4G和5G全网组建-未完

4G和5G全网组建-未完

【引言】

网络世界是纷繁复杂的,有越来越多的新东西出现,也有越来越多的旧东西淡出人们的视野。我们唯有不断的去学习和思考,才能去拨开网络世界的迷雾,才能逐云见日。

这是一篇涉及4G5G Option 3X等的网络组建的文章,从网络建设到网络配置的角度来解开读者心中对于现代网络建设、使用和运行的疑惑,本文不涉及多么高深的智慧和过多的数学公式,目的在于为读者抛砖引玉。

总的来说,这些网元始终秉承着为人民服务的信念,向用户提供不同的服务,比如寻呼服务、路由转发和数据传输服务等。我们学习这些的知识,不仅是在于为了更好的上网,更是去明白和传承无数能人志士留在网络建设上的智慧,感悟前辈们的伟大,并待到有需要我们之时,我们出一份光和发一份热,去共建美好网络蓝图。

我将网络组建的讲解采用自顶向下法依次按核心层、汇聚层和接入层的顺序进行,从机房的角度逐一说明。

【拓扑图概要】

下面是采用Drawio软件制作的网络拓扑图:


从图中我们可以看出共有三个市需要接入网络:

1.核心机房有两个,分别部署在万绿和千湖。

2.承载机房有三个,分别部署在三个市。

3.汇聚机房有6个,分别在万绿部署了3个、千湖部署了2个和百山部署了1个。

4.接入机房有5个,分别在万绿部署了3个、千湖和百山各部署了1个。

       此图对于我们后面的承载网的配置非常重要。

【部分基础知识】

核心机房中设备的基础知识:

MME:Mobility Management Entity)是3GPP协议LTE接入网络的关键控制接待你,它负责空闲模式的UEUser Equipment)的定位,传呼过程,包括中继,简单地说是MME负责信令处理的部分。

SGW:Service Gateway)是移动通信网络EPC中重要的网元。它负责在MME控制下进行数据包的路由和转发,即将接收到的用户数据转发给指定的PGW网元。

PGW:PDN Gateway)是移动通信EPC中的重要网元。它负责提供用户的会话和承载管理、数据转发、IP地址分配和非3GPP用户接入功能。

HSS:(Home Subscriber Server)是IMSIP多媒体子系统)中控制层的重要组成部分。HSS支持用于处理调用/会话的IMS网络实体的主要用户数据库,执行用户的身份验证和授权,并可以提供有关用户的物理位置的信息。

       无线机房中设备的基础知识

BBU:(Building Base band Unite)室内基带处理单元,它负责通过S1-US1-C链路连接核心机房的MMESGW网元。

RRU:(Remote Radio Unit)射频拉远单元分成近端机即无线基带控制(Radio Server)和远端机即射频拉远(RRU)。

       其他机房中设备的基础知识

PTN:(Packet TransportNetwork)分组传送网,是一种光传送网络架构和具体技术:在IP业务和底层光传输媒介之间设置了一个层面,它针对分组业务的突发性和统计复用传送的要求而设计,以分组业务为核心并支持多业务提供等。

OTN:(Optical Transport Network)光传送网,是指光域内实现业务信号的传送、复用、路由选择、监控并保证其性能指标和生存性的传送网络。

       核心机房的网元与无线机房之间的链路图:

              下图是使用Drawio网元和BBU之间的链路图:

2.png

从上图,我们可以看出,无线侧的BBU与核心侧的MMESGW分别使用了S1-MMES1-U链路互相连接。核心侧的MMEHSSSGW分别使用S6AS11链路互相连接。核心侧的SGWPGW使用S5/8链路互相连接。此图对于我们后面的数据配置十分重要。

       核心网的网元和无线机房之间的IP配置:

下图是使用excel绘制的网元和BBU之间的IP配置图:

3.png

4.png

从上图,我们可以得知我们各个市的链路端口的IP地址,我们在后面配置各个网元的时候,只需要将对应的IP填写即可。

光/电交叉业务连接图

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OTN电交叉连接是将电信号转化为光信号。

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OTN光交叉连接和电交叉连接不一样,我们直接进行穿透即可。

【核心机房网设备连接】

 7.png

一共有两个市有核心机房,这仅阐述万绿市核心网的设备选择和连接:

设备选型:所有的核心网元都采用大型设备。

设备连接

1.SW和核心的连接:

使用成对LC-LC光纤将MME(10GE)、SGW(100GE)和PGW(100GE)与SW1相连,使用以太网线将HSS与SW1相连。

2.SW和承载机房的连接:

使用成对LC-FC光纤将SW1与承载中心机房的RT或者PTN相连,当然我们也需要从承载中心机房的RT或者PTN连回来。

【核心机房网数据配置】

8.png

MME网元

设置全局移动参数

MCC:(Mobile Country Code)移动国家号码,MCC的资源由国际电联(ITU)统一分配和管理,唯一识别移动用户所属的国家,共3位,中国为460。

MNC:(Mobile Network Code)移动网络号码,用于标识移动用户所归属的移动通信网。每个PLMN都要分配唯一的MNC,中国三大运营商的MNC如下表:

00 中国移动 07 中国移动
01 中国联通 08 中国移动
02 中国移动 09 中国联通
03 中国电信 10 中国联通
04 中国移动 11 中国电信
06 中国联通 12 中国电信
    13 中国移动

CC:(Country Code)国家号码,因为陆地移动网络遍布全球各地,自然需要对不同国家的移动用户进行区分,中国的国家码为86:

NDC:(National Destination Code),表示国内目的地码,也称网络接入号。为保障消费者的利益并允许合理的市场竞争,每个主权国家都可以授权一个或多个网络运营商组建并经营移动网络,例如中国三大移动运营商之中国移动网络接入号为:

中国移动 134~139 中国联通 130~132
150~152 185186
188
中国电信 133153180189

MME群组ID、MME:它们是运营商为了保证一个MME和MME所控制的范围内MMEC是唯一的。

参数名称 参数说明 取值举例
移动国家码 根据实际填写,如中国的移动国家码为460 460
移动网号 根据运营商的实际情况填写 00
国家码 根据实际填写,如中国的国家码为86 86
国家目的码 根据运营商的实际情况填写 188
MME群组ID 在网络中标识一个MME群组,MME组ID规划需要全网唯一,非pool组网的各个MME网元的MMEGI不可重复。 1
MME代码 MME代码,在Group中能唯一标识一个MME,根据网络规划确定。当与和2/3G存在映射关系,需要基于现网SGSN的NRI值进行规划,本仿真软件是基于纯LTE接入,无需考虑。 1

设置MME控制面地址

设置MME控制面地址:MME控制面地址参数即网元的信令地址,配置MME的控制面地址,通过此地址寻址到SGW/PGW的控制面地址,完成S11口控制面信令流的连通。

参数名称 说明 取值举例
设置MME地址 网元的信令地址 1.1.1.3

与eNodeB对接配置

        增加与eNodeB偶联

SCTP:(Stream Control Transmission Protocol)流控制传输协议中的偶联是指:在两个SCTP端点间的一个对应关系,它包含了两个SCTP端点以及包括验证标签和传送顺序号码等信息在内的协议状态信息,一个偶联可以由使用该偶联的SCTP端点用传送地址来唯一识别,在任何时候两个SCTP端点间不会多余一个偶联。

SCTP偶联由两个SCTP端点的传送地址来定义,当SCTP在IP上运行时,传送地址就是由IP地址与SCTP端口号的组合来定义的,因此可以通过定义本端IP地址、本端SCTP端口号、对端IP地址、对端SCTP端口号等四个参数,就可以唯一标识一个SCTP偶联。

MME通过S1-MME接口与eNodeB连接,S1-MME接口用来传送MME和eNodeB之间的信令和用户数据。MME通过S1-MME接口来实现承载管理、切换和寻呼等功能。MME与eNodeB之间采用SCTP协议,其协议栈如下:

参数名称 说明 取值举例
SCTP 标识 用于标识偶联,增加多条时不可重复 1
本地偶联IP MME端的偶联地址,该IP用于与远端eNodeB建立SCTP偶联的端点地址 1.1.1.1
本地偶联端口号 MME端的端口号 1
对端偶联IP eNode端的偶联地址,与eNodeB侧协商一致 10.10.11.10
对端偶联端口号 对端的端口号,与eNodeB侧协商一致 1
应用属性 与对端相反,一般MME作为服务器端 服务器

