طراحی و پیاده سازی LTE EPC Emulator

۱. هدف پروژه:
هدف این پروژه ساخت امولاتورهای اجزای تشکیل دهنده EPC که از آن به عنوان امولاتور EPC نام برده می‌شود، برای بکارگیری به‌عنوان تجهیز اندازه‌گیری تایید نمونه در آزمایشگاه تایید نمونه ایستگاه پایه و تجهیزات دسترسی نسل چهارم پژوهشگاه ارتباطات و فناوری اطلاعات، است. این امولاتورها شامل امولاتور MME، امولاتور SGW، امولاتور PDN-GW و دیگر اجزاء مورد نیاز آن‌ها است که می‌توانند به تنهایی و یا همگی برای تشکیل یک LTE EPC بکار روند. هر کدام از امولاتورهای فوق الذکر باید دارای واسط‌های مربوطه بوده و تمام پروتکل‌های ارتباطی مورد نظر در تجهیزات شبکه هسته را تامین نماید.
۲. تعاریف و اصطلاحات:
شبکه مخابراتی سیار LTE شامل واحد eNodeB، بعنوان شبکه دسترسی، و هسته سویچینگ بسته ای تکامل یافته (EPC) است. هسته سویچینگ بسته ای تکامل یافته در کارایی کل شبکه مخابراتی سیار نقش بسیار مهمی دارد. هسته سویچینگ بسته ای تکامل یافته (EPC) باید به اپراتورها اجازه دهد تا تمام فناوری‌های دسترسی را پشتیبانی کنند. بنابراین معماری این هسته بسته ای باید بصورتی باشد که ترافیک از شبکه‌های دسترسی مختلف به داخل هسته آمده، بتوانند با سیستم‌های عقبه میان‌عمل داشته، تحرک کاربر را بدون وقفه در ارائه سرویس پشتیبانی کرده, و سرویس‌های بهینه و مستمر را فراهم کند. واحد MME عملکرد سیگنالینگ و کنترل را اجرا می‌کند تا اتصال دستگاه کاربر به شبکه دسترسی را مدیریت کند. واحد MME کلیه عملکردهای صفحه کنترل مربوط به مدیریت نشست و مشترک را انجام میدهد. واحد SGW محل اتصال شبکه دسترسی رادیویی و هسته سویچینگ بسته ای تکامل یافته (EPC) در صفحه کاربر است و عملکرد اصلی آن مدیریت تحرک در صفحه کاربر می‌باشد. واحد SGW مسیر بسته‌ها در صفحه کاربر را به واحد PGW برقرار و نگهداری می‌کند. این واحد باید بسته‌ها در صفحه کاربر را برای کاربری که مابین واحدهای eNodeB تحرک دارد مسیر یابی کند. واحد PGW واسط اتصال بسته‌ها در صفحه داده‌های کاربر با شبکه داده عمومی (PDN) می‌باشد و نشست‌ها و ترافیک بسته ای داده را به سمت این شبکه ساماندهی می‌کند.
۳. قلمرو پروژه (شامل مشتری پروژه، قلمرو منطقی، قلمرو فیزیکی، فناوری مورد استفاده و سایر الزامات نظیر مشخصات فنی):
مشخصات امولاتوری مورد نظر به شرح زیر است:
• تمام قسمت‌های نرم‌افزاری این امولاتور باید تمام موارد "دستورالعمل توسعه نرم‌افزارهای پروژه‌های داخلی و برون‌سپاری شده" پژوهشگاه ارتباطات و فناوری‌ اطلاعات (مرکز تحقیقات مخابرات ایران) را برآورده کند.
• امولاتور ساخته شده باید کلیه قابلیتها و وظایفی که یک EPC واقعی در یک شبکه انجام میدهد را پشتیبانی نماید و در آزمایشگاه دارای قابلیت‌های بیشتری برای کنترل eNodeB باشد و بتواند برای آزمایش کارکرد، تطابق، مقیاس پذیری و عملکرد LTE EnodeB بکار رود. همچنین امولاتور EPC را باید بتوان با امولاتور eNodeB برای ایجاد یک ارتباط کامل انتها به انتها بکار برد.
• امولاتور EPC باید شامل واحدهای امولاتور MME، HSS/AAA، SGW، PDN-GW، PCRF، MBMS-GW، ANDSF و ePDG باشد.
• این امولاتور می‌بایست برپایه نرم افزار (Software based) باشد و قابلیت نصب بر روی یک کامپیوتر واحد را دارا باشد.
• این امولاتور باید دارای یک ابزار واسط گرافیکی (GUI)، قابل اجرا بر روی سیستم عامل Linux/Windows، برای برنامه ریزی و پیکربندی المان‌های EPC باشد.
• سازگاری با نسخه‌های ۱۰ و نسخه‌های بعدی سازمان استانداردسازی ۳GPP و نیز سازگاری معکوس (backward compatible) با نسخه‌های قبلی ۳GPP از الزامات این امولاتور می‌باشد.
• این امولاتور باید تمامی عملکردها و ویژگی‌های LTE ‪(Attach, Detach, Default/Dedicated Bearer Emergency Session, VoLTE, و غیره)‬ را برای تست واحدهای مختلف امولاتور یعنی MME، HSS/AAA، SGW، PDN-GW، PCRF، MBMS-GW و ePDG فراهم کند.
• این امولاتور می‌بایست قابلیت کار با انواع تولید کننده‌های ترافیک (Traffic Generator) را داشته باشد و بتواند شرایط بار داده بسیار بالا را مدیریت کند.
• این امولاتور باید برای تست سناریوهای غیرعادی/وجود خطا (Failure/Abnormal Scenarios) قابل استفاده باشد.
• این امولاتور باید برای شبیه سازی رومینگ و hand over و هم‌چنین تست‌های بار/ظرفیت مناسب باشد.
• این امولاتور می‌بایست شامل یکی از نرم افزارهای مطرح مانند Wireshark برای دریافت و تحلیل بسته‌ها باشد.
• حمایت از IMS برای برقراری تست VoLTE.
• استانداردهای مورد نیاز: از سازمان ۳GPP شامل TS23.401, TS36.413, TS24.301, TS29.274, TS23.203 و غیره.
• سیستم پیشنهادی برای تست: کامپیوتر شخصی با پردازشگر x86_64 و سیستم عامل ویندوز یا لینوکس، ۲GB RAM.