换。与S1口切换相比，协议上优先支持X2口切换。