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固定无线接入网络

固定无线接入网络概述

服务提供商可以通过无线网络管理用户到家，而不必将光纤铺设到建筑物。用户位于固定位置（通常是住宅），使用客户端设备 （CPE） 与提供商网络交换无线电信号。无线网络使用光纤回传塔来处理从硬线网络到用户的最后几英里的流量。多个发射塔可以在光纤网络之间中继流量。从 Junos OS 19.2R1 版开始，作为 BNG 的 MX 系列路由器可以支持第三代合作伙伴计划 （3GPP） 固定无线接入网络中的用户，从而实现固定无线用户与有线用户管理后端的集成。

您可以在 固定无线接入网络概述中找到相关术语的有用摘要。

图 1 显示了固定无线接入网络的代表性拓扑。

图 1：固定无线接入网络拓扑结构 Diagram of fixed wireless communication network architecture showing connections between User Equipment, eNodeB, Mobility Management Entity, Home Subscriber Server, and SAEGW on BNG.

图 2 显示了固定无线接入网络中激活和停用默认承载所必需的 GPRS 隧道协议 （GTP） 信令消息。这些消息实际上是请求和响应对，但为简单起见，这些对在图中用双向箭头表示。默认承载活动线表示将承载数据流量的激活默认承载。

注意：

在此实施中，不支持 UE 漫游。
图 2：用于启动和关闭 Diagram of fixed wireless connection setup in telecom network showing interactions between User Equipment, eNodeB, MME, HSS, SAEGW on BNG, and AAA server.默认承载的信令消息

简而言之，消息交换顺序如下：

  1. 用户设备 （UE） 向 eNodeB 发送附加请求，后者将消息转发给移动性管理实体 （MME）。请求包含 APN。

  2. MME 与 UE 交换身份请求/响应消息，以确定国际移动用户身份 （IMSI） 或 UE 的其他标识符。

  3. MME 将标识符发送到家庭用户服务器 （HSS） 以对 UE 进行身份验证。

  4. MME 与 HSS 交换位置更新请求/响应消息。在本次交换中，MME 向 HSS 提供自己的地址。HSS 确认更新并从其数据库发送 UE 的订阅信息。

  5. MME 向系统架构演进网关 （SAEGW） 发送创建会话请求。MME 首先根据 HSS 提供的订阅信息，将 UE 提供的 APN 与授权的 APN 进行比较。如果存在匹配项，则 MME 会在“创建会话请求”中包含该 APN。如果不匹配，则 MME 将包含 HSS 授权的 APN。

  6. SAEGW 执行以下作：

    • 验证请求中接收到的信息元素。

    • 验证订阅者请求的 APN。如果配置了身份验证，BNG 将与 RADIUS 服务器通信以完成该任务。

    • 接收 R-TEID-C，其中包含 MME 上 S11 接口的 IP 地址和 MME 分配的标识符。

    • 分配本地 TEID：

      • L-TEID-C 是 BNG 上 S11 接口的 IP 地址，也是 BNG 分配的标识符。

      • L-TEID-U 是 BNG 上 S1-U 接口的 IP 地址，也是 BNG 分配的标识符。

    • 为其为会话创建的伪线接口分配 IP 地址。地址来自 BNG 上本地配置的地址池，或来自 RADIUS 服务器。

    • 创建会话并将创建会话响应发送至 MME。 响应包括 SAEGW 为承载分配的 IP 地址以及 L-TEID-C 和 L-TEID-U。

  7. MME 与 eNodeB 交换消息，然后 eNodeB 建立从 UE 到 eNodeB 的承载组件。

  8. UE 向 eNodeB 发出连接完成的信号;eNodeB 通知 MME。

  9. MME 和 SAEGW 交换修改承载请求/响应消息，以确定承载的最终参数。

    BNG 收到请求后，将创建动态伪线 （ps） 接口，用于接收来自 eNodeB 的 GTP-U 封装数据包。BNG 会为每个 UE 创建一个动态 ps 接口。BNG 还会在修改承载请求中从 eNodeB 接收 R-TEID-U。创建接口后，BNG 会向 MME 发送修改承载响应。

  10. 默认承载现处于活动状态，用户数据流量可以通过 eNodeB 在 UE 之间来回传递到 SAEGW，然后传递到连接的 PDN。

    但是，如果住宅网关是 DHCP 客户端，则会先开始为用户进行 DHCP 消息交换。交换发生在默认持有人上。完成 DHCP作以绑定用户并提供 DHCP 配置后，数据流量将通过承载传递。

