（通信与信息系统专业论文）tdscdma网络iub接口aal2无线控制信令监测技术的研究与实现.pdf

摘要 摘要 随着t d s c d m a 网络的建设与发展，大量新技术被引入现网，网络性能 和业务质量都有待提高。信令监测系统是网络建设、维护以及优化强有力的工具。 t d s c d m a 网络监测系统的研究与开发具有重要的现实意义。i u b 接口位于 n o d e b 和r n c 之间，是一个标准接口，关系到不同厂家设备的互联，在 t d s c d m a 网络中具有非常重要的地位。因此本课题以重庆重邮东电通信技术 有限公司t d s c d m a 网络监测系统研发项目为背景，着重对i u b 接口a a l 2 的 无线控制信令数据的处理和分析进行了研究和实现。 本文在深入调研课题研究现状及发展的基础上，首先介绍了t d s c d m a 网 络结构、i u b 接口的功能和协议栈，分析了f p 、m a c 、r l c 、r r c 协议的消息 结构，研究了i u b 接口a a l 2 无线控制信令流程，设计了t d s c d m a 监测系统 中i u b 接口a a l 2 无线控制信令的监测方案，包括三个模块：一是协议解码模块， 该模块介绍了解码的总体功能，并从协议的方面出发分别详细阐述了f p 、m a c 、 r l c 、i m c 协议解码的设计与实现。二是协议参数配置模块，提出了一种i u b 口a a l 2 无线控制信令在公共信道和专用信道协议配置参数的获取方案，分析了 本方案实现的关键技术，包括p a t h l d 与v p i v c i 的猜测和i u b 接口多协议关联 方法，并分别从公共信道上信道类型识别和n b a p r r c 协议是如何进行关联来 指示低层协议解码参数两个方面分别进行了研究及实现。三是c d r 合成模块， 该模块根据所属协议的不同，设计了三个协议分析器：a l c a p 、n b a p 和r r c 协议分析器，详细介绍了三个协议分析器的处理流程。并以i u bc d r 为出发点， 分别给出了r r cc d r 、切换c d r 以及r lc d r 的属性表、合成方法及条件。 最后以现网中实际数据为测试案例分别对解码模块、协议配置模块以及c d r 合 成模块的功能进行了测试。该模块已经通过大量数据的验证测试，各项功能和性 能都已经达到预期研发效果。 关键词：t d s c d m a ，i u b 接口，监测技术，解码，多协议关联，c d r 合成 重庆邮电大学硕士论文 i i o a b s t r a c t 9 a b s t r a c t w i t ht h ec o n s t r u c t i o no ft d - s c d m an e t w o r k ，al o to fn e wt e c h n o l o g yi s i n t r o d u c e di n t ot h ep r e s e n tn e t w o r k t h u st h ep e r f o r m a n c ea n dq o so ft d s c d m a n e t w o r ks h o u l db ei m p r o v e d s i g n a l i n gm o n i t o r i n gs y s t e mi st h ep o w e r f u lt o o lf o rt h e n e t w o r kc o n s t r u c t i o n ，m a i n t e n a n c ea n do p t i m i z a t i o n t h er e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n t o nt h et d - s c d m am o n i t o r i n gs y s t e mh a v ei m p o r t a n tp r a c t i c a lv a l u e i u bi n t e r f a c e ， l o c a t e db e t w e e nt h en o d e ba n dt h er n c ，i sas t a n d a r di n t e r f a c e i tr e l a t e st ot h e i n t e r c o n n e c t i o no ft h ed i f f e r e n tm a n u f a c t u r e r se q u i p m e n ta n dh a st h ev e r yi m p o r t a n t r o l ei nt d s c d m an e t w o r k t h e r e f o r e ，o nt h eb a c k g r o u n do ft h et d s c d m a m o n i t o r i n gs y s t e mf r o mc h o n g y o ud o n g d i a nl i m i t e dc o r p o r a t i o n ，t h em o n i t o r i n go f t h ea a l 2r a d i oc o n t r o ls i g n a l i n go nt h ei u bi n t e r f a c eh a sb e e ns t u d i e da n dr e a l i z e d f i r s t l yt h ec u r r e n ts i t u a t i o na n dd e v e l o p m e n ta b o u tt h i ss u b j e c tw e r ei n v e s t i g a t e d a n dr e s e a r c h e di nd e p t h t h e nt h et d s c d m an e t w o r ks t r u c t u r e ，t h ei u bi n t e r f a c e f u n c t i o n sa n dp r o t o c o ls t a c kw e r ei n t r o d u c e d a n dt h ef p , m a c ，r l c ，r r cm e s s a g e s t r u c t u r ea n ds i g n a l i n gp r o c e s s e sw e r ea n a l y z e d t h i sp a p e rp u tf o r w a r dt h e t h e m o n i t o r i n gp r o g r a mo ft h ea a l 2r a d i oc o n t r o ls i g n a l i n go nt h ei u bi n t e r f a c e i n t d s c d m a i tc o n s i s t e do ft h r e em o d u l e s ：o n ew a st h ep r o t o c o ld e c o d em o d u l e t h i sm o d u l ei n t r o d u c e dt h eg e n e r a lf u n c t i o no ft h ed e c o d e ra n dt h ed e c o d e i m p l e m e n t a t i o no ff p , m a c ，r l c ，r r cp r o t o c 0 1 a n o t h e ro n ew a st h ep r o t o c o l p a r a m e t e rc o n f i g u r a t i o nm o d u l e t h ep r o t o c o lc o n f i g u r a t i o np a r a m e t e r sa c q u i s i t i o n s o l u t i o no fa a l 2r a d i oc o n t r o ls i g n a l i n g ，w h i c hm a i n l yu s e dh a s hi n d e x i n g t e c h n i q u e s ，w a sp r e s e n t e d i nt h i sp a p e r t h ek e yt e c h n o l o g i e s ，i n c l u d i n gt h e s p e c u l a t i o no fp a t h i da n dv p i c ia n dt h em u l t i p r o t o c o lc o r r e l a t i o nm e t h o d , w e r e a n a l y z e d t h ep a r a m e t e r s a u t o m a t i cr e c o g n i t i o nm o d u l er e a l i z e dt h ei n t e l l i g e n t c o n f i g u r a t i o no ft h ec h a n n e lp a r a m e t e r so nc o m m o mc h a n n e l ，w h i l et h em u l t i p r o t o c o l a s s o c i a t i o nm o d u l ea c c o m p l i s h e dp r o t o c o la s s o c i a t i o nf r o maa i ，2t or r ct og e tt h e i n d i c a t i o ni n f o r m a t i o no nf p , m a ca n dr l cl a y e r t h el a s tw a sc d rs y n t h e s i s m o d u l e a c c o r d i n gt o t h e d i f f e r e n tp r o t o c o l s ，t h em o d u l ed e s i g n e dt h r e ep r o t o c o l a n a l y z e r s ：a l c a p , n b a pa n dr r cp r o t o c o la n a l y z e r t h ep r o c e s s i n gf l o wo ft h e t h r e ep r o t o c o la n a l y z e r sw a sd e s c r i b e di nd e t a i l a n dt a k e nt h ei u bc d ra sas t a r t i n g p o i n t ，t h em o d u l eg a v et h er r cc d r ，h a n d o v e rc d ra n dr lc d r sp r o p e r t yt a b l e s ， s y n t h e t i cm e t h o d sa n dc o n d i t i o n s i i i 重庆邮电大学硕士论文 f i n a l l y , c o m b i n e dt h ee x i s t i n gn e t w o r km e a s u r e m e n td a t a ，t h ep a p e rt e s t e dt h e f u n c t i o no ft h ed e c o d i n g ，p r o t o c o lc o n f i g u r a t i o na n dc d r s y n t h e s i sm o d u l e t h r o u g h al o to fd a t av a l i d a t i o nt e s t ，t h ef u n c t i o n a l i t ya n dp e r f o r m a n c eh a v e b e e na c h i e v e dt h e d e s i r e de f f e c t k e y w o r d s t d s c d m a ，i u bi n t e r f a c e ，m o n i t o r i n gt e c h n o l o g y , d e c o d i n g ， m u l t i - p r o t o c o lc o r r e l a t i o n ，c d rs y n t h e s i s i v 缩略字表 英文缩写中文译文 t d s c d m a 时分多址码分同步 u m t s u t r a n c n r n c t d d f d d a t m a a l 2 a a i 5 f p m a c r l c r r c n a s a l c a p n b a p a s n 1 b c h b c c h c c c h d c h d c c h f a c h p c h p c c h r a c h r a b i e u e t f i t f s t f c t t i c d r 缩略字表 通用移动通信系统 通用地面无线接入网 核心网 无线网络控制器 时分双工 频分双工 异步传输模式 a t m 适配层类型2 a t m 适配层类型5 帧协议 媒质接入控制 无线链路控制 无线资源控制 非接入层 接入链路控制应用部分 n o d e b 应用部分 抽象语义描述1 广播信道 广播控制信道 公共控制信道 专用传输信道 专用控制信道 前向接入信道 寻呼信道 寻呼控制信道 随即接入信道 无线接入承载 消息单元 用户设备 传送格式指示 传送格式集 传送格式组合 传输时间间隔 呼叫详细记录 英文全称 t i m ed i v i s i o n s y n c h r o n o u sc o d ed i v i s i o n m u l t i p l ea c c e s s u i l i v e r s a lm o b i l et e l e c o m m u n i c a t i o n s y s t e m u m t st e r r e s t r i a lr a d i o a c c