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

隨著移動通訊技術(shù)的不斷創(chuàng)新，移動終端產(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，但是人們對其終端可操作性技術(shù)并不是很了解，導(dǎo)致對于網(wǎng)絡(luò)運行商成本的降低途徑不能完全掌握，對此本文就4G終端的可操作性技術(shù)展開分析，希望對于我國通信產(chǎn)品市場的可持續(xù)發(fā)展，起到積極促進的作用。

4G終端；可操作性技術(shù)

引言

4G技術(shù)的發(fā)展，使得移動通信成為了國家經(jīng)濟發(fā)展的重要支柱，在不斷的優(yōu)化完善過程中，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)的熱點技術(shù)，是3G技術(shù)的優(yōu)化，不斷的為信息產(chǎn)業(yè)帶來了活力。但是要想更好的優(yōu)化4G技術(shù)，就要加強對其可操作性技術(shù)的研究，從而更好的完善中國通信格局。

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IP的優(yōu)勢特點，實現(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移動通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖，如圖1所示：

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

4G具備通信靈活、迅速、費用低，以及增值服務(wù)全面、兼容性高、智能性高等特點，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，人們對其終端可操作性的；了解并不是很了解，為了更好的降低網(wǎng)絡(luò)運行商的成本，實現(xiàn)4G終端產(chǎn)品商業(yè)化發(fā)展，對此加強此方面的研究是非常有必要的。

2 EPC網(wǎng)絡(luò)機構(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)，同時單一網(wǎng)關(guān)配置選項情況下，3GPP接入的，與UE從3G無線接入的非漫游構(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移動的錨點。而3GPP接入的漫游構(gòu)架，也分為有歸屬地進行業(yè)務(wù)的路由，以及通過訪問地進行業(yè)務(wù)的路由，從而形成本地的疏導(dǎo)兩種情況。

網(wǎng)元功能中的演進的通用陸基無線接入網(wǎng)（E-UTRAN）自身具備用戶面加密、借助AMBR等技術(shù)實現(xiàn)上行（上下行）承載速率執(zhí)行（級準(zhǔn)許控制）等功能。第二移動管理實體具備NAS信令及安全、UE可達性管理、TA列表管理、信令監(jiān)聽、告警信息傳輸?shù)裙δ?。第三服?wù)網(wǎng)關(guān)，在LTE網(wǎng)絡(luò)中無線基站（eNodeB）的基礎(chǔ)上，作為本地移動的錨點；在3GPP基礎(chǔ)上，是移動的錨點；UE等的上下計費，同時也有合法監(jiān)聽、分組路由、用戶與QCI計費統(tǒng)計等功能。最后也包括PDN網(wǎng)關(guān)，即SDI接口終點；以及PCRF，（策略與計費控制功能）。

3 E-UTRAN接口平面分析

分為控制與用戶平面，其中控制面，也分為演進的通用陸基無線接入網(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-移動管理實體接口，后者還包括SGSN與移動管理實體、HHS與移動管理實體之間的S3、S6a參考點協(xié)議棧兩種接口形式。用戶面分為由演進的通用陸基無線接入網(wǎng)接入、2G用戶由S4接口接入、3G用戶由Iu接口接入UE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)聽作用；第二、分組路由與傳輸?shù)墓δ?，包括借助IP頭壓縮實現(xiàn)無限容量的優(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、移動管理，其功能主要體現(xiàn)在ECM空閑情況下的UE可達性管理、TA列表管理，以及eNodeB、3GPP之間移動錨點作用，其次還包括IRS功能、移動限制功能等。第五、無線資源管理功能，主要體現(xiàn)在對于天線通信通路的配置、維護，大部分工作通過無線接入網(wǎng)操作實現(xiàn)。第六、網(wǎng)絡(luò)管理功能主要體現(xiàn)在移動管理實體負載平衡及調(diào)整作用。

最后對于PEC安全、管理、QOS進行概述，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)識管理主要包括EPS承載、全球唯一臨時、跟蹤域、eNodeBS1APUE標(biāo)識，以及移動管理實體S1APUE標(biāo)識符。端到端QOS以及各樣承載、處理機制的應(yīng)用，不僅保證了系統(tǒng)技術(shù)優(yōu)勢的充分體現(xiàn)，同時也實現(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 過程

其尋呼過程包括S1接口、無線接口尋呼兩種情況，前者由S1AP管理，在S1接口上，移動管理實體可直接向eNodeB進行S1AP尋呼消息的傳送。后者尋呼情況多為要向UE支持ETWS，或是要向無線資源控制空閑情況下的UE傳送尋呼信息等權(quán)場景下，eNodeB會進行尋呼。

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

圖3 無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，當(dāng)RAT中存在UE建立的SRB，即UE進入到其系統(tǒng)中時，即可進行跨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中的過程，當(dāng)RAT中存在UE建立的SRB，此時的eNodeB接口進行本過程操作，將其沒有離開無線資源控制的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，在向移動管理實體傳輸切換執(zhí)行信元時，會同時啟動計時器，當(dāng)信元輸送到eNodeB時顯示信元被設(shè)定為建議DL轉(zhuǎn)發(fā)，則說明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儲存資源，eNodeB會確認請求切換的信元，回復(fù)給移動管理實體。eNodeB收到請求切換信元時，會第一時間進行此臺計時器的開閉，而開啟另一臺計時器。在S1切換時，eNodeB將存在HFN的E-RAB將其借助移動管理實體進行目標(biāo)eNodeB轉(zhuǎn)移。移動管理實體會利用自身的轉(zhuǎn)移作用，將源eNodeB的狀態(tài)信息發(fā)動給目標(biāo)eNodeB。最后當(dāng)UE實現(xiàn)切換后，即eNodeB、移動管理實體間建立完成，并會通知移動管理實體切換結(jié)束、成功。

5.3 LTE數(shù)據(jù)卡

其尋呼的過程完全可以按照上述數(shù)據(jù)卡尋呼網(wǎng)絡(luò)過程進行操作，當(dāng)其S1接口等達到指定標(biāo)準(zhǔn)時才能進行執(zhí)行接入。其切換的過程只能實現(xiàn)此數(shù)據(jù)卡，單方的切換到WCDMA，經(jīng)過數(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，且符合測試標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾?，峰值下行、上行分別為100/20Mbps，經(jīng)過測試符合現(xiàn)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)。同時該數(shù)據(jù)卡，還能夠識別有效的、多個有效的公共陸地移動網(wǎng)絡(luò)（PLMN），以及手動或是自動的公共陸地移動網(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，無論是靜態(tài)還是動態(tài)下，都能夠保證穩(wěn)定、長期的下載操作。同時LTE上網(wǎng)數(shù)據(jù)卡，無論是在駐留到啟動的轉(zhuǎn)移時間、用戶或控制平面的時延，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，通過不斷的測試，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，通過對于4G終端可操作性技術(shù)的分析，發(fā)現(xiàn)4G技術(shù)在不斷拓展市場的同時，也推動了通信設(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)勢不斷優(yōu)化。但是在實踐中，還是會存在弊端，對此還需要加強4G網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化研究，并建議加強對于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營商的成本，實現(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.

[2]張書利.4G環(huán)境下的移動電子商務(wù)模式研究和創(chuàng)新[D].濟南：山東師范大學(xué)，2014.

[3]林曉琳.移動核心網(wǎng)2G/3G/4G互操作能力評估與優(yōu)化方法研究[D].北京：北京郵電大學(xué)，2015.

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

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1009-6434(2016)09-0136-03