LTE Module User Documentation（翻译8）——核心网（EPC）

Posted 2020-07-07

 LTE用户文档

（如有不当的地方，欢迎指正！）

14 Evolved Packet Core (EPC)

 

我们现在讲解如何编写一个仿真程序——除了 LTE 无线接入网外，还允许仿真 EPC。 EPC 允许使用 IPv4 网络与 LTE 设备连接。换句话说，可以在 LTE 上使用常规的 ns-3 应用和 IPv4  sockets ，并且能够把 LTE 网络与仿真中的任何 IPv4 网络相连接。

 

首先，除了我们已经在 Basic simulation program 中介绍过的 LteHelper 之外 ，你还需要使用一个额外的 EpcHelper 类——负责创建 EPC 实体和网络拓扑。 注意，你不能直接使用 EpcHelper  ，因为它是一个抽象基类；相反，你需要使用它的一个子类——提供不同的 EPC 拓扑实现。 本例中，我们会考虑 PointToPointEpcHelper， 基于点对点链路实现 EPC 。为了使用它，首先需要在仿真程序中插入下列代码：

 

Ptr<LteHelper> lteHelper = CreateObject<LteHelper> ();
Ptr<PointToPointEpcHelper> epcHelper = CreateObject<PointToPointEpcHelper> ();

 

然后，你需要告诉 LTE helper 接下来要使用 EPC：

 

lteHelper->SetEpcHelper (epcHelper);

 

上面一步是很有必要的， LTE helper 将触发合适的 EPC 配置与一些相关的重要配置，例如当一个基站或用户添加到仿真中时或者创建一个EPS 承载时。另外，所有这些实现都不受用户的干预。

 

调用 lteHelper->SetEpcHelper (epcHelper) 会使能 EPC 起作用，同时具有副作用——创建的任何新的 LteEnbRrc 所拥有的 EpsBearerToRlcMapping 属性设置为 RLC_UM_ALWAYS 而不是 RLC_TM_ALWAYS（原文档中写的是RLC_SM_ALWAYS，有误！） ，如果后者是默认的话；否则，属性不会改变（例如，如果你修改默认属性为 RLC_AM_ALWAYS， 它将不会变动）。

 

注意， EpcHelper 也会自动地创建 PGW 节点并配置它，以便它可以合适地处理来自/去往 LTE 无线接入网的业务。不过，你需要添加一些明确的代码来连接 PGW 到其他的 IPv4 网络（例如因特网）。这里有一个非常简单的例子——如何通过点对点链路连接单个远程主机到 PGW ：

Ptr<Node> pgw = epcHelper->GetPgwNode (); 

 // 创建一个远程主机
NodeContainer remoteHostContainer;
remoteHostContainer.Create (1); 
Ptr<Node> remoteHost = remoteHostContainer.Get (0);
InternetStackHelper internet;
internet.Install (remoteHostContainer);
 
// 创建 internet
PointToPointHelper p2ph;
p2ph.SetDeviceAttribute ("DataRate", DataRateValue (DataRate ("100Gb/s"))); 
p2ph.SetDeviceAttribute ("Mtu", UintegerValue (1500)); 
p2ph.SetChannelAttribute ("Delay", TimeValue (Seconds (0.010))); 
NetDeviceContainer internetDevices = p2ph.Install (pgw, remoteHost); 
Ipv4AddressHelper ipv4h;
ipv4h.SetBase ("1.0.0.0", "255.0.0.0");
Ipv4InterfaceContainer internetIpIfaces = ipv4h.Assign (internetDevices);
// 接口 0 为本地主机，1 为 p2p 设备
Ipv4Address remoteHostAddr = internetIpIfaces.GetAddress (1);

 

指定路由很重要，以便远程主机可以到达 LTE 用户。实现这的一个方式是利用这样一个事实——PointToPointEpcHelper 默认会分配 LTE 用户一个7.0.0.0 网络的 IP 地址。只要考虑到这一点就足够了：

 

