4G終端的可操作性技術(shù)研究

劉 娟

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4G終端的可操作性技術(shù)研究

劉 娟

安徽省通信產(chǎn)業(yè)服務(wù)有限公司，安徽 合肥 230001

隨著移動(dòng)通訊技術(shù)的不斷創(chuàng)新，移動(dòng)終端產(chǎn)品也加大了發(fā)展的腳步，尤其是4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，在應(yīng)用的同時(shí)更是不斷的優(yōu)化了適用于該網(wǎng)絡(luò)的終端設(shè)備，但是人們對(duì)其終端可操作性技術(shù)并不是很了解，導(dǎo)致對(duì)于網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行商成本的降低途徑不能完全掌握，對(duì)此本文就4G終端的可操作性技術(shù)展開(kāi)分析，希望對(duì)于我國(guó)通信產(chǎn)品市場(chǎng)的可持續(xù)發(fā)展，起到積極促進(jìn)的作用。

4G終端；可操作性技術(shù)

引言

4G技術(shù)的發(fā)展，使得移動(dòng)通信成為了國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱，在不斷的優(yōu)化完善過(guò)程中，也在當(dāng)代通信領(lǐng)域占據(jù)了穩(wěn)定的地位。4G技術(shù)是繼3G技術(shù)的熱點(diǎn)技術(shù)，是3G技術(shù)的優(yōu)化，不斷的為信息產(chǎn)業(yè)帶來(lái)了活力。但是要想更好的優(yōu)化4G技術(shù)，就要加強(qiáng)對(duì)其可操作性技術(shù)的研究，從而更好的完善中國(guó)通信格局。

1 研究的必要性

4G技術(shù)完全區(qū)分且優(yōu)于以往2G、3G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，該系統(tǒng)在借助數(shù)字光帶之上，借助了全I(xiàn)P的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了IP數(shù)據(jù)包的優(yōu)質(zhì)高效傳輸，以及網(wǎng)絡(luò)間的有效連接。其中4G移動(dòng)通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖，如圖1所示：

圖1 4G移動(dòng)通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

4G具備通信靈活、迅速、費(fèi)用低，以及增值服務(wù)全面、兼容性高、智能性高等特點(diǎn)，由于以往的2G、3G終端可操行性技術(shù)研究的已經(jīng)比較完；但是4G網(wǎng)絡(luò)在拓展發(fā)展領(lǐng)域的同時(shí)，人們對(duì)其終端可操作性的；了解并不是很了解，為了更好的降低網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行商的成本，實(shí)現(xiàn)4G終端產(chǎn)品商業(yè)化發(fā)展，對(duì)此加強(qiáng)此方面的研究是非常有必要的。

2 EPC網(wǎng)絡(luò)機(jī)構(gòu)及網(wǎng)元功能

網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)參考模型，主要包括非漫游架構(gòu)以及漫游架構(gòu)，同時(shí)單一網(wǎng)關(guān)配置選項(xiàng)情況下，3GPP接入的，與UE從3G無(wú)線接入的非漫游構(gòu)架都是不同的，在后者情況下，將其服務(wù)網(wǎng)關(guān)作為3GPP移動(dòng)的錨點(diǎn)。而3GPP接入的漫游構(gòu)架，也分為有歸屬地進(jìn)行業(yè)務(wù)的路由，以及通過(guò)訪問(wèn)地進(jìn)行業(yè)務(wù)的路由，從而形成本地的疏導(dǎo)兩種情況。

網(wǎng)元功能中的演進(jìn)的通用陸基無(wú)線接入網(wǎng)（E-UTRAN）自身具備用戶面加密、借助AMBR等技術(shù)實(shí)現(xiàn)上行（上下行）承載速率執(zhí)行（級(jí)準(zhǔn)許控制）等功能。第二移動(dòng)管理實(shí)體具備N(xiāo)AS信令及安全、UE可達(dá)性管理、TA列表管理、信令監(jiān)聽(tīng)、告警信息傳輸?shù)裙δ堋５谌?wù)網(wǎng)關(guān)，在LTE網(wǎng)絡(luò)中無(wú)線基站（eNodeB）的基礎(chǔ)上，作為本地移動(dòng)的錨點(diǎn)；在3GPP基礎(chǔ)上，是移動(dòng)的錨點(diǎn)；UE等的上下計(jì)費(fèi)，同時(shí)也有合法監(jiān)聽(tīng)、分組路由、用戶與QCI計(jì)費(fèi)統(tǒng)計(jì)等功能。最后也包括PDN網(wǎng)關(guān)，即SDI接口終點(diǎn)；以及PCRF，（策略與計(jì)費(fèi)控制功能）。

