ＡＢＳＴＲＡＣＴＴＨＥＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥＤＥＳＩＧＮＯＦ５ＧＷＩＲＥＬＥＳＳＮＥＴＷＯＲＫＶＩＲＴＵＡＬＶＥＲＩＦＩＣＡＴＩＯＮＰＬＡＴＦＯＲＭＡＮＤＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴＯＦＭＡＣＡＢＳＴＲＡＣＴＷｉｔｈｔｈｅｇｒａｄｕａｌｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｏｆｎｅｔｗｏｒｋｄｅｐｌｏｙｍｅｎｔｏｆｔｈｅｆｏｕｒｔｈｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｍｏｂｉｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｎｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆａｃｉｎｇｔｈｅｎｅｘｔｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｗｏｒｋｈａｓｂｅｇｕｎ．Ｔｏｍａｋｅｆｕｒｔｈｅｒｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｆｉｆｔｈｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｍｏｂｉｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｔｈｉｓｔｈｅｓｉｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｔｈｅｔｈｅｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｓｙｓｔｅｍｏｆ５ＧｗｉｒｅｌｅｓｓｖｉｒｔｕａｌｉｚａｔｉｏｎｂａｓｅｄｏｎｔｈｅＵｎｉｖｅｒｓａｌＳｏｆｔｗａｒｅＲａｄｉｏＰｅｒｉｐｈｅｒａｌ（ＵＳＲＰ）．Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｔｈｉｓｔｈｅｓｉｓｍａｉｎｌｙｆｏｃｕｅｓｏｎｔｈｅｆｏｌｌｏｗｉｎｇｔｗｏｐａｒｔｓ：Ｔｈｉｓｔｈｅｓｉｓｆｉｒｓｔｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｔｈｅｃｏｎｃｅｐｔａｎｄａｄｖａｎｔａｇｅｏｆｓｏｆｔｗａｒｅｄｅｆｉｎｅｄｒａｄｉｏｗｈｉｃｈｔｈｅｐｌａｔｆｏｒｍｍａｉｎｌｙｂａｓｅｄｏｎ．Ｔｈｅｐｌａｔｆｏｒｍｒｅａｌｉｚｅｄｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｆｕｎｃｔｉｏｎｓｂｙｕｓｉｎｇｓｏｆｔｗａｒｅｄｅｆｉｎｅｄｒａｄｉｏ．ＴｈｅｐｌａｔｆｏｒｍｒｅａｌｉｚｅｄｔｈｅＬＴＥｓｙｓｔｅｍａｓａｎｅｘａｍｐｌｅ．ＴｈｒｅｅｍａｉｎｍｏｄｕｌｅｓｏｆＬＴＥｓｙｓｔｅｍ，ｍｏｂｉｌｉｔｙｍａｎａｇｅｍｅｎｔｅｎｔｉｔｙ，ｈｏｍｅｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒｓｅｒｖｅｒａｎｄｅｖｏｌｖｅｄ＂ＮｏｄｅＢａｒｅｂｕｉｌｄｅｄａｎｄｃｏｎｆｉｇｕｒｅｄ．ＰＣｗｉｔｈｃｏｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｃａｒｄｉｓｕｓｅｄａｓａｎＵＥｔｏａｔｔａｃｈｔｏｔｈｅｅＮＢａｎｄｆｉｎｉｓｈｅｄｔｈｅｄａｔａｔｒａｎｓｍｉｔｉｏｎｆｕｎｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅｄｏｗｎｌｉｎｋｓｐｅｅｄｏｆｔｈｉｓｐｌａｔｆｏｒｍｃａｎａｃｈｉｅｖｅｄ８０ｂｐｓｗｈｅｎｔｈｅｂａｎｄｗｉｄｔｈｉｓ２０ＭＨｚａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ．Ｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｉｓｐｌａｔｆｏｒｍｉｓｓｔａｂｌｅａｎｄｒｅｌｉａｂｌｅ．ＴｈｅｓｅｃｏｎｄｐａｒｔｏｆｔｈｉｓｔｈｅｓｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｔｈｅｍａｉｎｆｉｉｎｃｔｉｏｎｏｆＭＡＣｌａｙｅｒａｎｄｉｔｓｃｏｄｅｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ．ＴｗｏｍａｉｎｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆＭＡＣｌａｙｅｒ，ｒａｎｄｏｍａｃｃｅｓｓｐｒｏｃｅｄｕｒｅａｎｄｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｐａｒｔｉｃｕｌａｒｌｙ．ＴｈｅｄｅｌａｙｂｅｔｗｅｅｎＵＥａｎｄｅＮＢｉｓａｂｏｕｔ５０ｍｓａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＡｔｌａｓｔ，ｔｈｉｓｔｈｅｓｉｓｃｏｎｃｌｕｄｅｔｈｅｆｏｒｍｅｒｃｈａｐｔｅｒｏｆｔｈｅｈａｒｄｗａｒｅｐｌａｔｆｏｒｍａｎｄｐｏｉｎｔｏｕｔｔｈｅｆｕｔｒｕｅｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓｔｏｉｍｐｒｏｖｅｉｔ．ＫＥＹＷＯＲＤＳ：ＶｉｒｔｕａｌｉｚａｔｉｏｎＳｏｆｔｗａｒｅＤｅｆｉｎｅｄＲａｄｉｏＵＳＲＰＬＴＥＭＡＣｌａｙｅｒ目录第一章绪论１１．１ＬｏｎｇＴｅｒｍＥｖｏｌｕｔｉｏｎ通信系统１１．１．１ＬＴＥ系统发展１１．１．２ＬＴＥ接入网体系架构２１．１．３ＬＴＥ无线接口
