危才华[1]2001年在《UMTS分组域的分析、设计与实现》文中进行了进一步梳理第叁代移动通信系统(3G)是一种能提供多种类型、高质量的多媒体业务，能实现全球无缝覆盖，具有全球漫游能力，与固定网络互通，并以小型便携式终端在任何时候、任何地点进行任何种类的通信系统。作为3G候选方案之一，通用移动通信系统(Universal Mobile Telecommunication System,UMTS)采用宽带码分多址(Wide-band Code Division Multiple Access,WCDMA)作为其无线传输技术，因此也把UMTS系统称为WCDMA通信系统。UMTS核心网兼容全球移动通信系统(Global System for Mobile communications,GSM)。由于GSM在世界范围内的主导地位，GSM向UMTS的过渡将是2G向3G过渡的主干。 GSM以传输话音和低速数据业务为目的，基于电路交换(Circuit Switched,CS)，而UMTS致力于提供多种类型、带有服务质量(Quality of Service,QoS)的业务。为实现核心网从GSM到UMTS的平滑过渡，引入了通用分组无线业务(General Packet Radio Service,GPRS)，在电路交换的基础上增加了分组交换(Packet Switched,PS)模式。UMTS的非接入层(Non-Access Stratum,NAS)横向地分为两个子层：移动性管理子层和连接管理子层；纵向地分属控制面和用户面。前者用于信令的传送和处理，后者用于用户数据的传送。完成分组交换业务的网络层控制面功能实体都属于分组域。 本课题由华为技术有限公司无线研究部下达，主要依据第叁代合作伙伴计划(Third Generation Partnership Project,3GPP)2001年3月发布的协议，结合开发的实践，运用消息顺序图(Massage Sequence Chart,MSC)详细地分析了UMTS网络层分组域的层次结构和功能，重点分析了PMM和SM两个模块的功能和贯穿系统的信令流程。在设计部分，首先考虑了总体设计：采用多任务方式，每个模块均作为一个独立的任务运行。这些任务拥有不同的优先级，。任务间采用消息队列的通信方式，每个任务拥有自己的消息队列。整个系统运行在基于优先级的抢占式多任务实时操作系统如VxWorks之上，以满足底层任务的实时性特征。随后给出了位于终端的PMM和SM两个模块的相关接口设计，最后，利用有限状态机、消息驱动的方法实现了这两个模块。
王克[2]2012年在《移动互联网数据采集与分析平台的设计与实现》文中认为近年来,由于第叁代移动通信系统网络得到了高速发展及广泛的普及应用,各种分组数据业务的应用日渐广泛。在当前的3G网络中,分组数据业务无论在种类、市场还是流量的比例上,都已经超过了常规的普通电话业务。由于分组数据业务在UMTS网络中占据着很高的比例,其数据的请求与响应会能够很好的反映网络整体的性能。本文即针对UMTS网络中的无线分组数据业务包进行采集与分析,并对信令分析平台的设计实现进行研究。文章基于UMTS网络下分组数据业务的承载原理,设计并实现了基于Iu-PS接口移动互联网数据的采集与分析平台。文章首先介绍了3G通信系统的网络架构与接口协议,通过讨论数据分析的需求与网络接口的功能,选取了Iu-PS接口作为分析对象。然后结合这一数据来源,设计并实现了基于分层模型控制面的采集与分析平台,其主要功能模块有信令采集模块,信令解析模块以及流程合成模块。另外由于进行实时的采集分析,接口流量大,使用了内存池和FIFO存储器方法改善平台的处理效率。对流程还原的结果采用数据库储存和文件存储相结合的方式。最后进行了网络性能和业务质量评估,由于评估数据直接来自网络,因此评估更加准确、科学、没有片面性。
