在LTE-A網路下支援多重無線存取技術的移動中繼架構設計

Design of Mobile Relay Architecture for Multi-RAT Support in LTE-A Networks

高資淵(Zi-Yuan Gao)

指導教授 ： 楊峻權

國立暨南國際大學/科技學院/資訊工程學系/碩士(2014年)

https://doi.org/10.6837/NCNU.2014.00259

摘要

LTE (Long Term Evolution)為長期演進技術的簡稱，是由3GPP所制定的一個第四代行動通訊標準。而3GPP為了達到國際電信聯盟(ITU)所制定的4G標準規格IMT-Advanced以及解決LTE基地台(Evolved NodeB, eNB)在無線訊號覆蓋範圍邊緣訊號強度不足，基於佈建成本考量等問題，3GPP提出LTE-Advanced (LTE-A)架構；達到IMT-Advanced標準規格，並制定了低耗電、低成本的中繼節點(Relay Node, RN)，來增強使用者設備(User Equipment, UE)在無線訊號覆蓋範圍邊緣的連線品質。而為了能夠讓位於高鐵(High Speed Rail, HSR)上的使用者避免高鐵高速移動導致的連線品質低下的問題，讓RN佈建於高鐵車廂上來服務高鐵上的使用者來解決問題；考慮RN將隨車廂移動而具備移動性質的話，因此將此環境下之RN改稱MRN (Mobile RN)。
本文探討的重點在於讓MRN擁有多重無線存取技術(Multi-RAT)的功能，當高鐵上同時有其他無線存取技術(如UMTS)的使用者時，讓其他無線存取技術的使用者藉由存取MRN連上各自的網路系統取得服務；因為同樣的，其他的無線存取技術使用者在高鐵上也會有連線品質低下的問題，但是其他無線技術的標準中並無基地台移動的設計，在基於不改變LTE與其他無線技術的核心網路設計的前提下，讓MRN擁有Multi-RAT的功能可被其他無線技術的使用者存取為本文的目的，透過分析我們研究室先前在RN上的Multi-RAT研究，沿用其優點與改善缺點並結合現有的MRN架構提出五種Multi-RAT MRN的架構設計，並探討我們提出的Multi-RAT MRN架構運作上的細節，最後以定性與定量分析探討我們提出的架構的效能，總結出效能最好的Multi-RAT MRN架構。

關鍵字

長期演進技術 ； 長期演進技術升級版 ； 移動中繼 ； 多重無線存取技術

並列摘要

Long Term Evolution is one of 3rd Generation Partnership Project (3GPP) standards developed as a candidate standard of fourth-generation(4G) mobile communications. To improve wireless signal strength of LTE base stations (Evolved NodeB, eNB) at the edge area and increase the wireless coverage, 3GPP proposed LTE-Advanced (LTE-A) to adopt a low-power, low-cost relay node (Relay Node, RN) to enhance the user equipment (User Equipment, UE) connection quality at the edges of eNB wireless service area. Furthermore, the RN can be adopted at vehicles (e.g. high speed rail, HSR). The RN might have some mobility features, so RN renamed MRN (Mobile RN) under this mobile environment.
This thesis assumes MRN has Multiple Radio Access Technologies (Multi-RAT) functionality, The Multi-RAT MRN should provide not only LTE UE wireless services but also UMTS UE wireless connections. Four novel architectures (Alt_M1, Alt_M2, Alt_M3, Alt_M4) are presented in this thesis. The Qualitative and Quantitative analyses show the advantages and disadvantages about our proposed architectures.

並列關鍵字

LTE ； LTE-Advanced ； Mobile RN ； Multi-RAT

參考文獻

[1] S. Sesia, I. Toufik, and M. P. J. Baker, LTE – The UMTS Long Term Evolution: From Theory to Practice, Wiley, Apr. 2009.

[2] 3GPP TS 36.300, “Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) and Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN),” Rel. 10, v10.3.0, Mar. 2011.

[3] 3GPP TS 36.300, “Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) and Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN),” Rel. 8, v8.5.0, May 2008.

[4] 3GPP TS 36.413, “Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN); S1 Application Protocol (S1AP),” Rel. 10, v10.1.0, Mar. 2011.

[5] 3GPP TS 29.281, “General Packet Radio Service (GPRS); Tunnelling Protocol User Plane (GTPv1-U),” Rel. 10, v10.1.0, Mar. 2011.