协议
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３１．１．４媒体接入控制层４１．２软件定义无线电平台５１．２．１软件定义无线电５１．２．２通用软件无线电外设５１．３论文主要内容和章节安排６第二章虚拟化验证平台的设计及实现７２．１虚拟化验证平台７２．２软件无线电７２．２．１软件无线电的定义７２．２．２软件无线电的特点８２．３软件定义无线电外设８２．３．１软件定义无线电外设母板９２．３．２现场可编程门阵列１０２．３．３射频子板１１２．３．４可调天线１２２．３．５ＵＳＲＰ硬件驱动１３２．３．６ＧＮＵＲａｄｉｏ１３２．４本章小结１３第三章虚拟化平台实现ＬＴＥ功能设计与实现１５３．１ＬＴＥ项目简介１５３．２ＯＡＩ项目软件结构：１６３．３移动管理实体功能模块１７３．３．１ＭＭＥ功能简介１７３．３．２ＭＭＥ部分设置１８３．４Ｓ／Ｐ－ＧＷ１９３．４．１Ｓ／Ｐ－ＧＷ功能介绍１９３．４．２Ｓ／Ｐ－ＧＷ部分设置１９北京邮电大学工程硕士学位论文３．５归属用户服务器模块２０３．５．１ＨＳＳ功能简介２０３．５．２ＨＳＳ部分设置２２３．５．３ＨＳＳ数据库介绍２２３．５．４ＨＳＳ数据库设置２３３．６演进型基站模块２４３．６．１ｅＮＢ功能简介２４３．６．２ｅＮＢ部分设置２５３．７模块间接口连接及配置２６３．７．１Ｓ１接口２６３．７．２Ｓ６ａ接□２８３．７．３Ｓ５／８接口２８３．７．４Ｓ１１接口２９３．７．５ＳＧｉ接口２９３．７．６Ｘ２接□３０３．８用户设备３０３．８．１测试ＳＩＭ卡３０３．８．２移动数据卡３２３．９ＬＴＥ项ｇ编译３４３．９．１ｅＮＢ编译过程３４３．９．２ＥＰＣ编译过程３６３．１０ＬＴＥ平台运行３６３．１０．１平台硬件连接３６３．１０．２ＬＴＥ软件部分启动３７３．１０．３ＵＥ接入基站．．．．．３９３．１０．４系统吞吐量测试方法及结果４１３．１１本章小结４１第四章ＭＡＣ层功能的实现与优化４３４．１媒体接入控制层４３４．１．１媒体接入控制层简介４３４．１．２ＭＡＣ层主要功能４４４．２随机接入过程模块设计与实现４４４．２．１随机接入过程简介４４４．２．２随机接入过程模式４５目录４．２．３基于竞争的随机接入过程程序设计４７４．３调度模块设计及实现５４４．３．１调度功能简介５４４．３．２调度功能实现程序设计５６４．４多用户接入时延情况测试方法及结果５９４．４．１时延情况测试方法５９４．４．２时延情况结果图６０４．５调度方法改进吞吐量测试结果６１４．５．１调度方法改进验证场景６１４．５．２调度方法优化结果及分析６２４．６本章小结６５第五章总结与展望６７参考文献６９Ｗｉｔｆ．：７１作者攻读学位期间发
表
关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf
的学术论文７３第一章绪论第一章绪论随着第四代移动通信技术（ｔｈｅ４ｔｈＧｅｎｅｒａｔｉｏｎｍｏｂｉｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，４Ｇ）网络部署的逐渐覆盖和完成，面向下一代移动通信系统的关键技术研究和开发工作也己经渐渐开始。智能手机的覆盖面之广以及各种手机应用的出现，促使人们对移动互联网的吞吐量和速率的要求呈现出指数级的增长，无线业务流量以几乎每年翻倍的速度进行增长，这意味着未来十年无线数据流量将增长到一个现代网络设备完全无法想象的程度［１］。智能终端的发展和普及将成为未来第五代移动通信技术（ｔｈｅ５ｔｈＧｅｎｅｒａｔｉｏｎｍｏｂｉｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，５Ｇ）发展的主要刺激和引导方向。无线数据流量的指数级增长同时也要求着移动通信网络容量和传输速率需求的大幅提升，５Ｇ研究在２０２０年开始将成为下一代移动通信标准，拥有近千倍数据速率的提升及更多联网设备加入５Ｇ通信系统，这些都对系统的网络架构提出了更高的要求［２］。５Ｇ技术的发展必然带来了很多技术的变革和更新，如何便捷的验证这些技术简化所带来的效果成了摆在我们面前的一个巨大的问题。如果每次针对各种大大小小的改动都要开发一套独特的工具和方法，带来的成本将会十分的高昂，为此我们需要建立起自己的一套可以实现多种通信模式的实验系统，以便我们在进行协议修改后完成关键技术的验证，本文开发了基于通用软件无线电平台（ＵＳＲＰ）的无线虚拟化验证平台来解决这个问题。１．１ＬｏｎｇＴｅｒｍＥｖｏｌｕｔｉｏｎ通信系统通用移动通信技术的长期演进（ＬｏｎｇＴｅｒｍＥｖｏｌｕｔｉｏｎ，ＬＴＥ）是由第三代合作伙伴
计划
