4G移動通信系統(tǒng)包括全IP結構的分組核心網(wǎng)(Evolved Packet Core,EPC)與無線接入網(wǎng)。隨著核心網(wǎng)不斷演進,4G網(wǎng)絡只定義了全IP結構的分組域而不再包括電路域,在2G、3G中基于電路域的語音及短信業(yè)務在4G中將基于IP多媒體子系統(tǒng)(IP Multimedia Subsystem,IMS)的分組架構承載,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)制定了移動通信網(wǎng)絡的標準規(guī)范,但由于運營商核心網(wǎng)是相對封閉的,并且在網(wǎng)絡部署及通信業(yè)務流程上存在差異,無法直接開展技術研究、通信業(yè)務測試以及實現(xiàn)定制化通信業(yè)務,因此需要研究構建4G移動通信實驗系統(tǒng)并開展技術研究。本文基于網(wǎng)絡功能虛擬化(Network Functions Virtualization,NFV)技術設計構建4G移動通信實驗系統(tǒng)架構,通過解耦無線接入網(wǎng)、核心網(wǎng)以及IMS核心網(wǎng)等主要通信網(wǎng)元功能并單獨部署在x86通用服務器上,并按照3GPP標準規(guī)范連接各網(wǎng)元進行組網(wǎng),實現(xiàn)了VoLTE(Voice over LTE)語音/視頻通話、基于IMS的短信以及4G上網(wǎng)業(yè)務功能等。同時基于可擴展的深度包檢測(Deep Packet Inspection,DPI)技術設計實現(xiàn)了4G主要通信協(xié)議監(jiān)測分析功能,用于信令監(jiān)測分析、異常信令監(jiān)測、信令流程故障排查等。主要研究內容和創(chuàng)新點如下:1.研究了移動核心網(wǎng)架構、網(wǎng)元功能、協(xié)議組成及主要信令流程。通過3GPP標準規(guī)范分析了4G核心網(wǎng)架構及主要通信網(wǎng)元功能、漫游互通網(wǎng)絡架構、核心網(wǎng)用戶面及控制面主要協(xié)議以及用戶附著、服務請求、尋呼、切換、承載建立等信令流程。2.研究了IMS網(wǎng)絡架構、網(wǎng)元功能以及VoLTE會話過程。分析了IMS核心網(wǎng)組成、呼叫會話控制網(wǎng)元功能、Vo LTE核心控制協(xié)議,對VoLTE注冊、通話、注銷等端到端的基本會話過程和場景進行分析研究。3.基于NFV技術設計構建4G移動通信系統(tǒng)。通過NFV技術將傳統(tǒng)的集中4G核心架構轉換為分布式架構,利用虛擬化技術將4G網(wǎng)元功能虛擬化,并且在網(wǎng)元設備軟硬件解耦的基礎上對EPC核心網(wǎng)和IMS核心網(wǎng)的主要通信網(wǎng)元進行解耦,使其獨立出來并部署在單獨的服務器或虛擬機上。通過構建4G實驗系統(tǒng)實現(xiàn)用戶上網(wǎng)、Vo LTE語音及視頻、短信等通信業(yè)務,并利用兩套實驗系統(tǒng)設計實現(xiàn)了不同運營商間的漫游互通功能。4.基于可擴展的深度包檢測技術設計實現(xiàn)4G網(wǎng)絡協(xié)議監(jiān)測分析系統(tǒng)。通過可擴展的DPI技術構建協(xié)議篩選模塊,篩選出S1AP、GTPv2-C、Diameter以及SIP協(xié)議,并通過多種檢測技術結合和數(shù)據(jù)流信息檢測結果緩存技術對檢測過程進行優(yōu)化。根據(jù)協(xié)議篩選模塊結果,調用相應的協(xié)議解析模塊完成數(shù)據(jù)解析,并將解析后的結果按照信令通信流程進行還原和呈現(xiàn),實現(xiàn)信令監(jiān)測及故障排查等功能。
【學位單位】：戰(zhàn)略支援部隊信息工程大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TN929.53
【部分圖文】：

是影響 NFV 技術在 4G 移動通信業(yè)務首先 NFV 將 4G 系統(tǒng)內主要網(wǎng)元轉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)元設備，但是其靈活、可拓展的特點使其可以需要在業(yè)務層面考慮虛擬網(wǎng)元之間的容災，因為 通信網(wǎng)元沒有太大區(qū)別，但是由于傳統(tǒng)網(wǎng)元是直構下的4G通信系統(tǒng)是部署在虛擬化平臺或者部管理、虛擬數(shù)據(jù)管理、虛擬控制管理以及虛擬機研究利用 OpenEPC 在虛擬化平臺上構建 4G 核 部分業(yè)務的性能優(yōu)化。文中采用一種基于業(yè)務邏ndover)、尋呼(Paging)、服務請求(Service Request的業(yè)務邏輯創(chuàng)建 Fat-proxy，利用 Fat-proxy 充當件的信令消息流量占總流量的 50%，通過重組業(yè)移到 Fat-proxy，使 vEPC 只處理其他業(yè)務，從而降于 Fat-proxy 的虛擬化核心網(wǎng)結構如圖 3 所示。

Split-IMS結構

Merge-IMS結構
【參考文獻】

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本文編號：2838466