MME(移动性管理实体)研究

内容纲要一、EPS与MME概述二、MME的主要研究点三、MME软件设计与实现四、MME软件系统测试EPS与MME概述：EPS网络架构EPS=E-UTRAN（接入网）+EPC（核心网）非漫游状态下的EPS架构系统分用户面和控制面，用户面用于传输用户数据，控制面用于传输控制信令。实现承载与控制相分离。MME为控制面关键节点。UES-GWP-GWHSSPCRFOperator’sIPservicese.g.IMSUTRANGERANE-UTRANSGSNMMELTE-UuS1-US1-MMES3S6aS11S10S5SGiGxRxS4S12EPS与MME概述：MME主要功能移动性管理：附着/去附着，切换及漫游，跟踪区更新，UE可达性管理等。会话管理：EPC承载的建立、修改、释放等。负载均衡：与eNodeB合作，为UE选择负载合适的MME进行附着，增加资源利用率，减少信令拥堵。接入控制：对NAS信令进行加密保护和完整性保护，对初始接入的UE进行鉴权与认证，为UE分配GUTI。其他功能：S-GW、P-GW选择，合法侦听等。EPS与MME概述：MME发展历史交换方式：只有CS域--CS域+PS域结合--只有PS域核心节点：MSC--MSC+SGSN+GGSN--MME+S-GW+P-GWGPRSSGSN+GGSNGSMMSCPSCSPSCSMSC+MGWPSCSIMSEPCMME+S-GW+P-GWIMS2G2.5G3GUMTSR993GUMTSR43GUMTSR5/R6/R7GSM4GLTER8/R9...内容纲要一、EPS与MME概述二、MME的主要研究点三、MME软件设计与实现四、MME软件系统测试MME的主要研究点接口协议栈：理解MME的相关接口和收发消息的封装格式信令流程：对MME相关的信令流程进行研究，理解MME与其他网络节点的交互过程中传输的是那些消息，以及传输这些消息的作用。负载均衡方案：MME需要处理大量的信令，一旦各MME节点的负载不均衡，将造成消息的阻塞和资源的浪费，所以它的负载均衡功能也是研究的重点。MME的主要研究点：1.接口协议栈S-GWHSSE-UTRANSGSNMMES1-MMES3S6aS11S10本文主要关注S1-MME接口和S11接口。MME相关接口包括S1-MME、S11、S10、S3、S6a。MME的主要研究点：1.接口协议栈S1-AP协议：实现与接入相关功能，E-RAB管理，NAS信令传输，初始上下文传输等。NAS协议：位于S1-AP的上层，封装在S1-AP消息中，NAS消息实现与接入无关功能，UE的移动性；会话管理，创建并维持P-GW与UE之间的IP连接。NAS安全功能等，eNodeB不对其进行解析，只进行转发。GTP-C：GTP控制面协议，用于支持移动性、传输承载和会话控制消息。传输GTP消息，必须预先建立GTP隧道NASRRCPDCPRLCMACPHYRRCPDCPRLCMACPHYS1-APSCTPIPL2L1NASS1-APSCTPIPL2L1GTP-CUDPIPL2L1UDPIPL2L1无线接口S1-MME接口S11接口UEeNodeBMMES-GWGTP-CMME的主要研究点：2.信令流程若新MME存在UE承载上下文，需删除。并更新UE位置。用户信息的认证和安全参数的传递创建默认承载MME的主要研究点：2.信令流程MME的主要研究点：3.负载均衡方案R5之前的版本连接方式：每一个接入网节点由单独一个核心网节点服务。接入网节点核心网节点核心网节点接入网节点接入网节点eNodeB1MME1eNodeB2MME2MMEn...MMEPool1MME1MME2MMEn...MMEPool2eNodeB3重叠部分PoolArea1PoolArea2MMEPool连接方式：多对多连接内容纲要一、EPS与MME概述二、MME的主要研究点三、MME软件设计与实现四、MME软件系统测试MME软件设计与实现：网络接口层S1-AP和Diameter协议使用SCTP进行传输，它们分别使用端口36412，3868。GTP-C使用UDP进行传输，使用端口2123。使用select()函数进行I/O接口多路复用实现S1-MME、S11、S6a接口。MME软件设计与实现：协议解析层收到一条消息以后，在协议解析层内对消息进行解析，判断消息类型，送到相应的应用功能模块。每种协议都有消息格式，3GPP标准29.274(GTPv2-C)、36.413(S1-AP)、24.301(NAS)、29.272(Diameter)给出详细说明。S1-AP协议以ASN.1语言描述，使用BASIC-PER编码，这是一种压缩编码规则，编码时要满足对齐要求。GTPv2-C消息由消息头和消息体组成，消息体再由一个个信元组成。使用C语言定义结构体时注意以一个字节对齐。比特位字节序号876543211版本号PT空空空2消息类型3消息长度（第一字节）4消息长度（第二字节）m至k(m+3)如果T位置1，第5-8字节放TEID，否则TEID域不存在n至(n+2)序列号n+3空GTPv2-C消息头部格式MME软件设计与实现：应用功能层-承载管理收到eNodeB的承载建立响应收到S-GW的建立承载请求收到会话管理响应DEDICR_IDLEDEDICR_BEAR_SETUP_REQDEDICR_BEAR_SETUP_RSP3.CreateBearerRequestMMEServingGWPDNGWPCRF4.BearerSetupRequest/SessionManagementRequest5.RRCConnectionReconfiguration2.CreateBearerRequest6.RRCConnectionReconfigurationComplete7.BearerSetupResponse10.CreateBearerResponseeNodeBUE(A)(B)1.IP-CANSessionModification12.IP-CANSessionModification11.CreateBearerResponse8.DirectTransfer9.SessionManagementResponse内容纲要一、EPS与MME概述二、MME的主要研究点三、MME软件设计与实现四、MME软件系统测试MME软件系统测试：附着测试环境UE/eNodeBMMEHSSS-GWP-GW信令数据10.10.201.12010.10.201.12110.10.201.23410.10.201.23510.10.201.123HSSMME软件系统测试：附着测试抓包结果