3 E-UTRAN接口平面分析

分為控制與用戶平面，其中控制面，也分為演進(jìn)的通用陸基無(wú)線接入網(wǎng)（E-UTRAN）與EPC、EPC內(nèi)部網(wǎng)元兩種控制面接口；前者控制面接口為S1-移動(dòng)管理實(shí)體接口，后者還包括SGSN與移動(dòng)管理實(shí)體、HHS與移動(dòng)管理實(shí)體之間的S3、S6a參考點(diǎn)協(xié)議棧兩種接口形式。用戶面分為由演進(jìn)的通用陸基無(wú)線接入網(wǎng)接入、2G用戶由S4接口接入、3G用戶由Iu接口接入U(xiǎn)E與P-GW用戶面的三種形式。

4 EPC系統(tǒng)邏輯功能概述

第一、網(wǎng)絡(luò)接入控制功能，包括網(wǎng)絡(luò)接入網(wǎng)之間的擇優(yōu)、鑒權(quán)作用、轉(zhuǎn)入控制作用、PCEF、合法監(jiān)聽(tīng)作用；第二、分組路由與傳輸?shù)墓δ埽ń柚鶬P頭壓縮實(shí)現(xiàn)無(wú)限容量的優(yōu)化，以及UE網(wǎng)絡(luò)檢查功能。第三、安全功能包括保證無(wú)線信道安全，以及UE、網(wǎng)絡(luò)信令可靠性的保證作用。第四、移動(dòng)管理，其功能主要體現(xiàn)在ECM空閑情況下的UE可達(dá)性管理、TA列表管理，以及eNodeB、3GPP之間移動(dòng)錨點(diǎn)作用，其次還包括IRS功能、移動(dòng)限制功能等。第五、無(wú)線資源管理功能，主要體現(xiàn)在對(duì)于天線通信通路的配置、維護(hù)，大部分工作通過(guò)無(wú)線接入網(wǎng)操作實(shí)現(xiàn)。第六、網(wǎng)絡(luò)管理功能主要體現(xiàn)在移動(dòng)管理實(shí)體負(fù)載平衡及調(diào)整作用。

最后對(duì)于PEC安全、管理、QOS進(jìn)行概述，其中其安全構(gòu)架如圖2所示：

圖2 安全構(gòu)架

圖中（1）-（4）分別表示網(wǎng)絡(luò)接入安全、網(wǎng)絡(luò)域安全、用戶域安全、應(yīng)用域安全。

標(biāo)識(shí)管理主要包括EPS承載、全球唯一臨時(shí)、跟蹤域、eNodeBS1APUE標(biāo)識(shí)，以及移動(dòng)管理實(shí)體S1APUE標(biāo)識(shí)符。端到端QOS以及各樣承載、處理機(jī)制的應(yīng)用，不僅保證了系統(tǒng)技術(shù)優(yōu)勢(shì)的充分體現(xiàn)，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了不同服務(wù)，確保了多媒體業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量。

5 4G終端可操作性分析

5.1 過(guò)程

其尋呼過(guò)程包括S1接口、無(wú)線接口尋呼兩種情況，前者由S1AP管理，在S1接口上，移動(dòng)管理實(shí)體可直接向eNodeB進(jìn)行S1AP尋呼消息的傳送。后者尋呼情況多為要向UE支持ETWS，或是要向無(wú)線資源控制空閑情況下的UE傳送尋呼信息等權(quán)場(chǎng)景下，eNodeB會(huì)進(jìn)行尋呼。

無(wú)線資源控制連接建立過(guò)程分為準(zhǔn)備幾點(diǎn)、發(fā)送連接請(qǐng)求階段、接受響應(yīng)以及設(shè)置結(jié)束幾個(gè)過(guò)程設(shè)置階段。在連接釋放的過(guò)程，起初階段又演進(jìn)的通用陸基無(wú)線接入網(wǎng)發(fā)起，UE獲取并儲(chǔ)存無(wú)線資源控制連接釋放的小時(shí)信元，在離開(kāi)此狀態(tài)時(shí)，UE仍能夠明確各個(gè)MAC層的操作情況。最后在根據(jù)重選優(yōu)先級(jí)信息，實(shí)施小區(qū)選擇，再轉(zhuǎn)入到離開(kāi)連接態(tài)。無(wú)線資源控制連接重配置流程，如圖3所示；