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标准化组织制定的下一代通信技术的标准，引入了正交频分复用（ＯＦＤＭ）和多输入多输出（ＭＩＭＯ）两大关键技术，使得频谱效率和数据传输速率获得了大幅度的提升［３］。ＬＴＥ支持多种带宽的选择，可以更加灵活地进行频谱分配，使得网络吞吐量获得大幅提升，并使网络的覆盖能力更加优越。ＬＴＥ系统的系统架构变得更加扁平化和简单化，通信节点变得简单而清晰，从而使系统时延大幅降低并节省了部署的资源和成本ｆ４］。１．１．１ＬＴＥ系统发展随着通信技术的不断发展，用户对数据传输速率和服务质量以及多种增值服务相结合的要求越来越高。为了ＬＴＥ技术长足的发展和进步，国际标准化组织３ＧＰＰ在２００４年启动了制定ＬＴＥ技术标准化的工作。１北京邮电大学工程硕士学位论文ＬＴＥ项目的主要性能目标包括：在２０ＭＨｚ频谱带宽的情况下，上下行峰值速率分别能够达到１００Ｍｂｉｔ／ｓ和５０Ｍｂｉｔ／ｓ；提升位于小区边缘用户的通话质量；提升小区所能容纳用户的数量；降低用户面和控制面内的信息传输延迟，用户面内数据传输时延不高于５ｍｓ，控制面内睡眠状态和驻留状态激活转换时间分别不高于５０ｍｓ和１００ｍｓ；小区覆盖面积最高可以达到半径１００ｋｍ；提高高速运动用户的接入性能，在３５０ｋｍ／ｈ速度的情况下的接入速率不低于１〇〇ｋｂｉｔ／ｓ；支持成对或非成对频谱；并使１．２５ＭＨｚ到２０ＭＨｚ多种带宽可以随意选择和配置［５］。ＬＴＥ凭借ＯＦＤＭ和ＭＩＭＯ等无线传输技术、全ＩＰ地址系统框架以及扁平化的网络结构，使得在系统带宽达到２０ＭＨｚ的情况下数据传输峰值速率可达到甚至超过２００Ｍｂｉｔ／ｓ。ＯＦＤＭ作为ＬＴＥ的核心技术，主要优点在于：频谱利用效率高；抗衰弱能力较强；可用于高速数据传输以及具有较强的抗码间干扰能力。ＬＴＥ采用ＮｏｄｅＢ单层结构，使得实现网络结构简化、延迟时间缩短、网络复杂度降低和减少部署和维护成本变得更加容易。１．１．２ＬＴＥ接入网体系架构ＬＴＥ接入网的网络架构如图１－丨所示。ｆｔｆｔＥＰＣ＿Ｅ／Ｓ－Ｃ；ＷＭ叉ＭＭＥ／Ｓ－ＧＷＮ关／＼／＼」／＼／＼／、＇＼＾／＼Ｉ＼、，＼／Ｖ／＼；＼Ｕ＼ＩＵ卜Ｅ－ＵＴＲＡＮｅＮＢ＇＇ｊ，ｅＮＢｅＮＢ图１－１ＬＴＥ接入网架构图［３］ＴＥ接入网架构采用扁平化网络架构，接入网网元只由演进型ＮｏｄｅＢ（ｅＮＢ）构成，来达到简化网络之间的接ｆ１、优化网元之间的功能划分、减少延时的功能。ｅＮＢＬｊ演进型分组欞心网（ＥｖｏｌｖｅｄＰａｃｋｅｔＣｏｒｅ，ＥＰＣ）之间的信息传递通过Ｓ１接口来实现，Ｓ１接丨丨山分为ＳＩ－Ｕ接口和Ｓ１－ＭＭＥ接口，其中Ｓ１－ＭＭＥ接「Ｉ主２第一章绪论要负责传输控制面信息，例如无线信令的传输；Ｓｌ－ｕ接口主要负责传输用户面信息，例如具体业务数据的传输［６］。Ｅ－ＵＴＲＡＮ内部的多个ｅＮＢ之间通过Ｘ２接口相互连接。Ｘ２接口也分控制平面接口（Ｘ２－Ｃ）和用户平面接口（Ｘ２－Ｕ），分别用于传输控制面信息和用户面信息。１．１．３ＬＴＥ无线接口协议ＬＴＥ无线接口架构主要分为三层，其中层一（Ｌ１）主要指物理层（ＰＨＹ层）；层二（Ｌ２）又称为数据链路层，数据链路层也分为三层，分别是媒体接入控制层（ＭＡＣ层）、无线链路控制层（ＲＬＣ层）和分组数据汇聚协议层（ＰＤＣＰ层）；层三（Ｌ３）主要包括无线资源控制层（ＲＲＣ层）１＇无线接口的控制面协议找如图１－２所示。ＵＥｅＮｏｄｅＢＭＭＥＮＡＳ＊＾ＮＡＳＲＲＣ＇？ＲＲＣ｜ＰＤＣＰ＾＞ＰＤＣＰＲＬＣ＊＊ＲＬＣＭＡＣ－＊ＭＡＣＰＨＹ＾？ＰＨＹ图１－２控制面协议栈３北京邮电大学工程硕士学位论文用户面协议桟如图１－３所示。ＵＥｅＮｏｄｅＢＰＤＣＰ＾ＰＤＣＰＲＬＣ—ＲＬＣＭＡＣＭＡＣＰＨＹＰＨＹ图１－３用户面协议栈物理层负责向高层提供物理传输信息传送信息，可以对传输信道做错误检测并向高层
报告
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检测结果；负责对传输信道纠错码的编解码工作；负责传输信道和物理信道之间的映射；实现多天线ＭＩＭＯ的处理；实现物理信道的调职与解调以及功率加权；进行无线特征的检测并向高层提供结果。数据链路层主要分为ＭＡＣ、ＲＬＣ和ＰＤＣＰ层。各子层通过对等通信业务接入点（ＳＡＰ，ＳｅｒｖｉｃｅＡｃｃｅｓｓＰｏｉｎｔ）进行信息传输，物理层和ＭＡＣ层之间通过传输信道相连接，ＭＡＣ层和ＲＬＣ层之间通过逻辑信道来连接；ＲＬＣ层主要负责数据的分段和错误纠正重传功能，并为上层提供无线承载，还可以进行流量控制；ＰＤＣＰ层主要负责数据的加解密和完整性保护。无线资源控制层主要负责系统信息的广播，负责控制和管理用户和ｅＮＢ之间的ＲＲＣ连接，对ＲＲＣ消息进行加密和完整性保护，控制和管理无线资源承载以及用户ＱｏＳ管理等功能１６］。１．１．４媒体接入控制层ＭＡＣ层属于层二，位于层二的最底层，相关的协议主要有３ＧＰＰ３６．３２１传输信道连接了ＭＡＣ层与物理层，分为专用传输信道和公共传输信道；逻辑信道连接了ＭＡＣ层和ＲＬＣ层，分为控制信道和业务信道，分别用来传输控制而信息和用户面信息Ｗ。ＭＡＣ层主要负责逻辑信道和传输信道之间的映射；多个逻辑信道中ＭＡＣ服务数据单元（ＳＤＵ）的复用和解复用；用户待发送数据量信息和上行功率余Ｍｆｆｉ总等上行调度信息的上报；基于混合自动重传请求（ＨｙｂｒｉｄＡｕｔｏｍａｔｉｃＲｅｐｅａｔｒｅＱｕｅｓｔ，４第一章绪论ＨＡＲＱ）机制的纠错功能；同一个ＵＥ不同逻辑信道之间的优先级管理；不ＮＵＥ之间通过动态调度进行优先级管理；通过物理层上报的测量信息决定调制方式和编码速率等传输格式，实现更加优化的资源分配；多媒体广播组播业务的识别；当授权数据块未被填满时进行填充操作［６］。１．２软件定义无线电平台１．２．丨软件定义无线电从上世纪末开始，不同的数字无线通信标准之间无法共存称为了摆在研宄人ＭｌｆＨ前的…个Ｉ〗彳题，付种通怊标准对硬件的要求也大相径庭，出现了不用通信标准下的硬件无法互相通信的情况。在这种情况下，软件定义无线电（ＳｏｆｔｗａｒｅＤｅｆｉｎｅｄＲａｄｉｏ，ＳＤＲ）的概念便应运而生。软件无线电将无线通信功能进行数字化的处理，使得通过软件定义的通信设备可以不受通信标准的限制而可以与不同的基站进行通信＝软件定义无线电实现了通过软件定义实现无线通信协议中的功能以实现无线广播通信的技术，通过软件的方式操纵和控制专门的硬件设备。其中硬件设备只是作为无线通信的基本平台，负贵类似信号收发等功能，而具体的通信功能则由软件来编写和控制，使得通信功能的实现突破了限制于硬件发展状况的格局１９１。