LTE/SAE网络技术研究及实验室功能性测试与分析

论文摘要

随着2007年3G网络大规模商用,移动用户使用手机网络越来越频繁,对网络的要求越来越高。为了进一步发展移动通信网络,3GPP标准化组织于2004年底针对无线侧和核心网侧启动了3G长期演进(Long Term Evolution,LTE)和系统架构演进(System Architecture Evolution,SAE)两大技术的研究和标准化工作,这将进一步提升无线移动网络功能和性能,但是由于一些新网元和新技术的提出,整个网络的商用化还需要建立在大量的规范研究、系统开发及测试基础上。本文首先由浅入深地对LTE/SAE技术进行讨论。由SAE网络中的一些基础知识入手,通过对全网的网络结构、核心网相关的重要接口、UE的状态迁移机制以及EPC网络中与一些安全机制等知识的讨论,建立最基本的系统概念;进而对LTE/SAE核心技术,如多址技术、多天线技术、分组调度以及MME Pool、多PDN功能等进行讨论研究,而QoS参数体系作为贯穿无线、核心网的重要参数,在LTE/SAE系统中也有所发展,本文对此也进行了相关的讨论研究。在完成理论讨论后,本文还重点关注LTE/SAE系统的实际测试情况。主要包括两个方面,实验室网络环境的建立和基本功能测试和分析。实验室测试环境的建立,首先要根据各网元的设备特性,进行合理的网络规划,并兼顾可扩展性,这样才能完成测试任务的同时,避免在增加新网元时对全网络各网元重新安装、配置,降低工作效率。同时实验室环境的建立也商用网络的基础,因此,本文还讨论了大规模商用网络的部署原则,根据业务类型、网络特性,进行针对性部署,以达到网络性能、传输成本最优。针对基本功能的测试,本文涉及用户接入管理、用户移动性管理、用户会话管理三大模块,精心选取了附着、去附着、S1释放、服务请求、跟踪区更新、ENB间切换以及专用承载的建立和去活等测试项,结合实际场景,分析信令过程,从多个角度验证整个系统的成熟性。通过本文的分析,可以得出结论,目前LTE/SAE技术的发展以及相关网元设备的研发已经基本成熟,而实验室的各项测试以及一些测试网络的建立,也反映出系统可以进入试商用阶段,如再经过大规模、多用户的性能测试,商用网络的出现指日可待。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 LTE/SAE 网络知识简介
• 1.1 背景介绍
• 1.2 LTE/SAE 网络架构及网元介绍
• 1.3 EPS 网络中各接口简介
• 1.3.1 MME 与UE 之间的控制平面协议中的S1-MME 接口
• 1.3.2 MME 与SGW 之间的接口S11
• 1.3.3 MME 与HSS 之间的接口S6a
• 1.3.4 其它相关接口介绍
• 1.4 MME 中UE 的状态管理机制
• 1.5 LTE 网络安全机制
• 1.5.1 密钥体系结构
• 1.5.2 AKA 架构下的鉴权认证过程
• 1.5.3 AKA 架构下的完整性和加密原理
• 1.6 小结
• 第二章 LTE/SAE 网络技术的研究
• 2.1 LTE 技术初步研究
• 2.1.1 多址技术
• 2.1.2 多天线技术
• 2.1.3 分组调度技术
• 2.2 SAE 技术初步研究
• 2.2.1 MME Pool 功能
• 2.2.2 多PDN 功能
• 2.3 LTE/SAE 网络中QoS 体系的初步研究
• 2.4 小结
• 第三章 构建实验室环境
• 3.1 建立实验室环境
• 3.1.1 实验室测试中核心网网元及功能需求
• 3.1.2 实验室网络架构设计
• 3.2 大规模商用时的网络部署方案讨论
• 3.3 小结
• 第四章 实验室功能测试与分析
• 4.1 网络接入管理的测试与分析
• 4.1.1 用户附着的测试和分析
• 4.1.2 用户去附着的测试和分析
• 4.1.3 S1 释放的测试与分析
• 4.1.4 服务请求的测试与分析
• 4.2 网络移动性管理测试与分析
• 4.2.1 跟踪区更新的测试与分析
• 4.2.2 基于X2 接口的eNodeB 切换的测试及分析
• 4.2.3 基于S1 接口的eNodeB 切换测试及分析
• 4.3 EPS 网络会话管理的测试与分析
• 4.3.1 网络侧发起专用承载建立的测试与分析
• 4.3.2 专用承载去活的测试及分析
• 4.4 小结
• 第五章 总结与展望
• 第六章 致谢
• 缩略语
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文目录