张有志[3]2008年在《移动通信中WWW业务建模及调度算法研究》文中研究指明随着计算机性能和仿真技术的提高,计算机仿真技术得到越来越广泛的运用。OPNET是一种具有高可靠度的网络建模、设计、仿真和分析工具。本文首先介绍了基于OPNET建立的UMTS仿真平台,并基于该平台研究了UMTS网络典型业务端到端的关键性能参数,以及根据业务服务质量的需求提供不同等级服务的可行性。仿真结果表明,该系统级仿真平台对UMTS系统的性能分析是有效的,为网络的规划设计提供客观、可靠的定量依据。计算机仿真系统的性能分析总是建立在某些假设前提基础上的,例如信道模型、信源模型等等。业务源模型极大地影响到系统性能评估结果的准确程度,因此,建立正确的业务分布模型就成为系统仿真模型中重要的组成部分。本文第叁章通过对ON/OFF模型和WWW业务流的分析得到一个与实际无线网络更吻合的叁层业务模型,并且利用第二章知识在OPNET上完成UMTS单蜂窝仿真平台的搭建。最后通过OPNET仿真平台上的仿真,证明了叁层业务模型比ON/OFF模型更加精确,是一种理想的业务模型。此模型的应用有利于提高无线网络规划与优化的质量和效率。UMTS中要求能为不同的用户提供多种的通信业务,同时满足不同业务的服务质量要求。在充分利用无线系统资源的基础上,并尽可能地保证用户数据的传输质量,需要对无线资源进行合理的管理与分配。调度算法的研究是无线资源管理的关键部分,本文第四章在WCDMA系统混合业务下研究调度算法,WCDMA系统混合业务下设计调度算法要考虑信道条件,要区分业务保证用户的QoS要求,避免用户“饥饿”现象,同时也要尽可能提高整个系统的吞吐量和调度的公平性。由此,在比例公平调度算法(PFS)基础上基于C/I、QoS、饥饿权重提出区分业务类型的比例公平分组调度算法(CQSSD-PFS),同时引入实时业务和系统容量补偿模型。在第二章建立的UMTS仿真平台上根据第叁章的业务模型配置业务,最后对算法进行仿真,仿真结果表明CQSSD-PFS算法可有效确保各类业务之间的短期、长期公平性和较高的系统吞吐量。总之,本文研究工作为多业务UMTS系统的网络建模、业务建模和无线资源优化管理提供了理论依据。
叶晓[4]2007年在《UMTS核心网分组交换域结构分析及建设方案》文中研究指明3G系统将能为用户提供全球范围的电话、寻呼、消息、因特网和各类宽带多媒体业务。国际电联为3G制定了相应规范IMT-2000,在欧洲,欧洲电信标准化协会ETSI负责UMTS规范的制定,从1998年开始第叁代伙伴计划(3GPP)继续这一工作。3GPP主要负责几个标准制定:无线接入网、核心网、终端、业务系统和EDGE无线接入网。UMTS核心网分为电路域和分组域,其中分组域主要以IP为承载方式,用来提供Internet、视频、多媒体等业务的承载和接入。全文介绍了UMTS分组域核心网络体系结构,就网元之间的接口协议和信令流程做了详细分析比较。同时,提出了某网通UMTS分组域核心网的解决方案,并根据项目中的实际情况经分析后得出最终解决方案。本文首先介绍了UMTS网络。一个UMTS网络包括叁部分:核心网、无线接入网和用户设备。核心网的主要功能是提供交换、路由和用户数据转发,同时它也包含数据库和网络控制功能,IP是现在核心网承载的趋势。本文也介绍了分组域核心网的架构,网元以及接口协议栈。在分组域核心网中,接口主要有叁类:基于ATM的Iu-PS接口;基于IP的Gn,Gi等;基于TDM的七号信令相关接口。文章中分析了其各自的特征。对分组域核心网协议和相应信令,文章也作了分析。