2. LTE 网络基础：频段与制式、附着流程、数据会话建立

各位好，欢迎来到第二章。

做 LTE 网关远传，说白了就是让设备通过 4G 网络把数据发到服务器。但你真的了解 LTE 是怎么工作的吗？我见过不少项目，网关配好了，SIM 卡插上了，就是连不上。查到最后，往往是频段没对上，或者附着流程卡在了某个环节。

这一章，我们就来把 LTE 的底裤扒开看看。我会结合自己踩过的坑，把频段、附着、会话建立这三个核心知识点讲透。

2.1 LTE 频段与制式

先说说频段。LTE 的频段，说白了就是手机和基站之间通信用的“车道”。不同国家、不同运营商，分配的车道不一样。

2.1.1 主流频段一览

我整理了一张表，列出了国内和海外最常用的几个频段。做网关选型时，这张表很有用。

2.1.2 FDD 与 TDD 的区别

LTE 有两种制式：FDD（频分双工）和 TDD（时分双工）。

• FDD：上行和下行用不同的频率，就像两条独立的高速公路，可以同时跑车。延迟低，覆盖好。
• TDD：上行和下行用同一个频率，但分时使用。就像一条单车道，规定时间方向。频谱利用率高，但延迟稍大。

国内三大运营商的情况：

• 中国移动：主要用 TDD（Band 38/39/40/41）
• 中国联通：FDD（Band 1/3）为主，也有 TDD
• 中国电信：FDD（Band 1/3/5）为主

做网关时，我建议优先选同时支持 FDD 和 TDD 的模块。这样无论插哪家卡，都能用。

2.2 LTE 附着流程

附着，就是设备开机后，向网络注册自己的过程。不附着成功，就没法上网。

这个流程，我拆成 5 步来讲。你想想看，就像你进公司上班：

1. 找基站（小区搜索）：设备开机，扫描所有频段，找到信号最强的基站。
2. 同步时间（MIB/SIB 接收）：设备读取基站的广播消息，拿到系统时间和配置参数。
3. 发起请求（RRC 连接建立）：设备向基站说“我要注册”，基站分配资源。
4. 身份验证（鉴权）：网络检查你的 SIM 卡是不是合法的。这一步会用到 Ki 和 OPc 等密钥。
5. 注册成功（Attach Accept）：网络分配一个临时身份（GUTI），设备正式上线。

下面这张图，是我手绘的附着流程。你可以对照着看。

2.3 LTE 数据会话建立

附着成功后，设备只是注册上了网络，还不能上网。要上网，还得建立数据会话——也就是 PDN 连接。

PDN 连接，说白了就是设备到互联网之间的一条“隧道”。这条隧道由核心网的 PGW（分组网关）负责管理。

2.3.1 会话建立的步骤

1. 设备发起请求：设备告诉网络“我要上网”，并指定 APN（接入点名称）。
2. MME 选择 PGW：MME 根据 APN，找到对应的 PGW。
3. 建立默认承载：PGW 分配 IP 地址，建立一条默认的承载（Bearer）。
4. 会话建立完成：设备获得 IP 地址，可以开始收发数据。

2.3.2 默认承载与专用承载

LTE 里，承载分为两种：

• 默认承载：设备附着后自动建立，提供基本的 IP 连接。QoS 等级较低。
• 专用承载：用于特定业务，比如 VoLTE 通话。QoS 等级更高，带宽有保障。

对于网关远传来说，我们通常只用默认承载。但如果你要做视频监控或实时控制，可能需要申请专用承载。

2.3.3 数据流量的走向

数据从设备发出，经过基站、核心网，最终到达互联网。我画了个简图：

你看，数据从 UE 出发，经过 eNodeB（基站）、SGW（服务网关）、PGW（分组网关），最后到达互联网。SGW 和 PGW 是核心网的关键设备。

2.4 本章小结

这一章，我们聊了 LTE 的三个核心基础：

• 频段与制式：选模块时，一定要确认支持的 Band。FDD 和 TDD 各有优劣，最好选双模。
• 附着流程：设备注册上网的过程。鉴权失败是常见坑，记得查 SIM 卡参数。
• 数据会话建立：附着后还要建立 PDN 连接才能上网。APN 配置要准确，一个字符都不能错。