e sn e t w o r k c o r en e t w o r k r a d i on e t w o r kc o n t r o l l e r t i m ed i v i s i o nd u p l e x f r e q u e n c y d i v i s i o nd u p l e x a s y n c h r o n o u st r a n s f e rm o d e a t m a d a p t a t i o nl a y e rt y p e2 a r m a d a p f i o nl a y e rt y p e5 f r a m ep r o t o c o l m e d i u ma c c e s sc o n t r o l r a d i ol i n kc o n t r o l r a d i or e s o u r c ec o n t r o l n o n a c c e s ss t r a t u m a c c e s sl i n kc o n t r o la p p l i c a t i o np a r t n o d e ba p p l i c a t i o np a r t a b s t r a c ts y n t a xn o t a t i o no n e b r o a d c a s tc h a n n e l b r o a d c a s tc o n t r o lc h a n n e l c o m m o nc o n t r 0 1c h a n n e l d e d i c a t e dt r a n s p o r tc h a n n e l d e d i c a t e dc o n t r o lc h a n n e l f o r w a r da c c e s sc h a n n e l p a g i n gc h a n n e l p a g i n gc o n t r o lc h a n n e l r a n d o ma c c e s sc h a n n e l r a d i oa c c e s sb e a t e r i n f o r m a t i o ne l e m e n t u s e re q u i p m e n t t r a n s p o r tf o r m a ti n d i c a t o r t r a n s p o r tf o r m a ts c t t r a n s p o r tf o r m a tc o m b i n a t i o n t r a n s m i s s i o nt i m ei n t e r v a l c a l ld e t a i lr e c o r d i x 重庆邮电大学硕士论文 x 图表清单 图表清单 图2 1u m t s 网络单元构成示意图5 图2 2i u b 控制面和用户面7 图2 3f p 协议的通用格式8 图2 4f p 数据帧净荷部分通用结构8 图2 5f p 控制帧通用结构8 图2 6m a cp d u 9 图2 7u m dp d u 1 0 图2 8a m dp d u 1 0 图2 9s t a n7 sp d u 。11 图2 1 0 捎带s t 棚7 sp d u 1 1 图2 11r e s e t 、r e s e ta c kp d u 11 图2 1 2i u b 传输网络层p d u 格式1 3 图2 1 3r r c 连接建立在专用信道上1 4 图2 1 4r r c 连接建立在公共信道1 4 图2 1 5r r c 连接建立在专用信道上的释放流程1 5 图2 1 6r r c 连接建立在公共信道上的释放流程1 5 图2 1 7t d s c d m a 信令监测系统软件框架图1 6 图2 18a a l 2 无线控制信令监测总体方案1 7 图2 1 9 模块结构关系图1 8 图3 1 解码总体用途2 1 图3 2 解码器注册和解码过程总体流程。2 2 图3 3s d e c o d e 解码逻辑流程2 3 图3 4 解码器p a r s e 逻辑流程2 3 图3 5 详细解码流程。