１．２．２通用软件无线电外设通用软件无线电外设（Ｕｎｉｖｅｒｓａ丨ＳｏｆｔｗａｒｅＲａｄｉｏＰｅｒｉｐｈｅｒａｌ，ＵＳＲＰ）是由Ｅｔｔｕｓ公司研发的开源通用软件无线电ｆ台，可以使普通计算机能够实现高带宽的软件无线电设备所具有的功能。ＵＳＲＰ的开发起初只是为了开源软件无线电项目ＧＮＵＲａｄｉｏ提供硬件支持，现在己经逐渐成为最流行的软件无线电平台１｜Ｑ］。ＵＳＲＰ在整个无线通讯系统屮充４一个无线电通讯系统的数字基带和中频处理的角色，在计算机上完成所有例如调制解调等波形处理相关方面的工作，之后在ＵＳＲＰ上搭载的ＦＰＧＡ屮完成倍号处理的高速通用操作，例如数字上下变频、信号的抽样和内插等。ＵＳＲＰ可以使用全世界范围的软件无线电开发者提供的开源代码进行实际实验和操作，其对各种开源代码的适应性吸引了众多科研人员和软件无线电开发人０，使得ＵＳＲＰ的代码库和应用实例得到了进一步的丰富丨ｉ（＞］〇ＧＮＵＲａｄｉｏ是一种典型的开源软件定义无线电平台，它为用户提供了包括各种调制方式、纠错码、信号处理模块和调度功能的通用软件无线电库和模块。用户可以根据自己的需要使用Ｃ＋＋或者Ｐｙｔｈｏｎ语言进行应用程序的开发工作。软件无线电平台主要由ＵＳＲＰ母板、射频子板和相应的天线组成，母板上搭载有具有高速信号处理能力的ＦＧＰＡ模块，射频子板由多个可调换的覆盖不同频率的５北京邮电大学工程硕士学位论文子板组成，可以根据需要随时进行调换，各种射频子板覆盖了从直流到５．９ＧＨｚ的整个范围。它们组合而实现比特流接收和发送的功能。１．３论文主要内容和章节安排本文共分为五个章节：第一章，绪论。主要介绍了ＬＴＥ发展的背景和研宄现状，针对５Ｇ通信发展迅速需要硬件平台配合验证的情况，提出了利用软件无线电平台搭建无线虚拟化平台的解决
方案
气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载
。第二章，虚拟化验证平台的设计与实现。首先对平台的总体架构进行了阐述，并平台硬件主要应用的软件无线电技术做了介绍。对平台的硬件部分软件无线电外设及其相关组件做了详细的介绍。？第三章，虚拟化平台实现ＬＴＥ功能设计与实现。虚拟化平台以ＬＴＥ项目为例，以ＯｐｅｎＡｉｒｌｎｔｅｒｆａｃｅ项目为基础进行了平台的搭建。介绍了平台的三大主要模块移动管理实体模块、归属用户服务器模块和演进型基站模块，并对其配置和相互连接的端口进行了详细的介绍。最后以插有无线数据卡的ＰＣ作为ＵＥ接入了搭建的ＬＴＥ系统并能成功进行数据传输功能，并进行系统吞吐量的测量。第四章，ＭＡＣ层功能的设计与实现。介绍了ＭＡＣ层在ＬＴＥ系统中的主要功能，对ＭＡＣ层的两大主要功能随机接入过程和调度过程进行了实现代码的主要函数进行介绍。对原有ＭＡＣ层代码进行了功能上的优化，在多用户接入的情况下测量了ＵＥ端到ｅＮＢ端的系统时延。第五章，总结与展望。６第二章虚拟化验证平台的设计及实现第二章虚拟化验证平台的设计及实现为了搭建性能足够优越的平台，本文作者对软件无线电相关硬件设备做了充分的调研，选择了最符合课题需要的硬件设备进行了无线虚拟化平台的搭建。本章主要介绍了虚拟化平台的架构以及相关硬件设备的性能参数，为之后搭建平台提供了坚实的基础。２．１虚拟化验证平台虚拟化验证平台总体架构如图２－１所示。＿ｅＮＢ侧ＵＥ侧＾Ｏ１＾ＵＳＲＰ天线肺数据卡的ＰＣ运行ＰＣ平台由运行ＰＣ，ＵＳＲＰ，功率放大器，天线，ＵＥ侧设备组成。运行ＰＣ负责和ＵＳＲＰ搭配实现ＬＴＥ基站或者ＷｉＦｉ热点的功能，运行ＰＣ上负责运行相应项目，进行信号波形相关的处理功能的实现。调制信号通过ＵＳＲＰ进行数字变频、频带处理等操作之后，通过天线将信号发射出去。ＵＥ侧则通过插有无线数据卡的ＰＣ接入本文搭建的基站或者热点，通过ＰＣ加上ＵＳＲＰ当做ＵＥ、插有无线数据卡的ＰＣ可以接入本文搭建的基站并通过该基站实现文件传输或者浏览互联网的功能。２．２软件无线电虚拟化平台采用软件无线电的方式作为基础，在围绕软件无线电平台的雄础上进行服务器、天线等设备的搭建。使得平台可以通过软件的方式来进行实现，使得平台的功能可以随着需要的变化进行随意的更改。通过对软件中的协议栈进行更改，再加载到平台中即可做一些关键技术的验证。２．２．１软件无线电的定义软件无线电平台使硬件平台具有开放接口，可以运行各种开源代码实现不丨１１」７北京邮电大学工程硕士学位论文的通信功能；将通信功能集成在软件模块中，通过更换软件模块配合硬件平台即可实现不同的通信功能，能够与工作在不同频段、具有不同调制解调类型的通信设备进行数据传输；或者在数据格式和数据加密类型方面做出修改，使硬件平台具有高度的灵活性，实现一个新一代的无线通信系统。软件无线电平台将宽带数模转换模块尽量靠近天线端，这样可以或得更高的采样率和动态范围等特征［ｎ］。软件无线电平台功能的实现主要是通过软件来编写的，通过更换软件模块即可改变平台实现的功能，例如不同的信号调制和编解码方式、信息的抽样量化过程、调制波形和调频和扩频功能的实现；同时软件在原有的功能上不断更新优化改进，对代码进行补充和修改以提升系统的性能。配套的硬件设备也可以更新换代以配合软件功能的提升而达到更高的性能，可以使新旧体制的不同电台互相通信，也大大节省了硬件设备购买成本［１２１。２．２．２软件无线电的特点软件无线电具有两大特点［１３］：１．具有较强的灵活性，软件无线电平台功能的实现主要依靠其中运行的软件模块，通过更改其中的模块即可便捷的改变平台的功能，新的功能可以通过新添加的模块来实现。在技术更新或发展之后可以进行软件的优化和升级，根据所需要的功能和指标来灵活的进行模块的选取。２．