《LTE核心网信令》课件

LTE核心网信令LTE核心网信令是LTE网络中不同节点之间通信的关键要素。它负责建立和维护用户连接、数据传输和网络管理。LTE核心网概述LTE核心网是LTE系统的控制中心，负责管理用户数据和信令，提供各种服务和功能。它与无线接入网（RAN）紧密合作，实现用户接入、移动管理、数据传输等功能。LTE核心网四大功能单元移动管理实体(MME)管理用户移动性，控制用户连接，进行安全认证和授权。用户订阅服务器(HSS)存储用户信息，提供用户认证数据，管理用户业务订阅。服务网关(S-GW)负责用户数据流量的转发和计费，控制用户数据连接。分组数据网关(P-GW)负责用户数据流量的路由和转发，进行数据流量控制和策略执行。MME(移动管理实体)用户管理用户认证，鉴权，注册，注销和用户数据管理信令控制管理用户接入，数据传输，漫游和切换安全控制负责用户认证，鉴权和安全密钥管理资源管理分配无线资源，管理用户承载和数据传输HSS(用户订阅服务器)用户数据存储存储用户身份信息、认证信息、业务信息等数据，支持用户鉴权和授权。用户数据管理对用户数据进行管理和维护，包括用户注册、信息修改、用户注销等操作。用户数据查询提供用户数据查询接口，为MME、S-GW、P-GW等其他网络设备提供用户数据服务。安全控制对用户数据进行安全控制，防止数据泄露和非法访问，确保用户数据的安全和隐私。S-GW(服务网关)11.用户数据转发S-GW负责将用户数据从核心网转发到互联网，反之亦然。22.数据流量控制S-GW可根据用户的套餐和流量限制，对用户数据流量进行控制。33.网络地址转换S-GW将用户的IP地址转换为互联网IP地址，以实现用户与互联网的通信。44.安全控制S-GW负责对用户数据进行安全控制，确保网络的安全性和可靠性。P-GW(分组数据网关)数据转发P-GW负责将数据包转发到互联网，或从互联网接收数据包。P-GW还负责数据包的计费和流量控制。安全保障P-GW可以执行数据包过滤和安全策略，确保数据包安全地到达用户终端。LTE核心网信令过程LTE核心网信令过程是LTE网络中各网络元素之间进行通信和控制的关键流程，通过信令交互完成各种功能，例如用户接入、数据传输和网络资源管理等。1初始信令用户设备(UE)接入网络，启动初始信令流程2连接建立信令建立UE与核心网之间的连接3数据传输信令支持UE与网络之间的正常数据传输4连接释放信令释放UE与核心网之间的连接LTE核心网信令过程包括多个阶段，每个阶段都有相应的信令交互，确保网络的正常运行。附着过程信令1初始附着UE向网络发起初始附着请求，获取网络信息。MME分配临时标识，UE注册到MME。2安全模式附着UE使用安全模式附着，建立安全连接，获取安全密钥，完成安全认证。3数据连接建立UE选择合适的P-GW和S-GW，建立数据连接，完成网络连接。注册过程信令初始注册UE在开机或切换到新小区时，会向网络发送初始注册请求，表明其存在。身份验证网络验证UE的身份，并使用加密密钥进行安全保护，确保安全通信。更新位置网络更新UE的位置信息，以便于寻呼和数据转发。建立连接网络为UE建立连接，以便于后续的通信。注销过程信令1UE发送注销请求UE向MME发送注销请求2MME处理注销请求MME更新UE状态，并释放UE的资源3MME发送注销响应MME向UE发送注销响应，确认注销成功注销过程信令是UE离开网络时发生的信令流程。UE发送注销请求，MME处理请求并更新UE状态，最后向UE发送注销响应，确认注销成功。PDN连接建立信令UE请求PDN连接UE向MME发送PDN连接请求，包含APN、QoS等信息。MME处理请求MME根据请求信息，选择合适的S-GW，并向HSS查询用户数据。HSS响应用户数据HSS返回用户数据，包含用户APN配置、授权等信息。MME创建PDN连接MME创建PDN连接，并向UE发送建立成功通知。承载建立信令1建立请求UE发起承载建立请求2承载建立应答MME响应承载建立请求3承载建立确认UE确认承载建立成功承载建立信令是LTE核心网中非常重要的一个过程，它用于在UE和核心网之间建立数据连接，以便UE能够进行数据传输。承载修改信令1信令流程UE请求修改当前承载的配置，如带宽、优先级等。2MME处理MME接收UE的请求，并将其转发给S-GW。