2 4 图3 6f p 消息详细解码流程图2 5 图3 7m a c 协议解码流程图2 7 图3 8r l c 解码流程图2 8 图3 9u m dp d u 重组流程31 图3 1 0r r c 解码流程图3 3 图4 1p a t h l d 表和信道配置表3 6 图4 2 协议参数配置模块设计图3 7 x i 重庆邮电大学硕士论文 图4 3 公共信道参数需猜测的信道帧结构4 4 图4 4 猜测统计结构图4 5 图4 5 专用信道参数获取所涉及的主要消息流程4 7 图4 6 公共信道上r r c 消息和专用信道上r r c 消息关联过程5 1 表4 1 协议参数配置项3 6 图5 1i u b 接口c d r 合成数据处理总流程5 4 图5 2 呼叫详细记录合成方法模块图5 6 图5 3i u bc d rn o d e 结构5 9 图5 4r r cc d r 合成实现流程6 0 表5 1c d r 分类5 3 表5 2r r cc d r 属性及说明表6 0 表5 3 切换c d r 属性及说明表6 3 表5 4r a d i o l i n kc d r 属性及说明表6 6 图6 1 信令监测系统组网结构图6 9 图6 2 详细解码界面显示窗口7 1 图6 3f p 消息解码案例图7 2 图6 4m a c 消息解码案例图。7 2 图6 5i u c 消息解码案例图1 7 3 图6 6r l c 消息解码案例图2 7 3 图6 7r l c 消息解码案例图3 7 4 图6 8r r c 消息解码案例7 4 图6 9i u b 接口自动猜测两种实现方式7 5 图6 1 0 已猜测出的信道配置结果图7 6 图6 1 1r r cc d r 歹0 表7 6 图6 1 2i 汛cc d r 详细流程及消息解码图7 7 x 第一章绪论 1 1 研究背景及意义 第一章绪论 t d - s c d m a ( t i m e d i v i s i o n s y n c h r o n o u sc o d ed i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s s ) 网 络经过几年的发展，技术和产品正在不断成熟。中国移动已经在全国开展了 t d s c d m a 网络的建设，并且计划到2 0 1 1 年，t d s c d m a 网络将在全国的地 市达到1 0 0 的覆甜1 1 。t d s c d m a 在物理层和网络层运用了多项有特色的技术， 网络接口和协议更加复杂，给网络建设和运营带来新的挑战。u m t s ( u m v e r s a l m o b i l et e l e c o m m u n i c a t i o n ss y s t e m ) 网络信令复杂度的大大提高，对3 g 网络监 测设备和系统的软件、硬件性能提出了巨大的挑战【2 】。 3 g 网络信令监测主要面临的困难有：一是如何实现对基于a t m ( a s y n c h r o n o u st r a n s f e rm o d e ) 承载的高速信令协议进行实时的处理和分析。由 于3 gu t r a n ( u m t st e r r e s t r i a lr a d i oa c c e sn e t w o r k ) 基于a t m 协议，因此 3 g 信令监测设备需要实现a a i 。2 ( a t ma d a p t a t i o nl a y e rt y p e2 ) 、a a l 5 ( a t m a d a p t i o nl a y e rt y p e5 ) p d u 实时的信元重组，此功能一般需要通过专门的f p g a 芯片来实现，在一定程度上增加了3 g 信令监测设备的硬件设计复杂性和成本。 二是如何实现对高速3 g 信令流量的捕获和海量数据的存储、分析。若对3 g 实 际网络中一个r n c ( r a d i on e t w o r kc o n t r o l l e r ) 进行完整的信令监测，其信令流 量每秒钟可能高达十到二十兆，这对于测试设备的捕获能力和存储能力都是一个 很大的挑战。3 g 信令监测设备需要具备对这种海量网络信令数据进行快速高效 处理的能力。三是如何实现对复杂的i u b 接口数据的处理和分析。a a i ，2 的无线 控制信令，其协议栈为a t m a a l 2 f p m a c r l c i m c n a s 。要对高层r r c ( r a d i or e s o u r c ec o n t r 0 1 ) 和n a s ( n o n a c c e s ss t r a t u m ) 消息进行实时解码分 析，需要完成一系列的实时p d u 重组过程。此外，还需要实现对t f i ( 传输格 式指示) 表格的自动配置，即能够自动识别各个逻辑通道的传输块大小和个数。 这些复杂的处理过程对3 g 信令监测设备软件的设计提出了很高的要求。四是如 何实现对3 g 系统端到端信令链路的全面覆盖。对3 g 网络进行系统测试需要同 时监测i u b 、i u c s 、i u p s 、i u r 、g n 和g i 等各个接口。3 g 网络测试设备需要能 够同时连接多个n o d e b 的所有接口链路。实际的测试链路需求往往是随着网络 规模的扩大而不断增加的，可能要求从几个s t m 1 链路平滑扩展到几十个 s t m 1 链路。