具有较强的开放性，软件无线电功能通过模块来实现，模块间的接口按照一定的规定和标准来编写，模块间功能的调用只需要知晓模块的ＡＰＩ即可重用。硬件设备也随着通信技术的发展进行更新换代，使得软件无线电平台不仅可以与旧制式的通信平台相互通信，也可以与新发展的制式的通信平台正常的进行通信功能的实现。２．３软件定义无线电外设软件定义无线电外设（ＵｎｉｖｅｒｓａｌＳｏｆｔｗａｒｅＲａｄｉｏＰｅｒｉｐｈｅｒａｌ，ＵＳＲＰ）是软件定义无线电平台的主要硬件设备。一套完整的ＵＳＲＰ设备由ＵＳＲＰ母板、射频子板以及相应的天线组成。一个典型的ＵＳＲＰ产品包括母板和一个或者多个射频子板。ＵＳＲＰ母板上搭载有具有高速信号处理能力的ＦＰＧＡ。射频子板具有多种型号，覆盖不同频率范围，并且可以随意调换％。整套系统可以将天线接收到的无线信号接收并解调将数据传送到主机完成数据的接收功能，也可以从主机上将数据传送至射频子板进行信号的调制并通过天线将信号发送出去。射频子板覆盖从直流到５．９ＧＨｚ的整个频率范围，可以完成调幅广播、ＷｉＦｉ、ＬＴＥ信号的接收与发送。８第二章虚拟化验证平台的设计及实现ＵＳＲＰ分为很多型号，本文选用ＵＳＲＰＢ２１０为例进行了平台的搭建。下面详细介绍各部分的组件。ｍｕｌｌ１Ｍｍｗ■．ｍｉ图２－１ＵＳＲＰＢ２１０硬件图２．３．１软件定义无线电外设母板ＵＳＲＰＢ２１０系列是一个高性能、可升级的为设计和部署下一代无线通信系统的软件定义无线电平台，具有以下特性［１５】：１．频率范围可以覆盖从７０ＭＨｚ到６ＧＨｚ，可以支持多种无线信号的发送和接收，ＬＴＥ信号和ＷｉＦｉ信号处于各种不同的频段，我们只：需要更换频率覆盖范围不同的射频子板便可以发送覆盖各种频率的无线信号；２．结合了单芯片直接变频收发器，提供高达５６Ｍｂｉｔ／ｓ实时带宽；３．支持高速的ＵＳＢ３．０连接；４．ＦＰＧＡ方面选择的是用户可编程的Ｓｐａｒｔａｎ６ＸＣ６ＳＬＸ１５０ＦＰＧＡ，提供高性能的数字信号处理能力。作为ＵＳＲＰ的数字处理核心，Ｓｐａｒｔａｎ６ＸＣ６ＳＬＸＩ５０ＦＰＧＡ提供了主要的元件之间的高速连接，包括射频前端、主机接口以及ＤＤＲ３内存。默认的ＦＰＧＡ提供了所有ＵＨＤ的用于数字Ｆ变频和数字上变频、精细的频率调谐以及一些其他的ＤＳＰ功能模块；５．跨平台的ＵＳＲＰ硬件驱动（ＵＳＲＰＨａｒｄｗａｒｅＤｒｉｖｅｒ，ＵＨＤ）结构使得ＵＳＲＩ）可以通过ＧＮＵＲａｄｉｏ、Ｃ＋＋或者ｐｙｔｈｏｎ语言或者其他第方软件和枢架来进行编程。利用ＵＳＲＰＢ２１０可以实现十分广泛的应用，可以实现广播、ｒ．机、ＧＰＳ、ＷｉＦｉ、ＦＭ和ＴＶ信号等等。用户可以借助ＧＮＵＲａｄｉｏ方便的进行忤：尤线电的开发和参加一些开源的软件＊线电项目研发。通过ＵＨＤ的帮助，甩户可以记新９北京邮电大学工程硕士学位论文ＵＳＲＰ系统并重用己有的功能模块的设计和一些开源的框架，例如ＨＤＳＤＲ和Ｏｐｅｎｂｔｓ〇ＵＳＲＰＢ２１０的原理结构图如图２－３所示。Ｗ＊ＴＴＴ＇ｒｒ…■ｍ＇＊＾－－５＞？．■■■■３ｌｙ１＿ｐ－０，ｆ：｛＾１／＾＝＝ｒｒｗＵＳＢ３．０？ＵＳＢ３．０．ＵＳ８３．０ＪｎｔｅｇｒａｔｏｄＲｆＦｆｏｎｔｃｎｄＣｏｎｎｅｃｔｏｒＰＨＹＰＨＹ；？？ｒ＾ｒｖＣＲＦ１ＣＳｗｉｔｃｈＮｅｔｗｏｒｋ１．．ＲＸ－Ｄ５Ｐ－°．Ｌ；ｌ：＇Ｄ＿＿ｄ，■ｎ厂＇－ＳＭＡＥｘｔ一Ｒｅｆｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ＇ＲｆＩＣＳＭＡ１ＰＰＳ＇Ｖ＾．Ｖ．－Ｖ．Ｖ＾Ｖ＾．ｖｉＶ－＇Ｖ．＾Ｖ．．－－ｌ－——－ＯｐｔｉｏｎａｌＧＰＳＯＯ图２－２ＵＳＲＰＢ２１０原理图上图展示了ＵＳＲＰＢ２１０各个接口的位置以及内部结构，左上方是ＵＳＢ接口。左下方是ＧＰＳ参考信号、ＰＰＳ参考信号等的接口。右方是射频子板的收发接口。内部主要由ＦＰＧＡ、内存、数模转换模块以及射频模块构成。数模转换模ｙ参数如下：参数类别｜数值单位ＡＤＣ采样速率６１．４４ＭＳ／ｓＡＤＣ分辨率ＵｂｉｔｓＤＡＣ采样速率６１．４４ＭＳ／ｓＤＡＣ分辨率１２ｂｉｔｓ与主机最大速率６１．４４ＭＳ／ｓ本振精度２Ｘ）ｐｐｍ未锁定ＧＰＳＤＯ精度７．５ｐｐｎ锁定ＧＰＳＤＯ精度｜１ｐｐｎ表２－１ＵＳＲＰＢ２１０數模转换模块参數２．３．２现场可编程门阵列现场可编程门阵列（Ｆｉｅｌｄ—ＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙ．ＦＰＧＡ）在ＵＳＲＰ中起着十分重要的作用，相当于ＵＳＲＰ的大脑。ＦＰＧＡ山逻辑单元阵列组成，主要包括可配置逻辑模块、输入输出模块和内部连线三大组件，并且允许次数无限的编程１０第二章虚拟化验证平台的设计及实现［丨６］。ＦＰＧＡ和数模转换模块相连接，负责执行高带宽下的数学运算，在运算完成后还需要将高速数据减少数据传送速率，以便将数据传送至对外端口如ＵＳＢ接口或网口。ＵＳＲＰ上的ＦＰＧＡ负责完成高速数据通用操作，例如信号的抽样内插和数字上下变频等操作？。ＵＳＲＰＢ２１０使用的ＦＰＧＡ型号是Ｓｐａｒｔａｎ６ＸＣ６ＳＬＸ１５０。２．３．３射频子板射频子板负责无线信号的收发，射频子板上有一个全双工的宽带收发器，负责将无线信号调制到设定的发送频率并将信号发送出去。ｉ：＊ｉｉＨｉ图２－３射频子板实物图射频子板的功能由软件控制，通过与之连接的ＰＣ设定子板的收发功能，可以控制发射功率，并且在子板上内置了控制收发的开关。子板上还拥有１６个数字输入输出线，可以用来控制与子板相连接的外部设备。子板上还具有独立的本地振荡器，并且锁相环的锁定时间小于２００微秒１１７１。不同型号的射频子板覆盖不同的频率范围以及具有不同的最大信号处理带宽，可以根据实际需要来选择不同的射频子板来完成指定的收发功能。１５＾子板型号｜频率覆盖范围｜基带带宽ＷＢＸ－４０５０ＭＨｚ－２．