MME 和 SAEGW 还交换删除会话请求和响应消息。当 SAEGW 收到请求时，它会启动用户注销流程，就像处理有线 DHCP 订阅者一样。

图 3 显示了 RG 创建 DHCP 订阅者的 DHCP 连接。与任何其他 DHCP 部署一样，路由引擎除外 DHCP 控制数据包。创建和控制 DHCP 用户的行为与有线宽带网络的行为相同。绑定用户后，UE 就可以开始为用户发送数据流量。

图 3：固定无线接入网络 Diagram illustrating network architecture for fixed wireless communication, showing data flow between components like Residential Gateway, User Equipment, eNodeB, MME, HSS, SAEGW on BNG, and AAA.中的 DHCP 用户

参考资料

有关固定无线网络各个方面的详细信息，请阅读定义所有内容的 3GPP 技术规范。 表 1 列出了最相关的规格。

表 1：3GPP 固定无线接入网络技术规范

规格编号

职位

3GPP TS 23.002（第 15 版）

网络架构

3GPP TS 23.401（第 15 版）

面向演进型通用地面无线接入网络 （E-UTRAN） 接入的通用分组无线服务 （GPRS） 增强功能

3GPP TS 29.274（第 15 版）

3GPP 演进数据包系统 （EPS）;演进版通用分组无线服务 （GPRS） 控制平面隧道协议 （GTPv2-C）第三阶段

3GPP TS 29.281（第 15 版）

通用分组无线系统 （GPRS） 隧道协议用户平面 （GTPv1-U）

3GPP 固定无线接入术语

表 2 解释了 3GPP 固定无线接入网络使用的术语。

表 2：3GPP 固定无线接入网络术语

期限

描述

3GPP

第三代合作伙伴项目是一个国际标准组织，负责制定无线电话的规范和协议。

APN

接入点名称标识用户要访问的数据包数据网络 （PDN），例如互联网。当用户请求访问时，UE 会将请求的 APN 传递给 eNodeB，后者将其发送给 MME 进行授权。如果订阅者未请求 APN，则 MME 可授权默认 APN。

用户订阅的每个 PDN 都有一个 APN 和一个关联的数据包数据网络网关 （PGW），UE 用于访问 PDN。

APN 和 PGW 的组合称为 PDN 订阅上下文。一个上下文是默认 APN，它始终连接到 PDN，例如互联网，除非用户激活另一个 APN。

HSS 维护用户配置文件，MME 使用 HSS 中的配置文件来验证用户是否实际订阅了请求的 APN。

您还可以将 APN 视为为 UE 授权的一组服务级别和连接参数，例如 QoS 参数。给定的 UE 可以访问许多 APN。

APN 由两部分组成：

  • 网络标识符 — 定义用户通过 PGW 连接到的外部 PDN。APN 的这一部分是必需的。它可以像互联网一样简单，也可以具有更复杂的结构，例如 example.net。网络标识符可以随意指定请求的用户服务。

    运算符标识符—（可选）定义用户通过 PGW 连接到其 PDN 的提供商。APN 的这一部分经常被省略。如果存在，则由提供商的移动网络代码 （MNC） 和移动国家代码 （MCC） 组成。

同时包含网络标识符和运营商标识符的 APN 对应于 PGW 的 DNS 名称。

APN 的格式如下：

network-id.mncmnc-number.mccmcc-number.gprs

APN 可以是简单字符串，也可以是更复杂的字符串，如以下示例所示：

  • 固定-无线

  • web.example.net

  • 互联网.mnc99.mcc999.gprs

承载者

承载是通过 PGW 将 UE 连接到 PDN 的隧道。每当 UE 激活时，都会将默认 承载方 建立为默认 PGW。此处激活意味着 UE 已开启并已执行身份验证。

UE 设备对于其连接的每个 PGW 都有一个默认承载。例如，如果用户设备通过一个 PGW 连接到 Internet，而通过另一个 PGW 连接到公司 Intranet，则两个默认承载将处于活动状态。

