（通信与信息系统专业论文）cdma2000网络bsap协议监测技术的研究与应用.pdf

摘要 摘要 3 g 网络监测仪表为快速诊断网络故障提供了一套系统有效的解决方案。通信网 络监测技术总体包括消息解码、c d r 合成和信息指标统计三大类。针对这些技术的 实现方法，国内外相关研究机构积极展开了研发，然而相对于2 g 网络而言，3 g 网 络的建设、维护与故障诊断更加复杂和多样化，新协议、新业务层出不穷，承载网 的问题日益突出，这些挑战的出现，暴露出了原有测试仪表监测手段所发挥作用的 局限性。 本文以c d m a 2 0 0 0 网络测试仪项目研发为背景，对现有网络测试仪在网络监测 中所出现的问题进行深入分析，为解决协议监测过程中所面临的协议模块增添不灵 活、c d r 合成效率低下、统计信息不精确等监测技术难题，本文以c d m a 2 0 0 0 网 络a l 接口b s a p 协议监测技术的研究为切入点，提出了b s a p 协议监测模块的总 体设计思路与实现方案 文章首先从c d m a 2 0 0 0l x 系统架构和c d m a 2 0 0 0 1 xe v - d o 系统架构的核心内 容作为出发点，介绍了目前国内外现阶段所使用的c d m a 2 0 0 0 网络的总体架构，随 后本文着重介绍了c d m a 2 0 0 0l x 系统a 接口协议栈以及a 1 接口b s a p 协议的消 息结构、消息类型、主要信令流程，分析了c d m a 2 0 0 0 网络测试仪的功能需求，然 后以此为前提介绍了c d m a 2 0 0 0 网络测试仪的软、硬件体系架构，并针对搭建仪表 软件系统平台过程中需要涉及到的模块化技术、多线程技术进行了研究、对 c d m a 2 0 0 0 网络测试仪数据处理流程方案进行了分析。在充分了解和掌握 c d m a 2 0 0 0 网络协议栈和b s a p 协议理论的基础上，本文以解决现有网络监测技术 难题为出发点，重点论述了b s a p 消息解码模块、c d r 合成模块、信息统计模块的 设计思路以及具体实现方法。在本文最后，介绍了c d m a 2 0 0 0 网络测试仪监测应用 场景与数据采集方案并以研发仪表在现网采集到的真实数据作为实例进行分析，对 b s a p 监测模块在仪表中的实际运行效果进行了图例演示。 目前该模块已经成功应用于c d m a 2 0 0 0 网络测试仪表中，该仪表已经通过了多 家运营商和权威机构的检测，在全国各地成功投入商用。 关键词：c d m a 2 0 0 0 网络，b s a p 协议，消息解码，c d r 合成，信息统计 重庆邮电大学硕士论文 i i a b s t r a c t 3 gn e t w o r ka n a l y z e rp r o v i d e sas y s t e m a t i ca n de f f e c t i v es o l u t i o nf o rt h er a p i dd i a g o n o s i s o nt h en e t w o r kf a u l t s t h ep r o t o c o la n a l y s i sm a i n l yc o n s i s t so ft h r e ep a r t s ：m e s s a g ed e c o d i n g ， c d rs y n t h e s i sa n ds t a t i s t i c so fs e l v i c ep e r f o r m a n c e s i no r d e rt op r o v i d eab e t t e rm o n i t o r i n g p r o g r a m ，d o m e s t i ca n df o r e i g nr e s e a r c hi n s t i t u t i o n sh a v eb e e na c t i v e l yc a r r i e do u tt h e i ro w n r e s e a r c h e sa n dd e v e l o p m e n t s b u t ，c o m p a r e d 诵也2 gn e t w o r k , t h ec o n s t r u c t i o n , m a i n t e n a n c e a n dt r o u b l e s h o o t i n go f3 gn e t w o r ki sm o r ec o m p l e xa n dd i v e r s e ，t h e r e f o r e , t h ee m e r g e n c eo f t h e s ec h a l l e n g e sb r i n gm o r eh i g h e rr e q u i r e m e n t so