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随着全球信息化步伐的加快,人们对无线宽带的需求不断增加,LTE作为新一代的移动通信技术,受到了全球领先运营商的青睐,其必将主导未来的移动通信网络。同时,在LTE网络的规模试验和部署当中,对LTE网络质量和业务质量的监测成为LTE测试领域的新重点。
LTE网络引入了新的网络接口和协议,特别是全新的数据业务速率越来越高,而且LTE必须支持与2G、3G网络的互联互通。因此,运营商在部署LTE网络时,迫切需要为其网络寻求有效的监测和优化手段,来保证网络安全、高效、低成本的运行,为用户提供更好的体验,以提高自身的竞争力。
相对传统网络而言,LTE核心网采用新的安全机制,NAS(Non Access Stratum,非接入层)消息采用密文方式传递,这就给LTE网络的测试工作带来了新的技术难题。在LTE网络信令监测过程中必须先进行加密消息的解密工作,才能实现解码、合成、统计等后续分析,因此解密工作具有重要意义。在LTE网络测试仪项目研发过程中,作者负责NAS数据流解密功能的研究与开发。
论文在介绍LTE网络安全体系的基础上,全面分析了EPS(Evolved PacketSystem,演进分组系统)安全及密钥协商机制,并对NAS协议及其主要信令流程进行了介绍。接着,介绍了LTE网络测试仪的需求分析以及网络测试仪的软件构架。随后,重点分析了NAS的解密过程,包括解密参数的获取方法,以及EEA1、EEA2加密算法的原理与实现。最后,提出了NAS解密功能的整体设计方案,并将该方案应用于信令分析模块,完成对被加密NAS数据流自动解密的功能。然后通过对NAS解密后数据的解码分析,验证解密功能的准确性和稳定性。该功能模块成功应用于LTE网络测试仪,并已通过了中国移动研究院的测试。
最后,论文对整个课题的研究和开发工作进行了全面的总结,并对下一步的研究进行了展望。