IP承载的移动通信核心网负载模拟的设计与实现

论文摘要

从20世纪末开始，下一代网络(NGN，Next Generation Network)已经成为当前网络发展的总体趋势。随着下一代网络的发展，移动通信发生了巨大的变革，网络架构演变为以软交换设备为控制核心，业务与控制、接入与承载彼此分离，传输方式逐渐全1P化。在新的架构及传输方式下，面对大话务量的冲击，网络瘫痪时有发生，这就要求我们对网络通信质量进行新的研究。特别是在话务量大的情况，如何对网络负载进行调配、如何进行参数设置、如何进行网络优化等，这些都是值得我们进行研究的新课题。本文以此为背景，研究了基于1P承载的移动通信核心网负载模拟的设计与实现。本文首先介绍了移动通信核心网的基本知识，分析了七号信令基于IP承载的通信协议栈，介绍了1P承载用到SCTP协议必然性，研究了scTP协议的新特性。然后研究了呼叫及位置更新的常见大话务量数学模型，最后用这些数学模型实现了负载模拟系统输入部分。本文的核心是负载模拟的功能需求、总体架构及详细设计。负载模拟系统的工作机制是一个不断的取消息，处理消息的消息处理机，其在业务处理部分设计上采用了有限状态机、逻辑线程、逻辑定时器、环形消息队列等技术。并在底层传输部分，采用选择性证实、窗口拥塞控制、慢启动、拥塞避免、快速重传等技术。本系统经实际测试，输入现网配置信息，不断调整配置参数，能在大话务量的情况下较客观的反映现实网络通信状况，与实际情况较为吻合。通过调整模拟系统网络负载，可以分析现实网络在不同负载下的通信状况，提前发现网络在未来大话务量情况下的隐患，消除潜在的通信事故，也可以用来调整现实网络的配置参数优化，实现一步到位的网络负载优化，节约维护及运行成本。

论文目录

• 提要
• 第一章 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 研究的目的和意义
• 1.3 研究的现状
• 1.4 研究的内容及章节安排
• 第二章 负载模拟的核心网基本理论知识
• 2.1 核心网基本发展趋势
• 2.2 核心网中七号信令系统介绍
• 2.3 七号信令基于IP 传输的协议栈结构
• 2.4 SCTP 协议特性
• 2.5 本章总节
• 第三章 负载模拟的输入部分分析
• 3.1 概述
• 3.2 呼叫
• 3.2.1 大话务量数学模型
• 3.2.2 呼叫流程中主要消息分析
• 3.2.2.1 流程介绍
• 3.2.2.2 消息分析
• 3.3 位置更新
• 3.3.1 大话务量数学模型
• 3.3.2 位置更新流程中主要消息分析
• 3.3.2.1 流程介绍
• 3.3.2.2 消息分析
• 3.4 本章总结
• 第四章 负载模拟的实现架构及功能分析
• 4.1 负载模型的网络实体架构
• 4.2 总体功能需求
• 4.3 总体架构
• 4.4 各模块功能需求及处理描述
• 4.4.1 话务输入模块功能及处理描述
• 4.4.2 MSC 应用部分功能及处理描述
• 4.4.3 HLR 应用部分功能及处理描述
• 4.4.4 SCTP 模块功能及处理描述
• 4.4.5 IP 模块功能及处理描述
• 4.5 本章总结
• 第五章 负载模拟的详细设计与实现
• 5.1 系统工作机制
• 5.2 逻辑定时器的设计与实现
• 5.3 逻辑线程设计与实现
• 5.4 MSC 位置更新处理逻辑及状态变迁
• 5.5 消息队列的设计与实现
• 5.6 SCTP 层实现
• 5.6.1 SCTP 模块架构
• 5.6.2 偶联设计与实现
• 5.6.2.1 基本概念
• 5.6.2.2 偶联建立
• 5.6.2.3 偶联关闭
• 5.6.3 数据传递设计与实现
• 5.6.3.1 基本概念
• 5.6.3.2 数据传送
• 5.6.3.3 数据证实
• 5.6.3.4 分段和重装
• 5.6.3.5 捆绑机制
• 5.6.3.6 小结
• 5.6.4 拥塞控制设计与实现
• 5.6.4.1 慢启动算法
• 5.6.4.2 拥塞控制
• 5.6.4.3 拥塞避免
• 5.6.4.4 快速重传机制
• 5.6.4.5 小结
• 5.7 本章总节
• 第六章 负载模拟的测试结果分析
• 6.1 测试的基本方法
• 6.2 负载模型系统测试结果分析
• 6.2.1 系统未过载的测试结果
• 6.2.2 系统小过载的测试结果
• 6.2.3 系统大过载的测试结果
• 6.2.4 减小HLR SCTP 层包数的测试结果
• 6.3 本章总结
• 第七章 总结
• 参考文献
• 摘要
• Abstract
• 致谢