nn e t w o r km o n i t o r i n g i nt h ep r o c e s so ft h er e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n to fc d m a 2 0 0 0a n a l y z e r , t h i st h e s i s d i s c u s s e st h et e c h n i c a lp r o b l e m se x i s t e di nc u r r e n tn e t w o r ka n a l y z e r s ，s u c ha si n c o n g r u i t yo f d e c o d i n gm o d u l e ，l o we f f i c i e n c yo fc d rs y n t h e s i s ，i n a c c u r a c yo fs t a t i s t i c si n f o r m a t i o n i n o r d e rt os o l v et h e s ep r o b l e m sa b o v e ，t h i st h e s i st a k e st h ea 1i n t e r f a c e sb s a pp r o t o c o l m o n i t o r i n gt e c h n i q u e sa st h es t a r t i n gp o i i 也i l l u s t r a t e sh o wt oc o n s t r u c ta n dd e s i g nb s a p p r o t o c o lm o n i t o r i n gm o d u l e a tb e g i n n i n g ，t h i sp a p e ri n t r o d u c e st h eb a s i cs t r u c t u r e sa n dc o r ep r o t o c o l si nc d m a 2 0 0 0 n e t w o r kc o n c l u d i n gt h ei n t e r f a c e s ，a r c h i t e c t u r e so ft h ec d m a 2 0 0 0l xa n dc d m a 2 0 0 0l x e v - d oa n de s p e c i a l l yr e p r e s e n t st h em e s s a g es t r u c t u r e , t y p e s ，p r i m a r ys i g n a l i n gp r o c e d u r e s a n dm o n i t o r i n gr e q u i r e m e n t so fb s a pp r o t o c o li na 1i n t e r f a c eo nc d m a 2 0 0 0l x t h e n ，t h e m o d u l a rt e c h n o l o g y ，m u f f - t h r e a d t e c h n o l o g ya n dt e s t d a t ap r o c e s s i n gp r o g r a m sa r e i n t r o d u c e d ，w h i c ha r en e e d e dt ob u i l dt h es o r w a r ca n dh a r d w a r ep l a t f o r mo ft h ec d m a 2 0 0 0 a n a l y z e r a f t e rt h a t , b a s e do n ac o m p r e h e n s i v es t u d yo fb s a pp r o t o c o la n di no r d e rt os o l v e t h ea n a l y s i sp r o b l e m s ，t h et h e s i se l a b o r a t e st h ed e s i g nm e t h o da n di m p l e m e n t a t i o no fe s s e n t i a l f a c t o r so fb s a pp r o t o c o lm o n i t o r , s u c ha sm e s s a g ed e c o d i n g ，c d rs y n t h e s i s ，s e r v i c e s t a t i s t i c s a tl a s t , b a s e do nt h ea c t u a ld a t ac o l l e c t e df r o mt e l e c o mn e t w o r k , t h ee x e c u t e dr e s u l t s o fb s a pp r o t o c o la n a l y s i sm o d u l ea r cd e m o n s t r a t e d c u r r e n t l y , t h ec d m a 2 0 0 0a n a l y z e rw i t ht h i sb s a pm o n i t o r i n gm o d u l eh a sp u ti n t o m a r k e t , d u et og o o dp e r f o r m a n c ea n dl o n g - t i m es t a b i l i t y , i th a so r d e r e db yd i f f e r e n tt e l e c o m o p e r a t o r s k e yw o r d s ：c d m a 2 0 0 0a n a l y z e r , b s a p , m e s s a g ed e c o d i n g ，c d rs y n t h e s i s ，s e r v i c e s t a t i s t i c s i l l 重庆邮电大学硕士论文 i v 插图清单 第二章 图2 1 图2 2 图2 3 图2 4 图2 5 图2 6 图2 7 图2 8 图2 9 图2 1 0 图2 1 1 图2 1 2 图2 1 3 图2 1 4 图2 1 5 图2 1 6 图2 1 7 图2 1 8 图2 1 9 第三章 图3 1 图3 2 图3 3 图3 4 图3 5 第四章 插图清单 c d m a 2 0 0 01 x 系统参考模型5 终端结构参考模型8 无线接入网参考模型9 采用简单口时p c n 的协议参考模型1 0 简单口协议参考模型l o 采用移动m 时p c n 的协议参考模型“1 1 移动i p v 4 协议参考模型1 l c d m 2 0 0 0l xa 接口结构图”1 2 a 1 接口的协议层次结构图1 3 a 7 接口和a 3 接口信令子信道的协议层次结构”1 3 a 1 1 的接口协议层次结构”1 4 a 9 接口的协议层次结构1 4 分组数据的总体结构模型1 4 c d m a 2 0 0 0 网络接入网信令协议模型1 5 a 1 层3 消息用户数据字段结构1 6 移动台初始呼叫流程一1 9 移动台被呼流程2 1 支持p ! a c a 业务的移动台始呼流程2 2 移动台发送s m s 消息流程2 3 c d m a 2 0 0 0 网络测试仪软件体系结构2 6 c d m a 2 0 0 0 网络测试仪工作原理图2 7 软件流程图”2 7 c d m a 2 0 0 0 网络测试仪多线程结构3 0 数据处理流程3 1 图4 1b s a p 协议监测模块架构3 3 图4 2a 1 接口协议栈结构4 2 图4 3b s a p 消息参数解码算法流程设计4 3 图4 4合成过程逻辑模型4 8 i x 重庆邮电大学硕士论文 图4 5 图4 6 图4 7 图4 8 图4 9 图4 1 0 图4 1 l 第五章 图5 1 图5 2 图5 3 图5 4 图5 5 图5 6 图5 7 图5 8 图5 9 图5 1 0 图5 1 1 图5 1 2 图5 1 3 图5 1 4 图5 1 5 图5 1 6 图5 1 7 图5 1 8 图5 1 9 图5 2 0 b s a p 协议监测模块c d r 类体系图51 合成器类聚集图一5 5 合成流程方案设计图”5 8 a 1 接口c d r 合成流程分析6 0 h a n d l e 函数处理流程图6 1 b s a p 统计项目图- 6 3 b s a p 流量统计流程图”6 8 c d m a 2 0 0 0 网络监测场景图7 3 高阻跨接数据采集原理7 4 端口镜像数据采集原理”7 4 t a p 方式数据采集原理7 5 分光方式数据采集原理7 5 仪表总体界面显示7 6 接口协议栈层次显示7 6 承载层数据统计显示一7 7 承载层数据流量统计显示7 7 a 1 接口消息列表显示7 8 b s a p 协议详细解码结果界面显示”7 8 原始消息比特数据7 9 呼叫合成结果显示8 0 包含具体信息呼叫合成c d r 结果显示8 0 切换c d r 合成结果显示8 1 位置更新c d r 呼叫合成结果显示8 1 短信c d r 呼叫合成结果显示8 1 流量统计结果显示8 2 位置更新业务统计结果显示8 2 位置更新原因统计结果显示8 3 x 缩略字表 英文缩写 a a a a c a d d s a n 峨 b s a p b s c b s n 御 b t s c c c d r c s d l c i d l l d l r d p c d 脚 h a h l r 蹦s i i o s i s d n l i 疆 m c 删 m s m s c m p c m t 缩略字表 中文译文 鉴权授权计费 鉴权中心 应用数据传输业务 接入网 接入终端 基站应用协议 基站控制器 基站管理应用协议 基站收发信台 呼叫控制 呼叫详细记录 电路交换业务 数据连接标识符 动态链接库 目的地参考 目的地信令点编码 直接传输应用协议 归属代理 归属位置寄存器 国际移动用户识别码 互操作性规范 综合业务数字网 位置登记功能 短消息中心 移动性管理 移动台 移动交换中心 移动定位中心 移动终端 英文全称 a u t h e n t i c a t i o n ，a u t h o r i z a t i o na n d a c c o u n t i n g a u t h e n t i c a t i o nc e n t e r a p p l i c a t i o nd a t ad e l i v e r ys e r v i c e a c c e s sn e t w o r k a c c e s st e r m i n a l b a s es t a t i o na p p l i c a t i o np r o t o c o l b a s es t a t i o nc o n t r o l l e r b a s es t a t i o nm a n a g e m e n t a p p l i c a t i o n p r o t o c o l b a s et r a n s c e i v e rs t a t i o n c a l l i n gc o n t r o l 南 c a l ld c t a i lr e c o r d c i r c u i ts w i t c h e ds e r v i c e d a t al i n kc o n n e c t i o ni d e n t i f i c a t i o n d y n a m i cl i n kl i b r a r y d e s t i n a t i o nl o c a t i o nr e f e r e n c e d e s t i n a t i o np o i n tc o d e 堍 d i r e c tt r a n s f e ra p p l i c a t i o np r o t o c o l h o m e a g e n t h o m el o c a t i o nr e g i s t e r i n t e r n a t i o n a lm o b i l es u b s c r i b e ri d e n t i t y i n t e r o p e r a b i l i t ys p e c i f i c a t i o n i n t e g r a t e ds e r v i c ed i g i t a ln e t w o r k l o c a t i o nr e g i s t r a t i o nf u n c t i o n m e s s a g e c e n t e r m o b i l i t ym a n a g e m e n t m o b i l es t a t i o n m o b i l es w i t c h i n gc e n t e r m o b i l ep o s i t i o nc e n t e r m o b i l et e r m i n a l x i 重庆邮电大学硕士论文 英文缩写 m 1 1 p o p c p l a c a p c f p c n p d e p d s n p s p s l l 崎 p d u q o s l s c c p s c p s d u s l r s m s s s p t c p t c h 耶s i u d p u i m v p n v l r a j p 中文译文 消息传递部分 源信令点编码 优先信道指配接入 分组控制功能 分组核心网 定位实体 分组数据服务节点 分组交换业务 公用电话交换网 分组数据单元 服务质量 无线接入网 信令连接控制协议 业务控制点 上层协议数据 源本地参考 短消息业务 业务交换点 传输控制协议 业务信道 临时移动用户识别码 用户数据报协议 用户识别模块 虚拟专用网 拜访位置寄存器 无线应用协议 英文全称 m e s s a g et r a n s f e rp a r t o r i g i n a t i n gp o i n tc o d e p r i o r i t ya c c e s sc h a n n e la s s i g n m e n t p a c k e tc o m r o lf u n c t i o n p a c k e tc o r en e t w o r k p o s i t i o n i n gd e t e r m i n i n ge l e m e n t p a c k e td a m s e r v i n gn o d e c i r c u i ts w i t c h e ds e r v i c e p u b l i cs w i t c h c dt e l e p h o n en e t w o r k p a c k e td a t au n i t q u a l i t yo fs e r v i c e r a d i oa c c e s sn e t w o r k s i g n a l i n gc o n n e c t i o na n dc o n t r o lp a r t s e r v i c ec o n t r o lp o i n t s e r v i c ed a t au n i t s o u r c el o c a t i o nr e f e r e n c e s h o r tm e s s a g es e r v i c e s e r v i c es w i t c h i n gp o i n t t r a n s m i s s i o nc o n t r o lp r o t o c o l t 】锄cc h a n n e l t e m p o r a r ym o b i l es u b s c r i b e ri d e n t i t y u s e rd a t a g r a mp r o t o c o l u s e ri d e n t i t ym o d u l e v i r t u a lp r i v a t en e t w o r k v i s o rl o c a t i o nr e g i s t e r w l r l e s sa p p l i c a t i o np r o t o c o l x l i 第一章绪论 第一章绪论 1 1 本课题研究背景及意义 随着中国电信业重组和3 g 牌照发放的尘埃落定，3 g 网络的运营在中国通信网 络运营行业内出现了三足鼎立的局面，其中，c d m a 2 0 0 0 确定由中国电信运营。 c d m a 2 0 0 0 系统以其抗干扰能力强、话务承载能力强，覆盖区域内通信质量高等诸 多优点得到了世界各地运营商、生产厂家与广大用户的充分关注l l j 。凭借其网络性 能的优势和中国电信集团的全力运营，c d m a 2 0 0 0 定会在国内3 g 运营市场中占据 到可观的份额和重要的席位。然而，相对于2 g 网络而言，3 g 网络的建设、维护和 故障诊断更加复杂和多样化，新协议、新业务层出不穷，承载网的问题日益突出， 这些挑战对运维人员的要求越来越高，而原有的网络监测工具、手段所发挥的作用 越来越有限1 2 】。随着c d m a 2 0 0 0 通信网络在我国建设力度的进一步加强， c d m a 2 0 0 0 网络设备商和运营商都迫切需要建立一个可靠的网络评估体系来优化 自己的网络平台，并通过对资源承载能力的评估来充分挖据网络系统的运营潜力从 而更加全方位地体现出该网络的各项技术优势。所以，运营商们更加期盼专业网络 测试研发机构能够研发出顺应3 g 网络发展趋势的一种更全面，更有力的测试工具 和手段来进行端到端、全程和全网的充分测试从而为实现稳定、安全、高效的 c d m a 2 0 0 0 网络运营系统提供强有力的后台技术保障。 c d m a 2 0 0 0 网络监测仪表为快速诊断网络故障提供了一套系统有效的解决方 案。通信网络监测技术总体包括消息解码、c d r 合成以及各类信息指标的k p i 统计。 针对这些技术的实现方法，国内外有研究提出在c d r 合成关键技术上采用二叉树 建立索引的理论方法【3 4 5 1 。然而基于该理论的实现方法在大量现网运行中的效果并 不佳，明显暴露出其存在的合成低效问题，仅仅满足实验室内部小业务量的测试需 求，在外网实时大业务量进行同步采集、分析的情况下，容易因c d ri d 索引查找 匹配、创建速度的缓慢，导致出现大量c d r 合成信息丢失、合成不全的严重问题， 达不到对3 g 通信网中各项指标进行实时、有效、可靠监测的要求。 对于c d m a 2 0 0 0 网络测试仪监测功能的定位，需支持对c d m a 2 0 0 0 网络的接 入网、电路核心网、分组核心网的实时监测分析 6 1 。对各网络接口进行协议分析、 。 呼叫合成，多接口关联分析和呼叫跟踪，并通过强大的分析系统，提供详细的接通 率，呼损，掉话，切换，话务量等指标的分析统计结果，通过深入的钻取，实现故 障的精确定位，为网络的故障解决和优化提供强有力的帮助。 本课题以c d m a 2 0 0 0 网络a 1 接口b s a p 协议监测技术研究为切入点，重点针 重庆邮电大学硕士论文 对现网监测技术存在的不足而提出高效的c d m a 2 0 0 0 网络监测方案。该项目获得 信产部电子发展基金、科技部中小型企业创新基金、重庆市科委攻关等项目资助。 本课题的研究成果可对同网络其他协议及接口监测方案提供参考，其研究和实现的 内容可应用于网络监测系统、监测仪表或协议分析仪中。本课题的研究成果将对现 网的监测、对运营商的运维提供实时可靠的技术支撑。 1 2 论文工作内容 c d m a 2 0 0 0 网络测试仪主要完成a l 、a 3 a 7 、a s a 9 ，a 1 0 a 1 1 、a 1 2 、a 1 3 a 1 5 、 a 1 4 i 等接口数据采集、数据解码，基于解码结果的合成、统计及其分析等功能。 本论文主要研究内容来源于重庆重邮东电通信技术有限公司的研发项目 c d m a 2 0 0 0 网络测试仪，本人在该产品开发过程中，担任了b s a p 协议模块的主研， b s a p 协议作为a 1 接口的监测最重要的协议，及时有效地对b s a p 协议在现网应 用中产生的数据进行分析是开发完善c d m a 2 0 0 0 网络的重要环节，虽然国内外有 人已经有部分相关的研究开发，但总体功能还不足以满足市场和网络完善的需求。 对b s a p 协议的监测需要作进一步的研究开发，经调研得出整个b s a p 协议的监测 主要包括：网络协议数据的采集解析、协议数据关键参数的有效提取、关键参数的 分析、表示一次呼叫过程( c d r ) 的提取、基于c d r 的统计分析和基于基本消息 的统计分析等。目前我们需要研究的工作主要应该从上述几个方面展开。 通过对b s a p 协议软件平台监测技术的研发，可以及时监控a 1 接口各寻呼过 程、信道指配过程、小区内、外部位置切换过程、位置更新过程和用户鉴权过程的 运行状况，对用户进行有效移动信息的管理，把握当前网络性能和网络状态阴。本 文以a 1 接口b s a p 协议监测模块的研究作为切入点，重点在完成协议的详细解码、 合成解码以及基于解码的c d r 合成、c d r 统计及公共统计等功能的同时，针对传 统的协议监测软件实现方法存在的不足来进行算法理论研究与代码实现方法的方案 优化。 在具体的实现过程中，本文借助了c + + 编程语言，利用面向对象思想的方法， 以及各模块松耦合的方法，将整个测试仪软件部分的具体协议监测模块划分为多个 功能子模块来分别实现嗍，然后通过对各个子功能模块的集成来实现b s a p 协议模 块监测的整体功能。整体模块可分为解码模块和合成、统计模块，解码模块实现对 b s a p 协议p d u 的详细解码和粗略解码，在数据调用该模块后将解码信息提供给合 成统计模块，合成统计模块将一次呼叫过程中相互关联的消息组合到一起，形成一 个完整的呼叫流程，实现对话务呼损、呼叫过程中各种状态的统计。在对每个子模 块设计编码完成后，对其个模块代码功能的实现情况进行相应的单元测试。在单元 2 第一章绪论 测试正确的情况下，利用重邮东电通信技术有限公司现有测试平台和外场测试环境 完成b s a p 协议监测功能的集成测试，以确保程序的健壮性、功能的有效性和完备 性。 1 3 论文组织与结构 本论文分为六章，各章内容安排如下： 第一章：为绪论部分，阐述了论文研究的背景及意义，介绍了本论文在此研究 背景下需要做的工作。 第二章：从c d m a 2 0 0 0 1 x 系统架构和c d m a 2 0 0 0l xe v - d o 系统架构的核心 内容作为出发点，介绍了目前国内外现阶段所使用的c d m a 2 0 0 0 网络的总体架构， 介绍了c d m a 2 0 0 0l x 系统a 接口的协议栈以及a 1 接口b s a p 协议的消息结构、 消息类型、主要信令流程，为后文对a 1 接口b s a p 协议模块监测技术的研发奠定 了理论基础。 第三章：介绍了c d m a 2 0 0 0 网络测试仪的软、硬件体系结构和软件体系结构 中模块化技术、多线程技术、数据处理流程的设计方案。 第四章：为本文的重点，在详细描述b s a p 协议监测的研发环境的基础上，重 点论述了b s a p 消息解码模块、c d r 合成模块、信息统计模块的整体设计方案和具 体实现过程。 第五章：说明了c d m a 2 0 0 0 网络测试仪的应用场景、数据采集方案并通过对 研发仪表进行现网测试的案例，将b s a p 协议监测模块在c d m a 2 0 0 0 网络测试仪 实际运行效果进行了呈现。 第六章：为研究结论，对文本所作工作进行了总结，探讨了进一步的研究方向。 1 4 本章小结 本章首先介绍了课题的研究背景及意义，然后基于此背景下，提出了本文需要 展开的研究工作，最后介绍了本文的内容组织与结构。 