移动通信网分组域GGSN网关功能的设计与实现

摘要

现代通信技术正处于高速发展期，核心网作为通信网的重要组成部分，其技术在不断进步。核心网的全IP化是一个不可避免的发展趋势。GGSN是移动通信网分组域的核心设备，为满足移动通信网分组域SGSN设备的设计、开发及测试，论文设计并实现了GGSN的网关功能。
　　 论文通过深入学习移动通信网的主要网络架构、隧道技术、NAT技术、GTP协议，对移动通信网中相关协议栈的结构和数据包格式有了深刻理解；在此基础上，论文分别从控制平面和用户平面介绍了移动通信网中GGSN网元和SGSN网元的具体交互过程。在控制平面主要介绍了建立维护数据通路时所需的相应控制平面的基本过程；用户平面通过使用NAT技术，可以使SGSN和外部IP网进行用户面数据的交互。论文还介绍了一个附加的日志管理模块，用于对系统的信息进行记录；论文最后对主要内容进行了总结并对后续工作提出了改进建议。
　　 论文在控制面创建PDP上下文过程中，引入了一种高效的动态分配IP地址的方式，在控制面删除PDP上下文过程中，引入了相应的回收IP地址的方式。在用户平面通过建立NAT表进行IP地址的映射，从而将内部网和外部IP网联系起来，并对GTP头进行添加和删除操作以进行协议转换，使处于不同网络的数据可以实现互通，从而实现网关的功能。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 课题研究的目的和意义

1.1.1 核心网的发展现状

1.1.2 实际中的应用

1.2 课题的主要研究内容及创新

第二章 移动核心网相关的概念

2.1 移动核心网的演进

2.2 移动核心网的主要网络架构

2.2.1 通信网的网络结构图

2.2.2 移动核心网的主要网元及功能

2.2.3 移动核心网分组域的协议栈结构

2.3 网关

2.4 常用名词解释

第三章 GTP协议

3.1 GPRS骨干网

3.1.1 隧道技术

3.2 GTP协议概述

3.3 GTP协议的头结构

3.4 GTP协议的用户平面

3.4.1 GTP—U的传输模式

3.4.2 GTP—U的服务接入点SAP(Service Access Point)和原语

3.5 GTP控制平面

3.6 GTP协议的栈结构

3.7 GTP协议用到的底层路径协议

3.7.1 UDP协议

3.7.2 IP协议

3.7.3 GTP协议下的UDP/IP协议

第四章 NAT技术

4.1 只使用一个IP地址

4.2 使用IP地址池

4.3 同时使用IP地址和端口号

第五章 GGSN网关模块设计

5.1 系统的需求分析

5.1.1 功能性需求

5.1.2 非功能性需求

5.2 系统的模块结构图

5.3 控制平面模块接口定义

5.3.1 GGSN保活探测

5.3.2 PDP上下文的激活过程

5.3.3 PDP上下文的去激活过程

5.4 GGSN控制平面模块

5.5 GGSN用户平面模块

5.6 日志模块

5.7 SGSN和外部IP测试模块

5.8 IP地址分配和释放模块

5.9 模块功能实现

5.9.1 实现环境

5.9.2 核心数据结构定义

5.9.3 GGSN控制平面模块实现

5.9.4 GGSN用户平面模块实现

5.9.5 IP地址分配以及回收模块实现

第六章 测试模块功能

6.1 控制平面数据的测试

6.2 用户平面数据的测试

第七章 总结与展望

参考文献

致 谢

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