这就要求3 g 网络测试设备在监测链路的容量方面，具有很强的可 伸缩性，具有支持众多高速信令链路的能力。五是如何提供对多用户实时操作平 台的支持。3 g 测试系统需要能在体系结构上能提供多用户操作环境，也就是不 重庆邮电大学硕士论文 同用户能对同一硬件平台进行独立的实时操作、数据存储和分析。 信令网是通信系统的神经，对信令的全面监测和分析可及时了解网络的运 行情况。在对信令消息进行分析时，需要对不同接口进行逐个分析通信设备之间 的信息交互过程，并采用c d r ( c a l ld e t a i lr e c o r d ) 方式描述。信令监测和分析 是通过采集网络内所连接的通信设备在某一通信过程中不同接口的信令消息，逐 个对这些信令消息进行分析，从而得出此通信业务过程中各个通信接口上的信令 交互过程以及通信网络的一些统计信息，从而获知整个网络通信是否通畅，是否 存在问题以及存在问题的设备等。 信令监测系统【3 】是通信网络运行维护的重要支撑系统之一。信令监测系统 以不影响网络运行的高阻跨接、端口镜像、分光器分光等方式采集各类信令和协 议数据，进行信令和协议的消息解码、c d r 合成，再现业务接续全过程，进行 网络和业务各类指标统计，从而使网络维护人员掌握和分析网络、业务运行情况。 信令监测系统具有面向业务呼叫、用户行为分析、与设备无关、不影响网络运行、 可事后重现、数据内容丰富、粒度细、扩展应用丰富等特点。 综上所述，t d s c d m a 网络监测技术的研发和应用将在t d s c d m a 系统 的研发、网络建设与优化以及运行维护中，起到极其重要的作用。 1 2t d s c d m a 网络测试 经过几年的探索和发展，目前中国3 g 时代已到，t d s c d m a 标准在中国有 着巨大的市场。在t d s c d m a 网络建设和维护中，耗资最大，技术难点最集中 的部分就在于无线接入网部分，而核心网部分的技术相对要成熟和稳定。 t d s c d m a 网络监测技术其最基本、最核心功能是协议分析、端到端全流 程业务跟踪，包括：数据采集功能、过滤功能、协议监测及分析功能、协议关联 功能、流程跟踪分析功能、统计分析等功能，并可提供网络、设备、业务告警和 预警和精细化的网络分析、业务分析、用户分析、承载网与语音质量分析等功能。 t d s c d m a 网络测试的接口主要有： 无线接入网的i u b 、i u r 、i u c s 、i u p s 接口 核心网c s 域的c 、d 、n c e g 、m s c s s c p 接口 核心网p s 域的g r 、g n 、g i 、g b 接口 t d s c d m a 监测技术的产品主要有两大类：t d s c d m a 网络测试仪表和 t d s c d m a 网络监测系统。二者都可以实现对t d s c d m a 网络的监测，其中 测试仪表受限于单台仪表容量，只能在某个地理位置同时提供一个小范围接口上 的信令监测，监测范围相对较小，比如只有几条链路或者几个端口。而监测系统 支持很多采集机同时采集并对采集到的信令集中或分布式处理，监测的范围非常 2 第一章绪论 广泛，并且可以进行扩展。t d s c d m a 网络的监测中，i u b 接口的监测是运营商 最为关注的监测口之一。本文主要对无线接入网的i u b 接口监测技术进行了研究， 力求达到通过i u b 接口精确，全面的监测，并通过分析接口协议、异常流程、网 络k p i 指标等大量数据、帮助解决无线接入网存在的问题，提高t d s c d m a 网 络质量。本文所开发的i u b 接口a a i 2 无线控制信令的监测技术基于t d s c d m a 网络监测系统，但同样适用t d s c d m a 网络测试仪表。 1 3 主要研究内容 本文的主要研究内容来源于重庆重邮东电通信技术有限公司的 t d s c d m a 监测系统研发项目。在该课题中，本人主要负责t d s c d m a 监测 系统i u b 接口a a l 2 无线控制信令监测模块的设计与实现。主要研究内容如下： ( 1 ) f p 、m a c 、r l c 、r r c 协议格式解析。其中f p 传输信道包括r a c h 、 f a c h 、p c h 、c p c h ( f d d ) 、d s c h 、u s c h ( t d d ) 、d c h ，它f 门的p d u 格 式之间存在着一定的差别。不同的传输信道对应的m a c 帧格式也是不同的。在 r l c 层不仅要解析每个字段，还需支持对高层协议r r cs d u 的重组。 ( 2 ) 传输信道在i u b 接口上的础也2 类承载映射关系的确定：在i u b 接口 用户平面，不同的传输信道对应着不同的f p 成帧协议，采用不同的帧格式和传 输格式。传输格式集是在传输信道建立时由r r c 实体发送传输信道建立消息的 过程中指示的，一个传输格式集中包含了在该传输信道上可能出现的多个传输格 式。