LTE核心网信令监测系统的实现与网络质量分析

发布时间：2017-06-20 23:01

  本文关键词：LTE核心网信令监测系统的实现与网络质量分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着移动通信技术的发展和不断演进,人们对于移动通信的要求也不断变化,越来越不满足于现状。手机业务的发展令人目不暇接,移动通信设备已经成为人们日常生活中不可或缺的一部分。手机已经从单纯的通话工具演变为可以上网、收发电子邮件、提供多媒体业务的信息载体。在全球移动通信系统技术(GSM)与通用移动通信系统技术(UMTS)之后,长期演进(LTE)逐渐成为世界主流移动通信技术标准。LTE技术自2004年底被3GPP提出后,经过了近10年的发展,已经逐渐成熟。随着LTE产业及其生态体系的不断成熟,演进的通用陆地无线接入网(E-UTRAN)已广泛部署在全球大部分城市与地区。用户希望享受更高质量的移动通信网络、更丰富的手机业务和更高速的网络体验,使得市场竞争越发激烈。信令网监测在网络资源规划与优化方面逐渐体现出优势,近年来得到了电信运营商越来越多的关注。目前信令网不仅仅用于电话网与业务的控制信令,还广泛应用于移动网,造成信令网的负荷量剧增。因此信令网的稳定、安全、高效直接影响电信运营商的业务质量与运营收入。 信令监测系统是对信令网进行实时监控的有效工具,是移动通信网络进行监控与维护的重要支撑。随着4G牌照的发放与E-UTRAN在全国范围内的广泛部署,迫切需要针对于LTE网络的信令监测系统。因此本课题实现了LTE核心网的信令监测系统(LCTS),这个系统将LTE核心网中最重要的S1-MME、S6a和X2接口信令作为研究对象,对这些信令进行采集、处理,并最终输出至信令话单中。通过这些信令话单,可以实现对信令数据的精确挖掘,从而达到实时监测网络问题、优化网络质量、提升用户体验的目标。 本文首先介绍了LTE网络的特点与优势,并概述了LTE核心网中的主要网元与信令接口及相关的信令协议S1AP、X2AP、NAS与Diameter等,而且对重要的信令过程进行了介绍。接着,本文给出LTE核心网信令监测系统的总体架构,对系统每个模块和功能进行了详细的介绍,而且详细阐述了系统中的关键技术与具体实现细节。接着,本文从信令协议的角度,对系统中关键处理逻辑进行了详细的介绍。随后利用LCTS输出的信令话单,本文利用对网络KPI指标的逐级分析法、TopN分析法和趋势分析法,对接入性指标、移动性指标、附着相关指标进行了深入的分析。最后,对移动网络的信令分析进行了总结与展望。
【关键词】：LTE 信令监测 核心网 网络质量 KPI
【学位授予单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN929.5
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 绪论12-16
• 1.1 研究背景12-13
• 1.2 研究现状13
• 1.3 研究意义13-14
• 1.4 论文结构14-16
• 第二章 LTE网络概述16-28
• 2.1 LTE网络的特点与优势16
• 2.2 LTE网络架构16-17
• 2.3 网元17-19
• 2.3.1 移动性管理组件17
• 2.3.2 演进型基站17-18
• 2.3.3 服务网关18
• 2.3.4 分组数据网网关18
• 2.3.5 归属用户服务器18-19
• 2.4 接口19-20
• 2.4.1 S1接口19
• 2.4.2 X2接口19-20
• 2.4.3 S6a接口20
• 2.5 信令协议20-22
• 2.5.1 S1AP协议20-21
• 2.5.2 X2AP协议21
• 2.5.3 NAS协议21-22
• 2.5.4 Diameter协议22
• 2.6 S1-MME接口重要信令流程22-28
• 2.6.1 初始上下文建立22-23
• 2.6.2 UE上下文释放23-24
• 2.6.3 S1切换准备24
• 2.6.4 S1切换资源分配24
• 2.6.5 路径切换24-25
• 2.6.6 附着25-28
• 第三章 LTE核心网信令监测系统28-38
• 3.1 系统体系结构28
• 3.2 功能设计28-32
• 3.2.1 流量采集引擎29-30
• 3.2.2 信令处理引擎30-32
• 3.3 关键技术32-36
• 3.3.1 进程间通信32
• 3.3.2 哈希表高性能遍历算法32-33
• 3.3.3 ASN.1解码33-36
• 3.4 LCTS系统的实现36-37
• 3.4.1 主工作流36
• 3.4.2 S1-MME接口处理36-37
• 3.4.3 S6a/X2接口处理37
• 3.5 系统部署37-38
• 第四章 协议逻辑实现38-56
• 4.1 用户承载上下文维护38-42
• 4.1.1 用户承载简介38-39
• 4.1.2 ECM和EMM状态介绍39-40
• 4.1.3 具体实现流程40-42
• 4.2 用户安全上下文维护42-47
• 4.2.1 LTE安全概述42
• 4.2.2 密钥生成流程42-43
• 4.2.3 AKA 过程43-44
• 4.2.4 NAS解密过程44-45
• 4.2.5 具体解密算法的实现45-47
• 4.3 用户切换关联47-51
• 4.3.1 LTE中的切换概述47-48
• 4.3.2 基于X2接口的切换48-49
• 4.3.3 基于S1-MME接口的切换49-51
• 4.4 用户账号维护51-56
• 4.4.1 用户账号简介51
• 4.4.2 包含用户账号的信令消息51-53
• 4.4.3 GUTI的关联53-54
• 4.4.4 IMSI的关联54-56
• 第五章 网络质量分析56-66
• 5.1 网络质量分析概述56
• 5.2 KPI指标分析方法56-57
• 5.2.1 逐级分析法56
• 5.2.2 TopN分析法56-57
• 5.2.3 趋势分析法57
• 5.3 数据源57
• 5.4 接入性指标57-60
• 5.4.1 计算方法58
• 5.4.2 总体指标分析58-59
• 5.4.3 小区级别指标分析59-60
• 5.5 移动性指标60-62
• 5.5.1 计算方法60
• 5.5.2 总体指标分析60
• 5.5.3 小区级别指标分析60-62
• 5.6 附着用户数分析62-64
• 5.6.1 附着用户数的时间分布62-63
• 5.6.2 附着用户数的昼夜分布63-64
• 5.7 附着TopN分析64-66
• 5.7.1 最差用户分析64
• 5.7.2 最差小区分析64-65
• 5.7.3 失败原因分析65-66
• 第六章 总结与展望66-68
• 参考文献68-70
• 致谢70-72
• 攻读学位期间发表的学术论文目录72

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 李小文;王宁;;TD-SCDMA系统中ASN.1编译码器的设计和实现[J];重庆邮电大学学报(自然科学版);2009年03期

2 姬自英;李小文;;LTE网络中ESM协议分析与设计[J];电视技术;2010年12期

3 晏国栋;王琼;;EPS系统中NAS层安全研究[J];计算机安全;2010年04期

4 王朝阳;曹龙汉;张治中;;LTE网络测试仪中S6a接口Diameter协议监测方案研究[J];电信科学;2014年05期

5 边庆利;李芙青;;信令分析及其在TD-LTE网络优化中的应用[J];电子世界;2014年16期

6 李文宇;宋丽娜;何秀淼;;LTE产业发展分析和展望[J];电信科学;2014年03期

7 邢玉芬;;WCDMA网络KPI分析[J];数字技术与应用;2012年02期

  本文关键词：LTE核心网信令监测系统的实现与网络质量分析，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：467043