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LTE Femto网关信令处理模块的研究与实现
作 者: 周珮诗
导 师: 冯穗力; 雷红嘉
学 校: 华南理工大学
专 业: 电子与通信工程
关键词: TD-LTE Femto 网关 信令处理
分类号: TN929.5
类 型: 硕士论文
年 份: 2013年
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内容摘要
Femto家庭基站系统,是一种毫微微米蜂窝小基站系统,采用IP宽带技术,借用固定宽带接入作为其回程网络,将移动业务和家庭固有的有线宽带业务进行融合,远端则由专用与Femto基站配套的Femto HeNB GW实现从IP网到移动核心网的互通,为小区域范围的用户提供蜂窝网接入服务。目前新一代无线通信技术TD-LTE已经处于实验阶段,即将投入运营,在未来网络部署的过程中,支持TD-LTE的Femto系统无疑是解决室内信号覆盖弱与室内数据音频业务爆炸式增长之间矛盾的重要解决方案。本文在深入研究LTE系统架构的基础上,结合对TD-LTE Femto网关的技术规范和3GPP的协议标准的理解,分析了本课题网关系统在网络中的部署方案,HeNB GW仅在控制平面对信令进行汇聚转发,而数据面则是HeNB通过S1-U接口与S-GW直连。接着,对网关系统内的HA模块、系统管理模块、信令处理模块、安全接入模块进行了功能设计和工作原理分析,并在对S1协议栈需求流程分析的基础上,重点对网关系统的信令处理模块的功能需求、工作原理、设计方案等进行了细致地阐述,并在ATCA的硬件架构上提出了一种对信令进行有效汇聚转发的信令处理模块软件实现方案。本文研究的网关系统信令处理模块是通过功能模块化设计实现的,由上下文管理类组件、性能统计类组件、信令控制类组件和层管理类组件组成。层管理组件主要负责信令处理模块与外围模块进行交互通信并控制消息在信令处理模块中的整体流向。信令控制组件根据信令的类型进行校验、转发、回应等操作,使信令过程符合S1AP协议流程。而三大上下文管理组件则在这个过程中提供了灵活高效的对用户上下文、基站上下文、MME上下文的基本操作,为信令控制组件在当前流程中对接收到的信令做出正确的处理提供了充足的判断依据。性能统计组件主要用于检查程序的错误以及统计系统的活动状态信息。最后实测表明,所设计构建的信令处理模块能对需求用例流程中的信令进行正常的汇聚转发,网关内所开发的各个功能模块配合运行良好,达到了预设的开发目的,得到阶段性的成果。
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全文目录
摘要 5-6 Abstract 6-8 目录 8-11 英文缩略语 11-13 第一章 绪论 13-21 1.1 论文研究背景 13-16 1.1.1 Femto 的引入 14-15 1.1.2 Femto 的概述 15-16 1.2 国内外家庭基站发展现状 16-18 1.3 研究意义 18-19 1.4 论文研究内容及组织架构 19-21 第二章 LTE Femto 网关系统基本原理 21-35 2.1 LTE 系统标准架构 21-25 2.1.1 总体架构概述 21-23 2.1.2 E-UTRAN 和 EPC 的功能划分 23-24 2.1.3 网元间协议栈 24-25 2.2 LTE Femto 系统架构 25-29 2.2.2 LTE Femto 网络系统架构 25-28 2.2.3 LTE Femto 网元以及接口 28-29 2.3 LTE Femto 网关系统 S1 接口协议分析 29-34 2.3.1 S1 接口协议栈结构 29-30 2.3.2 S1-AP 协议 30-32 2.3.3 SCTP 协议 32-34 2.4 本章小结 34-35 第三章 LTE Femto 网关系统的实现架构 35-45 3.1 LTE Femto 网关系统架构 35-37 3.1.1 网关系统硬件架构 35-36 3.1.2 网关系统软件架构 36-37 3.2 LTE Femto 网关系统组成模块 37-44 3.2.1 信令处理模块 37-40 3.2.2 安全接入模块 40-41 3.2.3 高可用性备份 HA 模块 41-43 3.2.4 系统管理模块 43-44 3.3 本章小结 44-45 第四章 信令处理模块的设计与实现 45-84 4.1 信令处理模块需求用例分析 45-54 4.1.1 Attach 需求用例 47-50 4.1.2 Detach 需求用例 50-52 4.1.3 承载建立需求用例 52-54 4.2 信令处理模块的整体设计 54-57 4.2.1 设计关键问题 54-55 4.2.2 设计框图 55 4.2.3 设计说明 55-56 4.2.4 信令处理模块内部状态机 56-57 4.3 信令处理模块的详细实现 57-83 4.3.1 信令处理模块内部组件设计 57-59 4.3.3 上下文管理组件 59-68 4.3.4 性能统计组件 68-74 4.3.5 信令控制组件 74-78 4.3.6 层管理组件 78-83 4.4 本章小结 83-84 第五章 LTE Femto 网关信令处理模块的测试与分析 84-106 5.1 单元测试 84-92 5.1.1 信令编解码单元测试 84-88 5.1.2 信令控制组件单元测试 88-92 5.2 信令处理模块的功能测试 92-105 5.2.1 实验室环境搭建 92-94 5.2.2 Attach 流程测试 94-100 5.2.3 Detach 流程测试 100-103 5.2.4 承载建立流程测试 103-105 5.3 本章小结 105-106 总结与展望 106-108 参考文献 108-110 攻读硕士学位期间取得的研究成果 110-111 致谢 111-112 答辩委员会对论文的评定意见 112
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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 移动通信
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