所以只需要知道每个i u b 接口上的a a i 2 类承载对应的是那个传输信道，就 可以知道f p 数据帧的传输格式属于哪一个传输格式集，从而确定其格式。 ( 3 ) i u b 接口协议关联的确定：包括协议内关联和协议间关联。协议内关联 包含n b a p 消息内关联、a l c a p 消息内联、r r c 消息内关联。协议间关联包含 n b a p 消息和r r c 消息关联、n b a p 消息和a l c a p 消息关联、a l c a p 消息和 r r c ( d c h 中的) 消息关联。 ( 4 ) 对i u b 接口信令进行c d r 合成，主要采用哈希索引方式实现协议关联。 包括以下过程：l i e 与r n c 间r r c 连接建立、维护、释放过程；n o d e b 与r n c 间无线链路连接建立，维护释放过程；r b 连接建立，维护释放过程；测量过程； 切换过程。 综上所述，该课题需要对i u b 接口协议和信令流程进行深入理解，分别从 i u b 基础解码、协议内关联、协议间关联、c d r 合成等方面进行展开。 1 4 论文结构 在深入了解基本理论知识的背景下，本文以t d s c d m a 网络监测系统的实 3 重庆邮电大学硕士论文 际研发过程以依托，重点分析了i u b 接口a a l 2 无线控制信令协议栈的消息结构 及流程，提出了该协议栈的解码方案、协议配置参数的获取方式以及c d r 合成 的设计思想，并以v c6 0 为工具进行了程序实现。最后通过实际网络数据测试 验证了该方案的有效性和可靠性。论文组织结构如下： 第一章介绍了课题的研究背景及意义、t d s c d m a 网络测试技术和主要工 作内容。 第二章介绍了t d s c d m a 网络结构、研究了i u b 接口在t d s c d m a 网络 中的位置和功能，分析了i u b 接口的协议栈结构、a a i ，2 无线控制信令协议栈的 消息结构及流程。最后提出了i u b 接口a a i ，2 无线控制信令协议栈监测模块的总 体方案。 第三章深入详细地阐述了i u b 接口监测模块的解码监测功能的设计与实现， 包括f p 、m a c 、r l c 、r r c 这四个协议的解码以及r l c 层s d u 的重组方案。 这是本文的重点之一，是实现后面章节中c d r 合成和统计功能的基础。 第四章分析了i u b 接口协议参数配置模块的设计和实现。从n b a p 和r r c 协议是如何进行关联来指示低层协议解码参数和公共信道上信道类型识别两个 方面分别进行研究，利用h a s h 技术进行关键信息查找的特点，提出一种i u b 口 a a l 2 无线控制信令在公共信道和专用信道协议配置参数的获取方案，并结合实 际探讨了本方案的实现过程。 第五章分析了i u b 接口监测方案中的c d r 合成模块的设计与实现。分析了 c d r 合成中分别在a l c a p 、n b a p 、r r c 协议层所做的处理，并给出i u b 接口 c d r 的属性及合成方法及实现流程。 第六章以t d s c d m a 网络为测试环境，通过对采集的数据进行的协议分析， 分别测试了解码模块、协议配置模块以及c d r 合成模块的各个功能，验证了各 个模块设计的正确性。 第七章，总结了本文的研究成果，并对今后工作的方向进行了进一步的研究。 1 5 本章小结 在深入调研课题研究背景的前提下，本章详细分析了课题研究的目的及意 义，介绍了t d s c d m a 网络测试技术。详细阐述了本文的主要研究内容，最后 对论文的组织结构进行了安排。 4 第二章i u b 接口a a l 2 无线控制信令分析及监测方案 第二章i u b 接口a a l 2 无线控制信令分析及监测方案 2 1t d s c d m a 网络及i u b 接口 2 1 1t d s c d m a 网络结构 t d s c d m a t 4 l 使用u m t s 网络结构，u m t s 是国际标准化组织3 g p p 制定 的全球3 g 标准之一。u m t s 系统采用了与第二代移动通信系统类似的结构，包 括无线接入网络( r a d i oa c c e s sn e t w o r k ，r a n ) 和核心网络( c o r en e t w o r k ， c n ) 。其中无线接入网络用于处理所有与无线有关的功能，而c n 处理u m t s 系统内所有的话音呼叫和数据连接，并实现与外部网络的交换和路由功能。c n 从逻辑上分为电路交换域和分组交换域。u t r a n 、c n 与用户设备( u s e r e q u i p m e n t ，u e ) 一起构成了整个u m t s 系统。从r 9 9 标准的角度来看，u e 和 u t r a n 由全新的协议构成，其设计基于w c d m a 无线技术。