一、运营商无线资源控制设备(RRC)
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背景:与
PC不同,移动设备需要平衡耗电量与传输效率,无线模块一直开启会耗费很多电量 -
方案:移动设备默认处于休眠状态,发送和接收数据都需要先联系运营商的无线资源控制设备(
RRC)分配资源(或等待RRC通知),RRC负责指定:- 传输时机
- 传输功率:休眠时
15mW,活跃时1000mW到3500mW
二、端到端移动运营商网络结构
运营商网络主要包含以下两部分:
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无线接入网 (
RAN)RRC设备布于基站上(如图中的eNodeB)
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核心网(
CN)核心网主要包含以下几部分:
PGW(Packet Gateway):运营商网络的公网出/入口,负责为设备分配IP地址,以及相关策略的执行,如:包过滤和检查、QoS设置、DoS防御等PCRF(Policy and Charging Rules Function):此模块负责协助PGW执行相关策略
SGW(Serving Gateway):在PGW收到下行消息后,SGW负责将包转发给用户MME(Mobility Management Entity):维护与用户相关的所有信息,包括手机位置、资费情况等
三、数据包传输路径
1. 上行数据
- 手机向基站请求建立无线连接
- 手机以特定速度和功率向基站传输数据
- 数据由基站发往核心网(经
SGW到PGW) - 数据由核心网发到公网
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数据上行过程中的传输延迟
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手机首次连接会进行
RRC握手和状态转换(Control-plane latency)- 从
休眠到活跃< 100ms - 从
搁置到活跃< 50ms
- 从
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手机到基站之间的传送延迟(
User-plane latency) -
核心网路由延迟
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公网路由延迟
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数据上行基本流程如下图:
2. 下行数据
- 数据到达运营商网络后,先由
PGW发送给SGW,SGW向MME发起查询 - 如果手机处于休眠状态,
MME不知道它连接到了哪个基站,则向其覆盖范围内的所有基站发送paging消息 - 所有基站广播此
paging消息,让设备重新向基站建立无线连接 - 设备在休眠状态也会定时接收
paging消息,发现自己在paging列表中时,发起向附近基站重建无线连接的握手消息 - 与基站之间的无线连接建立后,基站给
MME发送消息,通知其用户所在位置,MME将此信息转发给SGW SGW将下行数据发送给基站- 基站将数据发送给手机
- 手机处于连接状态后,其对应的基站与
SGW之间会建立一条直连通道,后续的下行数据会直接发到基站,省去paging消息的开销(步骤2-5)。
数据下行基本流程如下图: