Пройдите курсы «IP-сети для инженера связи» и «Мобильная связь 2G/3G: GSM, UMTS, MAP, SMS»: тегирование VLAN, адресация IPv4/IPv6, протоколы UDP/TCP/SCTP, записи DNS NAPTR/SRV, маркировка DSCP/QoS, работа в Wireshark, а также структура IMSI/IMEI/MSISDN, взаимная аутентификация USIM AKA, архитектура пакетного домена 2G/3G (SGSN, GGSN, PDP-контекст и туннели GTPv1) используются здесь без повторного объяснения.
Одна тема — один урок: интерактивные слайды, диаграммы процедур (ladder) и анимации радиоинтерфейса и туннелей GTP, тренажёры с проверкой ответа и конспект на трёх языках (az, ru, en). В каждом уроке — разобранный пример, блок «Что может сломаться и как это найти», практика и самопроверка. Лабораторные работы выполняются на Docker-стенде трека: ядро Open5GS (EPC) + виртуальный радиоинтерфейс srsRAN 4G (в режиме ZMQ без аппаратного SDR) + Wireshark.
Программа курса
01
Введение в LTE и EPS
- Зачем появился LTE (требования к скорости, задержке и стоимости мегабайта)
- Сравнение LTE, LTE-Advanced
- LTE-Advanced Pro и IMT-Advanced
- Обзор архитектуры EPS = E-UTRAN + EPC (только IP, отказ от CS-домена)
- Узлы ядра EPC (MME, S-GW, P-GW, HSS, PCRF)
- Карта интерфейсов (S1-MME, S1-U, S11, S5/S8, S6a, Gx, SGi, X2, S10, S13, SGs) и продукты Huawei EPC (USN9810, UGW9811, UPCC; UNC и UDG в конвергентном ядре)
02
Радиоинтерфейс LTE
- Физика OFDM (ортогональные поднесущие и защитный интервал)
- Разделение OFDMA в downlink и SC-FDMA в uplink
- Структура кадра (10 мс, субкадр 1 мс, слот)
- Ресурсная сетка (Resource Block 12 × 15 кГц и Resource Element)
- Полосы пропускания 1,4–20 МГц и частотные диапазоны (Band 3, 7, 20 и др.)
- Физические каналы (PDSCH, PDCCH, PUSCH, PUCCH, PBCH, PRACH) и опорные сигналы
- Многоантенные схемы MIMO
- Агрегация несущих (Carrier Aggregation)
- Поиск соты (PSS/SSS) и случайный доступ RACH
- Базовые параметры eNodeB (PLMN, TAC, Cell ID, частота, мощность)
- Перевыбор соты в idle и измерения в connected
- Режим экономии энергии DRX и практикум
03
Протоколы E-UTRAN и EPC
- Стеки плоскостей управления (Control Plane) и пользователя (User Plane)
- Состояния и сообщения RRC
- Процедуры RRC Reconfiguration и Measurement Report
- Уровни PDCP (сжатие заголовков ROHC, шифрование)
- RLC (TM/UM/AM) и планировщик MAC
- Протокол NAS (EMM и ESM)
- Процедуры S1AP и подключение eNodeB к MME (S1 Setup)
- Протокол X2AP, транспорт SCTP на S1-MME и Diameter
- Сообщения управления туннелями GTPv2-C
- Пользовательский туннель GTP-U и идентификатор TEID
- Контроль пути GTP (Echo Request/Response и счётчик Recovery)
- Расчёт MTU в туннеле GTP и зажатие TCP MSS
- Базовый протокол Diameter (CER/CEA, DWR/DWA, формат AVP)
- Маршрутизация Diameter по realm и host
- Коды результата (2xxx–5xxx)
- Агенты DRA и DEA (Huawei USC)
- Интерфейс S6a (AIR/AIA, ULR/ULA, CLR, IDR, PUR) и интерфейсы Gx/Gy (CCR/CCA, RAR)
04
Идентификаторы и выбор узлов
- Временные идентификаторы GUTI
- S-TMSI и M-TMSI, координаты зоны отслеживания TAI
- TAC и глобальный идентификатор соты ECGI
- Структура точки доступа APN (Network Identifier и Operator Identifier)
- Выбор узлов MME, S-GW и P-GW через DNS S-NAPTR (3GPP TS 29.303)
- Архитектура пула MME (S1-flex, MMEGI и MMEC)
- PDN-соединение и выделение IPv4-адреса
- Работа IPv6 в LTE (тип PDN IPv4v6, префикс /64, Router Advertisement) и практикум по расшифровке идентификаторов из трасс
05
Каналы EPS Bearer и качество обслуживания QoS
- Концепция сквозного канала EPS Bearer (Radio Bearer + S1 Bearer + S5/S8 Bearer)
- Отличие Default Bearer от Dedicated Bearer
- Таблица классов QCI (потоки GBR и non-GBR, бюджет задержки и потерь)
- Параметры приоритета удержания ARP и скоростных потолков APN-AMBR / UE-AMBR
- Пакетные фильтры трафика TFT
- Отображение классов QCI на метки DSCP в транспортной IP-сети
- Структура подписки APN в профиле HSS и практикум по проектированию QoS
06
Сигнальные процедуры LTE/EPC
- Обзор 6 фаз первоначального подключения Attach
- Фаза 1 (RRC-соединение и Attach Request)
- Фаза 2 (идентификация и взаимная аутентификация AIR/AIA, EPS-AKA)
- Фаза 3 (NAS Security Mode)
- Фаза 4 (обновление локации ULR/ULA на S6a)
- Фаза 5 (создание сессии Create Session на S11 и S5/S8)
- Фаза 6 (Initial Context Setup, RRC Reconfiguration, Attach Complete и Modify Bearer)
- Установление второго PDN-соединения по запросу UE
- Отключение Detach по инициативе UE
- MME и HSS, автоматы состояний EMM и ECM
- Освобождение радиосоединения S1 Release и переход в ECM-IDLE
- Процедуры Service Request и пейджинга
- Обновление зоны отслеживания Tracking Area Update (TAU)
- Хэндоверы через интерфейс X2 и через S1
- Активация выделенного канала Dedicated Bearer и практикум по трассам процедур
07
Лаборатория EPC на стенде Open5GS и srsRAN
- Архитектура учебного стенда (Open5GS + виртуальный радиомодем srsRAN в режиме ZMQ без SDR)
- Запуск контейнеров EPC
- eNodeB и UE, заведение профиля абонента в базе HSS (IMSI, секретный ключ K, OPc, APN, QCI/AMBR)
- Перехват полной процедуры Attach (S1AP, NAS, GTPv2-C, Diameter) в Wireshark
- Включение нулевого шифрования EEA0 для чтения открытого NAS
- Проверка прохождения пользовательского трафика внутри туннеля GTP-U
- Поднятие второго PDN-соединения на отдельный APN (ims/internet)
- Изменение ограничений AMBR и QCI на лету
- Побайтовый разбор обмена Diameter S6a
- Проверка живучести GTP Echo при остановке S-GW
- Диагностика и лечение проблемы фрагментации MTU в GTP-U и воспроизведение отказов Attach (неверный ключ K, неизвестный IMSI, чужой APN)
08
Политики и тарификация (PCC)
- Архитектура Policy and Charging Control (узлы PCRF, PCEF, AF, онлайн-биллинг OCS и офлайн-система OFCS)
- Предопределённые и динамические правила PCC
- Коммерческие сценарии (Fair Usage Policy, обнуление трафика мессенджеров Zero-Rating, шейпинг скорости)
- Онлайн-тарификация по интерфейсу Diameter Gy
- Управление квотами трафика (CCR-Initial/Update/Termination, перенаправление FUI)
- Офлайн-тарификация по интерфейсам Gz/Rf (генерация CDR в S-GW/P-GW и шлюз CGF)
- Лабораторная работа по настройке правил PCC в Open5GS и практикум
09
Голос до VoLTE, межсистемная мобильность и роуминг
- Архитектура возврата в коммутацию каналов CSFB (интерфейс SGs между MME и MSC/VLR)
- Пошаговые сценарии исходящего и входящего голосового вызова через CSFB
- Доставка классических SMS поверх LTE без отката радиоканала (SMS over SGs)
- Межсистемные переходы IRAT (хэндовер и реселекция LTE ↔ 3G UMTS / 2G GSM)
- Архитектура международного роуминга LTE (интерфейс S8, схемы Home Routed и Local Breakout) и транзитная сеть IPX с пограничными агентами Diameter DEA
10
Развитие архитектуры EPC
разделение плоскостей управления и пользовательского трафика CUPS в ядре EPC (узлы SGW-C/SGW-U и PGW-C/PGW-U, протокол PFCP на интерфейсе Sx) и работа узкополосного интернета вещей NB-IoT и LTE-M (Cat-M1) через ядро EPC (передача малых данных поверх NAS — DoNAS, режимы энергосбережения PSM и eDRX)
11
Практика Huawei и инженерная эксплуатация
- Основные объекты конфигурации узла MME на платформе Huawei USN9810
- Настройка точек доступа APN и адресных пулов абонентов на шлюзе Huawei UGW9811
- Работа с авариями и абонентской трассировкой в EPC Huawei
- Мастерство фильтрации трасс LTE в Wireshark (s1ap, nas-eps, gtpv2, diameter и расшифровка NAS)
- Полный справочник кодов отказа EMM и ESM (Cause Codes) и расчёт ключевых показателей качества сети LTE KPI (Attach Success Rate, E-RAB Setup SR, Call Drop Rate, пропускная способность)
12
Проблемы, решения и итоговый проект
- 31 практическое расследование реальных аварий в сети LTE/EPC (отказы регистрации Attach Reject с кодами #3 Illegal UE, #7 EPS services not allowed, #8, #11 PLMN not allowed, #12 Tracking area not allowed, #13 Roaming not allowed in this TA, #15 No suitable cells, #19 ESM failure, #22 Congestion и #111 Protocol error; отказы сессий ESM #26 Insufficient resources, #27 Missing or unknown APN и #33 Service option not subscribed; сбои аутентификации EPS-AKA Synch failure из-за рассинхронизации SQN/AUTS и MAC failure из-за неверных K/OPc; падение S1 Setup и ассоциации SCTP; обрыв пиринга Diameter CER/CEA и ошибки S6a 5001 User Unknown и 5420 Unknown EPS Subscription; отклонение Create Session Reject, падение пути GTP-U, исчерпание пула IP-адресов на P-GW, зависание сайтов из-за MTU в туннеле GTP, сбой резолвинга APN в DNS, отказ создания Dedicated Bearer из-за конфликта TFT/QCI/ARP, обрыв хэндовера X2 на этапе Path Switch, отказ роумингового TAU, неработающий голос CSFB при обрыве SGs, молчание абонента на пейджинге и просадка скорости из-за AMBR/радио)
- Единая методика поиска неисправностей в EPC и итоговый проект сквозного пути абонента от включения смартфона до загрузки первой веб-страницы
Десятый курс трека «Телеком» из 14 курсов — от телефонной линии до 5G.