核心网通过RANAP协议来实现无线侧的移动性管理和会话管理,通过GTP协议来封装用户数据和GSN之间的控制消息,通过MAP和CAP消息与七号信令相关网元交互信息。通过对协议和信令的分析,为后面的网络设计提供依据。文章着重分析了作者参与和完成的网通某省公司分组域核心网解决方案。文章中分析了运营商现有网络,对网络建设的要求和预期,结合相关标准规范,以及建网经验,提出了叁阶段组网的方案,并且对网元配置,网络业务模型,接口带宽计算等作了详细的分析。与此同时,作者根据自己长期的从业经验,分析了分组域核心网的重点和难点,并提出相应的解决方案,具有现实的参考意义。本文的最后是对工作的一个总结,并且在最后对UMTS分组核心网的未来发展做了展望。
吴世娥[5]2012年在《UMTS网络中SGSN模拟器的设计与实现》文中进行了进一步梳理信息时代,数据业务发展迅速,人们对其需求不断增加。UMTS网络能够满足人们的这种需求,并且与GPRS网络相比,数据传输速率有了很大的提升。SGSN作为UMTS核心网分组域的一个重要网元,不仅能够对UE进行移动性管理与鉴权,而且还可以对信息进行加密处理,保证用户通信的安全性。此外,SGSN还可以利用隧道技术进行路由转发分组数据包。因此,SGSN在UMTS网络中具有重要作用。本文主要致力于UMTS网络中SGSN模拟器的设计与实现。首先对UMTS的网络结构、协议及UMTS仿真拨测系统进行了简要介绍,然后重点介绍了SGSN各层协议的主要信令过程并且给出了SGSN模拟器的总体设计,之后详细介绍了SGSN模拟器各子模块的设计与实现,最后对设计的SGSN模拟器进行了测试。相关的SGSN协议主要包括控制面协议以及数据面协议,控制面协议包括GMM/SM、RANAP、SCCP、M3UA、SCTP及GTP-C,数据面协议主要是GTP-U协议。在总体设计部分,首先研究了SGSN模拟器各层协议的功能及其信令流程,之后给出了SGSN模拟器的需求分析,最后给出了设计环境及系统的总体设计架构,给出了不同模块接口之间的设计。在子模块的设计与实现部分,首先给出了每个模块的整体设计,然后设计了状态机及主要信令过程的消息处理流程图,并且设计了各层模块之间的接口。最后,在实现部分,根据提出的设计思想,实现了各模块。测试部分,对SGSN模拟器进行了测试,主要包括每个模块的单元测试、各模块联合后的集成测试以及两者完成之后的系统测试。测试结果表明,本文所设计与实现的模拟器能够完成SGSN网元的基本功能,并且具有较好的稳定性。最后,总结了本文工作,指出了未来工作内容。
涂小勇[6]2004年在《在SGSN侧GTPC协议的设计、实现和测试》文中研究指明第叁代移动通信系统(3G)是一种能够提供多种类型和高质量的数据业务、能实现全球无缝覆盖、具有全球漫游能力、与固定网络互连互通并以小型便携式终端在任何时候与任何地点进行任何类型的通信系统。作为3G的候选方案之一，通用移动通信系统(UMTS)采用宽带码分多址作为其无线传输技术。UMTS核心网兼容全球移动通信系统(GSM)。由于GSM在世界范围内的主导地位，GSM向UMTS的过渡将是2G向3G过渡的主要方式。 GSM以传输话音和低速数据业务为目的，基于电路交换(Circuit Switched，CS)，而UMTS致力于提供多种类型和带有服务质量(Qos)的业务，这些业务既可以是基于电路域的也可以是基于分组域的。为实现核心网从GSM向UMTS的平滑过渡，引入了通用分组无线业务(GPRS)，在电路交换的基础上，增加了分组交换(PacketSwitched，PS)模式。为了支持基于分组域的业务，增加了两个网络功能实体(Network Entity)：SGSN(服务的GPRS支持节点)与GGSN(网关GPRS支持节点)。 