２ＧＨｚ４０ＭＨｚＳＢＸ－４０４００ＭＨｚ－４．４ＧＩＩｚ４０ＭＩＩｚＣＢＸ－４０１．２ＧＨｚ－６ＧＨｚ４０ＭＨｚＵＢＸ－４０１０ＭＨｚ－６ＧＨｚ４０ＭＨｚＷＢＸ－１２０５０ＭＨｚ－２．２ＧＨｚ１２０ＭＨｚ１１北京邮电大学工程硕士学位论文ＳＢＸ－１２０４００ＭＨｚ－４．４ＧＨｚ１２０ＭＨｚＣＢＸ－１２０１，２ＧＨｚ－６ＧＨｚ１２０ＭＨｚＵＢＸ－１２０１０ＭＨｚ－６ＧＨｚ１２０ＭＨｚ表２－２射频子板参数２．３．４可调天线ＵＳＲＰ还需要天线来配合进行信号收发功能的实现，天线是一种变换器，用来在无线电设备中发射或接收电磁波。它把传输线上传播的导行波，变换成在自由空间中传播的电磁波进行发射，或者将接收到的电磁波转换成导行波进行接收。发射信号时，发射机将经过调制过程产生的高频振荡电流，通过馈电设备输入发射天线，发射天线将高频电流转变为无线电波并向周围空间辐射；在接收端，无线电波通过接收天线将信号接收，并转变成高频电流，经馈电设备传送到接收机［１８］。图２－４天线实物图不同型号ｆ天线具有不同的＾盖频段和增益１１９］。天线型号天线类型频率覆盖范围ｌｉＭＶＥＲＴ２４５０垂直全向天线双频段２．４至２．４８ＧＨｚ和３ｄＢｉ４．９Ｍ５．９ＧＨｚＶＥＲＴ９００垂直全向天线双频段８２４至９６０ＭＨｚ和３ｄＢｉ１７１０至丨９９０ＭＨｚＶＥＲＴ４００垂直全向天线１４４ＭＨｚ，４００ＭＨｚ和３ｄＢｉ１２００ＭＨｚ的三频天线ＬＰ０９６５ＰＣＢ定向天线８５０ＭＨｚ至６．５ＧＨｚ５－６ｄＢｉＬＰ０４１０｜ＰＣＢ定向天线｜４００ＭＨｚ至ｌｊ１ＧＨｚ５－６ｄＢｉ表２－３可调天线参数１２第二章虚拟化验证平台的设计及实现２．３．５ＵＳＲＰ硬件驱动ＵＳＲＰ硬件驱动（ＵＳＲＰＨａｒｄｗａｒｅＤｒｉｖｅｒ，ＵＨＤ）是ＵＳＲＰ和ＰＣ之间的驱动接口，可以为ＵＳＲＰ设备提供通用硬件驱动以及提供ＵＳＲＰ与ＰＣ之间数据传输的ＡＰＩ。ＵＨＤ基于Ｃ＋＋和Ｂｏｏｓｔ库编写，它将数据之间的传送和读写硬件配置功能函数封装成ＡＰＩ，ＵＨＤ调用操作系统函数来进行实现ＰＣ与ＵＳＲＰ之间信息的传递。第三方软件例如ＧＮＵＲａｄｉｏ也是通过ＵＨＤ与ＵＳＲＰ进行交互，用户也可以独立使用ＵＨＤ而无需通过第三方软件直接与ＵＳＲＰ进行交互。通过调用ＵＨＤ接口，用户也可以手动设置ＵＳＲＰ的设置和各项参数２．３．６ＧＮＵＲａｄｉｏＧＮＵＲａｄｉｏ开源软件定义无线电是一个免费的软件工具包，提供给开发者一个十分方便和友好的学习〔构建和部署软件定义无线电系统的平台。幵发者可以通过调用ＧＮＵＲａｄｉｏ中己有的通信模块进行功能的设计，并可以在ＧＮＵＲａｄｉｏ上开发自己的模块并封装好提供给其他开发者使用。开发者可以只需要一台与ＧＮＵＲａｄｉｏ配套的软件无线电设备即可完成各种通信系统搭建的实验，开发者可以将更多的精力放在无线通信系统的原理的实现，ＧＮＵＲａｄｉｏ可以提供一个可以便捷实现和配置各种通信模块的一个软件平台［２｜］。ＧＮＵＲａｄｉｏ自带的模块库中提供了很多信号调制与解调、仿真信号模型、滤波器、声卡控制和很多微波相关功能的通信模块，可以配合软件无线电平台和射频硬件实现软件定义无线电，节省了大量的硬件成本。这套软件可以帮助无线通信研究者和爱好者方便的搭建和研宄无线通信系统。ＧＮＵＲａｄｉｏ的大部分模ｇ是通过Ｐｙｔｈｏｎ语言进行编写的，其中负责直接与硬件进行相关操作的核心信号处理模块则是由〇＋语言在带浮点运算的微处理器上搭建起来的。开发者可以便捷的构建一个吞吐量高、时延较低的无线通信系统。ＧＮＵＲａｄｉｏ还支持用户在没有相关硬件设备情况下进行仿真，对信号发生器产生的数据进行信号处理方面的理论研究［】〇】。２．４本章小结本章首先介绍了虚拟化平台的概念和整体虚拟化平台的架构，应用软件定义无线电外设ＵＳＲＰ搭建虚拟化平台。其次对软件无线电的定义和优势进行了介绍和分析。之后对平台硬件设备如ＵＳＲＰ和其配套设施进行了详细的介绍，确保ＵＳＲＰ各性能参数能够达到平台要求的数据处理和数据交换能力，为无线虚拟化平台的开发和测试提供了基础，对整个研究工程具由重要的意义。１３北京邮电大学工程硕士学位论文１４第三章虚拟化平台实现ＬＴＥ功能设计与实现第三章虚拟化平台实现ＬＴＥ功能设计与实现上一章对无线虚拟化平台的整体结构和硬件设备做了详细的介绍，本章将以ＬＴＥ功能为例，利用以ＵＳＲＰ为基础搭建一个能够实现ＬＴＥ基本的功能的硬件平台。本章将ＵＳＲＰ为硬件，与ＯｐｅｎＡｉｒｌｎｔｅｒｆａｃｅ软件平台结合，对ＬＴＥ平台的各个模块功能以及模块相关配置工作进行详细的介绍，实现插有４Ｇ移动数据卡的ＰＣ设备作为ＵＥ能够接入本文搭建的基站，并能够完成视频传输和浏览互联网等的数据传输功能。最后对ＬＴＥ系统的吞吐量进行了统计，吞吐量峰值可达８０Ｍｂｐｓ，实现了性能较为优越和稳定的ＬＴＥ系统实验平台。３．１ＬＴＥ项目简介目前实现ＬＴＥ功能的开源代码主要有ＯｐｅｎＡｉｒｌｎｔｅｒｆａｃｅ（ＯＡＩ；），ＯｐｅｎＬＴＥ和ｏｐｅｎＢＴＳ为主流的几种。ＯｐｅｎＬＴＥ是一个ｇｉｔ开源项目，可以配合硬件设备在ＰＣ上面实现ＬＴＥ基站侧的协议栈。该项目运行在Ｌｉｎｕｘ系统环境下，配合ＧＮＵＲａｄｉｏ软件开发包实现了３ＧＰＰ通信协议，同时也提供了很多信号测试分析工具。该项目包含了主要的ＬＴＥ基站侧机制，并且已经可以成功运行ＬＴＥ环境进行测试。其功能模块主要使用Ｃ＋＋语言开发，很多开发者以该项目为基础开发了很多常用的通信模块，例如ＦＦＴ算法模块或者各种信号调制解调模块等等。ＯｐｅｎＢＴＳ是一个基于软件的ＧＳＭ接入点，由Ｃ＋＋语言开发，可以提供标准ＧＳＭ接口兼容的设备接入的基站。