默认承载是尽力而为的。UE 可以为其他 PDN 建立 专用承载， 这些 PDN 可能具有不同的 QoS 要求，例如保证比特率 （GBR）。

承载使用 GTP-U 封装用户数据。GTP-U 信息依次通过 UDP 连接在 IP 数据包内部发送。

e节点B

通过无线方式直接连接到 UE 和无线网络核心的硬件（通常位于无线电塔中）。也称为演化节点 B 或 E-UTRAN 节点 B。

eNodeB 具有以下功能：

  • 终止来自 UE 的无线电连接。

  • 找到使用 HSS 上维护的用户配置文件中的信息对 UE（SIM 卡）进行身份验证的 MME。

  • 在 BNG 上维护与 SAEGW 的 S1-U 数据平面接口。一个 S1-U 接口可以支持多个 eNodeB。

GPRS

通用分组无线业务是一种数据标准，它定义了使无线网络能够将 IP 数据包传输到外部网络的规范。

GR

在用户网络与 UE 之间提供接口的家庭网关路由器。也称为住宅网关路由器。

GTP

GPRS 隧道协议用于管理在两个 GPRS 支持节点 （GSN）（如 MME 和 SGW）之间传输流量的 GTP 隧道的创建和使用。

每个 GTP 隧道都由一个 TEID 标识。隧道的接收端在本地分配传输端使用的 TEID。节点上的隧道端点交换消息以相互传递 TEID 值。

GTP-C

GPRS 隧道协议，控制平面。GTP-C 隧道在 MME 上的隧道端点与 BNG 上的 SAEGW 之间的控制平面（S11 接口）中传输数据包数据单元和信令消息。

GTP-U

GPRS 隧道协议，用户平面。GTP-U 隧道在 eNodeB 上的隧道端点与 BNG 上的 SAEGW 之间的用户（数据）平面（S1-U 接口）中传输数据包数据单元和信令消息。

HSS

家庭用户服务器维护一个用户和服务信息数据库。该信息支持呼叫（连接）控制和会话管理。HSS 具有以下功能：

  • 向 MME 提供来自用户配置文件的身份验证信息。MME 使用该信息对无线接入网络连接的 UE 进行身份验证。

  • 标识表示和定义 UE 连接的 APN。

IMSI

用于识别 3GPP 用户的国际移动用户识别号。IMSI 由移动国家代码、移动网络代码和移动站识别号组成。

MEI

唯一标识用户设备的移动设备 ID 号。

MME

移动性管理实体是无线接入网络的控制节点，与 eNodeB、HSS 和 SAEGW 通信。它的一些功能包括：

  • 维护与 HSS 的 S6a 接口。

  • 管理和存储UE的上下文。

  • 使用各种类型的 UE 标识（如 IMSI、MEI 或 MSISDN）通过 HSS 验证 UE。

  • 在 BNG 上维护与 SAEGW 的 S11 控制平面接口。一个 S11 接口可支持多个 MME。

  • 为用户会话选择 BNG 上的 SAEGW。

  • 向 SAEGW 发送消息以进行流量控制。

  • 参与承载激活/停用流程。

  • 管理 UE 空闲状态（以便可以从其他设备和服务访问设备），并执行 UE 的空闲模式分页。

MSISDN

分配给移动用户的移动用户ISDN号码（电话号码）。

PGW

分组数据网络网关为 UE 提供与外部网络（如互联网）的连接。进出 UE 的流量由 PGW 处理。BNG 充当 SAEGW，包括 PGW 和 SGW 的功能。

PGW 执行以下功能：

  • 将 APN 特征应用于 UE 会话。

  • 在设置默认承载期间为 UE 分配 IP 地址。

  • 过滤进出用户的数据包。

  • 实施策略。

  • 收集收费信息进行处理。

第 11 季

基于 GTPv2 的控制平面接口，用于连接 BNG 上的 MME 和 SAEGW。GTP-C 隧道携带控制消息。

一个 S11 接口可支持多个 MME。

S1-MME

基于 GTPv2 的控制平面接口，用于连接 eNodeB 和 MME。

S1-U

基于 GTPv1 的用户平面接口，用于连接 BNG 上的 eNodeB 和 SAEGW。S1-U 也称为数据平面接口。接口上的 GTP-U 隧道携带用户有效负载。

一个 S1-U 接口可以支持多个 eNodeB。

S6a

连接 MME 和 HSS 的接口，MME 和 HSS 使用此接换订阅者、服务和 UE 信息。

SAEGW

System Architecture Evolution 网关，包括 SGW 和 PGW 的功能。它使 BNG 可以同时充当 SGW 和 PGW。

SGW

服务网关路由和转发用户数据包。BNG 充当 SAEGW，包括 PGW 和 SGW 的功能。

SGW 执行以下职能：

  • 终止带有 eNodeB 的 S1-U 接口和带有 MME 的 S11 接口。

  • UE DHCP 订阅者的订阅者管理。

泰德

一种隧道端点标识符，用于唯一标识路径范围内的 GTP 隧道端点。完全限定的 TEID 由与本地分配的标识符串联的 IP 地址组成。定义了四个 TEID，它们共同唯一标识默认承载会话：

