LTE宽带集群系统RRC层多播技术的研究

发布时间：2020-08-28 14:29

　　 LTE(Long Terrm Evolution,长期演进)宽带集群系统具有传输速率高、传输延迟低、呼叫建立快等特点,广泛应用于交通、公安、消防、林业和政务等领域。LTE宽带集群系统RRC(Radio Resource Control,无线资源控制)层主要负责系统广播、连接控制、切换和测量以及数据链路层的控制和管理,其多播技术不仅能实现低速率纯文本消息的组播和广播,而且能实现高速率多媒体业务的组播和广播,是LTE宽带集群系统的关键技术。因此,LTE宽带集群系统RRC层多播技术的研究具有重要的实用价值。本文在综述了国内外LTE宽带集群系统及其RRC层多播技术的基础上,研究了 LTE宽带集群系统RRC层多播技术,主要工作如下:1.基于 LTE 宽带集群系统 MBMS(Multimedia Broadcast Multicast Service,多媒体广播多播业务)的网络架构,分析了 LTE宽带集群系统RRC层的状态和功能,给出了 RRC层的信令传输过程,阐述了 RRC层的MBMS信令;2.通过对RRC层MBMS无线资源控制、编解码以及多业务并行处理等技术的研究,提出了一种LTE宽带集群系统RRC层MBMS无线资源调度机制,可更加灵活地分配无线资源,提高调度效率,设计了 MBMS协调实体(MBMS Coordination Entity,MCE)实体和 eNode B 间的 M2 接口建立、MBMS 会话开启、MBMS会话更新以及MBMS会话停止等信令流程;3.提出了一种改进的RRC层MBMS多业务调度算法,通过LTE宽带集群系统RRC层MBMS多业务并行处理机制与EXP/PF调度算法的融合,可降低业务时延和数据包丢包率;4.提出了一种LTE宽带集群系统RRC层MBMS软件架构,该软件架构结合了 RRC层MBMS功能,具有实时性、并行性以及容错性的特点。基于Ubuntu系统,利用C语言,开发了 RRC控制、RRC过程处理以及RRC PDU(Protocol Data Unit,协议数据单元)处理等模块,实现了 RRC层会话开始、更新、停止以及调度信息控制等多播功能;5.搭建了 MBMS功能的验证平台,设计了 MBMS功能的验证方案,对多播接口连接建立、MBMS会话开始、MBMS会话更新以及MBMS会话停止进行了验证,验证结果表明实现的RRC层多播功能满足设计要求。
【学位单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TN929.5
【部分图文】：

数据业务的基础上，增强了宽带集群系统基本业务、补充业务以及多媒体集群调逡逑度等功能，具有带宽灵活、频谱效率高、时延低以及可靠性高的特征，Ｂ－ＴｒｎｎＣ系逡逑统网络架构如图１－３所示。逡逑Ｌｆｉ责带逦Ｕｕ＿Ｔ逦逦逡逑集群终端逡逑ＬＴＥ宽带逦ｕ邋Ｔ逦ＬＴＥ宽带逦ｎ＿逡逑集群基站逦一Ｓ１邋了一逦集群核心网邋一°￣逡逑乙逡逑ＬＴＥ数据逡逑终端逦Ｕｕ逦逦邋１逦１＿逦逡逑图１－３邋Ｂ－ＴｒｕｎＣ系统网络架构逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－３邋Ｎｅｔｗｏｒｋ邋ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ邋ｉｎ邋Ｂ－ＴｒｕｎＣ邋ｓｙｓｔｅｍ逡逑Ｂ－ＴｒｕｎＣ系统由ＬＴＥ宽带集群终端、基站、核心网、调度台以及ＬＴＥ数据终逡逑端组成［１８］。逡逑ＬＴＥ数据终端支持基于ＩＰ的分组数据传输业务。ＬＴＥ数据终端通过Ｕｕ接口逡逑连接到ＬＴＥ宽带集群基站，实现ＬＴＥ分组域基本数据业务［１９］。逡逑ＬＴＥ宽带集群终端通过Ｕｕ－Ｔ接口连接到ＬＴＥ宽带集群基站，实现ＬＴＥ分组逡逑域基本业务和集群业务。ＬＴＥ宽带集群终端不仅支持基于ＩＰ的分组数据传输业务，逡逑而且支持宽带集群业务，主要包括支持集群业务基本功能、系统信息和寻呼信息逡逑以及集群业务的移动性等［２（）］。逡逑ＬＴＥ宽带集群基站通过Ｕｕ－Ｔ接口，支持ＬＴＥ数据终端和ＬＴＥ宽带集群终端逡逑接入，其不仅支持ＬＴＥ系统基本功能，而且支持宽带集群功能，主要包括支持集逡逑群业务相关的ＲＲＣ信令、系统广播消息的调度和发送、寻呼消息的调度与发送、逡逑信道的映射控制、数据加密以及故障弱化功能等［２１］。逡逑ＬＴＥ宽带集群系统核心网提供业务的网络环境