由于这两种开源软件协议栈实现的功能较为简单，不能满足本文提出的要求，因此本文采用欧洲Ｅｕｒｏｃｏｍ组织开发的开源项目ＯｐｅｎＡｉｒｌｎｔｅｒｆａｃｅ（ＯＡＩ）为基础进行了一系列的改进进行搭建ＯＡＩ项目以软件的方式实现了完整的３ＧＰＰ的协议栈，是一个以无线数字通信创新研究为目标的开放源代码的软件开发平台。ＯＡＩ用Ｃ语言进行编写，基于Ｌｉｎｕｘ实时内核优化完成通信功能。ＯＡＩ利用ＰＣ机埤过软件的方式实现了ＬＴＥ系统各个通信子层例如物理层（ＰＨＹ）、媒体接入控制层（ＭＡＣ）、无线链路控制层（ＲＬＣ）、分组数据汇聚协议层（ＰＤＣＰ）、无线资源控制层（ＲＲＣ）等各层功能。最终通过Ｌｉｎｕｘ的协议栈将生成的ＩＰ数据包通过硬件设备进行发送，通过贺氏指令集将非接入层的消息发送出去。ＯＡＩ主要协议栈主要由三个模块构成，分别是演进分组核心网（ＥｖｏｌｖｅｄＰａｃｋｅｔＣｏｒｅ，ＥＰＣ）、归属用户服务器（ＨｏｍｅＳｕｂｓｃｒｉｂｅｒＳｅｒｖｅｒ，ＨＳＳ）和演进型基站（ＥｖｏｌｖｅｄＮｏｄｅＢ，ｅＮＢ），其中ｅＮｏｄｅＢ与ＥＰＣ之间通１５北京邮电大学工程硕士学位论文过虚拟端口设定ＩＰ进行连接，通过每个模块设定的虚拟地址进行模块之间的信息传输。０Ａ丨软件在无线通信技术研究与实现方面做出了巨大的贡献，越来越多的研究者选择ＯＡＩ来搭建验证硬件平台。３．２ＯＡＩ项目软件结构ＯＡＩ软件平台整体架构与网络丨ＳＯ分层的思想比较类似，通过各子层之间的接Ｕ实现层与层之间的数据传递。软件部分主要分了４个大部分。首先是ＯｐｅｎａｉｒＯ部分主要负责射频端的实现功能，与硬件ＵＳＲＰ的连接操作，负责无线嵌入式系统的设计，可以灵活设计无线信号的频点，便捷的进行收发架构重新构建，以及低功耗芯片的选择；Ｏｐｅｎａｉｒｌ部分包含ＬＴＥ的物理层和基带部分，＇实现物理层与ＵＳＲＰ的数据传输接口以及物理层与ＭＡＣ层之间的数据接口，可以进行一些传播控制、建立模型和感知定位技术方面功能的优化和改进；Ｏｐｅｎａｉｄ部分主要负责ＭＡＣ层的实现，负责实现随机接入过程、复用解复用过程以及调度任务，可以进行蜂窝拓扑管理、资源分配、交叉层的宽带调度、网络拓扑和资源分配控制方面功能的研宄；〇ｐｅｎａｉｒ３负责实现网络层及以上功能，包含移动管理、蜂窝组网路由协议、组网拓扑管理和多模式无线资源管理等功能［２２］。ＯＡ１实现的软件协议栈如图３－１所示。Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ（ＯＳＳ）ＭＭＥＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＳ＋Ｐ－ＧＷＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ＼：：卜，、…ｅＮＢＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＮＡＳＨＳＳＳｌｌＳｌ－Ｕ…；ｒｉ＾丁―’：－ｒ１．！Ｐ＂＂＂＂＂＂卜Ｉ；，．：＇！＿＊ｔ、１：ＲＲＣＳＩＭＭＥＸ２ＡＰＳｌ－Ｕ｜Ｓｌ－ＭＭＥＳ６ａ／ＤｉａｍｅｔｅｒＧＴＰ－ＵＳＧｉ．１ｒＩＰＤＣＰＳＴＣＰＵＤＰＳＴＣＰＵＤＰ＼ｒ二：一―ｚｍ？ＳＢ：ｔ￡．．．．．．．．．．．．．ｊ－ｉｚｎ．ＲＫＩＰＩＰＭ—：＇＂＇＂ｎＵＴＴＩＥｔｈｅｒｎｅｔ■ＰＨＹＯＡＩｓｏｆｔｅＮＢＯＡＩｓｏｆｔＥＰＣ（ＭＭＥａｎｄＳ＋Ｐ－ＧＷ）３ＧＰＰｌａｙｅｒｓ３ＧＰＰｌａｙｅｒｓＣｏｎｔｒｏｌＰｌａｎｅＤａｔａＰｌａｎｅ图３－１ＯＡＩ软件协议桟１６第三章虚拟化平台实现ＬＴＥ功能设计与实现软件主要模块之间的结构如图３－２所示。ｋ＼Ｓ－ＣＷＰ－Ｇ？Ｖ，＾－Ｔ＾－ＮｏｄｅＢ图３－２软件模块架构图Ｅ－ＵＴＲＡＮ侧不同ｅＮＢ之间通过Ｘ２接口互相连接。ｅＮＢ与ＥＰＣ之间的连接由Ｓ１接口负责，Ｓ１接口继承了控制和承载相分离的思想，又分为了负责控制平面的Ｓ１－ＭＭＥ接口和负责用户平面的Ｓ１－Ｕ接口。ＥＰＣ内部ＭＭＥ和ＨＳＳ之间的连接通过Ｓ６ａ接口来完成，主要负责控制面鉴权和认证功能的实现。ＭＭＥ和Ｓ－ＧＷ（ＳｅｒｖｉｎｇＧａｔｅＷａｙ）之间通过ＳＩ丨接口相连接，负责会话的建立和删除。Ｓ－ＧＷ与Ｐ－ＧＷ（ＰＤＮＧａｔｅＷａｙ）之间通过Ｓ５／８接口相连接，最终Ｐ－ＧＷ通过ＳＧｉ与Ｉｎｔｅｒｎｅｔ相连接进行数据传输３．３移动管理实体功能模块移动管理实体（ＭｏｂｉｌｉｔｙＭａｎａｇｅｍｅｎｔＥｎｔｉｔｙ，ＭＭＥ）负责接入网的相关控制功能的实现，下面将介绍ＭＭＥ的功能和与其他网元的接口，以及ＭＭＥ的平台配置工作。３．３．１ＭＭＥ功能简介ＭＭＥ主要负责空闲模式的用户设备（ＵｓｅｒＥｑｕｉｐｍｅｎｔ，ＵＥ）的定位、传呼、中继过程以及信令处理部分的功能。ＭＭＥ涉及到承载的激活和关闭过程，当一个ＵＥ初始化并最初连接吋负责为ＵＥ进行Ｓ－ＧＷ和Ｐ－ＧＷ的选择。通过和ＨＳＳ交互并对该ＵＥ进行认证，并为该用户分配一个临时的丨ＤＷ。ＭＭＥ主要由有以下：小：要功能：１．接入控制。允许或拒绝用户访问网络资源。２．移动性管理。追踪用户当前的位置信息，确定ＵＥ所在的跟踪区（ＴｒａｃｋｉｎｇＡｒｅａ，ＴＡ）。根据场景可分为Ｍ＿ＭＭＥ内不｜ｗ］ｅＮＢ之间的位置更新、不同ＭＭＥ１７北京邮电大学工程硕士学位论文之间的位置更新、周期性位置更新等，终端将自己所在的ＴＡ通知到网络之后，ＭＭＥ和ＨＳＳ网元负责记录ＵＥ的位置信息。３．附着与去附着。ＵＥ在初始化的时候需要在网络中完成附着过程，首先ＵＥ根据自己的注册信息选择一个公共陆地移动网络（ＰｕｂｌｉｃＬａｎｄＭｏｂｉｌｅＮｅｔｗｏｒｋ，ＰＬ＿中的小区，之后从系统广播中可以获取临近小区的信息并选择一个信号最好的小区进行驻留。终端附着成功后，网络将会分配给ＵＥ—个ＩＰ地址，ＵＥ进行下一步的网络连接流程。当终端不需要或者不能够继续附着在网络的时候发动去附着流程。