LTE核心網(wǎng)EMM協(xié)議棧的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、2013年底，工信部正式發(fā)放了4G牌照，這也意味著業(yè)界期盼已久的LTE正式進(jìn)入了商用階段。LTE相對(duì)于3G，具有更大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和更好的用戶體驗(yàn)。目前國(guó)內(nèi)外的設(shè)備商主要是做大型的LTE核心網(wǎng)通信設(shè)備，在小型的LTE專網(wǎng)核心網(wǎng)設(shè)備這個(gè)領(lǐng)域事實(shí)上是有空白的。而一個(gè)小型的LTE專網(wǎng)系統(tǒng)往往能夠以低成本解決諸如煤礦和油田等復(fù)雜危險(xiǎn)環(huán)境下的實(shí)際通信問(wèn)題，具有非常大的研究與實(shí)用價(jià)值。本課題的背景就是這樣的LTE專網(wǎng)核心網(wǎng)系統(tǒng)。
　　本文研究與實(shí)

2、現(xiàn)了LTE核心網(wǎng)非接入層控制面移動(dòng)性管理協(xié)議棧EMM。該協(xié)議棧負(fù)責(zé)LTE核心網(wǎng)非接入層一切移動(dòng)性管理信令的交互與傳輸，包括手機(jī)開(kāi)機(jī)注冊(cè)、關(guān)機(jī)注銷、跟蹤區(qū)域更新、服務(wù)請(qǐng)求、鑒權(quán)、安全模式控制、身份識(shí)別等信令流程，關(guān)系到整個(gè)LTE系統(tǒng)的正常運(yùn)行。EMM協(xié)議棧同時(shí)也是LTE核心網(wǎng)設(shè)備的重要組成部分，因此研究與實(shí)現(xiàn)該協(xié)議棧具有非常重要的意義。
　　本文首先介紹了LTE核心網(wǎng)的概念和特性，這其中包括LTE核心網(wǎng)的整體架構(gòu)，相關(guān)接口，網(wǎng)元功能

3、，以及諸如 IMSI，GUTI等 LTE系統(tǒng)中的標(biāo)識(shí)。接著介紹了LTE核心網(wǎng)控制面和用戶面協(xié)議棧。之后設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了與EMM模塊相關(guān)的核心網(wǎng)架構(gòu)以及基礎(chǔ)通用模塊，系統(tǒng)架構(gòu)采用了事件驅(qū)動(dòng)的任務(wù)調(diào)度模型，當(dāng)該LTE核心網(wǎng)系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)會(huì)不斷輪詢當(dāng)前接收的事件，也就是信令，接收到了信令之后根據(jù)控制面的協(xié)議棧層次對(duì)消息進(jìn)行解碼，之后根據(jù)相應(yīng)的情況去回復(fù)信息，從而保證整個(gè)LTE核心網(wǎng)系統(tǒng)的正常有效運(yùn)轉(zhuǎn)。幾個(gè)基礎(chǔ)通用模塊完成了以下功能：狀態(tài)機(jī)模塊

4、是一個(gè)存放函數(shù)指針的二維數(shù)組，橫向是狀態(tài)的枚舉值，縱向是動(dòng)作的枚舉值，這樣系統(tǒng)就可以根據(jù)當(dāng)前的狀態(tài)以及接收到的消息去判斷下一步的動(dòng)作；UE上下文管理模塊是一個(gè)哈希表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，這個(gè)模塊保證了核心網(wǎng)移動(dòng)性管理實(shí)體MME能夠與特定的手機(jī)進(jìn)行通信并存儲(chǔ)手機(jī)簽約信息以及緩存消息；消息編解碼模塊分別對(duì)NAS消息和S1AP消息進(jìn)行編解碼，保證了信令的正確性；定時(shí)器模塊控制系統(tǒng)時(shí)間。本文在系統(tǒng)的架構(gòu)、狀態(tài)機(jī)的設(shè)計(jì)、消息編解碼上都有創(chuàng)新性的設(shè)計(jì)。

5、>　　LTE核心網(wǎng)移動(dòng)性管理模塊總共有七大信令流程，分別是手機(jī)的注冊(cè)，注銷，服務(wù)請(qǐng)求，跟蹤區(qū)域更新，鑒權(quán)，安全模式控制，身份識(shí)別流程。本文根據(jù)3GPP協(xié)議，將這七個(gè)流程分為了兩部分，分別是特殊流程和一般流程。特殊流程包括手機(jī)的注冊(cè)，注銷，服務(wù)請(qǐng)求，跟蹤區(qū)域更新。本設(shè)計(jì)在處理特殊流程時(shí)分為了兩個(gè)部分，分別是前期處理部分和后期處理部分。特殊過(guò)程的前期處理部分需要調(diào)用普通過(guò)程，普通過(guò)程執(zhí)行完畢后再次回到特殊過(guò)程進(jìn)行后續(xù)處理，完成這個(gè)特殊過(guò)程，