圖3 無(wú)線資源控制連接重配置流程

5.2 切換流程

第一種切換到E-UTRAN的經(jīng)過(guò)，當(dāng)RAT中存在UE建立的SRB，即UE進(jìn)入到其系統(tǒng)中時(shí)，即可進(jìn)行跨RAT切換操作，將UE及其他接入網(wǎng)，轉(zhuǎn)入到E-UTRAN中。第二種E-UTRAN轉(zhuǎn)移到其他RAT中的過(guò)程，當(dāng)RAT中存在UE建立的SRB，此時(shí)的eNodeB接口進(jìn)行本過(guò)程操作，將其沒(méi)有離開(kāi)無(wú)線資源控制的UE往RAT中轉(zhuǎn)移。第三種其他S1AP信令切換操作，首先初端的eNodeB，在向移動(dòng)管理實(shí)體傳輸切換執(zhí)行信元時(shí)，會(huì)同時(shí)啟動(dòng)計(jì)時(shí)器，當(dāng)信元輸送到eNodeB時(shí)顯示信元被設(shè)定為建議DL轉(zhuǎn)發(fā)，則說(shuō)明eNodeB已經(jīng)在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)下行數(shù)據(jù)了。當(dāng)eNodeB接收了全部的E-RAB儲(chǔ)存資源，eNodeB會(huì)確認(rèn)請(qǐng)求切換的信元，回復(fù)給移動(dòng)管理實(shí)體。eNodeB收到請(qǐng)求切換信元時(shí)，會(huì)第一時(shí)間進(jìn)行此臺(tái)計(jì)時(shí)器的開(kāi)閉，而開(kāi)啟另一臺(tái)計(jì)時(shí)器。在S1切換時(shí)，eNodeB將存在HFN的E-RAB將其借助移動(dòng)管理實(shí)體進(jìn)行目標(biāo)eNodeB轉(zhuǎn)移。移動(dòng)管理實(shí)體會(huì)利用自身的轉(zhuǎn)移作用，將源eNodeB的狀態(tài)信息發(fā)動(dòng)給目標(biāo)eNodeB。最后當(dāng)UE實(shí)現(xiàn)切換后，即eNodeB、移動(dòng)管理實(shí)體間建立完成，并會(huì)通知移動(dòng)管理實(shí)體切換結(jié)束、成功。

5.3 LTE數(shù)據(jù)卡

其尋呼的過(guò)程完全可以按照上述數(shù)據(jù)卡尋呼網(wǎng)絡(luò)過(guò)程進(jìn)行操作，當(dāng)其S1接口等達(dá)到指定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)才能進(jìn)行執(zhí)行接入。其切換的過(guò)程只能實(shí)現(xiàn)此數(shù)據(jù)卡，單方的切換到WCDMA，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)分析表明，LTE數(shù)據(jù)卡，是可以成功的切換到目標(biāo)eNodeB的，切換的成功效率較高，且符合測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾剩逯迪滦小⑸闲蟹謩e為100/20Mbps，經(jīng)過(guò)測(cè)試符合現(xiàn)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)該數(shù)據(jù)卡，還能夠識(shí)別有效的、多個(gè)有效的公共陸地移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)（PLMN），以及手動(dòng)或是自動(dòng)的公共陸地移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)選擇，且能夠正常的駐留在目標(biāo)eNodeB小區(qū)內(nèi)。基于LTE等網(wǎng)絡(luò)下，無(wú)論是靜態(tài)還是動(dòng)態(tài)下，都能夠保證穩(wěn)定、長(zhǎng)期的下載操作。同時(shí)LTE上網(wǎng)數(shù)據(jù)卡，無(wú)論是在駐留到啟動(dòng)的轉(zhuǎn)移時(shí)間、用戶或控制平面的時(shí)延，都符合規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)要求，尋呼成功率大大的提高。LTE數(shù)據(jù)卡的WEP鑒權(quán)、WAP1鑒權(quán)等，都符合規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)要求。在安全方面，通過(guò)不斷的測(cè)試，證明其數(shù)據(jù)卡的接入網(wǎng)絡(luò)，在網(wǎng)絡(luò)域、用戶域、應(yīng)用域安全，以及可視性、可配置性等都是非常穩(wěn)定的，充分的說(shuō)明了其高效的安全性，這些數(shù)據(jù)卡功能也是用戶都能夠親身感受到的。

6 總結(jié)

綜上所述，通過(guò)對(duì)于4G終端可操作性技術(shù)的分析，發(fā)現(xiàn)4G技術(shù)在不斷拓展市場(chǎng)的同時(shí)，也推動(dòng)了通信設(shè)備制造業(yè)的發(fā)展，使其4G終端可操作性的技術(shù)優(yōu)勢(shì)不斷優(yōu)化。但是在實(shí)踐中，還是會(huì)存在弊端，對(duì)此還需要加強(qiáng)4G網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化研究，并建議加強(qiáng)對(duì)于LTE上網(wǎng)數(shù)據(jù)卡終端產(chǎn)品多模的完善，從而更好的更好降低運(yùn)營(yíng)商的成本，實(shí)現(xiàn)城市網(wǎng)絡(luò)的全面覆蓋。

[1]樊永輝.3G/4G多模終端的可操作性技術(shù)研究[D].西安：西安電子科技大學(xué)，2012.

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The maneuverability of the 4G terminal technology research

Liu Juan

Anhui communication industry service co.，LTD，Anhui hefei 230001

with the constant innovation of mobile communication technology，the development of the mobile terminal products also increased，especially the 4G network technology，the application is constantly optimized at the same time apply to the network terminal equipment，but people on the terminal maneuverability technology is not very understanding，leading to the network cannot fully grasp the ways to reduce the operation cost，in this paper the maneuverability of the 4G terminal technology analysis，hope for the sustainable development of communication products in China market，play a positive promoting role.

4G terminal;Operational technology

TN929.5

A

1009-6434(2016)09-0136-03