去附着过程可以由ＵＥ、ＭＭＥ或者ＨＳＳ发起，ＵＥ关机等情况属于ＵＥ发起的去附着过程，ＵＥ长时间没有与网络发生交互会导致ＭＭＥ发动的去附着过程，而用户签约、计费信息等原因将会导致ＨＳＳ发动的去附着过程。４．会话管理功能。负责ＥＰＣ中承载的管理功能，可以建立承载，并在需要的时候修改和释放承载。承载为ＵＥ和ＰＤＮ（ＰｕｂｌｉｃＤａｔａＮｅｔｗｏｒｋ，公用数据网）保证传输质量ＱｏＳ（ＱｕａｌｉｔｙｏｆＳｅｒｖｉｃｅ，服务质量），分为默认承载和专用承载。默认承载要求的数据和信令ＱｏＳ不是很高，可以为用户提供可靠的数据传输服务即可，随着ＰＤＮ链接的连接状态而改变。专用承载需要ＰＤＮ链接首先建立起来，随后再进行专用承载的建立，可以提供更为稳定和安全的承载，提供比默认ＱｏＳ等级要高的传输能力。ＭＭＥ在用户有数据请求时为其选择一个Ｓ／Ｐ－ＧＷ，负责将用户的数据包进行转发。３．３．２ＭＭＥ部分设置ＬＴＥ平台中ＭＭＥ部分配置文件中需要对下列信息进行设置，参数名称含义设定值：ＲＥＡＬＭＭＭＥ的归属网络域名１１１．１１１ＭＡＸｅＮＢ可以与ＭＭＥ相连接的最大ｅＮＢ数目１０ＭＡＸＵＥ可以与ＭＭＥ相连接的最大ＵＥ数目１００ＭＭＥ一ＳＴＡＴＩＳＴＩ显示统计信息的时间间隔定时器，单位为秒１〇Ｃ＿ＴＩＭＥＲＩＰ—ＣＡＰＡＢＩＬＩＴＹＩＰ协议选择，可选项为ＩＰＶ４、ＩＰＶ６或ＩＰＶ４Ｖ６ＩＰＶ４Ｖ６ＭＣＣ移动国家码，ＭｏｂｉｌｅＣｏｕｎｔｒｙＣｏｄｅ，唯一识４６０别移动用户所属的国家ＭＮＣ移动网络码，ＭｏｂｉｌｅＮｅｔｗｏｒｋＣｏｄｅ２０ＴＡＣ跟踪区编码，ＴｒａｃｋｉｎｇＡｒｅａＣｏｄｅ］表３－］ＭＭＥ参数设置１８第三章虚拟化平台实现ＬＴＥ功能设计与实现３．４Ｓ／Ｐ－ＧＷＳ／Ｐ－ＧＷ由ＳｅｒｖｉｎｇＧａｔｅＷａｙ（Ｓ－ＧＷ，服务网关）和ＰＤＮＧａｔｅＷａｙ（Ｐ－ＧＷ，ＰＤＮ网关）组成。Ｓ－ＧＷ和Ｐ－ＧＷ通常被联合设备并被为ＳＡＥ－ＧＷ（ＳｙｓｔｅｍＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅＥｖｏｌｕｔｉｏｎＧａｔｅＷａｙ）．３．４．１Ｓ／Ｐ－ＧＷ功能介绍Ｓ－ＧＷ是连接ＭＭＥ和Ｅ－ＵＴＲＡＮ之间的网关，负责数据包的传输和路径选择等功能Ｍ。Ｓ－ＧＷ具有以下主要功能：１．在进行多个ｅＮＢ间切换时作为本地锚点，并与ｅＮＢ协同完成重排序功？能；２．在３ＧＰＰ不同接入系统间进行切换的时候，可以作为移动性锚点并进行重排序操作；３．可以进行合法侦听功能；４．进行数据包的路由和前转；５．在上下行传输层进行分组标记；６．空闲状态下，下行分组缓冲和网络出发的业务请求过程的初始化；７．用于运营商间的计费、跨运营商计费的用户账单和ＱＣＩ（ＱｏＳＣｌａｓｓＩｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）粒度８．基于每ＵＥ、ＰＤＮ和ＱＣＩ的上行／下行链路计费。２Ｐ－ＧＷ是面向ＰＤＮ终结于ＳＧｉ接口的网关，提供ＬＴＥ与外部网纟£的接口的连接服务，是ＥＰＣ的锚点。如果ＵＥ访问多个ＰＤＮ，ＵＥ将对应一个或多个Ｐ－ＧＷ。Ｐ－ＧＷ具有以下主要功能：１．基于每个用户的分组包过滤功能；２．可以进行合法侦听功能，？３．分配给ＵＥ所需的ＩＰ；４．标记数据包的传输层信息；５．进行上／下行业务等级计费以及业务级门控；６．进行基于业务的上／下行速率的控制；７．上／下行链路承载绑定和上行链路绑定校验功能。３．４．２Ｓ／Ｐ－ＧＷ部分设置ＬＴＥ平台中ＭＭＥｙ分配置文件中需要对下列信息进行设置，＂参数名称｜含义｜设定值１９北京邮电大学工程硕士学位论文ＤＥＦＡＵＬＴ＿ＤＮＳ＿１＿ＩＵＥ可以访问的ＤＮＳ的主ＩＰ地１０．３．９．４ＰＶ４＿ＡＤＤＲＥＳＳｔｈＤＥＰＡＵＵ一Ｄ＞ＪＳ＿２＿Ｉ证可以访问的ＤＮｓ的辅ｎ＞地１０．３．９．６ＰＶ４ＡＤＤＲＥＳＳ丄，￣ａｈＰＧＷ＿ＩＮＴＥＲＦＡＣＥ＿ＳＧｉ的接口名称ｅｔｈＯＮＡＭＥ一ＦＯＲ—ＳＧＩＰＧＷ＿ＩＰＶ４＿ＡＤＤＲＥＳＧｉ接口的对外ＩＰ地址１０．１１７．１．２２８／２４ＳＳ＿ＦＯＲ—ＳＧＩＰＧＷ＿ＭＡＳＱＵＥＲＡＤ是否允许伪装ＵＥ通信ｙｅｓＥ一ＳＧＩＩＰＶ４—ＬＩＳＴＵＥ的ＩＰＶ４地址子网掩码列表”１９２．１８８．２．０／２４＂；＂１９２．１８８．８．０／２４＂ＩＰＶ６一ＬＩＳＴ｜ＵＥ的ＩＰＶ６地址子网掩码列表｜＂２０１４：０２：２６：：０／丨２０＂表３－２Ｓ／Ｐ－ＧＷ参数设置３．５归属用户服务器模块归属用户服务器（ＨｏｍｅＳｕｂｓｃｒｉｂｅｒＳｅｒｖｅｒ，ＨＳＳ）是ＥＰＳ中存储着用户签约信息的服务器，是２Ｇ／３Ｇ网元ＨＬＲ（ＨｏｍｅＬｏｃａｔｉｏｎＲｅｇｉｓｔｅｒ，归属位置寄存器）的改进和优化单元。３．５．１ＨＳＳ功能简介ＨＳＳ主要负责管理存储有用户的签约数据的数据库，用来确定用户的身份。同时还负责更新移动用户的位置信息功能的实现［３］。ＨＳＳ负责处理下列信息：用户识别、编号和地址信息；用户安全信息，基站通过该控制信息确认用户是否可以通过鉴权并接入网络；用户定位信息，ＨＳＳ中存储着用户登记和实时位置信息；用户清单信息。ＨＳＳ中主要存储着用户的国际移动用户识别码（ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＭｏｂｉｌｅＳｕｂｓｃｒｉｂｅｒＩｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎＮｕｍｂｅｒ，ＩＭＳＩ）、国际移动设备身份码（丨ｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＭｏｂｉｌｅＥｑｕｉｐｍｅｎｔＩｄｅｎｔｉｔｙ，ＩＭＥＩ）、移动
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