增加与TA

参数名称 说明 取值举例
TAID 跟踪区标识,用于标识一个跟踪区 1
MCC 根据实际填写 460
MNC 根据实际填写 00
TAC 跟踪区编码,与无线规划保持一致,增加MME覆盖的所有TAC 1111

与HSS对接配置

       增加Diameter连接

Diameter节点是指其对端节点,基于静态配置或者基于动态(SLP、DNS协议)发现。Diameter节点会尝试与每一个它所得知的对端节点建立套接字连接,建立成功之后就可以交换数据了。MME可以根据用户IMSI匹配分析号码,从而寻址到用户归属的HSS,建立diameter连接实现用户的鉴权、授权等功能。

MME通过S6A链路与HSS建立连接,实现用户位置更新、数据管理、鉴权信息获取和HSS重置等功能,MME与HSS之间采用Diameter协议,其协议栈如下:

参数名称 说明 取值举例
SCTP 标识 用于标识偶联 1
Diameter偶联本端IP MME端的偶联地址 1.1.1.2
Diameter偶联本端端口号 MME端的端口号 1
Diameter偶联对端IP 对端的偶联地址,与HSS侧协商一致 2.2.2.1
Diameter偶联对端端口号 对端的端口号,与HSS侧协商一致 1
Diameter偶联应用属性 与对端相反,一般MME作为客户端 客户端
本端主机名 MME节点主机名 mme.cnnet.cn
本端域名 MME节点域名 cnnet.cn
对端主机名 HSS节点主机名 hss.cnnet.cn
对端域名 HSS节点域名 cnnet.cn

号码分析配置

参数名称 说明 取值举例
分析号码 可以是一个IMSI,也可以填写IMSI前缀,MCC+MNC 46000

与SGW对接配置

       MME通过S11链路与SGW相连。在用户附着过程中,MME结合用户的所在的TA信息和SGW管理的TA信息生成T新的A LIST,并通过附着接受消息发送给用户。

       此处的配置须与跟踪区配置中MME管理的跟踪区域相对应。例如MME管理的TAID为1,与SGW对接的配置如下图。

其协议栈如下:

参数名称 说明 取值举例
MME控制面地址 填写本端的控制面地址 1.1.1.3
SGW管理的跟踪区TAID 需要勾选之前创建的TAC跟踪区

基本业务会话

关于基本业务会话的一些说明:

用户在进行会话业务时,首先会创建默认承载,获取到PDN地址,然后根据此PDN地址进行传输数据业务。基本流程如下:

1. 用户附着时需要创建默认承载,这时取签约的默认APN作为接入点。创建默认承载时,用户会发起PDN连接请求,其中携带APN参数,标识自己选择的接入点,例如用户选择cnnet.cn作为接入点。

2. MME根据签约APN或用户请求的APN,结合用户IMSI信息或MME本局属性的PLMN构造出新的APN,例如用户IMSI为460000123456789,用户请求的APN为cnnet.cn,MME根据配置信息构造出完整的APN,MME根据配置信息构造出完整的APN:cnnet.cn.mnc000.mcc460.gprs,并根据这个APN来寻址PGW。

3. MME寻找到PGW后,再根据用户当前的TAI解析需要接入的SGW地址,发送创建默认承载请求给SGW,SGW根据MME传来的PGW地址,再向PGW发送创建默认承载请求,PGW返回分配给UE使用的PDN地址。用户根据此PDN进行数据业务。在EPC系统中,MME不直接与PGW对接,但是在进行会话业务时,MME需根据APN寻址PGW,然后解析出需要接入的SGW地址。因此,需要在基本会话业务配置中增加对PGW地址和SGW的地址的解析配置。另外,在涉及到跨MME切换的应用场景下,源MME需要发切换请求消息给目的MME,因此需要设置到目的MME地址的解析。

        APN解析配置:

           设置PLMN中APN名和PGW网元的IP地址对应关系。MME可以由APN解析得到PGW网元的IP地址。

参数名称 说明 取值举例
增加APN解析 APN 接入点名称,由网络标识和运营商标识组成; APN名称以apn.epc.mnc.mcc.3gppnetwork.org为后缀,mnc和mcc都是三位0~9数字,不足三位的,靠前补零 test.apn.epc.mnc000. mcc460.3gppnetwork.org
解析地址 APN对应的PGW的GTP-C地址 4.4.4.2
业务类型 APN支持的服务类型,这里须选择x_3gpp_pgw x_3gpp_pgw
协议类型 APN支持的协议类型,这里须选择x_s5_gtp x_s5_gtp