3 重庆邮电大学硕士论文 4 第二章c d m a 2 0 0 0 网络协议监测分析 第二章c d m a 2 0 0 0 网络协议监测分析 2 ic d m a 2 0 0 0 总体结构 c d m a 2 0 0 0 是由美国t i a 提出的宽带c d m a 技术，采用直接序列扩频或多载 波方式，码片速率可以是1 2 2 8 8 m c h i p s 的1 倍或3 倍( 最高可达9 倍或1 1 倍) ， 分别对应于c d m a 2 0 0 0l x 或c d m a 2 0 0 03 x 系统。c d m a 2 0 0 0 系统与i s 9 5 系统 后向兼容，采用g p s 授时同步，并在i s 9 5 系统软切换、功率控制及r a k e 接收分 集技术的基础上，增加了快速寻呼、反向信道相干解调、前向快速功率控制、t u r b o 码及较高速率的分组数据传送等功能【9 】。 c d m a 2 0 0 0 系列空中接口标准包括c 眦0 0 01 x 、l xe v d o 和l xe v - d v 。 l xe v d o 是一种专为高速分组数据传送而优化设计的c d m a 2 0 0 0 空中接口技术， 已经发展出r e l e a s e0 和r e l e a s ea 等两个版本【1 0 l 。其中，r e l e a s e0 版本可以支持非 实时、非对称的高速分组数据业务；r e l e a s ea 版本可以同时支持实时、对称的高速 分组数据业务传送【l 。i xe v - d o 利用独立的载波提供高速分组数据业务i 它可以 单独组网，也可以与c d m a 2 0 0 0i x 混合组网以弥补后者在高速分组数据业务提供 能力上的不足。鉴于i xe v d v 实现技术难度很大，目前，c d m a 2 0 0 0i x 和 c d m a 2 0 0 0i xe v - d o 的混合组网模式是国内外很受欢迎的3 g 标准组网模式 1 2 , 1 3 ，1 4 。 2 1 1c d m a 2 0 0 0l x 系统结构 图2 1c d m a 2 0 0 0l x 系统参考模型 c d m a 2 0 0 0l x 网络系统采用模块化结构，各模块按照自己的技术发展道路向 前演进。这种网络结构的优点在于其平滑演进能力非常强，当某个模块出现重大的 5 重庆邮电大学硕士论文 技术进步时，可以仅对相关模块进行修改，而其他部分保持不变，最大程度减小对 前期投入的浪费。图2 1 是简化的c d m a 2 0 0 0l x 系统参考模型，主要包括以下几 个部分。 接入网部分 包括基站控制器( b s c ) 、基站收发系统( b t s ) 两部分。其中b t s 负责收发 空中接口的无线帧；b s c 负责管理其所辖的多个b t s ，并分别将话音和数据转发给 移动交换中心( m s c ) 和分组控制功能模块( p c f ) ，同时也接收分别来自m s c 的 话音数据和来自p c f 的分组数据。接入网通过a 接口与核心网相连，通过空中接 口u r n 与移动台( m s ) 相连，这部分图中未作标识。 分组控制功能( p c f ) 用于控制与分组数据业务有关的无线资源，是c d m a 2 0 0 0 1 x 为支持分组数据业务而新增加的组件。从功能上来看可以认为p c f 是分组核心 网的组成部分，实际应用中，由于在大多数厂商的实物设备中将它与b s c 做在一起， 所以这里将它放在接入网部分【1 5 】。 电路核心网 c d m a 2 0 0 0l x 的电路核心网( 也称核心网电路域) 包括移动交换中心( m s c ) 、 拜访位置寄存器( 且) 、归属位置寄存器( 玎一r ) 、鉴权中心( a c ) 等，其组网 模型沿用了基于a n s i - 4 1 d 的核心网组网结构，要求与2 g ( i s 9 5 ) 基本相刚1 6 1 。 m s c 除了为移动用户提供电路业务相关的交换功能，以及协作完成用户往返呼 叫连接的建立外，还负责传输设备管理、用户移动性管理和呼叫处理等功能。m s c 要求至少连接到一个基站系统，同时还可连接到其他外部公共通信网络( 如p s t n ， i s d n 等) 、同一移动通信网络内的其他m s c 、或其他通信网络内的m s c 。 v l r 是用来存储、管理和控制“来访用户”个人临时记录的本地数据库，可以 帮助m s c 处理访问用户的呼叫服务，存储的相关数据( 如用户位置、状态及其业 务信息等) 都从相应的v l r 中导入。实物设备中v l r 既可以与m s c 集成在一起， 也可以独立子m s c 并同时为多个m s c 提供服务。 h l r 是用来存储、管理和控制用户信息的数据库，其存储内容包括每个在归属 地入网的用户原始记录。记录数据中包括移动用户号码、移动台电子序列号、用户 业务信息、用户当前位置、鉴权周期等信息。 a c 负责管理与移动台相关的鉴权信息，完成移动用户的身份验证。实物设备 中a c 既可以与h l r 集成，也可以独立于h l r 并同时为多个h l r 提供服务。 