ＭＢＭＳ网络架构包括广播组播业务中心（ＢＭ－ＳＣ）、网关ＧＰＲＳ支持节点（ＧＧＳＮ）、逡逑服务ＧＰＲＳ支持节点（ＳＧＳＮ）以及ＵＥ等，中兴ＩＭＴ－Ａｄｖａｎｃｅｄ的ＭＢＭＳ网络架逡逑构如图１－４所示。逡逑逦１邋Ｍ３邋接口邋逦逡逑脏—＾腿逡逑Ｉ逡逑ｅＮＢ逦ＭＢＭＳ邋——Ｊ邋ＢＭ．ｓｃ邋＿＿＿Ｉｎ逡逑ｆ邋１逦Ｍｉｋａ邋ＧＷ邋逦１逦邋１邋佭逡逑图１－４中兴ＩＭＴ－Ａｄｖａｎｃｅｄ的ＭＢＭＳ网络架构逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－４邋ＭＢＭＳ邋ｎｅｔｗｏｒｋ邋ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ邋ｉｎ邋ＺＴＥ邋ＩＭＴ－Ａｄｖａｎｃｅｄ逡逑ＢＭ－ＳＣ负责发起和管理多播业务［２４］。ＢＭ－ＳＣ通过Ｇｍｂ接口与ＧＧＳＮ进行信逡逑令传输，实现对多播业务的控制，并通过数据面Ｇｉ接口传送多播业务数据［２５］。逡逑ＧＧＳＮ和ＳＧＳＮ按照ＢＭ－ＳＣ的业务要求建立或释放ＭＢＭＳ承载，同时负责逡逑将ＢＭ－ＳＣ的业务数据下发到ｅＮｏｄｅ邋Ｂ。在ＧＧＳＮ和ＳＧＳＮ中需要保存业务信息和逡逑相关的用户信息［２６］。无线接入网会按照ＢＭ－ＳＣ的信令要求向用户终端发送来自逡逑ＢＭ－ＳＣ的业务数据，并且根据参与ＭＢＭＳ业务用户数目来选择无线传输方式［２７］。逡逑ＩＭＴ－Ａｄｖａｎｃｅｄ增强多媒体多播技术中ＲＲＣ层主要完成的功能是无线资源管逡逑理

整性保护以及用户业务数据的加密传输等［４（）］。网络层是无线资源控制层，负责处逡逑理ｅＮｏｄｅ邋Ｂ和ＵＥ间传输的控制信令以及对数据链路层的控制和管理，ＬＴＥ宽带集逡逑群系统ＭＢＭＳ协议栈架构如图２－２所示。逡逑ＲＲＣ层邋丨Ｐａｇｉｎｇ丨系统消息丨邋ＣＣＣＨ－Ｍｅｓｓａｇｅ丨逦ＲＲＣ消息逦用户数据逡逑无邋载逦逦逦ｊｓＦ＾ｌ｜逦—逦逡逑ＰＤＣＰ层加密和完整性保护逦加密和ＲＯＨＣ逡逑ＲＬＣ层「ＰＣＣＨ邋「ＢＣＣＨ邋，逦ＣＣＣＨ邋！逦｜邋ＤＣＣＨ邋ＤＴＣＨ邋｜邋ＭＣＣＨ邋ＭＴＣＨ逡逑ｉ邋」丨邋Ｋ邋逦’｜逦；－逦＂ｖＴ＂＂邋￣￣邋Ｉ邋．逦－邋１逡逑＼邋一逡逑逦逦逦：逦逦：邋．…．逦：逡逑ＭＡＣ邋层邋Ｉ邋ＰＣＨ邋ｉ邋ＢＣＨ邋；逦｜邋ＳＣＨ逦ＭＣＨ邋｜逡逑Ｉ邋１逦逦逦逦邋｜逦逦邋ｊ逡逑＾逦ＣＦＩ邋Ｉ邋ＨＩ邋！邋ＤＣＩ逡逑逦—．１邋？￣逦ｌ－ｔ－＾逦］逡逑物理层逦ＰＢＣＨ逦；邋ＰＤＳＣＨ邋ｊ邋ＰＣＦＩＣＨ邋｜邋ＰＨＩＣＨ邋｜邋ＰＤＣＣＨ逦ＰＭＣＨ逡逑图２－２邋ＬＴＥ宽带集群系统ＭＢＭＳ协议栈架构逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２－２邋ＭＢＭＳ邋ｐｒｏｔｏｃｏｌ邋ｓｔａｃｋ邋ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ邋ｉｎ邋ＬＴＥ邋ｂｒｏａｄｂａｎｄ邋ｔｒｕｎｋｉｎｇ邋ｓｙｓｔｅｍ逡逑８逡逑

【参考文献】

相关期刊论文 前9条

1 冯海亮;施玉海;刘海涛;赵鸿志;;基于TD-LTE数字集群的宽带无线专网架构及关键技术研究[J];广播电视信息;2015年06期

2 王晓曼;刘洋;甄义;刘会杰;;LTE宽带集群通信技术发展及应用[J];价值工程;2015年07期

3 李岁永;;TD-LTE网络承载地铁集群通信业务解决方案[J];自动化与仪器仪表;2015年02期

4 蒋鑫;金舰;;LTE协议一致性测试中的鉴权过程解析[J];电信网技术;2014年09期

5 张宁;孟文超;李小文;;LTE系统RRC协议一致性测试例的设计与实现[J];电视技术;2014年07期

6 王衍娇;田威;邹淑华;;数字集群通信现状及未来发展趋势[J];中国新通信;2013年18期

7 杨玉彬;付睿智;王强;;LTE系统中RRC连接建立过程的设计[J];电子设计工程;2013年09期

8 汪敏;冯春燕;张天魁;;Mode switch between SFN and PTP for multicast services in LTE networks[J];Journal of Harbin Institute of Technology;2012年05期

9 卢丽花;文凯;;LTE系统终端RRC连接建立过程研究[J];电脑与电信;2010年04期

相关硕士学位论文 前2条

1 范灏;面向移动应用的LTE网络协议栈（RLC和MAC层）优化[D];吉林大学;2015年

2 李亚飞;TD-LTE专网宽带集群系统多模协议栈架构分析[D];北京邮电大学;2013年

本文编号：2807692