EPC解析配置:

           就是到SGW的会话。

参数名称 说明 取值举例
增加EPC地址解析 名称 名称须以apn.epc.mnc.mcc.3gppnetwork.org为后缀,mnc和mcc都是三位0~9数字,不足三位的,靠前补零 tac-lb11.tac-hb11.tac.epc. mnc002.mcc460.3gppnetwork.org
解析地址 TAC对应的SGW的S11-GTPC地址 3.3.3.2
业务类型 APN支持的服务类型,这里须选择x_3gpp_sgw x_3gpp_sgw
协议类型 APN支持的协议类型,这里须选择x_s5_gtp x_s5_gtp

MME解析配置:

           就是到对端mme控制面地址。

参数名称 说明 取值举例
增加MME地址解析 名称 名称须以apn.epc.mnc.mcc.3gppnetwork.org为后缀, mncmcc都是三位0~9数字,不足三位的,靠前补零 mmec2.mmegi2.mme.epc.mnc000. mcc460.3gppnetwork.org
解析地址 MMECMMEGI对应的MME的控制面地址 5.5.5.3
业务类型 APN支持的服务类型,这里须选择x_3gpp_mme x_3gpp_mme
协议类型 APN支持的协议类型,这里须选择x_s10 x_s10

接口IP配置

MME网元通过接口与外部相连接,接口IP配置实际上就是给物理接口板配置的逻辑IP地址

参数名称 说明 取值举例
接口ID 用于标识某个接口,不可重复 1
槽位 接口板所在的槽位 7
端口 填写单板对应的端口,默认由上至小,从1开始编号 1
IP地址 对应接口板的实接口IP地址 10.1.1.1
掩码 对应接口板的实接口子网掩码 255.255.255.0

路由配置

       MME需要配置静态路由实现SGW、HSS、对端HSS及eNodeB之间的4条路由的联通。

参数名称 说明 取值举例
路由ID 用于标识某条路由,不可重复 1
目的地址 对端的IP地址前缀 需要路由的地址
掩码 IP地址所对应的子网掩码 255.255.255.255
下一跳 下一跳IP地址所在的接口地址 物理接口IP或者SW的IP
优先级 同一目的地址的多条路由之间的优先级,数值越小优先级越高 1

SGW网元    

PLMN配置

              SGW收到用户的激活信息并解析出用户IMSI号码中的MCCMNC后,需要与SGW所归属的PLMN中的MCCMNC进行比较,以便区分用户是本地用户、拜访用户和漫游用户。

              SGW与周边网元进行交互时,需要在信令中携带SGW归属的PLMN信息,这里的MCCMNC要与之前的MME保持一致。

参数名称 说明 取值举例
移动国家码 根据实际填写,如中国的移动国家码为460 460
移动网号 根据运营商的实际情况填写 00

与MME对接配置

              通过S11链路与MME对接。

参数名称 说明 取值举例
S11-gtp-ip-address SGW用于与MME对接的地址 3.3.3.2

与eNodeB对接配置

              通过S1-U链路与eNodeB对接。

参数名称 说明 取值举例
S1u-gtp-ip-address SGW用于与eNodeB对接的地址 3.3.3.1

与PGW对接配置

              通过S5/8链路与PGW对接。S5S5接口包括控制面和用户面,因此各配置一个地址与PGW做对接,做地址规划时,控制面地址和用户面地址可以设置为相同或者不同。

参数名称 说明 取值举例
S5S8-gtpc-ip-address SGW用于与PGW对接的控制面地址 3.3.3.4
S5S8-gtpu-ip-address SGW用于与PGW对接的用户面地址 3.3.3.4

接口IP配置

              配置SGW物理接口的IP地址。

参数名称 说明 取值举例
接口ID 用于标识某个接口,不可重复 1
槽位 接口板所在的槽位 7
端口 填写单板对应的端口,默认由上至小,从1开始编号 1
IP地址


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发布时间:2021-04-15 16:17:23

修改时间:2021-06-13 16:59:11

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