分组核心网 分组核心网( 也称核心网分组域) 主要为移动用户提供基于技术的分组数据 服务，其网络构件主要包括分组数据服务节点( p d s n ) 、认证、授权与计费服务器 ( a a a ) 和归属代理( h a ) 。有的文献把p c f 也归类于这一部分1 1 7 1 。 6 第二章c d m a 2 0 0 0 网络协议监测分析 p d s n 完成对数据业务的管理与控制功能，包括路由选择，链路层任务的建立、 维护与终止等。p d s n 要求至少同时连接到一个基站系统和外部公共数据网络。 h a 为移动用户提供分组数据业务的移动性管理和相关的安全认证，具体包括 认证移动台发出的移动口的注册信息；在外部公共数据网与外地代理( f a ) 之间 转发分组数据包；建立、维护和终止与p d s n 的通信；提供相关的加密服务；从 a a a 服务器获取用户身份信息；以及为移动用户指定动态的归属p 地址等。 儿锚为移动用户在分组核心网内提供用户身份与服务资格的认证和授权，以及 计费等服务。按实际提供业务网络与用户注册地网络之间的关系划分，a a a 服务器 可分为三类：业务提供者网内的a m 服务器( v i s i t e d a a a ，、，a a a ) ，归属网络内 的a a a 服务器( h o m e a a a ，h a a ) 和代理网内的丸气a 服务器( b r o k e r a a a ， b a a a ) 。 智能网 智能网部分包括m s c 业务交换点( s s p ) 、智能外设( 口) 、业务控制点( s c p ) 。 s s p 是以m s c 作为平台提供业务控制、呼叫控制和资源管理的功能实体：完成 播放提示音、收号、文本语音转换传真和数据业务等功能；s c p 主要负责提供业务 控制和数据功能，是一个实时数据库和事务处理系统。c d m a 2 0 0 0l x 对这部分的 要求与2 g 系统的要求基本相同【1 8 】。 智能网技术的发展独立于无线接口技术的发展，新增的无线智能网功能包括位 置登记功能( u 江) 、鉴权控制功能( a c f ) 、移动台接入控制功能( m a c f ) 、无线 1 f ) 、业务数据功能( s d f ) 等。 萋 短消息中心 短消息中心m c 主要提供短消息的存储与转发功能。在这部分c d m a 2 0 0 0l x 的要求也与2 g 系统基本相同【1 9 1 。短消息中心包括三个接口：m c 与h l r 间的接口， 用于完成位置查询功能：m c 与m s c 间的接口，用于短消息的发送和接收；短消息 中心之间的接e l ，用于在移动台之间转发短消息。对短消息业务而言，由于 c d m a 2 0 0 0l x 系统无线技术性能的改善，短消息系统容量将增大而传输时延进一 步降低。 无线应用协议( w a p ) c d m a 2 0 0 0i x 对这部分的要求与2 5 0 ( 如g p r s i s 9 5 b ) 系统的要求基本相 同，通过w a p 协议实现浏览网页功能【2 0 】。 定位 定位业务是移动通信系统的一个关键性特色业务，c d m a 2 0 0 0l x 系统主要规 定了两种相关的网络功能实体：移动定位中心( m p c ) 和定位实体( p d e ) 阴。其 中移动定位中心的功能包括网管功能、位置查询以及接受p d e 提供的定位结果；定 7 重庆邮电大学硕士论文 位实体是与具体定位技术相关的网络单元，它与移动台和基站中的相关设备交换信 息，完成具体的定位计算，并将计算结果上报给m p c 。关于这部分功能c d m a 2 0 0 0 1 x 的要求与c d m a 系统基本一致：采用的定位技术主要包括辅助g p s 技术 ( a ( 沪s ) 、到达时间差技术( t d o a ) 等。 2 1 2c d m a 2 0 0 0l xe v - d o 系统结构 c d m a 2 0 0 0l xe v d 叫以下简称l xe v - d o ) 系统主要由分组核心网( p a c k e t c o r en e t w o r kp c n ) 、无线接入网( r a d i oa c c e s sn e t w o r k ，r a n ) 和接入终端( a c c e s s t e r m i n a l ，a t ) 三部分组成。其系统可以视为由多个逻辑实体及其相关接口组合而 成。逻辑实体表示某种功能或功能集合，与具体实现方式无关。不同逻辑实体之间 通过接口相连并通过接口协议进行通信；接口协议则主要定义相关逻辑实体之间进 行通信的规则以及信令集合。 接入终端( a t ) l u m h 姬臣丑旧* 洲1 图2 2 乡肇端结构参考模型 接入终端的组成如图2 2 所示，接入终端与c d m a 2 0 0 0i x 中的移动台功能类 似，主要为用户提供数据连接。它既可以与计算设备( 如个人电脑) 连接，也可自 身作为独立