而c n 则采用了 g s m g p r s 的定义，这样可以实现网络的平滑过度。 u h 叵象 桶而而蓦宁小、 际习际：砂 ! i 2 翌：当一， l 一 i 一 c + i l l ，l 卧 i m e i u e匣吵e 啪n e t w o r k 图2 1u m t s 网络单元构成不意图 从图2 1 的u m t s 系统网络构成示意图中可以看出，u t r a n 包含一个或 几个无线网络子系统( i s ) 。一个r n s 由一个无线网络控制器( r n c ) 和一个 或多个基站( n o d e b ) 组成。r n c 与c n 之间的接口是i u 接口，n o d e b 和r n c 通过i u b 接口连接。在u t r a n 内部，无线网络控制器之间通过i u r 互联，i u r 可 以通过r n c 之间的直接物理连接或通过传输网连接。r n c 用来分配和控制与之 相连或相关的n o d e b 的无线资源。n o d e b 则完成i u b 接口和u u 接口之间的数据 流的转换，同时也参与一部分无线资源管理。 u m t s 系绀5 。7 】的网络单元包括如下部分： u e 是用户终端设备，它主要包括射频处理单元、基带处理单元、协议栈模 块以及应用层软件模块等；u e 通过u u 接口与网络设备进行数据交互，为用户 提供电路域和分组域内的各种业务功能。 5 重庆邮电大学硕士论文 u t r a n ，分为基站( n o d e b ) 和无线网络控制器( i 斟c ) 两部分。n o d e b 是t d s c d m a 仰c d m a 系统的基站，包括射频处理部分和基带处理部件。通过 标准的i u b 接口和r n c 互连，主要完成u u 接口物理层协议的处理。它的主要 功能分上行和下行链路处理两部分，上行链路包括扩频、调制、信道编码，下行 链路包括解扩、解调、信道解码，还包括基带信号和射频信号的相互转换等功能。 同时它还完成一些如内环功率控制等的无线资源管理功能。r n c 用于控制 u t r a n 的无线资源。它通常通过i u 接口与电路域( m s c ) 和分组域( s g s n ) 以及广播域( b c ) 相连，在移动台和u t r a n 之间的无线资源控制( i 汛c ) 协 议在此终止。控制n o d e b 的r n c 称为该n o d e b 的控制r n c ( c i 玳c ) ，c r n c 负责对其控制的小区的无线资源进行管理。 c n 即核心网络，负责与其他网络的连接和对u e 的通信和管理。主要功能 实体如下：m s c v l r ，提供c s 域的呼叫控制、移动性管理、鉴权和加密等功 能；g m s c 完成v m s c 功能中的呼入呼叫的路由功能及与固定网等外部网络的 网间结算功能；s g s n 提供p s 域的路由转发、移动性管理、会话管理、鉴权和 加密等功能。g g s n 主要功能是同外部口分组网络的接口功能；h l r 的主要功 能是提供用户的签约信息存放、新业务支持、增强的鉴权等功能。 从图2 1 的u m t s 网络单元构成示意图中可以看出，主要有如下接口： ( 1 ) c u 接口：u s i m 卡和m e 之间的电气接口，c u 接口采用标准接口。 ( 2 ) u u 接口：无线接口。u e 通过u u 接口接入到u 江t s 系统的固定网络 部分，可以说u u 接口是u m t s 系统中最重要的开放接口。 ( 3 ) i u 接口：连接u r r a n 和c n 的接口。类似于g s m 系统的a 接口和 g b 接口。i u 接口是一个开放的标准接口。这也使通过i u 接口相连接的u t r a n 与c n 可以分别由不同的设备制造商提供。 ( 4 ) i u r 接口：连接r n c 之间的接口，i u r 接口是u m t s 系统特有的接口， 用于对r a n 中移动台的移动管理。比如在不同的r n c 之间进行软切换时，移 动台所有数据都是通过i u r 接口从正在工作的r n c 传到候选r n c 。 ( 5 ) i u b 接口：连接n o d e b 与r n c 的接口，i u b 接口也是一个开放的标准 接口。这也使通过i u b 接口相连接的r n c 与n o d e b 可以分别由不同的设备制造 商提供。 2 2 2i u b 接口及协议栈 i u b 接口主要完成以下功能：( 1 ) i u b 传输资源的管理。( 2 ) n o d e b 的逻辑 操作维护，包括i u b 链路管理；小区配置管理；无线网络性能测量；资源事件管 理；公共传输信道管理；无线资源管理；无线网络配置校准。( 3 ) 实现相关的操 6 第二章i u b 接口a a l 2 无线控制信令分析及监测方案 作维护的传送。( 4 ) 系统信息管理。( 5 )