为了支持MS能接入多种网络中的应用业务，SGSN与GGSN之间的通讯通过GPRS隧道协议(GTP)，GPRS隧道协议可以封装多种类型的数据包，比如IPV4、IPV6和PPP等协议的数据包，这样MS能够通过UMTS网络访问多种类型网络。 本课属于中兴通讯南京分公司3G SGSN与GGSN项目组，主要依据3GPP2(Third Generation Partnership Project 2)2003年12月发布的R4协议29.060v4.10.0(2003-12)，结合测试开发的实践，在SGSN侧实现R4版本的GTPC协议。首先，作为背景知识，简单介绍了UMTS网络和GTPC协议。然后，对系统的总体设计思路做了一个介绍：采用多任务方式，任务间采用消息队列的通信方式，每个任务拥有自己的消息队列。消息驱动任务的运行，任务再把相应的消息分发到相应的独立通讯进程，独立通讯进程具体处理消息。这种设计方式降低了消息处理之间的耦合，使系统流程清晰，层次化和模块化好，如果要增加一个模块的功能，只需要增加相应的消息处理函数，特别适合增量开发方法和不断变化的协议版本。接着，具体讨论SGTPC模块的设计和实现。对SGTPC模块按照2.5G和3G完全合一的原则进行设计，向下完全兼容2.5G的GTPC，其重点是接口设计和消息的封装及可靠性传输。最后，对SGTPC模块进行了一个细致的单元测试。
王松[7]2009年在《基于3GPP的IMS网络安全性研究》文中研究说明随着现代互联网技术的不断革新和消费者市场需求的推动,未来的电信网络将向着多网融合的方向发展。当前,多网融合技术研究主要基于IMS(IP Multimedia Subsystem)网络。IMS网络基于SIP协议,与具体的接入方式无关,因而有能力融合现有各种网络,成为现阶段研究的热点。基于IMS的网络融合方案可以为固网、移动网和互联网用户提供统一的业务,其一方面可以减少网络结构的复杂度,另一方面又可以降低运营商的网络运行和维护成本,但其劣势在于融合前的各种网络的安全缺陷都被带进融合后的网络中,这使得融合网络不仅会存在原有各种网络的安全缺陷,而且还可能会增加一些新的安全问题。本论文主要研究3GPP IMS网络的安全性,其包括接入网安全性研究和网络域安全性研究。本论文的研究重点是移动用户和固网用户接入IMS网络的安全性分析与设计以及基于IMS网络融合固网、移动网和互联网后的融合网络中的用户接入认证方案。论文的主要研究内容和创新点如下:1.回顾了IMS网络安全研究的历史与现状,介绍了3GPP IMS网络体系结构,其中包括IMS核心架构的主要功能模块和IMS体系的主要参考点。以3GPP IMS网络安全机制为重点,着重介绍了本文研究工作的基础:IMS网络安全体系架构和IMS网络安全基础,并重点分析了IMS网络接入安全机制和IMS网络域安全机制。2.提出了一种优化与改进方案ESAKA,在提高IMS AKA效率的同时,可以解决用户终端对S-CSCF的认证及提高网络端信息传输的安全性。通过分析移动用户经UMTS分组域接入IMS网络的接入认证方案,发现UMTS分组域和IMS会分别对用户终端独立地进行两次认证和密钥分配,造成重复的通信开销,缺乏效率;分析了IMS AKA协议,发现其中存在安全漏洞,容易受到伪装攻击。3.提出了两种固网UE接入IMS网络的认证方案,分别为USD和MP接入认证方案,可以有效解决UE和P-CSCF之间的安全性问题,同时能够为不同的UE提供区分服务。研究了固网用户接入IMS网络的方案,重点介绍了NASS和RACS的功能架构;针对传统固网用户没有SIM卡,不能直接接入到IMS网络的问题,分析了TISPAN推荐的叁种固网用户接入IMS网络的注册认证方案,分别为NBA、IRG和AGCF接入认证方案。4.以IMS网络域安全体系架构为基础,研究了IPSec安全体系,主要包括因特网密钥交换协议IKE、AH协议和ESP协议;分析了如何在NDS/IP环境下使用IPSec协议来保证IMS网络域安全。5.提出了一种基于MAA架构的AACN接入认证方案,可以有效解决IMS融合网络中不同接入方式的用户接入IMS网络的安全问题。根据NGN的发展思路和未来电信网的融合发展趋势,分析了基于IMS网络融合固网、移动网和互联网后可能出现的安全问题。