Ipv4StaticRoutingHelper ipv4RoutingHelper;
Ptr<Ipv4StaticRouting> remoteHostStaticRouting = ipv4RoutingHelper.GetStaticRouting (remoteHost->GetObject<Ipv4> ()); 
remoteHostStaticRouting->AddNetworkRouteTo (Ipv4Address ("7.0.0.0"), Ipv4Mask ("255.0.0.0"), 1);

 

现在，你应该继续并创建 LTE 基站和用户（参考前面章节）。 当然，你可以配置 LTE 的其他方面，例如路径损耗和衰落模型。 一旦你创建完用户，你应该也给它们配置 IP 网络。按照下面的方式实现。我们假定你有一个装用户和基站节点的容器，类似于：

 

NodeContainer ueNodes;
NodeContainer enbNodes;

 

配置一个只有 LTE 的仿真，你通常会这样做：

 

NetDeviceContainer ueLteDevs = lteHelper->InstallUeDevice (ueNodes);
lteHelper->Attach (ueLteDevs, enbLteDevs.Get (0));

 

为了给用户配置 IP 网络，你只需要额外添加这些：

 

// 在用户上安装 IP 协议栈
InternetStackHelper internet;
internet.Install (ueNodes);

// 给用户分配 IP 地址
for (uint32_t u = 0; u < ueNodes.GetN (); ++u)
  {
    Ptr<Node> ue = ueNodes.Get (u);
    Ptr<NetDevice> ueLteDevice = ueLteDevs.Get (u);
    Ipv4InterfaceContainer ueIpIface = epcHelper->AssignUeIpv4Address (NetDeviceContainer (ueLteDevice));
    // 为用户设置默认网关
    Ptr<Ipv4StaticRouting> ueStaticRouting = ipv4RoutingHelper.GetStaticRouting (ue->GetObject<Ipv4> ());
    ueStaticRouting->SetDefaultRoute (epcHelper->GetUeDefaultGatewayAddress (), 1);
  }

 

 EPC 的承载激活与 LTE-only 仿真稍微不同。首先，当使用 EPC 时，不再使用 ActivateDataRadioBearer 方法。其次，使用 EPC ，当你调用 LteHelper::Attach () 时，默认的 EPS 承载将自动激活。第三，如果你想设置专用的 EPS 承载，你可以使用方法  LteHelper::ActivateDedicatedEpsBearer () 来实现。 该方法被看作一个参数 Traffic Flow Template (TFT，业务流模板)——一个定义业务（会被映射到专用的 EPS 承载上）类型的结构体。下面一个例子讲的是，当用户在端口 1234 通信时，如何为应用设置专用的无线承载：

 

Ptr<EpcTft> tft = Create<EpcTft> ();
EpcTft::PacketFilter pf;
pf.localPortStart = 1234;
pf.localPortEnd = 1234;
tft->Add (pf);
lteHelper->ActivateDedicatedEpsBearer (ueLteDevs, EpsBearer (EpsBearer::NGBR_VIDEO_TCP_DEFAULT), tft);

 

你当然也可以使用自定义的 EpsBearer 和 EpcTft 配置，请参考 doxygen 文档来学习如何实现它。

 

最后，你可以在 LTE 用户节点上安装应用，通过因特网与远程应用进行通信。这可以通过一般的ns3 过程实现。 接下来是一个简单的例子，一个远程主机，如何设置下行通信，远程主机上有一个 UdpClient 应用，LTE 用户（与前面的代码片段使用相同的变量名）上有一个 PacketSink。

 

uint16_t dlPort = 1234;
PacketSinkHelper packetSinkHelper ("ns3::UdpSocketFactory",
                                  InetSocketAddress (Ipv4Address::GetAny (), dlPort));
ApplicationContainer serverApps = packetSinkHelper.Install (ue);
serverApps.Start (Seconds (0.01));
UdpClientHelper client (ueIpIface.GetAddress (0), dlPort);
ApplicationContainer clientApps = client.Install (remoteHost);
clientApps.Start (Seconds (0.01));

 

好了，现在你可以像往常一样开始你的仿真：

 

Simulator::Stop (Seconds (10.0));
Simulator::Run ();

 

 

参考文献

https://www.nsnam.org/docs/models/html/lte-user.html