4G移動(dòng)通信系統(tǒng)包括全I(xiàn)P結(jié)構(gòu)的分組核心網(wǎng)(Evolved Packet Core,EPC)與無(wú)線接入網(wǎng)。隨著核心網(wǎng)不斷演進(jìn),4G網(wǎng)絡(luò)只定義了全I(xiàn)P結(jié)構(gòu)的分組域而不再包括電路域,在2G、3G中基于電路域的語(yǔ)音及短信業(yè)務(wù)在4G中將基于IP多媒體子系統(tǒng)(IP Multimedia Subsystem,IMS)的分組架構(gòu)承載,通信流程及協(xié)議與傳統(tǒng)方式存在較大不同。盡管3GPP(3rd Generation Partnership Project)制定了移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,但由于運(yùn)營(yíng)商核心網(wǎng)是相對(duì)封閉的,并且在網(wǎng)絡(luò)部署及通信業(yè)務(wù)流程上存在差異,無(wú)法直接開(kāi)展技術(shù)研究、通信業(yè)務(wù)測(cè)試以及實(shí)現(xiàn)定制化通信業(yè)務(wù),因此需要研究構(gòu)建4G移動(dòng)通信實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)并開(kāi)展技術(shù)研究。本文基于網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化(Network Functions Virtualization,NFV)技術(shù)設(shè)計(jì)構(gòu)建4G移動(dòng)通信實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)架構(gòu),通過(guò)解耦無(wú)線接入網(wǎng)、核心網(wǎng)以及IMS核心網(wǎng)等主要通信網(wǎng)元功能并單獨(dú)部署在x86通用服務(wù)器上,并按照3GPP標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范連接各網(wǎng)元進(jìn)行組網(wǎng),實(shí)現(xiàn)了VoLTE(Voice over LTE)語(yǔ)音/視頻通話(huà)、基于IMS的短信以及4G上網(wǎng)業(yè)務(wù)功能等。同時(shí)基于可擴(kuò)展的深度包檢測(cè)(Deep Packet Inspection,DPI)技術(shù)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了4G主要通信協(xié)議監(jiān)測(cè)分析功能,用于信令監(jiān)測(cè)分析、異常信令監(jiān)測(cè)、信令流程故障排查等。主要研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)如下:1.研究了移動(dòng)核心網(wǎng)架構(gòu)、網(wǎng)元功能、協(xié)議組成及主要信令流程。通過(guò)3GPP標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范分析了4G核心網(wǎng)架構(gòu)及主要通信網(wǎng)元功能、漫游互通網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、核心網(wǎng)用戶(hù)面及控制面主要協(xié)議以及用戶(hù)附著、服務(wù)請(qǐng)求、尋呼、切換、承載建立等信令流程。2.研究了IMS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、網(wǎng)元功能以及VoLTE會(huì)話(huà)過(guò)程。分析了IMS核心網(wǎng)組成、呼叫會(huì)話(huà)控制網(wǎng)元功能、Vo LTE核心控制協(xié)議,對(duì)VoLTE注冊(cè)、通話(huà)、注銷(xiāo)等端到端的基本會(huì)話(huà)過(guò)程和場(chǎng)景進(jìn)行分析研究。3.基于NFV技術(shù)設(shè)計(jì)構(gòu)建4G移動(dòng)通信系統(tǒng)。通過(guò)NFV技術(shù)將傳統(tǒng)的集中4G核心架構(gòu)轉(zhuǎn)換為分布式架構(gòu),利用虛擬化技術(shù)將4G網(wǎng)元功能虛擬化,并且在網(wǎng)元設(shè)備軟硬件解耦的基礎(chǔ)上對(duì)EPC核心網(wǎng)和IMS核心網(wǎng)的主要通信網(wǎng)元進(jìn)行解耦,使其獨(dú)立出來(lái)并部署在單獨(dú)的服務(wù)器或虛擬機(jī)上。通過(guò)構(gòu)建4G實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)用戶(hù)上網(wǎng)、Vo LTE語(yǔ)音及視頻、短信等通信業(yè)務(wù),并利用兩套實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了不同運(yùn)營(yíng)商間的漫游互通功能。4.基于可擴(kuò)展的深度包檢測(cè)技術(shù)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)4G網(wǎng)絡(luò)協(xié)議監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)。通過(guò)可擴(kuò)展的DPI技術(shù)構(gòu)建協(xié)議篩選模塊,篩選出S1AP、GTPv2-C、Diameter以及SIP協(xié)議,并通過(guò)多種檢測(cè)技術(shù)結(jié)合和數(shù)據(jù)流信息檢測(cè)結(jié)果緩存技術(shù)對(duì)檢測(cè)過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化。根據(jù)協(xié)議篩選模塊結(jié)果,調(diào)用相應(yīng)的協(xié)議解析模塊完成數(shù)據(jù)解析,并將解析后的結(jié)果按照信令通信流程進(jìn)行還原和呈現(xiàn),實(shí)現(xiàn)信令監(jiān)測(cè)及故障排查等功能。
【學(xué)位單位】：戰(zhàn)略支援部隊(duì)信息工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：TN929.53
【部分圖文】：

是影響 NFV 技術(shù)在 4G 移動(dòng)通信業(yè)務(wù)首先 NFV 將 4G 系統(tǒng)內(nèi)主要網(wǎng)元轉(zhuǎn)換為虛擬功能能邏輯；其次 NFV 由于是基于軟件部署方式，網(wǎng)元設(shè)備，但是其靈活、可拓展的特點(diǎn)使其可以需要在業(yè)務(wù)層面考慮虛擬網(wǎng)元之間的容災(zāi)，因?yàn)?通信網(wǎng)元沒(méi)有太大區(qū)別，但是由于傳統(tǒng)網(wǎng)元是直構(gòu)下的4G通信系統(tǒng)是部署在虛擬化平臺(tái)或者部管理、虛擬數(shù)據(jù)管理、虛擬控制管理以及虛擬機(jī)研究利用 OpenEPC 在虛擬化平臺(tái)上構(gòu)建 4G 核 部分業(yè)務(wù)的性能優(yōu)化。文中采用一種基于業(yè)務(wù)邏ndover)、尋呼(Paging)、服務(wù)請(qǐng)求(Service Request的業(yè)務(wù)邏輯創(chuàng)建 Fat-proxy，利用 Fat-proxy 充當(dāng)件的信令消息流量占總流量的 50%，通過(guò)重組業(yè)移到 Fat-proxy，使 vEPC 只處理其他業(yè)務(wù)，從而降于 Fat-proxy 的虛擬化核心網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖 3 所示。

Split-IMS結(jié)構(gòu)

Merge-IMS結(jié)構(gòu)
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2838466