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。