温倩[8]2006年在《3G系统分组域业务源模型的研究与应用》文中提出第叁代移动通信网络是在循环反复的规划、测试和优化过程中不断完善的。移动通信网络中分组业务的比重不断增加,因此分组业务源模型不仅极大地影响到系统性能评估结果的准确程度,也是规划和优化通信网络的基础。为了更好的研究第叁代移动通信网络的性能,以及对无线通信网络进行负载测试,网络业务模型的正确选择非常重要。业务源模型的建模和在3G系统负载测试中的实现、应用是一个很有价值的问题。本论文首先研究了用于实现3G负载测试模拟器Loadbox的分组业务模型理论基础,建议了一系列分组业务源模型,并提出了一种3G网络规划中的分组业务容量估计方法。根据所建议的3G分组业务源模型,运用OPNET系统仿真工具,在UMTS网络场景中进行仿真,统计每种业务和混合业务的聚合业务流量,分析验证了推荐模型能够在一定程度上模拟真实业务。本课题采用已验证的3G分组业务模型作为业务源产生的依据,经过软件需求分析、总体设计、详细设计、软件编码和软件测试等各个阶段,在负载测试模拟器Loadbox中完整实现了测试业务模块。经过测试,验证了Loadbox中分组业务源模型模块的实现的正确性。然后对RNC系统在不同业务负荷下的处理能力也进行了测试。最后本文对第叁代移动通信系统自相似流量模型进行了研究。采用具有明确物理意义的重尾ON/OFF自相似流量模型作为3G流量模型的仿真基础,并基于OPNET系统仿真平台,实现了一个针对UMTS网络具体环境的自相似业务流发生模型。通过对仿真数据的分析,验证了该自相似流发生模型的正确性。该模型能够模拟3G分组业务流的自相似特性,为进一步的业务源模型研究提供了很好的参考。
王虓[9]2011年在《面向M2M的UMTS仿真平台开发》文中研究指明网络一切(Network Everything)是人类关于沟通世界的终极梦想。随着科学技术的发展,这一梦想和理念正在逐步变成现实。M2M(Machine to Machine,机器对机器通信)作为承载这一梦想的技术,具有广阔的市场和应用前景,代表着使所有的机器设备均具有连网和通信能力的技术总和。越来越多的行业利用M2M通信方式实现着多方面的信息化需求。用现有移动蜂窝网络提供M2M服务是一种极具吸引力的解决方案,本课题平台正是基于这种思想进行研究开发的。文章从UMTS系统入手,简述了UMTS的网络结构,子系统划分,基本业务类型,帧结构,演进历程等,并重点描述了UMTS系统的基本信令流程。本文总结了M2M业务相对于H2H业务所具有的特点,按照M2M业务发起单次会话(Session)过程的不同触发方式对M2M业务进行了分类；在这种分类方式的基础上,并参照了传统的H2H业务建模方法,给出了具有会话级(Session Level)和数据包级(Packet Level)两层结构的M2M业务源建模方法；考虑到实际中M2M业务组所具有的相关性,给出了基于均匀分布和高斯分布的M2M业务组模型；进一步研究了考虑信令开销情况下的M2M业务源建模。基于C++面向对象的编程思想设计了UMTS系统级仿真平台。系统采用了既包含时间触发方式又包含事件触发方式的混合仿真机制；对仿真中存在的离散事件进行了定义并给出了事件间的相互触发关系；描述了基于宏蜂窝的基本仿真场景,仿真系统的总流程以及完整的上下行处理过程；重点给出了仿真系统在功能上的模块划分,并讲解了主要模块的实现流程。文章最后基于建好的UMTS系统级仿真平台,在给定的仿真场景和仿真假设下,进行了系统仿真。考查现有的蜂窝网络对M2M业务的支持能力,以及在CELL-FACH状态下系统对M2M的传输性能。通过对仿真数据的分析,验证了M2M业务源模型的正确性。为了进一步支持海量M2M业务,有必要对蜂窝移动通信网络进行优化。
