1、2013年底，工信部正式發(fā)放了4G牌照，這也意味著業(yè)界期盼已久的LTE正式進入了商用階段。LTE相對于3G，具有更大的技術優(yōu)勢和更好的用戶體驗。目前國內外的設備商主要是做大型的LTE核心網(wǎng)通信設備，在小型的LTE專網(wǎng)核心網(wǎng)設備這個領域事實上是有空白的。而一個小型的LTE專網(wǎng)系統(tǒng)往往能夠以低成本解決諸如煤礦和油田等復雜危險環(huán)境下的實際通信問題，具有非常大的研究與實用價值。本課題的背景就是這樣的LTE專網(wǎng)核心網(wǎng)系統(tǒng)。
　　本文研究與實

2、現(xiàn)了LTE核心網(wǎng)非接入層控制面移動性管理協(xié)議棧EMM。該協(xié)議棧負責LTE核心網(wǎng)非接入層一切移動性管理信令的交互與傳輸，包括手機開機注冊、關機注銷、跟蹤區(qū)域更新、服務請求、鑒權、安全模式控制、身份識別等信令流程，關系到整個LTE系統(tǒng)的正常運行。EMM協(xié)議棧同時也是LTE核心網(wǎng)設備的重要組成部分，因此研究與實現(xiàn)該協(xié)議棧具有非常重要的意義。
　　本文首先介紹了LTE核心網(wǎng)的概念和特性，這其中包括LTE核心網(wǎng)的整體架構，相關接口，網(wǎng)元功能

3、，以及諸如 IMSI，GUTI等 LTE系統(tǒng)中的標識。接著介紹了LTE核心網(wǎng)控制面和用戶面協(xié)議棧。之后設計實現(xiàn)了與EMM模塊相關的核心網(wǎng)架構以及基礎通用模塊，系統(tǒng)架構采用了事件驅動的任務調度模型，當該LTE核心網(wǎng)系統(tǒng)開始運行時，系統(tǒng)會不斷輪詢當前接收的事件，也就是信令，接收到了信令之后根據(jù)控制面的協(xié)議棧層次對消息進行解碼，之后根據(jù)相應的情況去回復信息，從而保證整個LTE核心網(wǎng)系統(tǒng)的正常有效運轉。幾個基礎通用模塊完成了以下功能：狀態(tài)機模塊

4、是一個存放函數(shù)指針的二維數(shù)組，橫向是狀態(tài)的枚舉值，縱向是動作的枚舉值，這樣系統(tǒng)就可以根據(jù)當前的狀態(tài)以及接收到的消息去判斷下一步的動作；UE上下文管理模塊是一個哈希表的數(shù)據(jù)結構，這個模塊保證了核心網(wǎng)移動性管理實體MME能夠與特定的手機進行通信并存儲手機簽約信息以及緩存消息；消息編解碼模塊分別對NAS消息和S1AP消息進行編解碼，保證了信令的正確性；定時器模塊控制系統(tǒng)時間。本文在系統(tǒng)的架構、狀態(tài)機的設計、消息編解碼上都有創(chuàng)新性的設計。

5、>　　LTE核心網(wǎng)移動性管理模塊總共有七大信令流程，分別是手機的注冊，注銷，服務請求，跟蹤區(qū)域更新，鑒權，安全模式控制，身份識別流程。本文根據(jù)3GPP協(xié)議，將這七個流程分為了兩部分，分別是特殊流程和一般流程。特殊流程包括手機的注冊，注銷，服務請求，跟蹤區(qū)域更新。本設計在處理特殊流程時分為了兩個部分，分別是前期處理部分和后期處理部分。特殊過程的前期處理部分需要調用普通過程，普通過程執(zhí)行完畢后再次回到特殊過程進行后續(xù)處理，完成這個特殊過程，