  • L-TEID-C 由 BNG 上 S11 接口的 IP 地址和 BNG 分配的标识符组成。

  • L-TEID-U 由 BNG 上 S1-U 接口的 IP 地址和 BNG 分配的标识符组成

  • R-TEID-C 由 MME 上 S11 接口的 IP 地址和 MME 分配的标识符组成。

  • R-TEID-U 由 eNodeB 上 S1-U 接口的 IP 地址和 eNodeB 分配的标识符组成

UE

连接到无线网络的 eNodeB 和用户网络的用户设备。UE 对应于其他情境中所谓的 CPE。

在某些情况下，UE 由 SIM 卡和可以托管 SIM 卡的住宅网关路由器 （RG） 组成。在其他情况下，SIM 卡可能位于连接到 RG 的单独设备中。在这两种情况下，SIM 卡都提供与固定无线接入网络中的 eNodeB 的无线电连接。

固定无线接入的优势

  • 使用连接到硬线网络的无线电回传塔，而不是向建筑物提供光纤，从而降低最后一英里的安装和维护成本。

  • 能够向服务不足的最终用户增加服务产品。

如何配置固定无线接入

固定无线接入配置可在 BNG 上启用 SAEGW。您至少必须配置 APN、控制平面和数据平面。

以下过程假定您已单独配置以下任何适用于您的 APN 的内容：

  • 访问配置文件

  • 动态配置文件

  • 锚点接口

  • 地址池

要在 BNG 上配置固定无线接入，请执行以下作：

  1. 指定在 BNG 上锚定所有传入 GTP-U（S1-U 接口）隧道的伪线物理接口的名称。
    注意：

    BNG 仅支持一个锚点。
  2. 通过指定用户设备可用于连接到 PGW 以访问 PDN 的连接和服务参数，定义用户设备的接入点名称。
    1. （可选）将身份验证或计费配置文件与指定身份验证或计费参数的 APN 相关联。
    2. （可选）指定 BNG 为使用此 APN 的用户发送到外部 AAA 服务器的一个或多个身份验证参数。您可以在与 APN 关联的访问配置文件中配置有关外部服务器的详细信息。某些网络可能不会使用此身份验证，因为 HSS 已对 UE 进行身份验证并确定了订阅者访问。其他网络可能不会使用它，因为他们使用 Diameter 进行在线充电。
    3. （可选）指定发送到 APN 的数据类型。
      注意：

      仅支持类型 ipv4 。
    4. （可选）指定 APN 的文本说明。您可以使用它来提供有关 APN 的更多信息，而其名称本身无法传达。APN 的说明显示在 HSS 数据库的订阅者配置文件中。
    5. 将动态配置文件与 APN 相关联，以创建动态固定无线接口。
      注意：

      CoS 和防火墙过滤器等服务将作为 DHCP 配置的一部分进行应用。
    6. （可选）指定分配给 APN 的 IPv4 地址的地址池名称。
      注意：

      仅支持 IPv4 地址。
    7. （选答）
  3. 通过指定 MME 的名称和 BNG 上 S11 接口的 IPv4 地址来配置控制平面。S11 接口是 BNG 上 MME 与 SAEGW 之间的控制数据包参考点或连接。
  4. 通过指定 eNodeB 的名称和 BNG 上 S1-U 接口的 IPv4 地址来配置数据平面。S1-U 接口是 BNG 上 eNodeB 与 SAEGW 之间的参考点或连接，用于发送用户数据流量。

例如，以下配置将 S11 接口地址指定为 192.0.2.30，将 S1-U 接口地址指定为 192.0.2.100。伪线锚点为 ps0。APN 名为 internet-basic;它附加了 RADIUS 参数的访问配置文件和动态客户端配置文件。身份验证密码为 $ABC 123。用户名包括域名 example.net 和订阅者的 IMSI。数据类型为必需的 IPv4。描述性字符串 fwa-basic-subscribers-phoenix 与 APN 相关联。

APN 使用默认路由实例，因为未配置其他路由实例。IP 地址由 RADIUS 提供，因为配置未指定本地池。

附加到 APN 的动态配置文件可创建用于固定无线接入的动态接口。以下配置是一个简单的示例：

锚点接口配置也非常简单。例如：

验证和监控固定无线接入

目的

确定固定无线接入配置的状态信息和统计信息。

行动

  • 要显示 BNG 上支持固定无线接入用户的所有接口的列表：

  • 要显示有关固定无线接入订阅者的详细信息，包括用户名和 IP 地址、动态配置文件、本地和远程 TEID 以及与 eNodeB 和 MME 的 BNG 连接的远程和本地 IP 地址：

  • 要查看 BNG、eNodeB 和 MME 之间交换消息的统计信息，请执行以下作：

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变更历史表

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描述
19.2R1
从 Junos OS 19.2R1 版开始，作为 BNG 的 MX 系列路由器可以支持第三代合作伙伴计划 （3GPP） 固定无线接入网络中的用户，从而实现固定无线用户与有线用户管理后端的集成。