姜丽梅[10]2012年在《核心网分组域的负载均衡解决方案研究》文中研究指明作为完成移动终端的移动性管理以及移动终端和GGSN之间移动分组数据的发送和接收的网元,SGSN是GPRS/UMTS的核心网元之一。同样的作为EPS中完成移动性管理和承载管理的控制面网元,MME也是EPS的核心网元之一。如果SGSN与MME发生故障将对网络产生巨大的影响。为避免这种灾难的发生要对SGSN和MME进行负载均衡,使设备得到最高的利用率,并在此同时对SGSN的MME进行容灾备份。这种功能可通过SGSN Pool和MME Pool来实现。SGSN Pool和MME Pool是通过无线接入网络节点与多个核心网节点的域内连接实现的。SGSN Pool中当移动终端接入时可通过与RNC/BSC相连的各个SGSN的负荷情况,选择负荷较轻的SGSN为其提供服务,并且在某一个SGSN设备发生故障的场景下,可选择SGSN Pool内其他SGSN来接替原设备的业务。类似的MME Pool中,eNodeB也可实现相应的负载均衡和容灾备份。本文研究了SGSN Pool和MME Pool的组网架构、技术特点和功能优势,提出了在这一组网方式下网间的节点选择功能中临时标识的MSB (Most Significant Bit,最高位)设置对现网的影响和所导致的问题。在对现有方案进行研究和分析的基础上,提出一个基于信元保留位的解决方案,并给出该方案与现有方案的性能对比、功能验证以及核心网节点的相关操作流程。本文以移动通信系统核心网中现有的负载均衡算法为基础,提出一种基于多因子的负载均衡算法。该算法对现网中衡量设备负荷的各种因素进行充分的考虑,以其中影响设备性能的关键因素为主要权重因子,根据各个权重因子对设备性能的影响的不同来计算权重系数,利用层次分析法进行定量分析,构成多因子的负载均衡函数,以此来度量设备的负荷情况,作为在Pool内选择核心网设备的依据。最后通过仿真证明了此算法的良好性能。
参考文献：
[1]. UMTS分组域的分析、设计与实现[D]. 危才华. 电子科技大学. 2001
[2]. 移动互联网数据采集与分析平台的设计与实现[D]. 王克. 北京邮电大学. 2012
[3]. 移动通信中WWW业务建模及调度算法研究[D]. 张有志. 湘潭大学. 2008
[4]. UMTS核心网分组交换域结构分析及建设方案[D]. 叶晓. 上海交通大学. 2007
[5]. UMTS网络中SGSN模拟器的设计与实现[D]. 吴世娥. 北京邮电大学. 2012
[6]. 在SGSN侧GTPC协议的设计、实现和测试[D]. 涂小勇. 南京理工大学. 2004
[7]. 基于3GPP的IMS网络安全性研究[D]. 王松. 中国科学技术大学. 2009
[8]. 3G系统分组域业务源模型的研究与应用[D]. 温倩. 电子科技大学. 2006
[9]. 面向M2M的UMTS仿真平台开发[D]. 王虓. 北京邮电大学. 2011
[10]. 核心网分组域的负载均衡解决方案研究[D]. 姜丽梅. 北京邮电大学. 2012
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