3S-GW处理S-GW修改承载配置，并通知UE。承载释放信令1UE请求释放用户设备发起释放承载请求。2MME通知S-GW移动管理实体通知服务网关释放承载。3S-GW释放承载服务网关释放与用户设备的承载连接。承载释放信令用于释放用户设备与核心网之间的承载连接，断开数据连接。LTE核心网安全机制鉴权和授权LTE网络使用AAA机制对用户进行认证，确保合法用户接入网络。信令加密核心网信令数据进行加密传输，防止窃听和篡改。业务加密用户数据流加密传输，保障用户数据安全。网络元素保护对核心网设备进行安全加固，防止攻击和入侵。鉴权和授权鉴权鉴权是验证用户身份的过程，确保用户有权访问网络资源。授权授权是允许用户访问特定网络资源的过程，例如数据、服务或功能。身份验证身份验证是确保用户身份真实性的过程，可以使用用户名和密码或其他安全方法。安全策略授权基于预先定义的安全策略，这些策略指定哪些用户可以访问哪些资源。信令加密11.信令加密的目的防止信令内容被窃听，确保无线通信的安全性和可靠性。22.加密算法采用高级加密标准(AES)算法，确保数据加密强度。33.加密密钥由MME生成，并通过安全信道传递给UE，保证密钥安全。44.加密过程在UE和核心网之间传输的信令数据进行加密，确保数据安全。业务加密安全传输对用户数据进行加密传输，防止数据泄露和窃取。数据保护保护用户隐私信息，确保数据安全性和完整性。合法合规符合相关数据安全法规和标准，保障用户权益。网络元素保护安全认证网络元素之间使用安全协议进行身份验证。例如，使用TLS/SSL加密信令流量。访问控制限制对网络元素的访问权限。使用ACL规则来限制对特定资源的访问。LTE核心网性能指标用户面丢包率控制面延时可靠性可扩展性LTE核心网的性能指标对用户体验至关重要，如用户面丢包率、控制面延时、可靠性和可扩展性。用户面丢包率用户面丢包率是指用户数据在传输过程中丢失的比例。丢包率过高会导致用户体验下降，例如视频卡顿、语音通话中断等。1%目标LTE网络中，用户面丢包率的目标值通常在1%以内。3%可接受在某些情况下，例如网络拥塞时，丢包率可能会略高，但通常不应超过3%。5%不可接受如果丢包率超过5%，则用户体验会严重下降，需要采取措施进行优化。控制面延时控制面延时是指从UE发起信令到LTE核心网处理完成并返回响应的时间。控制面延时是衡量LTE核心网性能的重要指标之一，直接影响用户体验。例如，用户呼叫接通时间、数据连接建立时间等都与控制面延时密切相关。可靠性LTE核心网需要提供可靠的连接，确保用户始终能够访问网络服务。99.99%可用性LTE核心网需要保持高可用性，确保长时间稳定运行。10ms延迟LTE核心网的延迟应尽可能低，以保证实时通信。100%成功率LTE核心网的信令传输成功率需要达到100%，保证数据传输可靠性。LTE核心网的可靠性对于运营商来说至关重要，因为它直接影响用户的体验和运营商的声誉。可扩展性LTE核心网具有很高的可扩展性，可以满足未来不断增长的用户和数据流量需求。例如，当用户数量增加时，可以添加更多MME和S-GW服务器来处理更多的用户连接。此外，LTE核心网可以轻松地扩展到支持新的无线技术，例如5G。LTE核心网优化方案负载平衡合理分配用户流量，提升整体网络性能。冗余备份提供备份设备，保障网络稳定性。性能监控实时监控网络运行状态，及时发现问题。故障诊断快速定位和解决网络故障。负载平衡流量分担将用户流量分配到多个网络设备，降低单个设备的负载，提高系统整体性能。均衡负荷通过负载均衡算法，将流量均匀分配到各个网络设备，避免单个设备超负荷运行。提高可靠性当某个设备出现故障时，其他设备可以接管流量，保证系统整体的稳定性和可用性。冗余备份提高可靠性冗余备份通过创建关键网络组件的副本，确保即使部分组件出现故障，整个网络也能继续正常运行。这可以有效地提高系统可靠性和可用性，防止服务中断。关键组件备份在LTE核心网中，冗余备份可以应用于多个关键组件，例如MME、HSS、S-GW和P-GW。这些组件的备份副本可以部署在不同的物理位置，以确保即使某个位置发生故障，其他位置的备份副本也能接管。性能监控实时监控对核心网各网络元素的性能指标进行实时监测，及时发现异常情况。历史数据分析收集并存储核心网的历史性能数据，进行趋势分析，